A causa de la seva àmplia varietat d’avantatges en comparació amb els sistemes de locomotores dièsel i vapor, els sistemes de locomotores elèctriques s’han convertit en els sistemes més populars i àmpliament utilitzats per als sistemes de tracció.

Amb l’aparició dels dispositius electrònics de potència, s’utilitzen els moderns sistemes de tracció elèctrica inversors multinivell per obtenir un millor rendiment de tracció, com ara una alta precisió, una resposta ràpida i una major fiabilitat.

Sistemes de locomotores elèctriques

“longitud d'ona de llum vermella ”

L’avaluació del disseny de motors elèctrics i les tecnologies d’electrificació no només han conduït al disseny de locomotores d’alta velocitat (Metros i ferrocarrils suburbans), sinó que també han elevat l’eficiència energètica global.

Què és una locomotora o tracció elèctrica?

Una força motriu que provoca la propulsió d’un vehicle es coneix com a sistema de tracció. El sistema de tracció és de dos tipus diferents: el sistema de tracció no elèctric i el sistema de tracció elèctrica.

Sistema de tracció no elèctrica

El sistema de tracció que no utilitza electricitat en cap etapa del moviment d’un vehicle s’anomena sistema de tracció no elèctric. Aquest sistema de tracció s'utilitza en locomotores de vapor, motors IC i en el trens maglev (trens d’alta velocitat).

Sistema de tracció elèctrica

El sistema de tracció que utilitza electricitat en totes les etapes o en algunes etapes del moviment d’un vehicle s’anomena sistema de tracció elèctric.

Electric Vs Tracció no elèctrica

En un sistema de tracció elèctrica, la força motriu per estirar un tren la generen els motors de tracció. El sistema de tracció elèctrica es pot dividir àmpliament en dos grups: un és autoalimentat i l’altre és un sistema de tercer carril.

Els sistemes autoalimentats inclouen accions elèctriques dièsel i accionaments elèctrics amb bateries que poden generar la seva pròpia energia per estirar el tren, mentre que els sistemes de tercer carril o de cable aeri utilitzen l'energia d'una xarxa de distribució externa o xarxes, i els exemples inclouen tramvies. , troleibusos i locomotores conduïts des de línies elèctriques aèries.

Tipus de sistemes d’electrificació de vies

L’electrificació de la via es refereix al tipus de sistema de subministrament de fonts que s’utilitza mentre s’alimenten els sistemes de locomotores elèctriques. Pot ser CA o CC o un subministrament compost.

La selecció del tipus d’electrificació depèn de diversos factors com la disponibilitat de subministrament, el tipus d’àrea d’aplicació o els serveis com ara serveis urbans, suburbans i de línies principals, etc.

Els tres tipus principals de sistemes de tracció elèctrica que existeixen són els següents:

Sistema d’electrificació de corrent continu (CC)
Sistema d’electrificació de corrent altern (CA)
Sistema compost.

Sistema d’electrificació de corrent continu (CC)

L’elecció del sistema d’electrificació de CC inclou molts avantatges, com ara consideracions d’espai i pes, acceleració i frenada ràpides dels motors elèctrics de CC, menys cost en comparació amb els sistemes de CA, menys consum d’energia, etc.

En aquest tipus de sistemes, l’alimentació trifàsica rebuda de les xarxes elèctriques es redueix a baixa tensió i es converteix en corrent continu pels rectificadors i convertidors electrònics de potència .

3r sistema ferroviari

Aquest tipus de subministrament de corrent continu es subministra al vehicle de dues maneres diferents: la primera via es fa mitjançant el tercer sistema de ferrocarril (corrent lateral i corrent per via electrificada i que proporciona camí de retorn a través de rails corrents), i la segona via a través de la línia aèria Sistema de corrent continu. Aquest CC s’alimenta al motor de tracció com la sèrie CC o motors compostos per conduir la locomotora, tal com es mostra a la figura anterior.

Els sistemes d’alimentació d’electrificació de corrent continu inclouen un subministrament de 300-500V per a sistemes especials com els sistemes de bateries (600-1200V) per als ferrocarrils urbans com els tramvies i els metro lleugers, i el 1500-3000V per als serveis suburbans i de línia principal com els metro lleugers i els pesats trens de metro . El tercer (rail conductor) i el quart sistema ferroviari funcionen a baixes tensions (600-1200V) i corrents elevats, mentre que els sistemes ferroviaris aeri utilitzen tensions altes (1500-3000V) i baixos corrents.

“què és n canal mosfet ”

Sistema d'electrificació de corrent continu

A causa de l’elevat parell d’arrencada i el control moderat de la velocitat, els motors de la sèrie DC s’utilitzen extensament en els sistemes de tracció de CC. Proporcionen un parell elevat a velocitats baixes i un parell baix a velocitats elevades.

An controlador de velocitat del motor elèctric s’utilitza variant la tensió que se li aplica. Els sistemes d’accionament especials que s’utilitzen per controlar aquests motors elèctrics inclouen canviador d’aixetes, control de tiristor, control d’helicòpter i control de microprocessador.

Els desavantatges d’aquest sistema inclouen la dificultat en la interrupció de corrents a altes tensions quan s’alça la condició de fallada i la necessitat de situar subestacions de CC entre distàncies curtes.

Sistema d’electrificació de corrent altern (CA)

Un sistema de tracció de corrent altern ha esdevingut molt popular en l’actualitat i s’utilitza més sovint en la majoria dels sistemes de tracció a causa de diversos avantatges, com ara la disponibilitat ràpida i la generació de corrent altern que es pot augmentar o baixar fàcilment, controlar fàcilment els motors de corrent altern, menys nombre de subestacions requerides i la presència de catenàries lleugeres que transfereixen baixos corrents a altes tensions, etc.

Els sistemes de subministrament d’electrificació de corrent altern inclouen sistemes monofàsics, trifàsics i compostos. Els sistemes monofàsics consisteixen en un subministrament d’11 a 15 KV a 16,7Hz i 25Hz per facilitar la velocitat variable als motors de commutació de corrent altern.
Utilitza baixeu el transformador i convertidors de freqüència per convertir a alta tensió i freqüència industrial fixa.

“filtre d'amplificador d'op de pas alt ”

La configuració monofàsica de 25KV a 50Hz és la configuració més utilitzada per a l’electrificació de corrent altern. S'utilitza per a sistemes de transport pesat i serveis de línies principals, ja que no requereix conversió de freqüència. Aquest és un dels sistemes àmpliament utilitzats de sistemes compostos en què el subministrament es converteix en corrent continu per accionar motors de tracció continu.

Sistema d'electrificació de corrent altern

El sistema trifàsic utilitza un motor d’inducció trifàsic per conduir la locomotora i té una potència nominal de 3,3.KV, 16,7Hz. El sistema de distribució d’alta tensió a subministrament de 50 Hz es converteix en aquest motor elèctric nominal mitjançant transformadors i convertidors de freqüència. Aquest sistema empra dues línies aèries i el rail de la via forma una altra fase, però això planteja molts problemes en els encreuaments i les cruïlles.

La figura anterior mostra el funcionament de la locomotora elèctrica de CA en què el sistema catenari rep alimentació monofàsica del sistema aeri. El subministrament augmenta el subministrament mitjançant el transformador i després es converteix en corrent continu mitjançant un rectificador. Un reactor de suavització o un enllaç de CC, filtra i allisa CC per reduir les ondulacions, i després el CC es converteix en CA mitjançant un inversor que varia la freqüència per obtenir una velocitat variable del motor de tracció (similar a VFD ).

Sistema compost

Aquest sistema incorpora els avantatges dels sistemes CC i AC. Aquests sistemes són principalment de dos tipus: una sola fase a tres fases o sistema Kando, i l’altra monofàsica a sistema CC.

Sistema monofàsic a trifàsic o Kando

En un sistema Kando, una sola línia aèria transporta el subministrament monofàsic de 16KV, 50Hz. Aquest alt voltatge es redueix i es converteix en un subministrament trifàsic de la mateixa freqüència a la mateixa locomotora a través del transformador i convertidors .

Aquest subministrament trifàsic es subministra a més al motor d’inducció trifàsic que acciona la locomotora. Com que el sistema de línies aèries del sistema trifàsic és substituït per una sola línia aèria per aquest sistema, és econòmic.

Com ja hem comentat a l’electrificació de corrent altern que un sistema monofàsic a CC és molt popular, és la forma més econòmica d’una línia aèria única i té una gran varietat de característiques del motor de la sèrie DC.
En aquest sistema concret, un subministrador monofàsic de 25KV i 50Hz del sistema de línies aèries es redueix mitjançant un transformador a l’interior de la locomotora i després es converteix a corrent continu mitjançant rectificadors. El CC s’alimenta al sistema d’acció DC per accionar el motor de la sèrie i controlar la seva velocitat i sistemes de frenada.

Es tracta de sistemes de locomotores elèctriques. I, esperem que us haguem proporcionat informació àmplia i rellevant sobre els diversos sistemes de subministrament utilitzats en els sistemes de tracció.

Us animem a que escriviu els vostres suggeriments, comentaris i comentaris sobre aquest article o idees de projectes a la secció de comentaris que es mostra a continuació, i també esperem que els vostres suggeriments redueixin els accidents de curtcircuit als sistemes de tracció.

Crèdits fotogràfics