शहरी आणि आंतरशहरी विद्युत वाहतुकीला ऊर्जा कशी मिळते?

शहरी आणि शहरी विद्युत वाहतूक आधुनिक माणसासाठी दैनंदिन जीवनातील परिचित गुणधर्म बनले आहेत. या वाहतुकीला आपले अन्न कसे मिळते याचा विचार आपण फार पूर्वीपासूनच थांबवला आहे. प्रत्येकाला माहित आहे की कारमध्ये पेट्रोल भरलेले आहे, सायकली सायकलस्वारांनी पेडल केल्या आहेत. पण प्रवासी वाहतुकीचे इलेक्ट्रिक प्रकार कसे दिले जातात: ट्राम, ट्रॉलीबस, मोनोरेल ट्रेन, सबवे, इलेक्ट्रिक ट्रेन, इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्ह? त्यांना ड्रायव्हिंग एनर्जी कुठे आणि कशी पुरवली जाते? त्याबद्दल बोलूया.

ट्राम

जुन्या दिवसात, प्रत्येक नवीन ट्राम अर्थव्यवस्थेला स्वतःचे पॉवर स्टेशन असण्याची सक्ती करण्यात आली होती, कारण सार्वजनिक पॉवर ग्रिड अद्याप पुरेशा प्रमाणात विकसित झाले नव्हते. 21 व्या शतकात, ट्राम नेटवर्कसाठी वीज सामान्य उद्देश नेटवर्कमधून पुरविली जाते.

पॉवर तुलनेने कमी-व्होल्टेज डायरेक्ट करंट (550 V) द्वारे प्रदान केली जाते, जी लांब-अंतराच्या प्रसारणासाठी फक्त किफायतशीर असेल.या कारणास्तव, ट्रॅक्शन सबस्टेशन ट्राम लाईन्सच्या जवळ स्थित आहेत, जेथे ट्राम संपर्क नेटवर्कसाठी उच्च-व्होल्टेज नेटवर्कमधून पर्यायी प्रवाह थेट प्रवाहात (600 V च्या व्होल्टेजसह) रूपांतरित केला जातो. ज्या शहरांमध्ये ट्राम आणि ट्रॉलीबस दोन्ही चालतात, अशा वाहतुकीच्या पद्धतींमध्ये सामान्यत: एकूणच ऊर्जा बचत होते.

भूतपूर्व सोव्हिएत युनियनच्या प्रदेशावर, ट्राम आणि ट्रॉलीबससाठी ओव्हरहेड लाईनसाठी दोन योजना आहेत: केंद्रीकृत आणि विकेंद्रित. प्रथम केंद्रीकृत एक आला. त्यामध्ये, अनेक रूपांतरित युनिट्ससह सुसज्ज असलेल्या मोठ्या ट्रॅक्शन सबस्टेशनने त्यांच्यापासून 2 किलोमीटर अंतरावर असलेल्या सर्व शेजारच्या रेषा किंवा ओळींना सेवा दिली. या प्रकारची सबस्टेशन्स आज ट्राम (ट्रॉली) मार्गांची उच्च घनता असलेल्या भागात स्थित आहेत.

60 च्या दशकानंतर विकेंद्रित प्रणाली तयार होऊ लागली, जेव्हा ट्राम लाइन, ट्रॉलीबस, भुयारी मार्ग दिसू लागले, उदाहरणार्थ, शहराच्या मध्यभागी महामार्गालगत, शहराच्या दुर्गम भागात इ.

येथे, लाईनच्या जास्तीत जास्त दोन विभागांना पुरवठा करण्यास सक्षम असलेल्या एक किंवा दोन कन्व्हर्टर युनिट्ससह लो-पॉवर ट्रॅक्शन सबस्टेशन्स प्रत्येक 1-2 किलोमीटरवर स्थापित केले जातात, प्रत्येक शेवटचा भाग जवळच्या सबस्टेशनद्वारे पुरवला जाऊ शकतो.

अशा प्रकारे, उर्जेचे नुकसान कमी आहे, कारण उर्जा विभाग लहान आहेत. तसेच, जर सबस्टेशन्सपैकी एकावर बिघाड झाला तर, लाईन सेक्शन जवळच्या सबस्टेशनमधून उर्जावान राहील.

डीसी लाइनसह ट्रामचा संपर्क त्याच्या कारच्या छतावरील पॅन्टोग्राफद्वारे होतो. हे पेंटोग्राफ, अर्ध-पँटोग्राफ, बार किंवा आर्क असू शकते. ट्राम लाइनची ओव्हरहेड वायर सामान्यतः रेल्वेपेक्षा लटकणे सोपे असते.जर बूमचा वापर केला असेल तर, ट्रॉली बूमप्रमाणे एअर स्विचेस व्यवस्थित केले जातात. विद्युत प्रवाहाचा प्रवाह सामान्यतः रेल्वेमार्गे जमिनीवर असतो.

ट्रॉलीबस

ट्रॉली बसमध्ये, कॉन्टॅक्ट नेटवर्क सेक्शन इन्सुलेटरद्वारे वेगळ्या विभागांमध्ये विभागले जाते, त्यातील प्रत्येक फीडर लाइन (ओव्हरहेड किंवा अंडरग्राउंड) द्वारे ट्रॅक्शन सबस्टेशनशी जोडलेले असते. यामुळे बिघाड झाल्यास दुरुस्तीसाठी वैयक्तिक विभाग सहजपणे बंद केले जाऊ शकतात. पुरवठा केबलमध्ये दोष आढळल्यास, इन्सुलेटरवर जंपर्स स्थापित करणे शक्य आहे जेणेकरुन बाधित भागाला शेजारच्या भागातून फीड करता येईल (परंतु हे एक आहे. वीज पुरवठा ओव्हरलोडच्या जोखमीशी संबंधित असामान्य मोड).

ट्रॅक्शन सबस्टेशन उच्च-व्होल्टेज पर्यायी प्रवाह 6 ते 10 केव्ही पर्यंत कमी करते आणि 600 व्होल्टच्या व्होल्टेजसह थेट करंटमध्ये रूपांतरित करते. नेटवर्कच्या कोणत्याही बिंदूवर व्होल्टेज ड्रॉप, मानकांनुसार, 15% पेक्षा जास्त नसावे.

ट्रॉली बसचे संपर्क नेटवर्क ट्रामपेक्षा वेगळे आहे. येथे ते दोन-वायर आहे, विद्युत प्रवाह काढून टाकण्यासाठी जमिनीचा वापर केला जात नाही, म्हणून हे नेटवर्क अधिक जटिल आहे. कंडक्टर एकमेकांपासून थोड्या अंतरावर स्थित आहेत, म्हणूनच जवळ येण्यापासून आणि शॉर्ट सर्किटिंगपासून विशेषतः काळजीपूर्वक संरक्षण आवश्यक आहे, तसेच ट्रॉलीबस नेटवर्कच्या छेदनबिंदूंवर आणि ट्राम नेटवर्कसह इन्सुलेशन आवश्यक आहे.

म्हणून, छेदनबिंदूंवर तसेच जंक्शन बिंदूंवर बाण स्थापित केले जातात. याव्यतिरिक्त, काही समायोज्य व्होल्टेज राखले जाते, जे वारामध्ये तारांना आच्छादित होण्यापासून प्रतिबंधित करते. म्हणूनच ट्रॉलीबसला उर्जा देण्यासाठी रॉडचा वापर केला जातो — इतर उपकरणे या सर्व आवश्यकता पूर्ण करू देत नाहीत.

ट्रॉलीबस बूम कॅटेनरीच्या गुणवत्तेसाठी संवेदनशील असतात, कारण त्यात कोणत्याही दोषामुळे बूम जंप होऊ शकते. असे नियम आहेत ज्यानुसार रॉड जोडण्याच्या बिंदूवर ब्रेकिंग अँगल 4 ° पेक्षा जास्त नसावा आणि 12 ° पेक्षा जास्त कोनात वळताना, वक्र धारक स्थापित केले जातात. स्लाइडिंग शू वायरवर चालते आणि ट्रॉलीसह फिरवता येत नाही, म्हणून येथे बाण आवश्यक आहेत.

सिंगल-ट्रॅक

मोनोरेल गाड्या अलीकडे जगभरातील अनेक शहरांमध्ये कार्यरत आहेत: लास वेगास, मॉस्को, टोरोंटो इ. ते मनोरंजन पार्क्स, प्राणीसंग्रहालयात आढळू शकतात, मोनोरेल्सचा वापर स्थानिक प्रेक्षणीय स्थळांसाठी आणि अर्थातच शहरी आणि उपनगरीय संप्रेषणांसाठी केला जातो.

अशा गाड्यांची चाके अजिबात कास्ट आयर्नची नसून कास्ट आयर्नची असतात. चाके मोनोरेल ट्रेनला कॉंक्रिट गर्डरसह मार्गदर्शन करतात—ज्या रेलवर वीज पुरवठ्याचे ट्रॅक आणि लाईन्स (संपर्क रेल) ​​असतात.

काही मोनोरेल्स अशा प्रकारे डिझाइन केल्या जातात की त्या रेल्वेच्या वर ठेवल्या जातात, जसे की एखादी व्यक्ती घोड्यावर बसते. काही मोनोरेल्स खांबावरील महाकाय कंदिलासारखे दिसणारे, खालच्या तुळईवरून निलंबित केले जातात. अर्थात, मोनोरेल्स पारंपारिक रेल्वेपेक्षा अधिक कॉम्पॅक्ट आहेत, परंतु ते बांधण्यासाठी अधिक महाग आहेत.

काही मोनोरेलमध्ये केवळ चाके नाहीत तर चुंबकीय क्षेत्रावर आधारित अतिरिक्त समर्थन देखील आहे. मॉस्को मोनोरेल, उदाहरणार्थ, इलेक्ट्रोमॅग्नेट्सद्वारे तयार केलेल्या चुंबकीय उशीवर अचूकपणे चालते. इलेक्ट्रोमॅग्नेट्स रोलिंग स्टॉकमध्ये असतात आणि मार्गदर्शक बीमच्या कॅनव्हासमध्ये कायम चुंबक असतात.

फिरत्या भागाच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेट्समधील विद्युत् प्रवाहाच्या दिशेवर अवलंबून, मोनोरेल ट्रेन त्याच नावाच्या चुंबकीय ध्रुवांच्या प्रतिकर्षणाच्या तत्त्वानुसार पुढे किंवा मागे सरकते - रेखीय इलेक्ट्रिक मोटर अशा प्रकारे कार्य करते.

रबरी चाकांव्यतिरिक्त, मोनोरेल ट्रेनमध्ये तीन वर्तमान-वाहक घटकांचा समावेश असलेली संपर्क रेल देखील असते: प्लस, मायनस आणि ग्राउंड. मोनोरेल रेखीय मोटरचा पुरवठा व्होल्टेज स्थिर असतो, 600 व्होल्टच्या बरोबरीचा असतो.

भूमिगत

इलेक्ट्रिक सबवे ट्रेन थेट चालू नेटवर्कमधून त्यांची वीज प्राप्त करतात - नियमानुसार, तिसऱ्या (संपर्क) रेल्वेकडून, ज्याचा व्होल्टेज 750-900 व्होल्ट आहे. सबस्टेशनमध्ये रेक्टिफायर्स वापरून अल्टरनेटिंग करंटमधून डायरेक्ट करंट मिळवला जातो.

संपर्क रेल्वेसह ट्रेनचा संपर्क जंगम करंट कलेक्टरद्वारे केला जातो. संपर्क बस ट्रॅकच्या उजवीकडे स्थित आहे. वर्तमान कलेक्टर (तथाकथित «पँटोग्राफ») कॅरेजच्या बोगीवर स्थित आहे आणि खालून संपर्क बसच्या विरूद्ध दाबला जातो. प्लस संपर्क रेल्वेवर आहे, वजा रेल्वे ट्रॅकवर आहे.

पॉवर करंट व्यतिरिक्त, एक कमकुवत "सिग्नल" प्रवाह ट्रॅक रेलच्या बाजूने वाहतो, जो ट्रॅफिक लाइट्सच्या ब्लॉकिंग आणि स्वयंचलित स्विचिंगसाठी आवश्यक आहे. ट्रॅक ड्रायव्हरच्या केबिनला ट्रॅफिक सिग्नल आणि त्या विभागातील सबवे ट्रेनच्या अनुमत गतीबद्दल माहिती देखील प्रसारित करतात.

इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्ह

इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्ह हे ट्रॅक्शन मोटरद्वारे चालवलेले लोकोमोटिव्ह आहे. इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्हचे इंजिन संपर्क नेटवर्कद्वारे ट्रॅक्शन सबस्टेशनमधून शक्ती प्राप्त करते.

इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्हच्या इलेक्ट्रिकल भागामध्ये सामान्यत: केवळ ट्रॅक्शन मोटर्स नसतात, तर व्होल्टेज कन्व्हर्टर्स, तसेच मोटर्सला नेटवर्कशी जोडणारी उपकरणे इ. इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्हची वर्तमान उपकरणे छतावर किंवा त्याच्या कव्हरवर स्थित आहेत आणि विद्युत उपकरणांना संपर्क नेटवर्कशी जोडण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत.

ओव्हरहेड लाईनमधून प्रवाहाचे संकलन छतावरील पॅन्टोग्राफद्वारे प्रदान केले जाते, त्यानंतर विद्युत उपकरणांना बसबार आणि बुशिंगद्वारे विद्युत प्रवाह दिले जाते. इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्हच्या छतावर स्विचिंग डिव्हाइसेस देखील आहेत: एअर स्विच, वर्तमान प्रकारांसाठी स्विच आणि पॅन्टोग्राफ खराब झाल्यास नेटवर्कमधून डिस्कनेक्ट करण्यासाठी डिस्कनेक्टर. बसेसद्वारे, विद्युत प्रवाह मुख्य इनपुट, रूपांतरित आणि नियमन उपकरणांना, ट्रॅक्शन मोटर्स आणि इतर मशीन्सना, नंतर चाकांच्या तुकड्यांमध्ये आणि त्यांच्याद्वारे रेल्वेमध्ये, जमिनीवर दिले जाते.

इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्हच्या कर्षण प्रयत्नांचे आणि गतीचे नियमन मोटरच्या आर्मेचरमधील व्होल्टेज बदलून आणि कलेक्टर मोटर्सचे उत्तेजन गुणांक बदलून किंवा एसिंक्रोनस मोटर्सच्या पुरवठा प्रवाहाची वारंवारता आणि व्होल्टेज समायोजित करून प्राप्त केले जाते.

व्होल्टेजचे नियमन अनेक प्रकारे केले जाते. सुरुवातीला, डायरेक्ट करंट इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्हवर, त्याचे सर्व मोटर्स मालिकेत जोडलेले असतात आणि आठ-एक्सल इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्हवरील एका मोटरचा व्होल्टेज 375 V असतो, 3 kV च्या कॅटेनरी व्होल्टेजसह.

ट्रॅक्शन मोटर्सचे गट मालिका कनेक्शनवरून - मालिका-समांतर (मालिकेत जोडलेल्या 4 मोटर्सचे 2 गट, नंतर प्रत्येक मोटरचे व्होल्टेज 750 V) किंवा समांतर (2 मोटर्सचे 4 गट मालिकेत जोडलेले आहेत, नंतर) स्विच केले जाऊ शकतात. एका मोटरसाठी हे व्होल्टेज - 1500 V). आणि मोटर्सचे इंटरमीडिएट व्होल्टेज मिळविण्यासाठी, सर्किटमध्ये रिओस्टॅट्सचे गट जोडले जातात, ज्यामुळे 40-60 व्ही च्या चरणांमध्ये व्होल्टेज समायोजित करणे शक्य होते, जरी यामुळे रियोस्टॅट्सवरील काही विजेचे नुकसान होते. उष्णतेचे स्वरूप.

इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्हमधील पॉवर कन्व्हर्टर्सला विद्युत् प्रवाहाचा प्रकार बदलण्यासाठी आणि कॅटेनरी व्होल्टेज आवश्यक मूल्यांपर्यंत कमी करणे आवश्यक आहे जे ट्रॅक्शन मोटर्स, सहाय्यक मशीन आणि इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्हच्या इतर सर्किट्सच्या आवश्यकता पूर्ण करतात. रूपांतरण थेट बोर्डवर केले जाते.

एसी इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्हमध्ये, इनपुट उच्च व्होल्टेज कमी करण्यासाठी ट्रॅक्शन ट्रान्सफॉर्मर तसेच एसीमधून डीसी मिळविण्यासाठी रेक्टिफायर आणि स्मूथिंग रिअॅक्टर्स प्रदान केले जातात. स्थिर व्होल्टेज आणि वर्तमान कन्व्हर्टर्स पॉवर सहाय्यक मशीनवर स्थापित केले जाऊ शकतात. दोन्ही प्रकारच्या विद्युत् प्रवाहाच्या असिंक्रोनस ड्राइव्हसह इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्हवर, ट्रॅक्शन इनव्हर्टर वापरले जातात, जे थेट करंटला नियमित व्होल्टेज आणि वारंवारतेसह वैकल्पिक प्रवाहात रूपांतरित करतात, जे ट्रॅक्शन मोटर्सला दिले जाते.

इलेक्ट्रिक ट्रेन

शास्त्रीय स्वरूपात इलेक्ट्रिक ट्रेन किंवा इलेक्ट्रिक ट्रेनला संपर्क वायर किंवा संपर्क रेल्वेद्वारे पेंटोग्राफच्या मदतीने वीज मिळते.इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्हच्या विपरीत, इलेक्ट्रिक गाड्यांचे संग्राहक मोटर कार आणि ट्रेलर दोन्हीवर स्थित असतात.

जर टॉव केलेल्या कारला विद्युत प्रवाह पुरवठा केला गेला असेल, तर कार विशेष केबल्सद्वारे चालविली जाते. वर्तमान कलेक्टर सहसा शीर्षस्थानी असतो, संपर्क वायरमधून, ते संग्राहकांद्वारे पेंटोग्राफच्या स्वरूपात (ट्रॅम लाईन्ससारखे) चालते.

सहसा, वर्तमान संकलन सिंगल-फेज असते, परंतु तीन-टप्प्याचा एक देखील असतो, जेव्हा इलेक्ट्रिक ट्रेन अनेक वायर्स किंवा संपर्क रेल (जेव्हा भुयारी मार्गावर येते) सह स्वतंत्र संपर्कासाठी विशेष डिझाइनचे पेंटोग्राफ वापरते.

इलेक्ट्रिक ट्रेनची इलेक्ट्रिकल उपकरणे विद्युत् प्रवाहाच्या प्रकारावर (थेट प्रवाह, पर्यायी प्रवाह किंवा दोन-सिस्टम इलेक्ट्रिक ट्रेन आहेत), ट्रॅक्शन मोटर्सचा प्रकार (कलेक्टर किंवा एसिंक्रोनस), इलेक्ट्रिक ब्रेकिंगची उपस्थिती किंवा अनुपस्थिती यावर अवलंबून असते.

तत्त्वानुसार, इलेक्ट्रिक ट्रेन्सची इलेक्ट्रिकल उपकरणे इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्हच्या इलेक्ट्रिकल उपकरणांसारखीच असतात. तथापि, बहुतेक इलेक्ट्रिक ट्रेन मॉडेल्समध्ये, ते शरीराच्या खाली आणि कारच्या छतावर ठेवलेले असते जेणेकरून प्रवाशांची जागा वाढेल. इलेक्ट्रिक ट्रेन इंजिन चालवण्याची तत्त्वे अंदाजे इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्ह सारखीच आहेत.