Где у нас в России переменный, а где постоянный, и чем определяется тип тока на участке в контактной сети?

Денис писал(а):

> Где у нас в России переменный, а где постоянный, и чем
> определяется тип тока на участке в контактной сети?

Где что, смотри

здесь
и
здесь

посредством тепловозов?

> посредством тепловозов?

Нет. Контактная сеть на станции стыкования может переключаться на любой род тока - полностью или по частям. При этом электровоз, например, постоянного тока подходит к станции, ему подают в КС постоянный ток, он притаскивает состав на заданный путь (если пассажирский - то к платформе), отцепляется, уходит на свою стоянку (где только постоянный ток), после этого ток в КС переключается на переменный, со своего места вылезает электровоз-переменник и прицепляется к оставленному составу.
Ещё существуют двухсистемные электровозы, которым всё равно под каким родом тока ехать. Но они довольно дорогие и их мало - грузовые (а фактически грузопассажирские) ВЛ82 и ВЛ82М в Выборге и Минеральных Водах и пассажирский ЭП10 (пока в единственном экземпляре) в Москве-Курской (работает с поездом 061/062 "Буревестник" Москва - Нижний Новгород, но периодически уезжает на очередные испытания).
Особенная конструкция в Минеральных Водах - хотя там от линии переменного тока отходит ветка, электрифицированная постоянным током, на станции нет переключаемых секций КС. Главные пути электрифицированы на переменном токе, а поезда на Кисловодск уходят со своих путей, где только постоянный ток. Сквозные поезда с главного хода в Кисловодск (их немного) ходят только под двухсистемными электровозами; электровозов постоянного тока в МинВодах нет.

Антон Чиграй писал(а):

> > посредством тепловозов?
>
> Нет.

Но в принципе, если покопаться, то такой пример есть. Правда не у нас, а на границе Германи и Польши на линии Варшава-Берлин. В Германии и Польше разные рода тока, а двухсистемных локомотивов не хватает. По этой причине часть поездов от Жепина до Франкфурта-на-Одере тянет тепловоз при наличии контактной сети.

какие преимущества дает постоянный ток, и чем определяется выбор типа тока при электрификации?

>и чем определяется выбор типа тока при
>электрификации?

Уже давно принят порядок, что новая электрификация делается как правило переменкой - но если электрифицируемый участок является продолжением имеющейся электрификации на постоянке (или тем более если он зажат и окружен постоянкой) - тогда можна и постоянку применять.

Но если маленький кусочек постоянки оказывается на магистрали, которой предстоит электрификация переменкой - то его как правило переэлектрифицируют - т.е. переводят с постоянки на переменку.

Постоянный ток преимущества перед переменным не имеет. По этой причине при новом строительстве линий (и при электрификации линий на автономной тяге) дают предпочтение переменномку току.

Вот преимущества переменной электротяги:

Уменьшение силы тока в КС за счет применения высокого напряжения 25кВ. Следствие - более длинные интервалы между тяговыми подстанциями и уменьшение количества самих подстанций.

Любое необходимое напряжение на электровозе и электропоезде можно получить за счет трансформатора, который имеет кпд, близкий к 100% и очень высокую надежность. (при постоянном токе для этих целей используются электромашинные преобразователи (мотор-генераторы) или электронные статические преобразователи, которые дОроги и ненадежны.

На переменном токе на электровоз можно передавать гораздо большую мощность, чем на постоянном. Отсюда и ограничение 200км/ч для скоростных поездов на постоянном токе.

КС переменного тока можно использовать, как резервное питание для устройств СЦБ. На постоянном токе кроме основной ВСЛСЦБ на опоры КС еще вешают ВЛПЭ.

На переменном токе проще погасить электрическую дугу, которая возникает при проходе секционных изоляторов, при пробое воздушных промежутков (молниезащита), при переключениях мачтовых разъединителей, поскольку дуга может сама погаснуть при переходе фазы через нулевое значение, причем вне зависимости от наличия в цепи реактивных сопротивлений. (На постоянном токе наличие реактивных сопротивлений только усугубляет ситуацию с дугогашением).

Проще конструкция тяговых подстанций. Нетрудно догадаться, что один мощный выпрямитель гораздо ненадежнее, чем выпрямитель на порядок меньшей мощности на каждом электровозе/мотор-вагоне.

Есть еще ряд мелких преимуществ...

Использование двух родов тока в системе тягового электроснабжения железных дорог сложилось исторически. Все дело в том, что на заре электрификации на ЭПС использовались тяговые электродвигатели (ТЭД) исключительно постоянного тока. Это связано с их конструктивными особенностями, возможностью достаточно простыми средствами регулировать скорость и вращающий момент в широких пределах, возможностью работать с перегрузкой и т.д. Говоря техническим языком, электромеханические характеристики двигателей постоянного тока идеально подходят для целей тяги. Двигатели же переменного тока (асинхронные, синхронные) имеют такие характеристики, что без специальных средств регулирования их применение для электротяги становится невозможным. Таких средств регулирования на начальном этапе электрификации еще небыло и поэтому, естественно, в системах тягового электроснабжения применялся постоянный ток при напряжении сначала 1500, а затем 3000 В, или как принято говорить у электриков, 1,5 или 3 кВ. Строились тяговые подстанции, назначением которых является понижение переменного напряжения питающей сети до необходимого значения, и его выпрямление, т.е. преобразование в постоянное.
Но шли годы, объемы перевозок на железной дороге увеличивались, соответственно расла нагрузка тяговых сетей. Мощность равна произведению тока на напряжение. Расли нагрузки, расли и потери в тяговой сети. Ведь потери пропорциональны квадрату тока, или. А это приводило к необходимости усиления тяговой сети, т.е. строились дополнительные тяговые подстанции, увеличивалось сечение проводов. Но все это радикально не решало проблемы. Выход был один - это уменьшить величину тока, но при той же мощности наргузки это можно сделать только поднимая величину напряжения. А тут возникла серьезная проблема: для двигателей постоянного тока напряжение 3 кВ оказалось практически предельным. Это связано с его конструкцией, наличием коллектора и щеток, вращающейся обмотки якоря. При повышении напряжения, надежность работы этих узлов значительно снизилась. Двигатели же переменного тока для тяги в то время были совершенно непригодны.
Таким образом, возникло противоречие - для системы электроснабжения напряжение 3 кВ оказалось мало, а для ТЭД повышать его было невозможно.
Но выход был найден с помощью перехода на переменный ток!
В системе переменного тока на ЭПС стали устанавливать трансформаторы, которые позволяют, как известно, достаточно просто изменять величину напряжения, являются простыми и надежными. После трансформатора устанавливается выпрямитель, а дальше - ТЭД постоянного тока. При этом напряжение на ТЭД можно значительно понизить, тем самым повысив их надежность, а напряжение тяговой сети повысить, уменьшив потери в ней. Так было и сделано. Напряжение тяговой сети переменного тока повысили до 25 кВ, на шинах тяговой подстанции 27,5 кВ. При этом увеличилось расстояние между тяговыми подстанциями, уменьшилось сечение проводов тяговой сети, а следовательно, и стоимость системы электроснабжения.
На начальном этапе внедрения переменного тока снова возникли проблемы. Дело в том, что выпрямительная техника того времени была несовершенна. Для выпрямления переменного тока использовались ртутные выпрямители. А это достаточно сложные, дорогие и капризные агрегаты даже при работе в стационарных условиях, не говоря уже об их установке на ЭПС. Это еще несколько задержало внедрение переменного тока. С появлением полупроводниковых выпрямителей эта проблема тоже решилась.
Пока шло становление системы переменного тока, система постоянного тока бурно внедрялась на сети железных дорог. Когда все проблемы по переменному току удалось решить, значительная часть дорог оказалась уже электрифицирована на постоянном токе.
Таким образом, система электрификации переменного тока является более совершенной и в настоящее время принята основной. По нормам проектирования постоянный ток должен применяться для завершения электрификации направлений, ранее электрифицированных на этом токе и для электрификации участков, примыкающих к таким направлениям.
Кроме того, в настоящее время разработана система тягового электроснабжения переменного тока 2х25 кВ. При этом напряжение питающей сети увеличено до 50 кВ, а напряжение в контактной сети сохранилось прежним 25 кВ. По этой системе электрифицирована Байкало-Амурская магистраль и ряд участков в центре России.
В местах стыкования систем постоянного и переменного тока устраиваются станции стыкования, где происходит смена локомотивов переменного и постоянного тока. Кроме того, существуют электровозы двойного питания, на переменный и постоянный ток, но в нашей стране они имеют ограниченное применение.
Развитие полупроводниковой и микропроцессорной техники позволило снять ограничения на применение на ЭПС двигателей переменного тока. Эти двигатели, особенно асинхронные, являются простыми и надежными. В настоящее время выпущены электровозы и электропоезда с двигателями переменного тока, ведутся дальнейшие исследования в этом направлении.

У переменного тока- дешевле электрификация за счет уменьшения сечения контактного провода и уменьшения числа подстанций. Основное преимущество постоянного тока - дешевле подвижной состав - примерно на треть.Второе преимущество - на постоянном токе намного меньше расход электроэнергии - на 10-15 процентов. 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 на постоянном возможная скорость будет около 400 км в час - просто это никому не нужно.

>>По этой причине при новом строительстве линий (и при >>электрификации линий на автономной тяге) дают предпочтение >>переменномку току.


И опять-таки вы неправы. Есть сложившаяся практика - в одних странах постоянка - Италия, Польша, Испания, в других переменка - Швейцария, Германия, Финляндия, в третьих - и то, и то (Франция, Чехия). Так и продолжают. Только новые ВЫСОКОскоростные линии электрифицируют обязательно переменным током - посколько при таком движении расход электроэнергии неважен.

> 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
> на постоянном возможная скорость будет около 400 км в час -
> просто это никому не нужно.

А не нужно по одной причине - обеспечение скорости выше 220-250 км/ч на постоянном токе напряжением 3 кВ требует настолько большого сечения проводов и таких частых тяговых, что перевод линии на переменный ток обходится существенно дешевле даже с учётом замены ПС. Да и токосъём на высокой скорости проще обеспечить при токе в пару сотен ампер, нежели при тысячеамперных токах. Вот отсюда и вытекает ограничение скорости на постоянном токе.

В Москве я так понимаю 3 Кв, будет ли Мск жд переходить на переменный?

Сомнительно, затраты на перевод врядли окупятся в краткосрочном или хотя бы в среднесрочном периоде. Да и где взять столько подвижного состава на замену?

то в какой раз уже подряд обсуждается эта тема?
На моей памяти раз в шестой как минимум.
Может, впраду, сделать нечто вроде справочника?
И почему никто не хочет использовать "поиск"?

0

Мне кажется, в прнинципе, такое возможно, однако в очень-очень отдалённой перспективе. Думаю, нынешнее поколение даже молодых людей до этого не доживёт. А необходимым (но, скорее всего, не достаточным) условием для такого перехода должна стать полная замена постояннотокового подвижного состава на двухсистемный. Только в этом случае переход будет безболезненным. Вообще же, считаю, такой переход произойдет только если МПС решит унифицировать систему электротяги (перем. 25 кВ) на железных дорогах по всей стране. В противном случае эта затея абсолютно бессмысленна.

> И почему никто не хочет использовать "поиск"?

Потому что поиск выдает штук сотню, а то и больше ссылок, в которых вскользь упоминается сабж, но по большому счету обсуждается совсем другое. Найти там обсуждение нужного предмета не так просто.

На постоянном токе сделать рекуперативное торможение проще, хотя с развитием полупроводниковой техники, рекуперация на переменном токе уже тоже особых проблем не представляет.

Тут вот чего важно: рекуперация эффективно работает при торможении до скорости примерно 50км/ч, чтобы далее снизить скорость электрическим торможением, схемы преключаются на реостатное торможение, то есть выработанная ТЭД электроэнергия "сжигается" на пусковых реостатах.

А "частые остановки"? Это в основном в черте города, где по каким-то идиотским причинам скорость движения поездов ограничена максимум 60км/ч, а в реальности еще ниже. Так, что разницы в экономии я особой не вижу...

При таком напряжении сечение уменьшается и количество подстанций тоже. Случаев же перевода с постоянки на переменку на ОБЫЧНЫХ линиях, реконструированных под высокоскоростное движение пока что нет - ограничение в 220 км в час на Франц. жд вытекает не из технических возможностей ТЖВ и контактной сети, а действующих во Франции нормативов по обычным линиям - то есть распространяется и на линии, электрифицированные переменным током

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.

> 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 ;)

Цитата (Радист)
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.

Что мешает иметь электрички (или хотя бы электровозы, к которым прицепят вагоны) и постоянного, и переменного тока? Например, Львов: движение и в сторону Стрыя и Самбора (постоянный ток), и в сторону Красного (переменный ток) вроде организовано нормально.
Вообще-то сужу по себе: для меня ждать невыносимо, так что длительная остановка в какой-то глухомани - большой минус.

Любая станция стыкования требует достаточно много плошади, которую далеко не всегда легко найти в крупных городах. Именно поэтому новые станции стыкования стараются строить практически в чистом поле (см. Свирь и как более ранний пример, Вековку).

Цитата (Unicum)
Балезино - лучше Пибаньшур.

Вы сами себе противоречите, в Балезино 15,5 тыс. жителей, а в Пибаньшуре их целых 104.

Цитата (Unicum)
для меня ждать невыносимо, так что длительная остановка в какой-то глухомани - большой минус.

Если 25 минут настолько критичны, то переходите к услугам авиационного транспорта, там правда тоже своя специфика бывает.



Редактировано 1 раз(а). Последний раз 07.10.12 18:31 пользователем GrekOFF.

А в чём такие большие проблемы замены постоянного тока на переменный, что её уже сравнивают с перешивкой колеи? Ведь технически это возможно сделать без глобальной остановки движения, да и переменка с более высоким КПД и энергоэффективностью со временем окупит средства затраченные на её строительство. Опорные конструкции по сути можно оставить те же самые от постоянки, меняя только изоляторы и провод большего сечения на провод переменки меньшего сечения. Попутно можно вести строительство подстанций, коих требуется значительно меньше, чем для постоянки. Работы можно вести крупными участками, создавая временные станции стыкования. Ну а сам участок на время работ перевести на тепловозную тягу. Конечно суеты будет много по этому поводу, но и сама концепция такого решения подразумевает многолетнюю реализацию проекта.

Цитата (Радист)
... 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 ...

Стыкование родов тока - это не причина, по которой пригородное сообщение в направлениях Рязань - Ряжск - Мичуринск и Владимир - Петушки - Москва не отлажено. Причиной нарушения стабильности работы пригородного сообщения является не энергораздел по станциям Владимир-Пассажирский и Рязань, а граница между дорогами: между Московской и Горьковской по станции Петушки; между Московской и Юго-Восточной по станции Ряжск. Особенно это ощутимо в свете образования ППК. Основным учредителем и акционером ППК являются железные дороги. Так, участок Петушки - Владимир принадлежит Горьковской ЖД и обслуживается ВВППК (точнее обслуживался), для которой он априоре убыточен ввиду небольшого расстояния и низкого пассажиропотока. Это уже поставило пригород Владимир - Петушки под угрозу закрытия. То же самое касаемо и участка Рязань - Ряжск, принадлежащего ЦППК. Сейчас заключён договор между администрацией Владимирской области, МЖД, ГЖД, ВВППК и ЦППК о допуске ЦППК к работе на участке Петушки - Владимир Горьковской ЖД, что призвано нормализовать социально значимое, хотя и нерентабельное, пригородное сообщение на участке Владимир - Петушки. А если бы принадлежал участок Петушки - Владимир Московской ЖД, не было бы никаких проблем с электричками Москва - Владимир, и энергораздел здесь совершенно ни при чём!

А куда проще использовать двухсистемный электровоз, и проезжать станцию стыкования без остановки. И потом, никто не будет вкладывать деньги в такую реорганизацию ради того, чтобы время в пути пассажирских поездов сократить на 25 минут (или сколько там они стоят на станциях стыкования).

Цитата (Unicum)
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.

Вы считаете, что лучше сделать стыкование тока в крупных узлах? Отнюдь. Вы недооцениваете фактор грузового движения. Там, где пассажирский поезд стоит 20-25 минут, грузовой будет стоять час-полтора. Когда этих грузовых за день десятки, для их размещеня тоже не 2 пути нужно, а штук 8-12-20. Да еще в 2 раза длиннее, чем для пассажирских. Часто бывает так, что в крупном городе все уже застроено вплотную к вокзалу, и места для строительства парков для смены электровозов нет (освободить очень дорого).
Еще один фактор. За редким исключением, станции стыкования располагаются там, где до них были обычные технические станции, где десятилетиями паровозы менялись. В их числе уже названные Балезино и Мариинск. Напротив, Вековка и Горячий Ключ строились с нуля, практически на свободном месте, что позволило сделать их технологичными.
Зато стыки в крупных узлах, это кошмар. На стыке Рыбное-Рязань пришлось проложить параллельно больше 20 км главных путей, что наворотили на станции Сызрань 1, страшно представить.
Нежелательно разрывать пригородное движение. Не будь во Владимире стыка тока, электрички в западном направлении наверняка ходили бы лучше, чем сейчас. При всех прочих тараканах ППК. Стык на линии, где кончаются маршруты самых дальних электричек, на порядок безопаснее, чем в крупном узле.

Всерьез говорить про смену рода тяги можно в исключительных случаях. Практически нереален перевод с переменного на постоянный, в силу худшей эффективности. А на переменный реально перевести только относительно короткие участки. Глобальная смена, особенно в крупных узлах не столько даже дОрога, сколько трудоемка и технически сложна. Так что речь может сейчас идти о Туапсинском отделении до Адлера (убив электричку Сочи-Сухум) и о ветке на Кисловодск.
Во всех остальных случаях можно посетовать на неудачное решение, но не более того. Переделка на другой вариант не окупится никогда.
Теперь по вашему списку. Попытаюсь сравнить варианты только по шкале лучше-хуже, но переносить их не предлагаю.
Свирь. Не знаю, как насчет Лодейного Поля, но стык в Петрозаводске - см. неудачный опыт Владимира.
Бабаево, если не ошибаюсь, очень старая техническая станция. Под стык тока ее пракически не расширяли. Подборовье пришлось бы строить в полном объеме.
Вековка. Соглашусь. Добавлю станцию в другом конце участка - Красноуфимск вместо Дружинино. Сейчас там очень короткое плечо до Ек-бурга, от Красноуфимска было бы лучше. Но там были проблемы с размещением. Нужно было строить новый нечетный парк, и пробивать 1 или 2 дополнительных тоннеля. Возможно, именно это и определило стык в Дружинино.
Инзер - самое лучшее расположение. Почти точно посередине между Уфой и Магнитогорском. А вот Дема категорически не годится. Потому что для полной развязки пассажирские переменники нужно тянуть от Уфы. И либо строить 2 главных пути Уфа - Дема-2, либо покупать двухсистемнини (из-за 1-2 пар поездов - неслыханная роскошь).
Кривенковская - там нет места для путей для грузовых поездов. Так что если переводить, то прямо до Адлера.
Дербент. Сам же просил стык в крупном городе. Самур это ...
Балезино. На месте старая инфраструктура транзитной станции. Перенос в Пибаньшур не решит самую противную проблему - треугольник на Ижевск.
Черепаново. По населению лучше Усть-Тальменская, но ни в коем случае не Среднесибирская. В последнм случае вы отрываете Тальменку от Барнаула.
Мариинск - прекрасный стык точно посередине между Новосибирском и Красноярском (2 бригады с нормальным графиком). Анжерку и Ачинск объединяют 2 вещи: на обеих станциях все дальние поезда принимаются к единственной островной платформе (в Ачинске к вокзалу - только 68-й); на обеих станциях очень короткие станционные площадки, поджатые кривыми и крутыми уклонами. Развиваться в стык тока негде.

Цитата (Влад Купцов)
А в чём такие большие проблемы замены постоянного тока на переменный, что её уже сравнивают с перешивкой колеи? Ведь технически это возможно сделать без глобальной остановки движения, да и переменка с более высоким КПД и энергоэффективностью со временем окупит средства затраченные на её строительство. Опорные конструкции по сути можно оставить те же самые от постоянки, меняя только изоляторы и провод большего сечения на провод переменки меньшего сечения. Попутно можно вести строительство подстанций, коих требуется значительно меньше, чем для постоянки. Работы можно вести крупными участками, создавая временные станции стыкования. Ну а сам участок на время работ перевести на тепловозную тягу. Конечно суеты будет много по этому поводу, но и сама концепция такого решения подразумевает многолетнюю реализацию проекта.

Ну ничего себе Вы нагородили! Одни "временные станции стыкования" чего стоят!
Во-первых - на линиях разной частоты токов - разная частота тяговых подстанций. Да, на переменке меньше. Зато увеличивается мощность каждой. А значит увеличивается мощность по подводящим ЛЭП. А значит вылезает реконструкция внешних сетей энергоснабжения.
Во-вторых - на всех станциях стыкования должно быть огромное локомотивное хозяйство под локомотивы обоих родов тока.
В-третьих - куда Вы будете девать высвобождающиеся локомотивы и откуда будете брать новые? Откуда возьмёте "временные тепловозы"? А куда потом денете? А где их обслуживать будете?
В-четвёртых - замена рода тока - это полноценная реконструкция, а следовательно прохождение ГлавГосЭкспертизы, а следовательно подавляющее большинство несущих конструкций необходимо заменять из-за того, что они уже выработали свой ресурс.
В-пятых - огромный срок реализации из-за фактически отсутствия возможности отклонения столь больших грузопотоков (а электрифицированная двухпутка - это наверняка особогрузонапряжённая линия), а значит работа в "окна" с усложнением организационной работы.

Соответственно, перевод с постоянки на переменку несёт в себе огромные косвенные и врЕменные затраты. Разумный срок окупаемости тут может быть либо только на участках с большими уклонами и большими объёмами перевозок, либо на "островных" участках небольшой протяжённости.

Цитата (Иван)
Во-первых - на линиях разной частоты токов - разная частота тяговых подстанций. Да, на переменке меньше. Зато увеличивается мощность каждой. А значит увеличивается мощность по подводящим ЛЭП. А значит вылезает реконструкция внешних сетей энергоснабжения.

При неизменных объемах перевозок суммарная мощность, потребляемая тяговыми подстанциями практически не поменяется. А вот в требования ГОСТа по качеству электроэнергии при относительно небольшой мощности сети можно не уложиться.

Цитата (М. Иванов)
При неизменных объемах перевозок суммарная мощность, потребляемая тяговыми подстанциями практически не поменяется.

Суммарная - да. А вот для каждой в отдельности - либо уменьшится до 0, либо возрастёт в 2-3 раза. Так что реконструкции не избежать.

Цитата (Иван)
Суммарная - да. А вот для каждой в отдельности - либо уменьшится до 0, либо возрастёт в 2-3 раза. Так что реконструкции не избежать.

И что? Сети обычно спроектированы с запасом и возможностью передачи расчетной мощности по самому неудобному варианту. Более того, они могут быть нагружены транзитной мощностью, в разы превышающей мощность на тягу. Так что реконструкция потребуется либо при при увеличении размеров движения, либо при желании повысить надежность работы сети, либо если существующая сеть не позволяет уложиться в требования ГОСТ по качеству.

Цитата (grey_man)
Всерьез говорить про смену рода тяги можно в исключительных случаях. Практически нереален перевод с переменного на постоянный, в силу худшей эффективности.

Это если сравнивать при существующих напряжениях. А надо учитывать перспективу (хотя бы ближайшую). Перспектива такова, что в ближайшее время появятся эффективные (малогабаритные и с высоким КПД) преобразователи постоянного тока с напряжения 25000-30000 вольт на 3000 вольт. И тогда вполне можно ожидать появление электровозов с такими преобразователями. И ежу понятно, что постоянка 25000 вольт значительно эффективнее чем переменка на те же 25000 вольт (хотя бы тем, что при фиксированной нагрузке тяговые подстанции на постоянке 25000 вольт можно ставить реже, чем тяговые подстанции на переменке 25000 вольт). Поэтому совершенно бессмысленно сейчас устраивать очень/чудовищно дорогую реконструкцию с 3000 вольт постоянного на 25000 переменного тока. Лучше чуть-чуть переждать как есть, а затем очень постепенно (и если это действительно будет оправдано экономически) всю сеть перевести на 30000 вольт постоянки.



Редактировано 2 раз(а). Последний раз 09.10.12 14:41 пользователем NPT.

Цитата (NPT)
Лучше чуть-чуть переждать как есть, а затем очень постепенно (и если это действительно будет оправдано экономически) всю сеть перевести на 30000 вольт постоянки.

Вот так прямо взять и переключить? За один день? Или опять-таки поэтапно, по участкам, каждый раз переоборудуя очередную станцию под временную станцию стыкования?
Про стоимость реконструкции здесь уже написали. Про то, куда девать тысячи старых электровозов и откуда брать тысячи новых, тоже.
Затраты на уровне боджета всей России за несколько лет при снижении себестоимости перевозок на 5-10% (не более).
Предложите такое банкирам, лучше 1 апреля. Они подарят вам ящик дорогого коньяка за лучший анекдот сезона.

Цитата (grey_man)
Вот так прямо взять и переключить? За один день?

Я же ясно написал - очень постепенно, а не за один день, и то, если будет экономически оправдано

Цитата
Про стоимость реконструкции здесь уже написали. Про то, куда девать тысячи старых электровозов и откуда брать тысячи новых, тоже.
Затраты на уровне боджета всей России за несколько лет при снижении себестоимости перевозок на 5-10% (не более).
Предложите такое банкирам, лучше 1 апреля. Они подарят вам ящик дорогого коньяка за лучший анекдот сезона.

Опять же, ясно написал - преобразователи будут компактными и при очередном капитальном ремонте (возможно даже и при текущем) их можно будет поставить на нынешние электровозы, но опять-таки не все в один день, а постепенно, по мере электрификации на новый вид тока отдельных участков. И, в любом случае, эта реконструкция (с 3000 вольт постоянки на 25000 вольт постоянки же) будет не дороже, чем реконструкция с 3000 вольт постоянки на 25000 вольт переменки, и при этом последующий экономический эффект будет заведомо больше. При прочих равных постоянный ток всегда эффективней чем переменный, т.к. напряжение постоянного при той же изоляции можно сделать равным максимуму синусоиды переменного, а передаваемая мощность при этом будет выше



Редактировано 2 раз(а). Последний раз 11.10.12 16:31 пользователем NPT.

Цитата (NPT)
Перспектива такова, что в ближайшее время появятся эффективные (малогабаритные и с высоким КПД) преобразователи постоянного тока с напряжения 25000-30000 вольт на 3000 вольт.

КПД любой системы определяется произведением КПД всех ее составляющих. Предположим, что сейчас КПД преобразования с 3000 В сети до 850 В на тяговых двигателях находится на уровне 90%. Предлагаемые вами новые преобразователи будут эффективнее вдвое (95%).
Если отталкиваться от официальной цифры КПД электротяги около 40%, тогда замена преобразователей увеличит цифру до 42%. 2 процента в масштабах сети это конечно немало, но на другой чаше весов - замена силового электрооборудования на половине всех железных дорог. То есть капиталовложения безмерные, а увеличение эффективности всего 2%

Цитата (NPT)
При прочих равных постоянный ток всегда эффективней чем переменный, т.к. напряжение постоянного при той же изоляции можно сделать равным максимуму синусоиды переменного, а передаваемая мощность при этом будет выше

Это что же, P = UI для постоянного тока больше, чем для переменного?
Даже если бы это было правдой, стоимость изоляторов контактной подвески - самая малозаметная часть в стоимости электрофикации. Так что выигрыш будет микроскопический.

Цитата (grey_man)
Если отталкиваться от официальной цифры КПД электротяги около 40%, тогда замена преобразователей увеличит цифру до 42%. 2 процента в масштабах сети это конечно немало, но на другой чаше весов - замена силового электрооборудования на половине всех железных дорог. То есть капиталовложения безмерные, а увеличение эффективности всего 2%

Вы игнорируете тот факт, что при повышении напряжения с =3кВ до =24кВ сэкономится не столько мощность, сколько трудовые ресурсы: количество подстанций уменьшится в разы, трудозатраты на поддержание контактной сети также серьезно уменьшатся. Конечно, вряд ли даже это окупит необходимые инвестиции и сложности переходного периода.
С другой стороны, скажем, на Кузбассе уже сейчас 3кВ не хватает чисто технологически: вес поезда увеличился до 5000 тонн, плотность поездов также критическая. Впору подстанции чуть ли не каждый километр размещать. В таких местах, а также в потенциальных местах новой масштабной электрификации (например, на БАМе, если она там когда-нибудь случится) вполне можно начать внедрять постоянку на 24 кВ.
Впрочем, это все мечты:) Я уверен, что на практике использоваться будет переменка, если реально где-то решат уйти от 3кВ или что-то еще масштабное электрифицировать.

Лучше не торопиться с категорическими выводами. Как бы там ни было, наука и прогресс не стоят на месте. Как знать, вдруг завтра будут созданы долгожданные сверхпроводники, работающие при обычной температуре, а послезавтра они уже выйдут на рынок. Тогда и 3 кВ окажутся вполне достаточными, ибо токопотери будут минимизированы. В целом же, последнее время укрепляется мнение, что обе системы электрификации по совокупности преимуществ и недостатков примерно равны (в частности, одним из "отягчающих обстоятельств" для переменки является дорогое и сложное электрооборудование на электровозах).

Цитата (Homo electricus)
вдруг завтра будут созданы долгожданные сверхпроводники, работающие при обычной температуре

Здесь это оффтоп, но в ближайшем будущем не будут (распад соответствующих твёрдых растворов). Знаю не понаслышке, как раз преобразователи постоянный 25 кВ -> постоянный 3 кВ будут на SiC (сам этим занимаюсь)

Цитата (grey_man)
Нежелательно разрывать пригородное движение. Не будь во Владимире стыка тока, электрички в западном направлении наверняка ходили бы лучше, чем сейчас. При всех прочих тараканах ППК. Стык на линии, где кончаются маршруты самых дальних электричек, на порядок безопаснее, чем в крупном узле.

Значит, удобнее стыковать где-то между узловыми станциями, а не на них? Ладно, понял. Вот только непонятно почему 1 направление должно страдать (если уж стыкование - на узловой станции). Хотя бы на примере Владимира. Ну, электричка "Москва - Владимир" есть, но, думаю, она принадлежит Москве. А электричек "Владимир - Петушки", Владимир - Орехово-Зуево" разве нет? Или поезда с обычными вагонами и электровозом? Что мешает в таких случаях иметь в депо и те, и другие электрички?
Вот "Сапсан" "Москва - Нижний Новгород" 2-системный. Есть ли ещё 2-системные электрички на территории бывшего Союза? Или на станции стыкования запрягают электровоз другой системы? Или обходятся обычными вагонами и меняют электровозы?
Не менее интересный случай - когда маршрут выходит за пределы электрификации. Сам видел дизель-поезд "Львов - Моршин". А ведь неэлектрифицированный только небольшой участок "Стрый - Моршин". Вот не дождался отправления поезда, чтобы кое-что увидеть. Неужели весь маршрут поезд едет под дизельной тягой?! Чем коптить небо, лучше до Стрыя дотянуть электровозом. Вот как тепловоз тянет дизель-поезд - это я сам видел. Может, у поезда что-то испортилось, а отремонтировать не успели. Может, тепловозу и так надо было в ту сторону, вот и решили их отправить вместе. Так что мешает прицепить к дизель-поезду электровоз (чтобы по полной воспользоваться электрификацией и меньше коптить небо) или к электричке тепловоз (если она частично проезжает по неэлектрифицированным участкам)?

Цитата (grey_man)
Так что речь может сейчас идти о Туапсинском отделении до Адлера (убив электричку Сочи-Сухум) и о ветке на Кисловодск.

Вот интересно: как участок "Минеральные Воды - Кисловодск" вдруг оказался электрифицированным постоянным током? Может, сперва электрифицировали именно его, надеясь, что и через Минеральные Воды протянут постоянный ток? А вот взяли и электрифицировали переменным током... Конечно, стоит перевести на переменный ток, чтобы не было заморочек со стыкованием.
Да и до Адлера дотянуть переменный ток, до самой границы (имеем аж 2 станции стыкования: Белореченская и Горячий Ключ). Электричку "Сухум (вроде уже так правильно?) - Сочи" "убивать" не надо, просто дотянуть её до Сочи электровозом переменного тока.

Цитата (grey_man)
Дербент. Сам же просил стык в крупном городе. Самур это ...

А Самур - это пограничная станция. Похожий случай: пусть до самой границы будет переменный ток, а менять электровозы будут только поезда, едущие в Азербайджан.

1) Во Владимире сторона постоянного тока очень маленькая. Хватает места только для отстоя электровозов между рейсами. Как мне кажется, там даже ТО не делают. Соответственного приписного парка электричек-постоянников нет. На Москву ходят московские, на Петушки и Орехово придется пускать их же. Беда в том, что поток на отрезке Владимир - Петушки не заполнит и 4-вагонку. Большой состав загружается только потому, что идет до Москвы. И получается неудобно.
2) Когда-то ходил дизель Ростов - Донецк. Там электрифицировано 100%, но на разном токе. В СССР и потом в РФ так и не придумали двухсистемную электричку. А купить у немцев решились только теперь. То же и с дизелем. По идее, можно построить сосав на модульном принципе. Тяговые двигатели по всему составу запитать от одной внутренней силовой цепи, а верхнюю сторону сделать в 3 вариантах: постоянник, переменник и дизель. Что-то у конструкторов здесь не срастается. А жаль.
3) Тянуть электричку электровозом? Опять-таки, это нужен специальный электровоз. Существующие не имеют почти никаких электрических схем соединения с вагонами. Есть всего 2 проводка: электроотопление 3000 В и цепь управления электропневматическими тормозами. Нет управления дверями, освещением, разводки радиотрансляции и еще много чего, что работает внутри электрички. Это надо в такие электровозы ставить дополнительную электросхему и доп. пульт.

P.S. Про Кисловодск согласен. Про Адлер - не совсем. Сложнее там это сделать. Но наверное, можно справиться. Просто делать пересадку в сухумскую эл-ку по Адлеру.

Цитата (grey_man)
3) Тянуть электричку электровозом? Опять-таки, это нужен специальный электровоз. Существующие не имеют почти никаких электрических схем соединения с вагонами.

Примерно в 2000 году в Казани пытались заменить электрички двумя гибридами: безмоторные вагоны между двух половинок ВЛ-80 и АЧ-2+ 2 ВЛ-60 в головах.
А не далее как в прошлом году на Йошкар-Олу пускали электрички, прицепленные к тепловозу.

Цитата (Unicum)
Вот интересно: как участок "Минеральные Воды - Кисловодск" вдруг оказался электрифицированным постоянным током?

Этот участок был электрифицирован постоянным током в 1964, а в мае 2006 года был переведен на переменный ток. К сожалению, это не сократило время стоянки поездов, следующих на Кисловодск, и составляет порядка 40 минут.

Цитата (grey_man)
3) Тянуть электричку электровозом? Опять-таки, это нужен специальный электровоз. Существующие не имеют почти никаких электрических схем соединения с вагонами. Есть всего 2 проводка: электроотопление 3000 В и цепь управления электропневматическими тормозами. Нет управления дверями, освещением, разводки радиотрансляции и еще много чего, что работает внутри электрички. Это надо в такие электровозы ставить дополнительную электросхему и доп. пульт.

А еще можно в кабину электрички посадить человека, который управляет дверьми и объявляет остановки. Конечно это полумера, но лучше чем ничего. На летний период пойдет. В такой электричке я лично ехал от Инзера до Айгира. ЭД4 но тянул ее ВЛ65 (дело было в 2008 году). Но такой подарок РЖД делает только на майские праздники, когда открытие туристического сезона. В остальные дни там курсирует электровоз с 1-2 плацкартными вагонами.

А вообще, я считаю, что адаптировать электровоз под электричку технически достаточно просто. Ведь в этом случае вся электричка по сути это прицепные вагоны, где пассажирам требуется освещение, отопление, управление дверьми и оповещение остановок. А в электричке только разъем для шины отопления 3кВ.

Цитата (Unicum)
Электричку "Сухум (вроде уже так правильно?) - Сочи" "убивать" не надо, просто дотянуть её до Сочи электровозом переменного тока.

Вообще-то все последние годы сухумская электричка и так ходит от Адлера. Проблема в первую очередь в другом - в высоте двух тоннелей (забыл, к сожалению, каких именно), в которых по соображениям безопасности невозможно подвесить провод на 25 кВ. Получается, надо тоннели копать заново. Поэтому целесообразнее на данный момент оставить всю линию на 3 кВ.

Цитата (grey_man)
2) Когда-то ходил дизель Ростов - Донецк. Там электрифицировано 100%, но на разном токе. В СССР и потом в РФ так и не придумали двухсистемную электричку. А купить у немцев решились только теперь. То же и с дизелем. По идее, можно построить сосав на модульном принципе. Тяговые двигатели по всему составу запитать от одной внутренней силовой цепи, а верхнюю сторону сделать в 3 вариантах: постоянник, переменник и дизель. Что-то у конструкторов здесь не срастается. А жаль.

Такие "трёхсистемники" были бы самым оптимальным, желанным вариантом решения проблемы стыков полигонов различной тяги. Но, к сожалению, даже двухсистемные электровозы уже который год у нас рождаются в муках и всё никак не избавятся от "детских болячек". Что уж говорить про принципиально новый локомотив - на его создание, от идеи до серийного выпуска стабильно работающих машин в условиях нашей реальности уйдёт больше десятка лет. Но это вовсе не значит, что от них стоит отказываться - создавать их всё равно придётся, и чем раньше приступить, тем лучше. А реализовать идею стоит начать с варианта попроще - двухсекционный локомотив, состоящий из тепловозной и односистемной электровозной секций. Тем более, что в данном случае уже почти всё готово - я имею в виду "унифицированную пару" ЭП2К и ТЭП70БС. Осталось только унифицировать их управление, чтобы из одной кабины было возможно управлять любой из секций с переключением на ходу, а возможно - и обеими сразу.

Цитата (Homo electricus)
стоит начать с варианта попроще - двухсекционный локомотив, состоящий из тепловозной и односистемной электровозной секций. Тем более, что в данном случае уже почти всё готово - я имею в виду "унифицированную пару" ЭП2К и ТЭП70БС. Осталось только унифицировать их управление, чтобы из одной кабины было возможно управлять любой из секций с переключением на ходу, а возможно - и обеими сразу.

Выпуск дизель-электровозов ОПЭ1 начат в Новочеркасске в 1969 г. В одной секции стоит дизель, во второй - электросхема с питанием от 10кВ постоянного тока. Для увеличения совокупного тягового усилия к этому карьерному электровозу цеплялся моторный думпкар. Последнее для магистральной машины ни к чему. Просто это к тому, что схема давно отработана.
Насчет "унификации" ЭП2К и ТЭП70БС скажу, что у них общие только корпус, ходовая и устройства безопасности. А вот система управления и пульт машиниста отличаются весьма существенно. На электровозе нет датчиков и рукояток для топливного насоса, на тепловозе нет кучи амперметров и вольтметров, а также большой схемы управления силовыми электроцепями.
Тем не менее, я считаю, что отработать модульный пульт управления для такого гибрида можно.

Цитата (Homo electricus)
Поэтому целесообразнее на данный момент оставить всю линию на 3 кВ.

Если уж сейчас, под Олимпиаду, не переделали под 25кВ, то останется там 3 навсегда. Тем более в Красную Поляну ветку тоже под постоянку делают, видимо.

Цитата (Homo electricus)
А реализовать идею стоит начать с варианта попроще - двухсекционный локомотив, состоящий из тепловозной и односистемной электровозной секций.

Эффективность такого решения очень сомнительна. Все равно что постоянно электровоз и тепловоз в паре таскать, один из которых всегда выключен.

А вот почему такая сложность сделать ЭПС 2хсистемный, не понимаю. Казалось бы, взял электровоз переменного тока, поставил кабель, шунтирующий трансформатор, и вуаля, готов электровоз постоянного тока. Собственно, ЭР9, например, это ЭР2 с трансформатором. В чем вообще проблема может быть...

Доброе время суток.

Цитата (dch)

Цитата (Homo electricus)
А реализовать идею стоит начать с варианта попроще - двухсекционный локомотив, состоящий из тепловозной и односистемной электровозной секций.

Эффективность такого решения очень сомнительна. Все равно что постоянно электровоз и тепловоз в паре таскать, один из которых всегда выключен.

А вот почему такая сложность сделать ЭПС 2хсистемный, не понимаю. Казалось бы, взял электровоз переменного тока, поставил кабель, шунтирующий трансформатор, и вуаля, готов электровоз постоянного тока. Собственно, ЭР9, например, это ЭР2 с трансформатором. В чем вообще проблема может быть...

К сожалению, электровоз переменного тока от постоянника отличается не только наличием "лишнего" трансформатора, в обоих подвидах аппаратуры море, и эта аппаратура различна. Посему двухсистемность - это тоже самое сокровенное таскание с собой "запасного электровоза", только в меньших объёмах. Окупается, да, экономией времени на пассажирских перевозках, окупится ли на грузовых (чтобы потом безболезненно перейти на окончательный подвид) - уже сомневаюсь.

С уважением, Денис.

Цитата (dch)
Если уж сейчас, под Олимпиаду, не переделали под 25кВ, то останется там 3 навсегда. Тем более в Красную Поляну ветку тоже под постоянку делают, видимо.

Под переменку.
Причина - профиль и экономия на подстанциях. Вся линия, НЯЗ, будет запитана от одной подстанции.

Цитата (dch)
Если уж сейчас, под Олимпиаду, не переделали под 25кВ, то останется там 3 навсегда. Тем более в Красную Поляну ветку тоже под постоянку делают, видимо.

От Адлера до Красной поляны электрификация на переменном токе. Поэтому и закупают двухсистемные электропоезда DEZIRO. Действительно, перевести на переменный ток участок Горячий ключ- Адлер планировали уже давно. И постепенно это, скорей всего было бы сделано. Но Олимпиада-2014 смешала все карты. На реконструкцию тоннелей необходимо было затратить дополнительно немалые деньги, поэтому дешевле оказалось заменить отработавшую своё систему энергопитания на новую, оставив всё на постоянном токе. Так что, если и будут теперь, что-нибудь менять, то не раньше, чем через 50 лет. А менять всё равно придётся, потому что 3 кВт, это "пещерный" век. С ростом перевозок рост напряжения в контактной сети неизбежен для уменьшения потерь, которые растут в квадратной пропорции. Другое дело будет это 25 кВт переменного тока или постоянного. Современные системы преобразования энергии теоретически позволяют преобразовывать переменный ток в постоянный и наоборот, и надо только дождаться практического воплощения идеи преобразования постоянного тока 25 кВт в приемлемые для электровозов 3 кВт. Хотя у переменного тока есть преимущество в виде системы 2х25 кВт, где на контактный провод подаётся напряжение 50 кВт, т.е. потери в контактной сети уменьшаются ещё примерно в четыре раза.

Цитата (Мясников Сергей)
Хотя у переменного тока есть преимущество в виде системы 2х25 кВт, где на контактный провод подаётся напряжение 50 кВт, т.е. потери в контактной сети уменьшаются ещё примерно в четыре раза.

Уточнение с извинениями.
Не на контактный провод, а по подводящим проводам 50 кВт. На контактный провод подаётся 25 кВт.

Цитата (Мясников Сергей)
Уточнение с извинениями.
Не на контактный провод, а по подводящим проводам 50 кВт. На контактный провод подаётся 25 кВт.

В университете преподы рассказывали, что удельное потребление э-энергии на постоянке, как ни парадоксально, ниже, чем на переменке. Но теоретического обоснования дать не могли, типа, эмпирический вывод. Кто-нибудь может это подтвердить и объяснить, почкму так?

Цитата (dch)
В университете преподы рассказывали, что удельное потребление э-энергии на постоянке, как ни парадоксально, ниже, чем на переменке. Но теоретического обоснования дать не могли, типа, эмпирический вывод. Кто-нибудь может это подтвердить и объяснить, почкму так?

Про какой "универ" идёт речь. Во всём мире последние 50 лет электрификация ведётся в основном на переменном токе. Если бы было так, как говорят Ваши преподаватели, то этого, наверное, не было бы. Перевод на переменный ток участка Слюдянка-Зима сократил производственные затраты на 20%. Теоретические расчёты показывают, что по энергетической составляющей переменный ток 25 кВ экономичнее постоянного 3 кВ на 6...10%.



Редактировано 2 раз(а). Последний раз 24.11.12 09:20 пользователем Мясников Сергей.

По данным за 2011 год удельный расход по счетчикам тяговых подстанций на участке переменного тока Череповец - Бабаево составил порядка 94,1 кВт*ч/10000 ткм, а на участке постоянного тока Бабаево - Волховстрой 89,9 кВт*ч/10000 ткм (это с учетом рекуперации, без рекуперации 91,2 кВт*ч/10000 ткм). Аналогичная картина на Северной железной дороге.
Причин на мой взгляд здесь несколько. Во первых непроизводительные потери в тяговых сетях переменного тока из-за протекания уравнительных токов и из-за значительного потребления реактивной мощности электроподвижным составом. Более высокий расход энергии на подвижном составе обусловлен потерями в трансформаторе и выпрямителе. Не стоит забывать, что даже на холостом ходу трансформатор потребляет определенную мощность на перемагничивание стали. Плюс у нашей самой распространенной серии ВЛ80 просто безумный расход энергии на собственные нужды :-(



Редактировано 1 раз(а). Последний раз 24.11.12 15:21 пользователем М. Иванов.

В общем, получается, что если электровоз переменного тока будет потреблять на собственные нужды (охлаждение преобразователей, двигателей и т.д.) электроэнергию в регулируемом режиме (как у ЭП1, 2ЭС5К) и применять при торможении рекуперацию, то скорей всего с учётом потерь в поводящих и контактных проводах он и выйдет на экономию в 6...10% по сравнению с электровозом постоянного тока.

Цитата (Мясников Сергей)
В общем, получается, что если электровоз переменного тока будет потреблять на собственные нужды (охлаждение преобразователей, двигателей и т.д.) электроэнергию в регулируемом режиме (как у ЭП1, 2ЭС5К) и применять при торможении рекуперацию, то скорей всего с учётом потерь в поводящих и контактных проводах он и выйдет на экономию в 6...10% по сравнению с электровозом постоянного тока.

Так если на ПС постоянного тока поставить инверторы для возвращения электроэнергии во внешнюю сеть, а вместо ВЛ10 применять 2ЭС10, то и ЖД постоянного тока получше себя покажет ;)

Всем спасибо за комментарии.
Итого, подтверждается идея о том, что переменка выигрывает у постоянки не за счет высокого напряжения и, следовательно, меньших потерь, а за счет меньших расходов на строительство и поддержание системы: меньше ТП, проще КС, меньше сечение всех проводов и т.д.

Интересно, насколько больше был бы выигрыш при переходе на =24 или хотя бы на =6 кВ...



Редактировано 1 раз(а). Последний раз 25.11.12 11:19 пользователем dch.

Цитата (М. Иванов)
По данным за 2011 год удельный расход по счетчикам тяговых подстанций на участке переменного тока Череповец - Бабаево составил порядка 94,1 кВт*ч/10000 ткм, а на участке постоянного тока Бабаево - Волховстрой 89,9 кВт*ч/10000 ткм (это с учетом рекуперации, без рекуперации 91,2 кВт*ч/10000 ткм). Аналогичная картина на Северной железной дороге.

Скорей всего учёт расхода электроэнергии вёлся на выходе с тяговой подстанции. А это не корректно. Если вести учёт на входе, то результат, конечно будет другой, поскольку практически всё преобразование энергии на линиях переменного тока идёт на электровозе, а постоянного - на подстанции, отсюда и разница в потреблении электроэнергии не в пользу переменного тока. Здесь скорей всего и будут найдены те теоретические 6...10% в пользу переменного тока. Ну не зря же в Европе последние годы железные дороги электрифицируются на переменном токе, они то уж умеют считать деньги. Правда, и техника у них работает другая, на электровозах в основном тяговые двигатели переменного тока с тиристорными преобразователями, которые постоянно совершенствуются. Когда то ВЛ80 был самым мощным электровозом в мире, но за последние десятилетия мы очень сильно отстали, надо подтягиваться к мировому уровню.

На тяговых подстанциях постоянного тока учет эл.энергии на тягу ведется по высокой стороне преобразовательного трансформатора. Так что потери в преобразователе здесь учтены. А вот на переменном токе, при расчете расхода энергии на тягу, потери в трансформаторе подстанции иногда не учитывают т.к. берут значение расхода энергии по вводу в РУ-27,5 кВ и вычитают из него расход на ДПР и на собственные нужды.



Редактировано 1 раз(а). Последний раз 26.11.12 14:33 пользователем М. Иванов.

Цитата (dch)
Интересно, насколько больше был бы выигрыш при переходе на =24 или хотя бы на =6 кВ...

Уже давно подсчитано, что постоянный ток гораздо дешевле в сумме, если поднять напряжение выше 3кВ (не забывайте не только эксплуатационные затраты, но и стоимость самих локомотивов). Проблема в том, что это надо начинать делать на каком-то большом изолированном участке с большой грузонапряжённостью... А таких уже фактически нет... Вот и получается, что мучаемся с 3кВ, которые получились исторически, а не объективно. Ну не могли почти 100 лет назад обеспечить стабильное большее напряжение в контактной сети. Так что, вряд ли в обозримом будущем стоит ожидать унификацию родов тока по всей стране...

Цитата (Иван)

Уже давно подсчитано, что постоянный ток гораздо дешевле в сумме, если поднять напряжение выше 3кВ

Извините, а можно простыми словами объяснить чем постоянный ток выгоднее переменного?
И при каких режимах эксплуатации это выгода проявляется?
Как давно это подсчитано?

Поясню, почему интересует как давно... Вы сказали что постоянный ток выше 3кВ надо начинать делать на каком-то большом изолированном участке, которых фактически уже нет... Но такие изолированные участки появились 30 лет назад. Я говорю о линии LGV Sud-Est, движение по которой (от Парижа до Лиона) было открыто в 1981 году. Электрификация переменным током 25 кВ, 50 Гц. При этом составы (TGV PSE) строились с нуля, и были двух-, а часть даже трех системными. То есть движение по участкам с разным родом тока и напряжением не представляло проблему. Но тем не менее для ВСМ выбрали переменный ток. Или тогда еще не была известна выгода постоянного тока, по сравнению с переменным? Или выгода проявляется именно на грузонапряженных линиях?

Цитата (Highlander)
Но тем не менее для ВСМ выбрали переменный ток. Или тогда еще не была известна выгода постоянного тока, по сравнению с переменным?

Выгода постоянного давно очевидна. Максимум напряжения всё равно около 30 кВ (выше нельзя, придётся поднимать высоту провода для увеличения расстояния от земли). А при напряжении 30 кВ мощность, передаваемая по проводам одинакового сечения будет больше для постоянного тока, чем для переменного. Французы выбрали переменный потому, что тогда ещё не было (и сейчас ещё пока нет) компактных и с высоким кпд преобразователей 30000 В постоянки в 3000 вольт постоянки. А для преобразованмя напряжения переменного тока давно существуют трансформаторы. Прямо на двигатели 30000 В подать нельзя - изоляция не выдержит



Редактировано 1 раз(а). Последний раз 28.11.12 17:57 пользователем NPT.

Цитата (NPT)
Выгода постоянного давно очевидна. Максимум напряжения всё равно около 30 кВ (выше нельзя, придётся поднимать высоту провода для увеличения расстояния от земли). А при напряжении 30 кВ мощность, передаваемая по проводам одинакового сечения будет больше для постоянного тока, чем для переменного. Французы выбрали переменный потому, что тогда ещё не было (и сейчас ещё пока нет) компактных и с высоким кпд преобразователей 30000 В постоянки в 3000 вольт постоянки. А для преобразованмя напряжения переменного тока давно существуют трансформаторы. Прямо на двигатели 30000 В подать нельзя - изоляция не выдержит

Напряжение в сети переменного тока, которым оперируют в расчетах и быту - это среднеквадратичное напряжение. Которое, как известно, составляет 0.7 от амплитудного напряжения. Как следствие, выделяемая мощность при одинаковом постоянном и среднеквадратичном переменном напряжении будет, разумеется, одинаковой.
Ну и довод о том, что постоянный ток выгодней на оборудовании, которого пока что нет, это круто.

Цитата (dch)
выделяемая мощность при одинаковом постоянном и среднеквадратичном переменном напряжении будет, разумеется, одинаковой

Но при этом изоляция должна быть разной. 30000 В постоянного можно пустить по нынешней контактной сети, а при таком же [усреднённом по периоду] напряжении переменного 30000 В максимум его [переменного] будет в корень из 2 выше => придётся поднимать выше [от земли и крыши локомотивов/вагонов] контактный провод для избежания пробоя в момент максимума амплитуды переменного тока, что практически невозможно. Т.е. при той же изоляции (и высоте над землёй) напряжение постоянного можно сделать равным максимуму синусоиды переменного, что даёт заметный выигрыш в передаваемой мощности. Из этого много следствий, например, можно уменьшить сечение провода (для экономии меди), или, можно при том же сечении провода передать бОльшую мощность, следовательно ставить пореже тяговые подстанции и т.п.

P.S. насчёт отсутствующих (в данный момент) преобразователей 30000 В постоянного -> 3000 В постоянного не переживайте. В ближайшие 4-5 лет (при удачном раскладе и быстрее) они появятся. Тут главная фишка в перспективных диодах на SiC



Редактировано 3 раз(а). Последний раз 29.11.12 20:09 пользователем NPT.

Цитата (NPT)
Но при этом изоляция должна быть разной. 30000 В постоянного можно пустить по нынешней контактной сети, а при таком же [усреднённом по периоду] напряжении переменного 30000 В максимум его [переменного] будет в корень из 2 выше => придётся поднимать выше [от земли и крыши локомотивов/вагонов] контактный провод для избежания пробоя в момент максимума амплитуды переменного тока, что практически невозможно. Т.е. при той же изоляции (и высоте над землёй) напряжение постоянного можно сделать равным максимуму синусоиды переменного, что даёт заметный выигрыш в передаваемой мощности. Из этого много следствий, например, можно уменьшить сечение провода (для экономии меди), или, можно при том же сечении провода передать бОльшую мощность, следовательно ставить пореже тяговые подстанции и т.п.

В этом случае изоляторы бы маркировали отдельно для перемнного и постоянного напряжения. Однако вот, например, изоляторы для контактной сети железных дорог. Как видим, вся информация для 3х-киловольтного изолятора приведена для напряжения промышленной частоты. Так что даже если Ваша теория верна, на практике на постоянке все равно используют номинированные под переменку изоляторы, так сказать, с запасом. Что и не удивительно: разница в изоляции между 30 и 30 умножить на корень из 2х кВ не так уж и велика как по цене, так и по габаритам.

Цитата (dch)
на постоянке все равно используют номинированные под переменку изоляторы, так сказать, с запасом. Что и не удивительно: разница в изоляции между 30 и 30 умножить на корень из 2х кВ не так уж и велика как по цене, так и по габаритам.

Таки, да, на постоянном токе изоляторы получаются "с запасом", но вот расстояние от провода до крыш локомотивов/вагонов критично (его практически невозможно увеличить) и здесь преимущество постоянного тока перед переменным реально

P.S. насколько помню, в своё время напряжение 25000 вольт переменного тока выбирали именно по этому ограничению (исключить пробой на крыши локомотивов, естественно с каким-то запасом)



Редактировано 1 раз(а). Последний раз 29.11.12 21:21 пользователем NPT.

0

Цитата (Unicum)
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.

Также неплохо бы:
Рязань-2 и Рыбное - лучше Ряжск-1, а грузовой обход Рязани перевести на пост. ток. В Ряжске и так почти все поезда останавливаются, и места там хватает; кроме того, в Рязани недостаток пригородного сообщения в направлении Ряжска, а так смогут рыбновские работать; и наконец, одна станция стыкования лучше, чем две.
Дружинино - лучше Красноуфимск. В Красноуфимске депо, и, кроме того, электрички из Екатеринбурга ходить смогут. И место там есть, и маневровой работы немного.
Карталы - лучше Троицк.
Пенза - лучше Сердобск.
Свирь - лучше Лодейное поле - согласен. В Петрозаводске не надо.
Бабаево - можно вообще постоянный ток до Суды или Череповца. Или так оставить.
Вековка - лучше Муром (если получится) или Черусти.
Инзер - лучше Белорецк. Предложенные станции слишком перегружены.
Белореченская и Горячий ключ - лучше Кривенковская или Туапсе
Дербент - лучше Самур - согласен.
Балезино - лучше Пибаньшур - согласен, особенно в случае электрификации линии Пибаньшур - Ижевск на переменном токе.
Черепаново - лучше Среднесибирская - согласен, кроме того, стоит на участке Арышта - Новокузнецк построить 3 путь на постоянном токе, а остальные два перевести на переменный ток. И убрать две ни к чему не нужные станции стыкования, а в Новокузнецке станцию стыкования строить не нужно.
Мариинск - лучше Анжерская - не согласен, лучше так оставить.
Тимково - ничего про Украину сказать не могу.
При электрификации линии Ожерелье - Узловая - Елец следует до Узловой дотянуть пост. ток, а на Узловой сделать станцию стыкования.

Цитата (kirillfedorov)
Также неплохо бы:
Дружинино - лучше Красноуфимск. В Красноуфимске депо, и, кроме того, электрички из Екатеринбурга ходить смогут. И место там есть, и маневровой работы немного.
Пенза - лучше Сердобск.
Инзер - лучше Белорецк. Предложенные станции слишком перегружены.
Белореченская и Горячий ключ - лучше Кривенковская или Туапсе
Черепаново - лучше Среднесибирская - согласен, кроме того, стоит на участке Арышта - Новокузнецк построить 3 путь на постоянном токе, а остальные два перевести на переменный ток. И убрать две ни к чему не нужные станции стыкования, а в Новокузнецке станцию стыкования строить не нужно.

В Красноуфимске мешают тоннели в восточной горловине. Чтобы строить полноценную станцию стыкования, нужно добавить еще 1 парк. В ширину - некуда, на запад - некуда (скалы), остается в 4 км восточее, но в эту сторону сразу тоннели, а для встречной перегонки из парка в парк постоянников и переменников потребуется дополнительные 2 пути и 2 тоннеля.
Сердобск. И что вы на этом выгадываете? С учетом того, что в Пензе крупная сортировка, с которой поезда сразу уходят со свежими после ТО переменниками, а так у бригад будет плечо аж 2 часа.
Инзер, Белорецк.... перегрузить можно все. Вопрос решается парой дополнительных путей, которые все равно где строить.
Кривенковская - да нет там места для парка на 12 путей. Действительно лучше Адлер.
Среднесибирская .... и Тальменка (Усть-Тальменская) остается без электричек до Барнаула :-(
Переменка до Новокузнецка? А для каких поездов, позвольте спросить? До Н-Вост? Но тогда она получится именно станцией стыкования, поскольку разборки на нее приходят со всех сторон. Поток через А-2 в сторону Алтайской не столько из Новокузнецка, сколько с Терентьевской. Для пассажирских? Которых 1.5 пары. Не смешно.

Цитата (grey_man)
В Красноуфимске мешают тоннели в восточной горловине. Чтобы строить полноценную станцию стыкования, нужно добавить еще 1 парк. В ширину - некуда, на запад - некуда (скалы), остается в 4 км восточее, но в эту сторону сразу тоннели, а для встречной перегонки из парка в парк постоянников и переменников потребуется дополнительные 2 пути и 2 тоннеля.
Сердобск. И что вы на этом выгадываете? С учетом того, что в Пензе крупная сортировка, с которой поезда сразу уходят со свежими после ТО переменниками, а так у бригад будет плечо аж 2 часа.
Инзер, Белорецк.... перегрузить можно все. Вопрос решается парой дополнительных путей, которые все равно где строить.
Кривенковская - да нет там места для парка на 12 путей. Действительно лучше Адлер.
Среднесибирская .... и Тальменка (Усть-Тальменская) остается без электричек до Барнаула :-(
Переменка до Новокузнецка? А для каких поездов, позвольте спросить? До Н-Вост? Но тогда она получится именно станцией стыкования, поскольку разборки на нее приходят со всех сторон. Поток через А-2 в сторону Алтайской не столько из Новокузнецка, сколько с Терентьевской. Для пассажирских? Которых 1.5 пары. Не смешно.

Тут никто и не смеется. Недавно на форуме дискуссия была, почему нельзя станции стыкования нельзя делать, с одной стороны, на узловых станциях, а с другой - в глухомани между станциями с ПТОЛ. Пенза - там те же проблемы, что и во Владимире, т.е во Владимире, если бы не электричка из Москвы, выгоднее было бы станцию стыкования сделать в Петушках. А так Пензенский узел перегружен, а станция стыкования в Сердобске улучшила бы экономическое и транспортное положение в этом запущенном (прошу прощения у жителей) городке, электрички можно было бы пустить и до Пензы, и до Саратова. Москва - Владимир - плечо 2ч 40мин, из Москвы до Узуново - столько же, из Москвы до Рязани - немногим больше, - и что - работают.
Почему нельзя станцию стыкования сделать в Туапсе? На мой взгляд, лучше и чем в Адлере, и чем в Кривенковской, и чем две в Белореченской и Гор. Ключе.
В Новокузнецке - вы не совсем поняли. Я имел в виду перенести из Черепаново на Среднесибирскую, в Арыште оставить, а Арышта - Новокузнецк - как в Майкопе, два пути переменного тока, один постоянного (ну можно и два постоянного, один переменного), восточнее Новокузнецка - только переменный ток, а станцию стыкования в Междуреченске убрать. Для ликвидации коротких плеч Алтайская - Арышта и Арышта - Новокузнецк - Междуреченск. То есть, чтобы могли ходить электрички Новосибирск - Новокузнецк и Барнаул - Новокузнецк, а все, что проходит из Новосибирска через Новокузнецк транзитом, меняло бы локомотив в Арыште. Я это имел в виду. А на участке Новосибирск - Барнаул, возможно, стоило бы даже двухсистемный ЭПС использовать, так же как и Екатеринбург - Красноуфимск, при этом границу электрификации сделать в Красноуфимске. Кстати, там места не так уж мало, только надо его рационально использовать



Редактировано 1 раз(а). Последний раз 21.12.12 17:47 пользователем kirillfedorov.

Именно я писал, что стыки в узлах менее удобны, чем на транзитной станции в середине длинного участка. Однако, в Пензе стык уже есть, со всеми его достоинствами и недостатками. Перенос стоит больших денег и ненамного снижает нагрузку на пензенский узел.
Посмотрите в расписании. Плечо пассажирских бригад Пенза-Балашов почти 5 часов хода. Вы предлагаете порезать его на куски в 2 и 3 часа. Так что ли? И кроме мифического возрождения Сердобска не предлагаете ни одного выигрыша.
Чем станция стыкования в Туапсе лучше Горячего Ключа и Белореченской? Да почти ничем, кроме затрат на смену тока. Чем лучше Адлер? Тем, что в нем конец маршрута абсолютного большинства пассажирских поездов при почти полном отсутствии грузового движения. Переведите на переменку участок до Адлера и у вас появится возможность гонять ЭД9МК прямо из Краснодара до пляжей. Стык в Туапсе этой возможности не даст.
Красноуфимск. Еще раз освежил визуальные впечатления, посмотрел спутниковые снимки. Станция расположена на косогоре, с севера выемка, с юга высокая насыпь, западную горловину уже утащили за кривую, восточная поджата локомотивным депо, а сразу за горловиной кривая.Ну некуда там вширь расти. Если и развивать, то по той же схеме, как это сделали в Кропачево (Яхино), то есть с последовательно расположенным парком в нескольких километрах. И то там 4-путку сделали, хотя стыка тока нет, да и локомотивы не все меняют.
Про структуру потоков по Новокузнецку, вы, похоже, не знаете вообще ничего. Об этом говорит фраза "Все, что проходит из Новосибирска в Новокузнецк транзитом". Знаете, что там проходит транзитом? Туристический поезд "Лесная сказка" зимой 1 раз в неделю в Горную Шорию. И все. Все дальние поезда кончают свой маршрут в Новокузнецке (пасс), разборки из Инской и Алтайской - в Новокузнецке-Вост, львиная доля полувагонников проходит по полосухинскому ходу севернее города. Да и станция Артышта-2 не значится в маршрутах поездов, идущих со стороны Новосибирска. Добавлю, что из-за нерентабельности уже давно отменены быстрые электрички из Новосибирска до Томска, потом до Кемерово. На очереди 605-й Новосибирск-Новокузнецк (останется 847 6 раз в неделю). А вы про какую-то электричку Барнаул - Новокузнецк, на которую будет набираться 50 пассажиров в день...
В 3 раз предлагаю посмотреть взаимное расположение Тальменки, Среднесибирской и Барнаула. Может быть все-таки поймете, почему нельзя тянуть постоянку до Среднесибирской.
Ах да, еще про Майкоп. Где это вы там нашли отдельные пути для переменного и постоянного? Там до Белореченской однопутка. Единственная в России, где по очереди подключается переменный или постоянный ток на перегон в целом.

Резюме: из всех ваших предложений какую-то рациональность имеет перевод туапсинского хода на переменку, но со стыкованием не в Кривенковской или Туапсе, а в Адлере. Все остальное не принесет ничего, кроме неудобств.

Цитата (kirillfedorov)
Дружинино - лучше Красноуфимск. В Красноуфимске депо, и, кроме того, электрички из Екатеринбурга ходить смогут. И место там есть, и маневровой работы немного.

Тогда уж лучше в Агрызе стык сделать и запитать участок Агрыз-Ижевск-Пибаньшур на постоянке.... И получить эльки Ижевск-Пермь и Ижевск-Ёбург.

Цитата (kirillfedorov)
Пенза - лучше Сердобск.

Чё за бред?

Цитата (kirillfedorov)
При электрификации линии Ожерелье - Узловая - Елец следует до Узловой дотянуть пост. ток, а на Узловой сделать станцию стыкования.

Стык нужно делать не в Узловой, а в Ельце. И сразу отпадёт вопрос на каком токе электрифицировать Елец-Орёл....



Редактировано 1 раз(а). Последний раз 04.01.13 14:50 пользователем Andron.

Очень много высказываний про перенос стыка из Горячего Ключа и Белореченской в Туапсе или Адлер. Хотя ранее уже неоднократно приводилась приина, по которой такой перенос невозможен - недостаточная высота тоннелей. Для перевода на 25 кВ необходимо сначала пробить новые тоннели бОльшего диаметра, что в ближайшие годы не представляется возможным.

Что касается пагубности расположения стыков родов тока в крупных узлах - здесь нельзя говорить однозначно, всё зависит от каждого конкретного случая. С одной стороны, стык затрудняет транзит через узел, а уж тем более внутриузловые перевозки (по всей видимости, именно это соображение стало решающим при отказе от идеи переноса стыка из Данилова в Ярославль), с другой стороны, вынужденная стоянка поезда (и пассажирского, и грузового) более обоснована на крупной станции, где есть и пассажиропоток, и крупные грузовые операции, чем невесть где. В частности, выбор в качестве стыка на основном ходу СЖД именно Данилова оправдан максимально, по сравнению с другими вариантами. Перенос станции стыкования в Ярославль, как уже упоминалось, чреват новыми проблемами. Перенос же наоборот, вдаль (например, в Вологу и Буй, с оставлением линии Вологда-Паприха-Буй на 25 кВ) неминуемо создаст ещё один стык.