ساختار قطارهای برقی

ساختار قطارهای برقی

ساختار قطارهای برقی: انواع سیستمهای برقی عبارتند از: لوكوموتیو 1 ، ریل كار 2، تراموا 3 و اتوبوس برقی 4

1 Locomotive 2 Railcar 3 Tramway 4 Trollybus

1. سیستم لوكوموتیو در راه آهن برقی شامل لكوموتیو برقی و واگن هاست كه در آن یك لوكوموتیو تعدادی واگن را كه فاقد قوای محركه هستند را به دنبال خود می كشد. در این سیستم كل نیروی محركه در لوكوموتیو متمركز شده است.
2. هر ریل كار دارای یك سیستم كنترل، تراكشن موتور و كابین راننده است و از تركیب چند ریل كاریك قطار بوجود می آید كه معمولاً در مترو كاربرد دارد.
3. تراموا –  یك واگن مستقل است كه می تواند با نیروی محركه خود روی ریل حركت كند.
4. اتوبوس برقی- اتوبوس برقی مشابه اتوبوس های معمولی عمل می كند اما نیروی كشش آن به جای موتور دیزل از طریق موتور الكتریكی تامین می شود. معمولا برق مورد نیاز اتوبوس برقی توسط شبكه بالا سری تامین می شود.

مزایای راه آهن برقی مقاله ای است که می تواند مکمل این مقاله باشد.

سوال – چرا تركیب لكوموتیو و واگن در مترو بكار نمی رود.

سوال – چرا railcar در حمل ونقل بین شهری بكار نمی رود.

دو روش برای قرار دادن نیروی كشش در قطار وجود دارد:

• نیروی كشش متمركز- در این حالت فقط یك ریل كار نیروی كشش را تامین می كند و واگنهای بعدی دارای نیروی كشش نیستند (مشابه سیستم لوكوموتیو و واگن)        Rail car + several carriage
• نیروی كشش غیر متمركز- در این حالت نیروی كشش بین ریل كارهای مختلف در قطار توزیع می شود در اینصورت قطار از ریل كارهای متعددی تشكیل می شود كه هریك نیروی كشش مورد نیاز خود را تامین می كند.

در این سیستم دو نوع آرایش ممكن است بكار رود:

 الف- آرایش ثابت- كه در آن دو ریل كار در ابتدا و انتهای قطار دارای كابین راننده است و كابینهای وسط فاقد كابین راننده هستند.

2 rail car with drivers cabire +4 railcar without drivers cabine

ب- آرایش قابل تغییر كه همه ریل كارها دارای كابین راننده هستند. این سیستم از نظر آرایش قطار ساده تر و قابل انعطافتر است اما ریل كارها گرانتر خواهند بود.

[vip_data]

بنابراین سوال بالا را می توان به صورت زیر اصلاح نمود چرا در متروها از نیروی كشش متمركز استفاده نمی شود؟

علت توزیع نیروی كشش در مترو عبارت است از:

• در مترو به علت فاصله كم ایستگاه ها به صورت متوالی ترمز گرفته می شود.
• به علت محدودیت ابعاد تونل ها ارتفاع آلات ناقله با محدودیت مواجه است بنابراین ابعاد تراكشن موتور نیز محدود است.

ساختاركلی سیستم قدرت الكتریكی

یك شبكه الكتریكی دارای چهار قسمت عمده شامل نیروگاه 1، شبكه انتقال 2، شبكه توزیع 3 و بار 4 می باشد.

1Power plant 2 Transmission System 3 Distribution system 4 Load

انرژی الكتریكی تولید شده در نیروگاه ها توسط شبكه انتقال به نزدیكی محل مصرف منتقل می شود. به علت مزایای انتقال انرژی با ولتاژهای بالا معمولا ولتاژ انرژی تولید شده، توسط ترانسفورماتورهائی كه درپست نیروگاه بلافاصله پس از ژنراتور نصب شده است تا حد امكان افزایش می یابد، مقدار این ولتاژمعمولاً تابع مقدار انرژی و مسافتی است كه این مقدار انرژی باید منتقل شود.

در نزدیكی محل مصرف انرژی الكتریكی تحویل شبكه توزیع شده و این ولتاژ توسط ترانسفورماتورهای توزیع طی یك یا چند مرحله كاهش می یابد. در مراحل مختلف ممكن است بار های متفاوت تغذیه گردند.

شكل پایین یك شبكه الكتریكی ساده را نشان می دهد.

ساختار قطارهای برقی: معمولاً یك شبكه ساده مطابق شكل بالا جوابگوی بسیاری از نیازها نبوده و استفاده از آن مشكلات بسیاری را برای مصرف كننده به همراه دارد. از جمله تداوم جریان انرژی به سمت بار فقط وابسته به یك ژنراتور، یك ترانسفورماتور در محل نیروگاه، یك خط انتقال و یك سیسم توزیع است و در صورت وقوع كوچكترین مشكل برای هر یك از این اعضا جریان انرژی از نیروگاه به سمت بار قطع خواهد شد.

شبكه الكتریكی واقعی

یك شبكه الكتریكی واقعی معمولاً تشكیل شده است از چندین نیروگاه كه بطور همزمان یك شبكه انتقال به هم پیوسته با ولتاژ بالا را تغذیه می نمایند. شبكه انتقال خود از چندین محل یك یا چند شبكه توزیع را كه متصل به بارهای شبكه هستند تغذیه می نماید. اتصال قسمتهای مختلف یك شبكه انتقال با یكدیگر و با شبكه توزیع و نیز تبدیل سطح ولتاژ در شبكه انتقال و شبكه توزیع در محلی به نام پست الكتریكی صورت می گیرد.

پست كشش

انرژی الكتریكی در محلی كه پست كشش نامیده می شود به سیستم راه آهن برقی تحویل می گردد. به علت اهمیت بالای بار پستهای كشش، این پست ها از نظر اهمیت در دسته بارهای درجه اول شبكه های الكتریكی دسته بندی می شوند. در جهت حفظ تداوم انرژی در پستهای كشش و افزایش ضریب اطمینان آنها، این پست ها توسط دوخط انتقال مستقل یا یك شبكه به هم پیوسته تغذیه می شود.

استقلال دو خط تغذیه

استقلال دو خط تغذیه باعث افزایش ضریب اطمینان سیستم خواهد شد.و در مواردیكه نتوان دو خط انتقال را از دو محل متفاوت تغذیه نمود، این دوخط حداقل باید توسط دو باس بار مختلف از پست اصلی تغذیه شوند. در حالت عادی كار شبكه یكی از خطوط به عنوان خط اصلی در مدار بوده و خط دیگر به صورت آماده كار خواهد بود. در صورت بروزخطا در مدار اصلی یا هر ضرورت دیگر این خط از مدار خارج شده و خط دیگر در مدار قرار می گیرد وبه این ترتیب بار همیشه برقدار خواهد بود. از آنجا كه در سیستم تغذیه راه آهن های برقی تداوم انرژی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است، لازم است كلیه اعمال كلیدزنی و حفاظت با دقت تمام و هماهنگ با قسمتهای دیگر انجام شود.

انواع ولتاژ تغدیه

یك شبكه راه آهن برقی با ولتاژ نامی و نوع جریان (مستقیم یا متناوب ) شناخته می شود . این مشخصات بر حسب نوع سیستم و میزان ترافیك پیش بینی شده در سیستم انتخاب می  شود. فاصله بین پست های كشش و سطح مقطع هادی تماس نیز بر اساس این مشخصات تعیین می گردد.

مهمترین مشخصه های الكتریكی شبكه قدرت، ولتاژ و جریان هستند. سطح ولتاژ بیشتر منجر به جریان كمتر در شبكه می شود كه این خود استفاده از شبكه بالاسری سبكتر و فاصله بیشتر پست های كشش را ممكن می سازد، از طرف دیگر افزایش سطح ولتاژ استفاده از عایق بندی قوی تر را ضروری می سازد.

دیدگاه فنی انتخاب ولتاژ

از دیدگاه فنی بهترین انتخاب استفاده از ولتاژ فشارقوی در شبكه است، اما به علت محدودیت دامنه ولتاژقابل استفاده در داخل لكوموتیو، افزایش سطح ولتاژ در ولتاژ مستقیم با محدودیت هائی مواجه است در مقابل افزایش سطح ولتاژ در ولتاژ متناوب براحتی قابل استفاده است.

دیدگاه اقتصادی انتخاب ولتاژ

از دیدگاه اقتصادی افزایش سطح ولتاژ در شبكه تا جائی معقول است كه مجموع هزینه ها (شامل مجموع صرفه جوئی در هزینه شبكه بالاسری و پست های كشش و افزایش هزینه های عایق بندی سیستم) حداقل گردد. ( عمومی ترین سیستم متناوب كه در جهان مورد استفاده قرار گرفته 25 کیلوولت است و ولتاژ مستقیم در حال حاضر به 3 کیلوولت محدود شده است).

نوع ولتاژ راه آهن برقی

راه آهن های برقی ار نظر نوع ولتاژ (AC یا DC) به چهار دسته AC ،DC یك فاز با فركانس كم، AC یك فاز با فركانس صنعتی و AC سه فاز تقسیم می شوند. هریك از این انواع دارای سطوح مختل ف ولتاژ هستند، اما آنچه كه امروزه در راه آهنهای برقی بین شهری متداول گشته، استفاده از ولتاژ AC 25 کیلوولت با فركانس صنعتی  50 هرتز برای ایران است، در این صورت وظیفه اصلی پست كشش كاهش ولتاژ شبكه انتقال تا مقدار 25 کیلوولت خواهد بود. ولتاژ DC بیشتر در راه آهن های شهری مورد استفاده قرار می گیرد.

در ابعاد جهانی، بیشتر از نیمی از همه سیستمهای كشش الكتریكی هنوز از جریان مستقیم استفاده می كنند . ولتاژ پایین مورد استفاده درسیستم های كشش جریان مستقیم یكی از مشخصه های نامناسب ابن سیستم است كه باعث افزایش جریان در شبكه تغذیه می گردد . هرگاه از ولتاژ DC در تغذیه قطار استفاده شود در محل پست كشش عمل یكسوسازی نیز صورت می گیرد.

در اوایل قرن بیستم، در جهت استفاده همزمان از مزایای سیستم متناوب و كشش موتور سری موتورهای اونیورسال به عنوان تراكشن موتور با شبكه تغذیه متناوب مورد استفاده قرار گرفت. اما در جهت كاهش آثار كموتاسیون در این موتور در قدرتهای بالا، فركانس شبكه به یك سوم كاهش داده شد.

ازمشكلات این سیستم:

• – خوردگی زیاد كموتاتور موتور سری
• – تداخل امواج القایی در كاركرد كابلهای موازی سیستم كشش الكتریكی.
• – مقادیر بالای غیر قابل قبول برای ولتاژ نامتقارن در تغذیه شبكه سه فاز 50 هرتز كه توسط تغذیه تكفاز نیروی كشش ایجاد می شود. امروزه سیستم AC یك فاز با فركانس كم به علت ضرورت نصب مبدل فركانس یا ژنراتور با فركانس كم در محل پست تركشن كمتر مورد استفاده قرار می گیرد. سیستم AC سه فاز نیز به علت ض رورت استفاده از دو هادی تماس و دو پانتوگراف و مشكلات اقتصادی و فنی ناشی از آن كمتر مورد توجه قرار گرفته است.
• اگرچه نوع و سطح ولتاژ باید براساس موقعیت و مشخصات خط مسیر و امكانات موجود انتخاب شود ولی امروزه اكثر كشورهادر جهت كاهش تنوع، نوع و سطح ولتاژهای خاصی را بكار می برند.

1. * كلیه ولتاژهای AC با فركانس صنعتی ( 50 یا 60 هرتز) هستند.
2. ** حداكثر ولتاژ مجاز در حالت كار عادی 1/1 برابر ولتاژ نامی است.
3. *** حداقل ولتاژ مجاز در حالت كار عادی 8/. برابر ولتاژ نامی است .
4. **** حداقل ولتاژ مجاز در حالت اضطراری 7/. برابر ولتاژ نامی است.

خطوط تغذیه متروی تهران:

ساختار قطارهای برقی سیستم تغذیه متروی تهران

مشخصات سیستم تهران

خط 1 و 2 قطارهای قدیمی:
تغذیه: روش تغذیه تماسی با ریل سوم (750 ولت DC) موتور اصلی: DC با تحریک سری و توان 132 کیلو وات

خط 1 و 2 قطارهای جدید:
تغذیه: روش تغذیه تماسی با ریل سوم (750 ولت DC) موتور اصلی: AC با تحریک سری و توان 180 کیلو وات ( البته بنا بر پیشنهاد کاربران سایت ممکن است این نوع تحریک دیگر استفاده نشود و سیستم های نوین راه اندازی مانند سافت استارتر ها و روش های دیگر مرسوم باشد.)
خط تغذیه 5 : روش تغذیه بالاسری (25 کیلو ولت AC) موتور اصلی: DC با تحریک سری و توان 800 کیلو وات

منابع تغذیه (پست های برق فشار قوی)

خطوط 1 و 2 متروی تهران دارای 5 پست برق فشارقوی به نام های شهید بهشتی، جنوب، تهران پارس، غرب تهران (طرشت) و قورخانه می باشند که در سطح ولتاژ 63 کیلو ولت با یکدیگر یک حلقه تشکیل داده اند (رینگ شده اند). این پست ها، برق را در سطح ولتاژ 63 کیلو ولت از برق منطقه ای تهران دریافت کرده و در پست های فشارقوی اختصاصی GIS (مبدل 63 به 20 کیلو ولت)، به 20 کیلو ولت تبدیل می کنند.

ولتاژ 20 کیلو ولت به عنوان ورودی پست های یکسوساز، پست های توزیع نیرو و روشنایی و پست های جانبی مورد استفاده قرار می گیرد. عمدتا برای هر ایستگاه متروی تهران یک پست یکسوساز (RS: Rectifier Switch) پیش بینی شده است که خروجی 750 ولت یکسو شده (برق DC) این پست های یکسوساز بر روی ریل سوم برای مصارف الکتریکی قطارها استفاده می شود.ساختار قطارهای برقی

برق خط حومه ای تهران – گلشهر (خط 5)

از طریق پست برق بنیاد رنگ تامین می شود. در این پست، برق 230 کیلو ولت متناوب (AC) به برق 2 * 27.5 کیلو ولت متناوب تبدیل شده و برق مسیر 41 کیلومتری شبکه بالاسری حد فاصل ایستگاه تهران (صادقیه) تا گلشهر و پایانه مهرشهر را تامین می شود.

شبکه های توزیع

تجهیزات شبکه های توزیع شامل 35 پست رکتیفایر برای تغذیه برق قطارها و 106 پست توزیع نیرو و روشنایی برای تامین برق تجهیزات ثابت ایستگاه ها، مرکز فرمان و تعمیرگاه های مترو می باشد که از 850 کیلومتر کابل های 20 کیلو ولت، 115 کیلومتر کابل تراکسیون و سامانه ریل سوم به طول 155 کیلومتر تشکیل شده است.

[/vip_data]

ساختار قطارهای برقی

مقاله شبیه سازی در مریخ می تواند نظر شما رو جلب کند