| EDUCON | Soubory ke stažení | Odkazy |
  Modulykulatý roh
» Elektrické pohony
» Elektrická trakce
» Výkonová elektronika
» EDUTEST

  Vyhledáváníkulatý roh

Lyžařský areál
  Webové rozhraníkulatý roh
» Administrace
  Počítadlokulatý roh
Počet přístupů: [CNW:Counter] Chata u rybníkaUbytování velkých skupinPenzion v KunžakuPenzion v Jižních ČecháchChata u KomorníkaUbytování Česká KanadaChata Česká KanadaChata StrmilovUbytování ve StrmilověChata Jižní ČechyPenzion v České KanaděStrmilovRybolov
  Autorkulatý roh
© 2005 Jiří Pavlíček
ZČU FEL KEV

Zpracováno v rámci studentských, bakalářských a diplomových prací na Katedře elektromechaniky a výkonové elektroniky FEL ZČU v Plzni.

Systém EDUCON je založen na bázi phpRS v souladu s obecnou veřejnou licencí GNU.
 

Elektrická trakce - Pevná trakční zařízení




5 Pevná trakční zařízení pro vozidla závislé trakce

    Drážní elektrická trakční zařízení lze rozdělit na pevná (stacionární), sloužící k napájení dráhy elektrickou energií a pohyblivá (mobilní), která jsou součástí trakčního vozidla. Mezi pevná trakční zařízení pro vozidla závislé trakce lze začlenit trakční napájecí stanice TNS (trakční transformovny, měnírny), spínací stanice, rozvodny, ale i rozvod trakčního vedení složeného z napáječů, přívodního vedení (trolejové vedení či napájení pomocí třetí kolejnice) a zpětného vedení (skrze kolejnice a zpětné kabely).

Obrázek 42 - Průřez trolejového vodiče
Obrázek 42
- Průřez trolejového vodiče

    Trakční vedení, sloužící k rozvodu elektrické energie a napájení elektrických vozidel, se skládá především z trolejového a zpětného vedení. V praxi se vyskytují dva typy trolejového vedení – prosté a řetězovkové. U prostého vedení je trolejový vodič izolovaně zavěšen přímo na podpěrách. Tento typ trolejového vedení se používá především u vozidel MHD, které nedosahují vysokých rychlostí. Druhým typem je vedení řetězovkové, u kterého je trolejový vodič zavěšen na nosném laně, tvořícím řetězovku. Výška trolejového vodiče se nastavuje pomocí laníček. Tento typ vedení se používá na železnici. Hlavními prvky trolejového vedení jsou trolejový vodič, nosné lano a zesilovací vedeni. Trolejový vodič má svůj charakteristický tvar, který vychází z kruhového průřezu vybaveného dvěma postranními výsečemi. Detail průřezu trolejového vodiče je patrný z obrázku 42. Postranní výseče trolejového vodiče slouží k upevnění svorek, držících vodič dostatečně pevně a spolehlivě s tím, aby nezasahovaly do dráhy sběrače vozidla. Trolejový vodič se ve většině případů vyrábí z mědi. Jedná se o čistou měď nebo měď doplněnou o příměsi stříbra, kadmia nebo hořčíku. Takovéto složení slouží ke zvětšení pevnosti a odolnosti před opotřebením. V závislosti na trakční napájecí soustavě a předpokládaném proudovém zatížení tratě se následně volí velikost průřezu trolejového drátu – od 50 mm2 do 150 mm2. U střídavého napájecího systému bývá průřez trolejového vodiče menší než u systému stejnosměrného.

    Zpětné vedení trakčního proudu je provedeno prostřednictvím kolejnic, ze kterých se následně z nejbližšího místa k napájející stanici odvádí proud skrze zpětné kabely. U stejnosměrné soustavy lze pro zvýšení vodivosti použít kolejové propojky. Ty lze umísťovat pouze v místech, kde se nevyskytují kolejové a zabezpečovací obvody.

    Prostřednictvím trakčních napájecích stanic (TNS) se zabezpečuje napájení trakčního vedení požadovaným druhem proudu a požadované hodnotě napětí. TNS tedy mají za úkol upravit elektrickou energii odebíranou z distribuční energetické sítě 110 kV nebo 22 kV (popřípadě 35 kV) a transformovat ji na požadovanou hodnotu pro napájení daného úseku trakčního vedení. Z kapitoly 1.2. Trakční napájecí systém víme, že v České republice jsou na železnici čtyři základní úrovně trakčního napájení. Jedná se o stejnosměrné napětí 1,5 kV a 3 kV a střídavé napětí 25 kV, 50 Hz a 15 kV, 16,7 Hz. Pro vysvětlení se zaměříme na hlavní železniční soustavy 3 kV stejnosměrných a 25 kV, 50 Hz střídavých.

    Trakční napájecí stanice jsou pro oba napájecí systémy rozdílné. Pro napájení stejnosměrné proudové soustavy se používají trakční měnírny (TM), pro napájení střídavé jednofázové proudové soustavy se využívají trakční transformovny (TT). Na styku obou napájecích soustav se zřizují tzv. kombinované napájecí stanice, které umožňují napájet obě trakční proudové soustavy. V úsecích mezi trakčními napájecími stanicemi se záměrně zřizují tzv. spínací stanice (ST). Tyto spínací stanice jsou zde z několika důvodů, například zvyšují spolehlivost napájení elektrizovaných tratí či výkonnost pevných trakčních zařízení a také oddělují samostatné úseky trakčního vedení. Svojí funkcí umožňují snižovat energetické ztráty a úbytky napětí na trakčním vedení.

 

5.1 Trakční měnírny (TM)

    Trakční měnírna (TM) slouží k přeměně třífázové energetické soustavy na soustavu stejnosměrnou o požadované hodnotě napětí. K rozvodu třífázové soustavy do trakčních měníren se na českých drahách používá nadřazená třífázová soustava 110 kV a 22 kV. K transformaci elektrické energie se využívá jedno (110 kV / 3 kV) či dvoustupňová (110 kV / 22 kV a následně 22 kV / 3kV) transformace. Vzdálenost trakčních měníren se pohybuje v rozmezí 20 až 25 km. Základními prvky jsou trakční transformátor a trakční usměrňovač. Společně vytvářejí usměrňovačovou jednotku, kterých je v trakční měnírně několik. Dříve se pro usměrnění používaly rtuťové usměrňovače (ignitrony), od kterých se přešlo k dnešním křemíkovým diodovým můstkům, využívajících dvanácti pulzní usměrnění. Toho je docíleno paralelním spojením dvou třífázových můstků. Principiální zapojení je na obrázku 43.

Obrázek 43 - Schéma usměrňovačové jednotky 3 kV
Obrázek 43 - Schéma usměrňovačové jednotky 3 kV

 

Jednotlivé kolejové úseky lze napájet jednostranně, oboustranně nebo také čtyřstranně s využitím spínací stanice. Na následujícím obrázku je zjednodušené schéma trakční měnírny, která napájí dvoukolejnou trať. Jmenovité výkony trakčních měníren se pohybují v rozsahu od 5 do 20 MW. Jmenovitá hodnota napětí trolejového vedení je normou daná 3 kV, avšak měnírny pracují s vyšší hodnotou napětí, a to se zvýšeným napětím 3,3 kV z důvodu možných úbytků na vedení.

Obrázek 44 - Zjednodušené schéma trakční měnírny
Obrázek 44 - Zjednodušené schéma trakční měnírny

 

5.2 Trakční transformovny (TT)

    Napájení jednofázové trakční proudové soustavy 25kV, 50 Hz se provádí prostřednictvím trakčních transformoven (TT) jednoduchou transformací napětí z energetické třífázové sítě vvn průmyslového kmitočtu 50 Hz. Vysoká hodnota napětí trolejového vedení umožňuje umístění trakčních transformoven na vzdálenosti větších než 50 km od sebe. V porovnání s trakčními měnírnami jsou tyto vzdálenosti přinejmenším dvojnásobné (TM: 20 km, TT: 50 km). K transformaci se využívají 1-fázové trakční transformátory, u kterých se svorky primárního vinutí připojují mezi dvě fáze třífázové energetické soustavy vvn 110 kV, 50 Hz. Výstup ze sekundárního vinutí trakčního transformátoru je následně připojen jedním vodičem na trakční vedení a druhým vodičem spojen s kolejemi, které vytváří zemní vedení. Tím, že se jedná o 1–fázovou soustavu napájenou z třífázové energetické soustavy, nastává problém v nesymetrickém odběru a tím i nerovnoměrném zatěžování energetické nadřazené sítě. Proto jsou na jednofázový odběr kladeny velmi přísné požadavky ze strany energetiky. Pro zlepšení nesymetrického zatížení 3-f energetické soustavy se provádí tzv. prostřídávání fází, ze kterých se trakční transformátory napájejí. Takovéto napájení je možné vidět na obrázku 45.

Obrázek 45 - Principiální schéma napájení (typ T) 1-f trakční soustavy 25 kV, 50 Hz
Obrázek 45 - Principiální schéma napájení (typ T) 1-f trakční soustavy 25 kV, 50 Hz

 

Prostřídáváním fází však vzniká fázový posun napětí (120°) sousedních traťových úseků, a tím i k rozdílu napětí vůči sobě. Z tohoto důvodu je nezbytně nutné elektrické oddělení napájecích úseků, které se provádí vloženými neutrálními poli. Pokud by se tak neučinilo, došlo by k mezifázovému zkratu. Na železnici jsou neutrální pole znázorněna návěstmi vypni/zapni proud. Jednofázová trakční soustava je napájena jednostranně.

    Oboustranné napájení by přinášelo problémy, které by zapříčinily tranzit energie v nadřazené energetické soustavě. V praktickém provedení se objevují dva základní typy napájení trakčního vedení. První typ (T) prezentuje obrázek 45. Zde je trakční transformátor umístěn uprostřed napájeného úseku. Napájené úseky mohou také obsahovat spínací stanice. Obvykle je typ napájení T nasazován na málo využívaných nebo koncových úsecích. Pro nasazení na více využívaných tratích musí trakční transformovna obsahovat dva transformátory, které fungují na principu vzájemného zálohování.

    Obvykle se používá druhý typ napájení, a to typu V. Tento typ principiálně představuje obrázek 46. Napájecí stanice obsahuje dva trakční transformátory, které jsou také napájeny prostřednictvím prostřídaných fází. Mezi napájecími stanicemi jsou vloženy spínací stanice a neutrální pole. V případě poruchy napájecí stanice lze její výkon rozdělit mezi dvě sousední napájecí stanice.

Obrázek 46 - Principiální schéma napájení (typ V) 1-f trakční soustavy 25 kV, 50 Hz
Obrázek 46 - Principiální schéma napájení (typ V) 1-f trakční soustavy 25 kV, 50 Hz

© 2005 EDUCON - Vytisknout modul