> При таком напряжении сечение уменьшается и количество
> подстанций тоже.

3.96 - это те же 3 кВ со слегка задранным напряжением и проблемы не решают. Увеличение напряжения составляет 32% против 8.3 раза при переходе на переменку, поэтому разница в сечении провода и токах не настолько велика, чтобы подвергать опасности прочий подвижной состав постоянного тока, которому этого лишнего киловольта может оказаться многовато.

> Во-первых подвижной состав в полтора раза дешевле. Во-вторых
> удельный расход у ЭР2 на холмистом профиле, типичном для
> московской области порядка 20-21 Вт, у ЭР9 - где-то в районе 28-30.

Во-первых, ЭР2 и ЭР9 принципиально никогда не ходят по одному и тому же участку ;-)) Ну разве что гонять от Рыбного до Дягилево, или в Белореченской...
Во вторых, есть ли цифры в рублях на пассажирокилометр, учитывающие расход электроэнергии по счётчикам не ЭПС, а входов тяговых подстанций, с учётом строительства и обслуживания всей системы энергоснабжения?

Приведенные цирфы хаарктеризуют расход электроэнергии для линий холмистого профиля, исходя из расчетной массы 605 тонн. Это усредненные показатели, но достаточно красноречивые.
Что касается второго пункта, то не забывайте, что вам придется учитывать также и стоимость электровозов\электропоездов, которая у машин переменного тока существенно (на 30-50 процентов) выше. Отсюда несложно сделать вывод, что чем больше размеры движения по участку, чем больше убытки от использования переменного тока. Необходимые же расчеты можете сделать самостоятельно. Стоимость электрификации 100 км переменным током на однопутной линии при 2 подстанциях и одностороннем питании будет 65-70 млн долл.,постоянным током при расстоянии между подстанциями в 20 км - порядка 80 млн долл. при таких затаратах на капстроительство текучкой можно смело пренебречь, а цена подвижного состава вам известна - 3,5 млн долл ЭД9, 2,2 млн долл - ЭД4М, 1,4 млн долл - ЭП1. Расчетную цену за электровоз постоянного тока можно взять 1 млн. долл - столько стоит коллекторная машина у Бомбардье. Если использовать асинхронники, то разница в цене достигнет 2 млн долл.за машину.
Официальные цифры на 80-е годы показывали , что на участках переменного тока удельный расход на 6-15 процентов выше(не по показаниям счетчиков машин, а именно по ТП).

Но это как раз и дает возможность поднять скорость до требуемых 300 км в час. Но опять-таки зачем такие мучения? Создавать третью замкнутую систему электрификации...

> Но это как раз и дает возможность поднять скорость до требуемых
> 300 км в час. Но опять-таки зачем такие мучения? Создавать
> третью замкнутую систему электрификации...

Это вы как раз предлагаете третью систему, условно совместимую с одной из двух существующих... Вот чтобы не было этих мучений с "условной совместимостью" и риском пожечь оборудование, которое 3.5 кВ ещё держит, а 3.9 уже нет, и имеет смысл радикальная замена - на переменный ток высокого напряжения.

Мощность 20 Вт это меньше одной средней электрической лампочки! -:))

0

ДмитрийХ писал(а):


> Никаких ограничений в 200 км в час для постоянного тока нет и
> не было - полная чушь. Скорость меньше чем при переменном токе
> - но при достижении скорости 500 км в час на переменном токе и

А давайте так, - я как-нибудь закину видеозапись с показаниями амперметра ЧС200 на параллельном ТЭД при скорости 160, а также видеозапись из тамбура первого вагона с красивым видом на очаровательную дугу на последнем токоприемнике. Или так поверите?

Еще давайте вот еще чего посчитаем:

Мощность ЧС200 в часовом режиме с параллельным двигателей 4000кВт на секцию. При напряжении 3кВ ток более 1000А на секцию. А теперь представим бедный токоприемник :-( Даже ЧС200го "скворешник" с его двумя полозами за рейс прогорает очень сильно...

Сергей Мянд писал(а):

> А давайте так, - я как-нибудь закину видеозапись с показаниями
> амперметра ЧС200 на параллельном ТЭД при скорости 160, а также
> видеозапись из тамбура первого вагона с красивым видом на
> очаровательную дугу на последнем токоприемнике. Или так
> поверите?

А можно закинуть не только для неверующих, но и для просто желающих посмотреть :)?

> Мощность ЧС200 в часовом режиме с параллельным двигателей
> 4000кВт на секцию. При напряжении 3кВ ток более 1000А на
> секцию. А теперь представим бедный токоприемник :-( Даже
> ЧС200го "скворешник" с его двумя полозами за рейс прогорает
> очень сильно...

Значит, нужно думать об использовании нескольких токоприёмников (о трудностях осведомлён)...

Так удельный расход измеряется кВтч/км или относится к массе поезда, а в ваттах измеряется мощность. Давайте уж будем точны, если так!!!

Вопрос о применении того или иного рода тока уже окончательно решен и узаконен официальными документами, например, совместным решением Технического совета МПС и Главтехуправления Минэнерго, правда уже бывшего СССР, но это сути технической проблемы не меняет.
И какие же могут быть сколько-нибудь существенные потери электроэнергии в выпрямительных и трансформаторных установках ЭПС переменного тока?!! Пожалуйста приведите конкретные цифры и источник их возникновения. Как же эти потери могут быть соизмеримы с потерями в пусковых реостатах, в физической "печке", греющей атмосферу!
И ограничения по скорости определяются отнють не родом тока, а целым рядом других условий. Например, по условиям сцепления колеса с рельсом скорость ограничивается величиной порядка 350 км/ч.

Сообщение изменено (17-05-05 21:22)

Приветствую!

> И ограничения по скорости определяются отнють не родом тока, а
> целым рядом других условий.

Точно. Токосъемом, точнее его надежностью. Еще точнее - надежностью токосъема нескольких килоампер (что как раз и приходится делать при постоянке) одним токоприемником (вот с этим как раз проблема).

> Например, по условиям сцепления колеса с рельсом скорость
> ограничивается величиной порядка 350 км/ч.

Ну французы вполне успешно доказали, что вовсе не 350км/ч, и даже не 400, а на скоростях под 500 км/ч вполне можно ездить. Только больно дорого получается в реальной эксплуатации.
Экономически - да, скорости выше 350 км/ч по ЖД не оправданы.

Владимир Свириденков

hiv писал(а):

> Вопрос о применении того или иного рода тока уже окончательно
> решен и узаконен официальными документами, например, совместным
> решением Технического совета МПС и Главтехуправления Минэнерго,
> правда уже бывшего СССР, но это сути технической проблемы не
> меняет.

Тем не менее, выбор системы тока определяется главным образом местом размещения станции стыкования, а вот тут уже вариантов может быть много и они обсуждаются и выбираются ТЭР.

> И какие же могут быть сколько-нибудь существенные потери
> электроэнергии в выпрямительных и трансформаторных установках
> ЭПС переменного тока?!! Пожалуйста приведите конкретные цифры

КПД электровозов постоянного тока (но не КПД системы тяги постоянного тока в целом) всё равно выше КПД электровозов переменного тока за счёт того, что у последних помимо активного есть ещё реактивное сопротивление, главным образом, индуктивное.

Если в цифрах, то помню кой-какие отчётные данные. На 10 000 т-км брутто ЧС7 в среднем расходовал 146 кВт-ч, а у ЧС-8 этот показатель 164 кВт-ч.
Впрочем, могу покапаться, уточнить цифры.

и
> источник их возникновения. Как же эти потери могут быть
> соизмеримы с потерями в пусковых реостатах, в физической
> "печке", греющей атмосферу!

Трансформатор и выпрямитель, обладающие реактивным сопротивлением, является ничуть не меньшей "печкой".

> И ограничения по скорости определяются отнють не родом тока, а
> целым рядом других условий. Например, по условиям сцепления
> колеса с рельсом скорость ограничивается величиной порядка 350
> км/ч.

По условиям сцепления колеса с рельсом даже 500 км/ч далеко ещё не рубеж. Что до влияния системы тока, то на скорость влияет не система тока в принципе, а передаваемая мощность. Просто, так традиционно сложилось, что поднять напряжение было проще при переменном токе. Увеличьте напряжение при постоянном токе до 15 000 В (а такая система всерьёз расматривалась конкурентной к системе переменного тока) и тоже можно увеличить и мощность и скорость. Раньше возможности повышения напряжения при постоянном токе ограничивалась очень многими факторами:
- не выдерживала изоляция;
- из-за отсутствия надёжных преобразователей напряжения нужно было значительно увеличивать габариты ТЭД, что невозможно на электровозе;
- возникали пульсации в рельсовых цепях автоблокировки переменного тока (при электротяге а/б постоянного тока не применяется)

Сейчас при постоянном токе напряжение не повышают всё из-за того же преобразователя напряжения.

Расскажите пожалуйста, почему проект ЭД4ДК (смоленский попугай) оказался закрыт. Ходил ли этот поезд с пассажирами?

И были ли в нем моторные вагоны под постоянный или переменный ток?

> Ходил ли этот поезд с пассажирами?

Нет.

> И были ли в нем моторные вагоны под постоянный или переменный
> ток?

Нет.

> Расскажите пожалуйста, почему проект ЭД4ДК (смоленский попугай)
> оказался закрыт.

Модернизированная схема электровозов оказалась неработоспособной. Из-за этого "накрылось" оборудование силовой цепи одной из секций.

Всем доброго времени суток!

Прочитав статью http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%8F%D0%B3%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%86%D0%B8%D1%8F про тяговые подстанции возникло несколько вопросов.

1) Если я правильно понял, рельсы используются как проводник, чтоб замкнуть цепь, для работы тяговых электродвигателей. Но ведь рельсовая цепь поделена на блок-участки с изолированными стыками. А на одном участке питания КС несколько блок-участков. Так каким же образом получается замкнутая цепь по рельсам через изолированные стыки?

2)Из статьи: "Вторичные обмотки соединены в треугольник, фаза C заземляется и соединяется с рельсами железной дороги без каких-либо коммутационных аппаратов. Напряжение фаз A и B через открытое распределительное устройство подается в контактную сеть двух путей соответственно". Вопрос вот в чем: если фаза С заземляется, то где она заземляется? Ведь в этом месте получается шаговое напряжение. И в этом случае происходит замыкание на землю, почему на подстанции не срабатывает защита?

Цитата (Highlander)

1) Если я правильно понял, рельсы используются как проводник, чтоб замкнуть цепь, для работы тяговых электродвигателей. Но ведь рельсовая цепь поделена на блок-участки с изолированными стыками. А на одном участке питания КС несколько блок-участков. Так каким же образом получается замкнутая цепь по рельсам через изолированные стыки?

Тяговый ток обходит блок-участки через дроссель-трансформаторы.

Цитата (Highlander)
2)Из статьи: "Вторичные обмотки соединены в треугольник, фаза C заземляется и соединяется с рельсами железной дороги без каких-либо коммутационных аппаратов. Напряжение фаз A и B через открытое распределительное устройство подается в контактную сеть двух путей соответственно". Вопрос вот в чем: если фаза С заземляется, то где она заземляется? Ведь в этом месте получается шаговое напряжение. И в этом случае происходит замыкание на землю, почему на подстанции не срабатывает защита?

Если нейтраль в трёхфазной сети не заземлена, то в чём проблемы от заземления одной из фаз?

Попробуем произвести сравнительную оценку эффективности железных дорог электрифицированных на постоянном
и переменном токе.
В среднем расстояние между тяговыми подстанциями при электрификации на постоянном токе 15 -20 км (на наиболее интенсивных участках 7 -10 км). При переменном токе напряжением 25 кВ расстояние между тяговыми подстанциями увеличивается до 40 – 50 км, при системе 2*25 кВ до 70 - 90 км. При переменном токе на тяговых подстанциях отсутствуют выпрямительные установки. Таким образом получается, что при одинаковых капитальных затратах на общие составляющие контактной сети (опоры, арматура, провода) затраты на сооружение тяговых подстанций переменного тока 25 кВ более чем в два раза, а при системе 2*25 кВ более чем в 4 раза меньше, чем на постоянном токе. Удорожание устройств изоляции проводов на переменном токе компенсируется уменьшением количества контактных проводов. Таким образом, капитальные затраты на электрификацию на переменном токе на 15-20% меньше, чем на постоянном, это первое преимущество переменного тока перед постоянным.
Обратимся к одному из важных параметров электрифицированной железной дороги – суммарному к.п.д. контактной сети и электровоза.
По результатам проведенных расчетов, к.п.д. контактной сети и электровоза мало зависит от места положения работающего на полную мощность электровоза переменного тока, особенно для системы 2*25 кВ, из-за небольших потерь в контактной сети. Более того, дальнейшие расчеты показывают, что он мало меняется при увеличении нагрузки, т.е. увеличении количества поездов, проходящих по участку и увеличении мощности единицы электроподвижного состава. Интенсивность движения поездов ограничивается только безопасным расстоянием между следующими друг за другом поездами. И это второе преимущество системы переменного тока по сравнению с постоянным. В конце концов, это значит, что реальная скорость движения пассажирских поездов может доходить до 350 км/ч и выше, вплоть до предела, определяемого коэффициентом сцепления колеса с рельсом и прочностью колеса.
На постоянном токе, при удалении электровоза, работающего в тяговом режиме, от тяговой подстанции, резко возрастают потери в проводах, а, следовательно, падает к.п.д. всей системы; на удалении 10 км от подстанции он может снижаться до 20% и более в зависимости от потребляемой мощности. Если поезда следуют один за другим, то, чтобы снизить потери, нужно уменьшать расстояние между тяговыми подстанциями. Получается, что на каждые 2... 4 электровоза постоянного тока нужно ставить подстанцию. Так может тогда выгоднее строить электровозы переменного тока, чем строить подстанции через каждые 7...10 км. Тем более, что стоимость электровозов переменного и постоянного тока с тиристорными преобразователями и асинхронными тяговыми двигателями по предварительным оценкам не должна отличаться более чем на 10%.
Общий к.п.д. электровоза переменного тока и контактной сети в режиме тяги, без учета затрат на собственные нужды и работу компрессоров, по расчетам получается равным 0,94 и мало зависит от расстояния между тяговой подстанцией и электровозом.
Общий к.п.д. электровоза постоянного тока и контактной сети меняется в зависимости от расстояния до тяговой подстанции от 0,95 вблизи ее, до 0,73 на расстоянии 10 км, усредненное значение к.п.д. электровоза постоянного тока и контактной сети не превышает 0,84.
Ввиду того, что все виды потерь мощности на электровозах в десятки раз меньше тяговых ее значений, разница между к.п.д. электровозов постоянного и переменного токов с учетом других потерь кроме вентиляции, принятых примерно равными, меняется незначительно. Если принять все потери электровозов кроме вентиляции равными 100 кВт, к.п.д. электровоза переменного тока будет 0,935, а постоянного - 0,835. Если все потери, кроме вентиляции, принять равными 500 кВт, то к.п.д.подводящей сети электровоза переменного тока будет 0,9, постоянного - 0,8. Экономия электроэнергии в районе 10%, во всяком случае теоретически, но если эта разница практически будет 5-6%, то это третье преимущество электрификации на переменном токе перед постоянным.
С увеличением полезной нагрузки общий к.п.д. контактной сети и электровоза переменного тока практически не меняется, а электровоза постоянного тока падает. Разница между к.п.д. систем переменного и постоянного тока при уменьшении полезной нагрузки уменьшается. При малых полезных нагрузках, а также вблизи подстанций постоянного тока, к.п.д. систем переменного и постоянного тока выравниваются.
При движении на выбеге, потери на электровозах переменного тока превышают потери электровозов постоянного тока. Причиной этого, при прочих равных условиях, являются затраты на вентиляцию. Однако, последнее время, даже на модернизируемых электровозах переменного тока, стали применять регулирование вентиляции и систем охлаждения в зависимости от нагрузки на электровоз, не говоря уже о новый машинах, где это делается обязательно. Регулирование вентиляции позволяет снижать до минимума потери электровозов переменного тока и приближает их по экономичности к электровозам постоянного тока при движении поездов на выбеге. Здесь нужно учитывать, что потребление энергии электровозами на выбеге в десятки раз меньше, чем в тяговом режиме.
Четвертое важное преимущество электровозов переменного тока перед постоянным - возможность рекуперации во всем диапазоне скоростей, а это опять экономия электроэнергии, уменьшение износа тормозных колодок, колесных пар, рельсов. Кроме того. Для реализации процесса рекуперации на электровозе постоянного тока ему нужна внешняя нагрузка в контактной цепи, проще говоря другие электровозы, работающие в режиме тяги, что не всегда может получаться.
Учитывая, все вышесказанное, встает закономерный вопрос о возможности замены электровозов постоянного тока на электровозы переменного тока на всем полигоне электрифицированных железных дорог России. В одном из изданий сказано, что этот вопрос не рассматривается из-за того, что нужны большие окна в движении для замены изолирующих конструкций. По-моему это не очень серьезно. При капитальных ремонтах главных путей движение на одном направлении перекрывается иногда на дни, при этом все равно приходится работать с контактной сетью, так нельзя ли совместить это с усилением изоляции. Кроме того, постоянно ведется профилактическая замена изоляторов и контактных проводов, здесь тоже можно совместить эти две работы. Если производить замену изолирующих конструкций специально, то за окно в 2 часа можно заменить изоляторы на 1 км однопутного участка, а это - 200 км в год. На станциях пути секционированы, там можно работать практически круглые сутки. Кстати сказать, двухпутный участок Зима - Слюдянка (376 км) был переведен с постоянного на переменный ток всего за два года, а электрифицировали раньше до 1000 км в год.
Вопрос, каким напряжением электрифицировать железные дороги, жизнь и разум решили в пользу переменного тока. Теперь, после появления электровозов с тиристорными системами управления и асинхронными двигателями, возможно продолжение этого процесса - перевод железных дорог на постоянном токе на переменный. Поскольку разница между стоимостью электровозов постоянного и переменного тока становится незначительной.
Проблема может быть в финансировании, но такие ли это большие затраты, по сравнению с выгодами, получаемыми в результате экономии электроэнергии и оптимизации перевозочного процесса, тут большое поле деятельности для прогнозов экономистов. И потом находятся же деньги для «Сапсанов» и иностранных электричек для обслуживания Олимпиады. А здесь по сути будет плановый капитальный ремонт КС с усилением изоляции и замена оборудования подстанций, работы которые всё равно надо делать.

Литература. «Беседы об электрической железной дороге»
И.П. Исаев, А.В Фрайфельд. Москва «Транспорт» 1989.



Редактировано 1 раз(а). Последний раз 09.12.11 19:24 пользователем Мясников Сергей.

Так уж повелось, что железные дороги электрифицированы 2 видами тока: постоянным 3000 В и переменным 25000 В (это в бывшем Союзе). Сделать для удобства каким-то 1 током - нереально, это как перестроить все железные дороги мира на 1 колею (что, согласитесь, тоже было бы удобно). В местах схождения - станции стыкования, на которых меняют электровозы. Однако в некоторых случаях эти самые станции выбраны нерационально, "от балды". Понимаю стыкование в административном центре автономии, края, области, на большой узловой станции, где остановка и так продолжительная. Но долго стоять в какой-то глухомани для замены электровоза вместо минутной остановки (не будь здесь стыкования)... Ну чем как думали? Может, независимо друг от друга с 2 сторон вели электрификацию, и где встретились - там и сделали станцию стыкования? Так надо же зависимо, согласованно. Или же более реально: электрифицировали до какой-то станции, а потом с другой стороны до неё дотянули электрификацию другим видом тока?
Впрочем, кое-какие перестройки имели место. После электрификации участка "Рыбное - Узуново" участок "Ожерелье - Узуново" перевели на постоянный ток, станцией стыкования сделали Узуново. Участок "Зима - Слюдянка" перевели на переменный ток. Ну да, зачем такая "вставка" постоянного тока?
Также резонно было бы исправить:
Свирь - лучше Петрозаводск или Лодейное Поле.
Бабаево - лучше Подборовье.
Вековка - лучше Муром.
Инзер - лучше Карламан, Дема или Магнитогорск.
Белореченская и Горячий Ключ - лучше Кривенковская. Или вообще переменный ток до Адлера.
Дербент - лучше Самур (пограничная станция).
Балезино - лучше Пибаньшур.
Черепаново - лучше Среднесибирская.
Мариинск - лучше Анжеро-Судженск или Ачинск I.
Тимково - лучше Долинская.
Конечно, придётся реконструировать все тяговые подстанции на определённых участках. Но сделать 1 раз, чтобы не стоять лишний раз подолгу всем поездам.

А ещё лучше для Сапсана отдельный путь построить или хотя бы пассажирские платформы вдоль не только главных, но и боковых путей станций, где электрички пропускают Сапсан - совместить технические остановки с тарифными. Да и все пассажирские платформы в стране неплохо высокими сделать, длиной не меньше длины обращающихся поездов. Много чего неплохо было бы сделать - деньги где? Стыкование разных родов тока на крупном пассажирским узле - это существенное усложнение хозяйства энергоснабжения, СЦБ, да и реконструкция путевого развития к тому же. Скажем, будем менять электровозы в Муроме вместо Вековки: их менять и в грузовом сообщении придётся - сколько путей понадобится, ПТОЛ и т.д.
И ещё один недостаток смены тока в относительно крупных городах: одно из направлений в этом случае оказывается обделённым в смысле пригородного сообщения. Рязань - все местные электрички постоянного тока - в итоге в мичуринском направлении пригородное сообщение организовано плохо. Владимир: все местные электрички переменного тока - имеем отвратительное пригородное сообщение в московском направлении. А если стыкование где-то в глухомани - пара электричек в одном направлении, пара составов в другом: а больше и не надо ;)