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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;F?6W9s-~9v5t%~md a
第一讲：轨道的构成 [url]http://www.ditiezu.com/thread-2604-1-1.html[/url] b-l,v9p9_N_D
第二讲：道岔与侧线 [url]http://www.ditiezu.com/thread-2659-1-1.html[/url]{+]l@1v{%? E
第三讲：站台与车场 [url]http://www.ditiezu.com/thread-2990-1-1.html[/url]k5\7Jq&]!X
第四讲：铁路行车控制 [url]http://www.ditiezu.com/thread-5942-1-1.html[/url][/size][/color]8A[@6I0U4x,m/\
o t O tC
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。$b'S0mMQnX

]&O3uu'W2N6b.@Y 第一节 供电系统原理-bep6r%e1iq
第二节 架空电缆线基本构造n8~eu/VK)lyZ
第三节 缆线的布置
$|}kbj#Pzh 第四节 集电弓m.G{@c0C
第五节 第三轨8}V3iZd3| qo
第六章 集电靴

l7w^7l4vu'CJ 第七章 直流输电与交流输电
6[.y6Z ?yV`5U 第八章 中性区间+hb&S AsHev4o

OH.N0Lc4b?Ej-_1\ [[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]
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`/W,b0DZ2k $K9Oe2Z#P)?G
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)。
yn+`G }| A
C3Fg s!c!xt 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]
l3P;h)i;U`lF9A
.w^1Z Cww 构成架空电缆的缆线可分为四种：吊架线、接触线、吊线、馈线。4F%LZ8`K3f0L
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。
"Pn"`m?\ h,Z 2.接触线：与集电弓接触用的导电缆线，作为输电之用。
/FKM T#G~O 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。"y$N$AV'rvvk;mx;y7b;]
4.馈线：与接触线平行，于固定距离将电流分配给接触线。
Uw,~KTkO
B*j L+X*J yL$M*Y;W
[[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]G9k,GR6hr0RE

5XD,W$?9tr 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。
%a/w+l*R#s.y x)Yd9yss
[[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。7Ky;U4\8g\$F

O9]Jyw]R8b [[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]
6Z"RR4vH
M;B8^2uZ4o 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。
rQa^,a@
jmUU `#T 集电弓的构造如下：
j}lC$l*qoJ 1.折动板：集电弓顶部受电装置。在与接触线接触表面铺有碳条，除减少对接触线的磨损，其摩擦产生的碳粉并可作为润滑用。$h7i"{b(}pXh\wT+l i
2.连接铰：使集电弓可自由上升下降。j0M|z5M`}lq~
3.绝缘子：使集电弓与车身绝缘。x,KN6OK8zj4x H
4.弹簧：降弓用。I3d.di:m8B+f(nx
5.空气活塞：升弓用。
l"rz2c/LSs2Bg7y 6.避震器。
n3w5X3h 7.上臂、下臂。
l5Qo1WN ~E 7?Uf4_;Od
[[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。f [-m0L#Bd1V"T

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I"T8k1a [[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]
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i8J,?h8mN @q'd Av
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。
*D/Vl!Kj w2O @5?l 第三轨供电方式可分为三种：(R(P6O*Z#v
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。
8sVU^A'N 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。'w0Pe`$c5Y9n,E
3.下触式：利用位于轨条下方的接触面将电力传输至集电靴。由于绝大部分都披覆保护罩最为安全，故目前全球绝大部分第三轨系统皆采用此方式供电。
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El Cp9_jI$q"A$F/A .| `@?E.P
[[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]I]F5J6u8Q0c

fUyB7U"q7Dy 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。\3F
])z]
E+cnB
$@T P*K'|o,tE
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。
)n4hm,GzN 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。
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[img]http://tech.up2.topzj.com/data/tech/21/62/02/a/07/01/23/3rd005_RjZX9IrqMhy3.jpg[/img]
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I-|.?Y:Q5B/d [[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]
)i%Q [hC6bZ -WD;P%W|s&BA8e _
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。5}&Dj RH$Lx|aj B?5Y
3T*h)r)iM
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]
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l7g9[j*T 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]X-rt5NyiMl

0Cz3\$Xe8NV [[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:Y8A(_ Z8Ze'S*O
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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