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眼鏡男 发表于 2007-5-18 10:59

眼镜男轨道工程讲座(5)—铁路供电系统

[color=Red][size=4]轨道工程系列讲座
:S*`
~R.B(a_|0hY 第一讲：轨道的构成 [url]http://www.ditiezu.com/thread-2604-1-1.html[/url]
:H8P/Ej Ui%{%N0M:{ 第二讲：道岔与侧线 [url]http://www.ditiezu.com/thread-2659-1-1.html[/url].T1r%@-Qf_v
第三讲：站台与车场 [url]http://www.ditiezu.com/thread-2990-1-1.html[/url]
m |'`7Wd^g w 第四讲：铁路行车控制 [url]http://www.ditiezu.com/thread-5942-1-1.html[/url][/size][/color]
Kk'{S~$V7TN
(vK5eXy+W?(y 公元1888年，美国工程师Frank Julian Sqrague成功在当时都市内马车轨道系统上空架设电缆线，驱动由电动马达为动力的车辆，从此电气化车迅速取代有轨马车，成为城市内主要的交通工具。电气化列车不会排出废气，马力大，运作灵活，行驶途中不用顾及燃料问题，更成为改善环境保护的主要交通工具，至今受到世界各国广泛使用。"I5{4AO;B

K e7^Iv 第一节 供电系统原理
!T!JZo].CdN 第二节 架空电缆线基本构造
{W%V"L K
Aw"}4YQf 第三节 缆线的布置
ty(|Q%d-f 第四节 集电弓7mD7a(~dr"^0i8u3R;m1`
第五节 第三轨
2g(Y Q9nE \ X#uM1PV 第六章 集电靴+Hk/Z.@%p"l3D'h
第七章 直流输电与交流输电
[zQ8| r;Zt Z){ 第八章 中性区间$Ov~l rh7DSeO
Q:Y]}9ol]
[[i] 本帖最后由 眼鏡男 于 2007-5-18 11:12 编辑 [/i]]

眼鏡男 发表于 2007-5-18 11:00

[color=Blue][b]第一节 供电系统原理[/b][/color]
%PRN
M0TFwP
,I!xBw9x/VNVY 发电厂电力传输到铁道系统便压站后，电压或电流会降至适合列车使用的值，再由架空电缆线或第三轨传送。列车由集电弓或集电靴取得电源，经过电力系统传导至马达。再由钢轮传导至钢轨流回变压站，最后返回发电厂成为一完整的回路。现今使用的电力，通常属于直流电(DC, Direct Current)或是单相交流电(AC, Alternative Current in Single Phase)。vzl~t+f?,x

YA\,d)s4WL 人或牲畜站在铁轨上为何不会触电？如果一个接触点连上火线，另一个接触点不和任何点相接，那么电就没有去路而不能形成回路。人站在铁轨上高压电线上，就是因为它们只接触一根火线(铁轨)，不和另一根地线接触，也不和地面接触，所以身体里就没有电流通过。

眼鏡男 发表于 2007-5-18 11:01

[b][color=Blue]第二节 架空电缆线基本构造[/color][/b]
y+Y/IPqm5A
k1_~8z]i ]5sX{D 构成架空电缆的缆线可分为四种：吊架线、接触线、吊线、馈线。.j].e3Nb-H
1.吊架线：用来支撑电缆线的结构，承受缆线的重量，也要承受集电弓所施加的推力。bb/YN&T^aA2B,Gc
2.接触线：与集电弓接触用的导电缆线，作为输电之用。6o x9cE{
3.吊架线：与吊线成垂直，吊起接触线并固定其位置，防止因集电弓推力而位移。,x"WUWWk'Y#~
4.馈线：与接触线平行，于固定距离将电流分配给接触线。
M*X7J\ E5^r/G o
k3_1X?
P} _ [[i] 本帖最后由 眼鏡男 于 2007-5-18 11:50 编辑 [/i]]

眼鏡男 发表于 2007-5-18 11:02

[color=Blue][b]第三节 缆线的布置[/b][/color]-Ul9S#qgOzY

'@%[ AfG i0e 为使集电弓在列车运行时皆能紧贴在接触线下，架设缆线时需设置在集电弓有效接触面上。在直线轨道上，接触线需和轨道中心线规律的左右偏离，避免接触线因长期与集电弓同一部份接触，造成集电弓过度磨损。弯道上的缆线则架设成多角形，使缆线随着弯道转向时，集电弓仍可紧贴接触线。j3q t]*k!V

-INlW U-\*A [[i] 本帖最后由 眼鏡男 于 2007-5-18 11:40 编辑 [/i]]

眼鏡男 发表于 2007-5-18 11:03

电缆线会随着气温出现热涨冷缩的现象，故于每段电缆线末端设置张力调整装置，就能避免电缆线因受热伸长而下垂，或因受冷缩短造成缆线被扯断。张力调整装置借着滑轮组及重物连接电缆线，当电缆线受热伸长时，重物会下降。当缆线受冷缩短时，重物则上升，藉此使电缆线承受在稳定的张力下。,_!CdazO8ga;o8W(c#W/S
C K_3Gs
[[i] 本帖最后由 眼鏡男 于 2007-5-18 11:24 编辑 [/i]]

眼鏡男 发表于 2007-5-18 11:05

[color=Blue][b]第四节 集电弓[/b][/color]
5I{|2x;cE ` Iq F!S\US:UUC
集电弓(pantograph)如同一个弹簧，在升弓后能持续施予电缆线向上力量，令集电弓上的折动板紧贴接触线常保电力供应。故集电弓可随不同高度的接触线而调整升弓高度。为保护列车的电力组件及运作安全，集电弓并有自动保护功能，当列车发生意外时，可自动降弓以避免发生感电意外。r0LNZ2g:j!`_D q
(U6B7wR [ `k0`w9f8N L
集电弓的构造如下：r,V&RH:W5YU1k1j8@R
1.折动板：集电弓顶部受电装置。在与接触线接触表面铺有碳条，除减少对接触线的磨损，其摩擦产生的碳粉并可作为润滑用。
:~gJz@z 2.连接铰：使集电弓可自由上升下降。p8FZFXD+V
3.绝缘子：使集电弓与车身绝缘。!yA4j9hD'su
4.弹簧：降弓用。{yAI]nm{G
5.空气活塞：升弓用。R$LP,d;s
6.避震器。
pzi:EY;n(Vk 7.上臂、下臂。&km:bIu

!]t!t!AW/kd(L3j [[i] 本帖最后由 眼鏡男 于 2007-5-18 11:25 编辑 [/i]]

眼鏡男 发表于 2007-5-18 11:05

除了集电弓外，还有一种称为集电杆(trolley)的装置，用途皆相同，但只用一支金属臂作为主体，其顶部则以滑轮代替折动板。由于无法承受高速运行，一般只用于低速行驶的有轨电车上。
+B} dGO(?q4PF!g X`N2_5yL
[[i] 本帖最后由 眼鏡男 于 2007-5-18 11:33 编辑 [/i]]

眼鏡男 发表于 2007-5-18 11:06

[color=Blue][b]第五节 第三轨[/b][/color]tWgVj6y

+dc {S,o6^ 第三轨为德国工程师Werner Von Siemems于公元1879年在柏林工业博览会上所发明。其原理乃沿着路轨铺设一条钢轨传输电力。第三轨的原理与架空电缆线相近，不同处是列车透过位于转向架处的集电靴(Contact Shoe)从轨条取得电力。;l-l)o?*M~Y!pB'y
第三轨供电方式可分为三种：
X:I C2BCvr 1.上触式：轨条与集电靴的接触面朝上。此构造最为简单，但易有漏电情况影响供电稳定性。A-j&E6ABO
2.侧触式：接触面位于侧面，并加上保护罩，叫上触式减少与异物接触的机会。
2ZL:b1[7w dmFf 3.下触式：利用位于轨条下方的接触面将电力传输至集电靴。由于绝大部分都披覆保护罩最为安全，故目前全球绝大部分第三轨系统皆采用此方式供电。R/D*m.CmO

+D!XU k!Z$c v Q nT [[i] 本帖最后由 眼鏡男 于 2007-5-18 12:05 编辑 [/i]]

眼鏡男 发表于 2007-5-18 11:07

[color=Blue][b]第六章 集电靴[/b][/color])m!Ioqb6e
)XSy9G^7@
集电靴通常设置于转向架侧面，平时紧贴第三轨，并随着列车移动沿着第三轨滑行以获取电力。由于第三轨有三种接触方式，故集电靴有多种不同设计。新式的集电靴可借着压缩空气或机械装置使与第三轨接触或是脱离，使司机得以在紧急状况下使集电靴脱离第三轨，避免故障发生时影响列车其它电气设备。
]%H FZ0U,R~U r2q*o(i.A
hRP
因第三轨在某些路段需中断，为避免列车因此发生供电中断的情况，会在列车不同处装设多个集电靴。 ]4\1VFd5`;R
由于第三轨较易接触异物，仅能使用低压的直流输电，故第三轨仅能用于较低耗电量电车如地铁、城铁电车等。加上集电靴无法在高速下稳定受电，使用集电靴的列车亦无法在高速下行驶。I"C(Npf
6~)I+tF!s*J*S8D Ry
[img]http://tech.up2.topzj.com/data/tech/21/62/02/a/07/01/23/3rd005_RjZX9IrqMhy3.jpg[/img]
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[[i] 本帖最后由 眼鏡男 于 2007-5-18 11:53 编辑 [/i]]

眼鏡男 发表于 2007-5-18 11:07

由于第三轨系统中，电流借着行车钢轨返回变压站，常会造成钢轨电腐蚀现象，因此有些铁路会额外装设第四轨做供电用。第四轨系统与第三轨系统相同，不同之处在于第四轨利用另一条专属轨条回送电流，因此更有效降低沿线金属物质的腐蚀。

眼鏡男 发表于 2007-5-18 11:08

[color=Blue][b]第七章 直流输电与交流输电[/b][/color]pb(H#o@

~K2^6Wy 交流供电是最传统的输电形式。由于发电厂输出的电力为交流电，因此可透过变压器进行升压及降压。但由于电流愈大能量损失愈大，因此只有利用高压输送才能降低电力耗损，故大多数的交流电化铁路皆采用高压输电。由于高压输电会导致电磁感应，并在金属物质产生电场，造成附近人畜的危险，因此电缆线会架设较高，且有较严格的绝缘措施。Wc(Q'ow d8s8N

C"j)w RPZ)F)M$H 直流供电通常采用较低的电压，故需要使用较大电流方可保持电能稳定。但因电流大会导致较大的能量损耗，因此直流电供电无法做长距离输送，否则需架设更多变压站维持电流稳定。

眼鏡男 发表于 2007-5-18 11:08

[color=Blue][b]第八章 中性区间[/b][/color]K%{'_m.roX
R6l:@#PRKU1a+`o
供电系统的变电站因供电范围有限，一条线路需架设多个变电站。但因相邻的两个变电站其相位并不一致，故无法互相连接或并联使用，因此会以区间隔开，此区间即为中性区间。一般列车进入中性区间前，列车会侦测到地上感应子(磁铁做的)，此时列车推进系统会抑制动力输出，并暂时抑制客车用电系统。过了中性区间后，列车再次侦测到地上的感应子，列车就混将将所有的抑制电路取消，列车恢复正常。当列车经过中性区间时，车厢灯一般来说不会熄灭，但空调会暂停运转，原因在于车厢灯的电源改由24V电池供电。但如果灯熄灭的话，就是24V电池或Inverter故障。

眼鏡男 发表于 2007-5-18 11:12

[align=center][color=Red][size=5][b]--下課--[/b][/size][/color][/align]
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[[i] 本帖最后由 眼鏡男 于 2007-5-18 11:14 编辑 [/i]]

yuyong624 发表于 2007-5-18 13:48

起立，敬礼:smil15

logitech119 发表于 2007-5-18 15:49

老师再见！:smil15

蔚然 发表于 2007-5-18 16:43

老師可不可以把集電弓講詳細點啊

蔚然 发表于 2007-5-18 16:43

老師可不可以把集電弓講詳細點啊

xiaomin1116 发表于 2007-7-16 11:35

好东西！受益了！

刚学会游泳的鱼 发表于 2007-7-23 17:55

详细描述下弓网关系啊-B?D b#ADK%r
尤其是接触线磨耗

dgiudg 发表于 2007-9-13 13:01

好贴谢谢受益了

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