Analysis of existing methods of surfacturing of electrified parties

ISSN 2223–5620 (Print), ISSN 2411–1554 (Online) Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті, 2018, № 15 УДК 621.316.98: 699.887.2 В. О. ДЬЯКОВ – к. т. н., доцент, Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені акад. В. Лазаряна, , , , ORCID: 0000-0002-6141-8393 С. В. ЗВЯГИНЦЕВ – магістр, Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені акад. В. Лазаряна, АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ СПОСОБІВ СТИКУВАННЯ ЕЛЕКТРИФІКОВАНИХ ДІЛЯНОК Актуальність роботи. Вдосконалення способів стикування електрифікованих ділянок різного струму та напруги дозволяє попередити пошкодження контактної мережі та струмоприймачів при наскрізному русі електрорухомог складу в зоні струморозподілу. Практичне значення отриманих результатів. Розглянута можливість вдосконалення схеми стикування електрифікованих ділянок постійного та змінного струму, яка практично виключає можливість перепалу проводів контактної підвіски та дахового обладнання електрорухомого складу. Вступ У зв'язку з розвитком електрифікованих залізниць актуальним є питання про спосіб стикування різних систем струму і напруги при наскрізному русі поїздів по ділянках двох систем струму або по ділянках одного роду струму, але різного рівня напруги в контактній мережі. При перепалі проводів контактних підвісок на нейтральних вставках і станціях стикування відбувається розрегулювання контактної мережі на суміжних анкерних ділянках і, як наслідок, необхідні значні витрати часу на її відновлення. Крім того, при перепалі й обриві проводів контактної мережі відбувається пошкодження струмоприймачів і іншого дахового обладнання електрорухомого складу, що призводить до тривалих затримок поїздів. Отже, метою науково-дослідної роботи є аналіз існуючих способів стикування електрифікованих ділянок різних систем струму і рівнів напруги в контактній мережі при наскрізному русі поїздів. Наукова новизна. Результати досліджень показали, що для мінімізації пошкоджень контактної мережі і струмоприймачів електрорухомого складу необхідно застосовувати схеми стикування при яких практично виключена можливість перепалу проводів контактної підвіски при наскрізному русі поїздів. Для цього запропоновано стикування електрифікованих ділянок, яка застосовується в Австралії на переїздах, де експлуатується негабаритний автомобільний транспорт. Історія розвитку електрифікованих залізниць На можливість використання електричної тяги на залізницях вказував ще в російський фахівець 1874 році Ф. А. Пірoцкій. У 1875…1876 рр. він проводив досліди на Сестрорецький залізниці з передачі електричної енергії по ізольованим від землі рейках. Передача електроенергії здійснювалася на відстані близько 1 км. Як зворотний провід використовувалась друга рейка. Однак ця ідея залишилася на рівні експерименту. Тому, загальновизнаним днем народження використання електричної енергії на залізничному транспорті є 31 травня 1879 р., коли на берлінській промисловій виставці Вернер Сіменс продемонстрував першу електричну залізницю довжиною 300 м. Електровоз (трамвай) використовувався для катання відвідувачів по території виставки (рис.1) [1-5]. © В. О. Дьяков, С. В. Звягинцев, 2018 31 ISSN 2223–5620 (Print), ISSN 2411–1554 (Online) Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті, 2018, № 15 Електровоз отримував живлення від залізної смуги, покладеної між рейками, постійним струмом напругою 150 В. Зворотним проводом служила одна з рейок. Після успіху на Берлінській промисловій виставці Вернер Сіменс розпочав будівництво електричної трамвайної лінії в передмісті Берліна Ліхтерфельде. А вже 16 травня 1881 року перший трамвай відкрив рух між Берліном і Ліхтерфельдом, тим самим відкривши епоху трамвайного руху. У 1890 році електрична тяга була використана в лондонському метро. Електричний постійний струм напругою 500 В подавався на електродвигуни вагонів від третього рейки. Ця система виявилася дуже успішною і почала швидко поширюватись в інших країнах світу. На території сучасної України перший трамвай в експлуатацію було введено в 1892 році військовим інженером А.Є. Струве в м. Києві. Це була перша трамвайна лінія в Російській імперії. Трохи пізніше в 1897 році було відкрито трамвайний рух в Катеринославі (нині м. Дніпро) [8]. Починаючи з 1893 року одночасно з трамваями прискореними темпами в світі почали розвиватися приміські та міжміські електрифіковані залізниці. У 1895 році була електрифікована залізниця Балтімор - Огайо (США) протяжністю 115 км. На ній електрична енергія постійного струму передавалася на електровоз не по контактного проводу, який з'явився значно пізніше, а по третій рейці, розташованій між двома ходовими рейками. Напруга постійного струму в третій рейці була така ж, як і на тягових двигунах – 650 В. До 1900 року тільки в Європі протяжність електрифікованих залізниць досягла 10 тис. км. Перші електрифіковані залізниці по своїй протяжності були невеликими. Будівництво залізниць великої протяжності стикалися зі складнощами пов'язаними зі значними втратами енергії, які викликає передача постійного струму на великі відстані. Подальший розвиток електрифікації на постійному струмі йшов по шляху підвищення напруги в контактній мережі. У Франції і Англії в 20-х роках ХХ століття залізниці електрифікували на постійному струмі з напругою 1200 і 1500 В. Однак така напруга не є оптимальною ні для тягових двигунів, ні для системи електропостачання. Для двигунів вона велика, так як прийнятна маса, габаритні розміри і найменша вартість виходять при напрузі близько 900 В. Навіть для системи електропостачання постійного струму напруги 3000 В замало, так як при цьому потрібно мати у своєму розпорядженні тягові підстанції достатньо часто, на відстані 20…25 км одну від одної. Проте, ця напруга застосовується на залізницях постійного струму і до цього дня [8]. З появою в 80-х роках XIX століття трансформаторів змінного струму з'явилася можливість передачі електричної енергії на великі відстані з використанням лінії електропередачі високої напруги. У зв'язку з цим, на початку ХХ століття крім постійного струму на електрифікованих залізницях з'явився змінний струм різної напруги і частоти. При цьому в перший час застосовували знижену, а в подальшому промислову (нормальну) частоту струму живлення. Різновиди систем електропостачання в світі До теперішнього моменту загальна протяжність електричних залізниць у всьому світі досягла 200 тис. км, що становить приблизно 20 % загальної їх довжини. Як правило, це найбільш вантажонапружені лінії, ділянки зі складним профілем колії, приміські вузли великих міст з інтенсивним рухом поїздів. Рис. 1. Перша електрична залізниця © В. О. Дьяков, С. В. Звягинцев, 2018 32 ISSN 2223–5620 (Print), ISSN 2411–1554 (Online) Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті, 2018, № 15 До теперішнього часу в світі застосовуються три різні системи електричної тяги:  постійного струму;  змінного струму зниженої частоти 16,7 Гц;  змінного струму стандартної промислової частоти 50 (...truncated)