Hệ thống điện khí hóa đường sắt cung cấp năng lượng dưới dạng điện cho các đoàn tàu đường sắt hay các xe điện mà không cần một đầu máy xe lửa cung cấp sức kéo hoặc một nguồn nhiên liệu trên tàu.
Điện khí hóa đường sắt sử dụng một đầu máy tàu điện kéo theo các toa chở khách hoặc chở hàng hoặc các tàu điện động lực phân tán, toa chở khách được trang bị động cơ điện riêng trên các toa.
Dòng điện thường được sinh ra từ nhà máy công suất lớn, hiệu năng cao, tiếp tục được truyền đến mạng lưới đường sắt và phân bố cho các đoàn tàu. Một số tuyến đường sắt điện khí hóa có các trạm phát điện riêng và các đường dây điện trên cao nhưng hầu hết thường mua từ một công ty điện lực. Đường sắt sẽ bao gồm luôn cả các hệ thống điện phụ trợ, chuyển mạch điện, biến áp…
Năng lượng phân phối để quản lý và vận hành đoàn tàu là một nguồn dẫn ( gần như là ) liên tục chạy song hành với đường ray và thuộc một trong hai dạng : đường dây trên cao treo bởi mạng lưới hệ thống cột hoặc tháp dọc theo đường ray hoặc gắn với những cấu trúc đường tàu khác hoặc trần của con hầm ( mà tàu điện đi vào ) hoặc một ray thứ ba đi dọc theo đường ray, tàu điện sẽ lấy điện bằng một thanh truyền gọi là chân tiếp xúc. Cả mạng lưới hệ thống đường dây trên cao và ray thứ ba thường là cực dương và sử dụng đường ray chạy tàu làm cực âm nhưng cũng có mạng lưới hệ thống khác mạng lưới hệ thống ray thứ tư phân tách sử dụng một đường ray riêng làm cực âm .So sánh với phương pháp cấp nguồn năng lượng khác như đầu máy diesel, việc điện khí hóa phân phối một nguồn nguồn năng lượng không thay đổi hơn, giảm được khí thải và yên cầu ngân sách quản lý và vận hành thấp hơn. Các đầu máy tàu điện cũng thường gây ồn ít hơn, mạnh hơn, phân phối nhanh và đáng an toàn và đáng tin cậy hơn diesel. Chúng cũng không có những nguồn phát khí thải, một lợi thế quan trọng khi hoạt động giải trí trong những hầm hay khu vực dân cư. Một vài mạng lưới hệ thống tàu còn có phanh tái sinh hoàn toàn có thể chuyển động năng ngược trở lại thành điện để tàng trữ hoặc truyền ngược lên mạng lưới hệ thống điện lưới. Trong khi đầu máy diesel đốt dầu mỏ, điện sử dụng cho đầu máy điện lại hoàn toàn có thể được tạo ra từ những nguồn khác nhau gồm có cả nguồn năng lượng tái tạo .
Các nhược điểm của điện khí hóa là chi phí cao khi xây dựng và có thể không có hiệu quả kinh tế trên các tuyến đường sắt hoạt động thưa thớt; tương đối thiếu linh hoạt – do các tàu điện phải cần các hệ thống đường sắt được điện khí hóa, rủi ro khi mất điện…
Các vùng miền khác nhau sẽ sử dụng các nguồn cung điện khác nhau về hiệu điện thế hay tần số, sự phức tạp này đòi hỏi các đầu máy tàu điện phải chuẩn bị thích ứng với nhiều kiểu nguồn điện khác nhau nếu muốn mở rộng phạm vi hoạt động hoặc thương mại.
Khoảng cách an toàn cần thiết giữa dây điện trên cao với các toa cũng có thể làm giảm hiệu quả với hình thức vận tải container xếp chồng.
Bạn đang đọc: Hệ thống điện khí hóa đường sắt – Wikipedia tiếng Việt
Điện khí hóa đường tàu liên tục tăng trong những thập kỷ qua, và vào năm 2012, đường tàu được điện khí hóa đã chiếm tỉ lệ một phần ba tổng chiều dài đường tàu toàn thế giới. [ 1 ]
Không được điện khí hóa
750 V DC
1.5 kV DC
3 kV DC
15 kV AC 25 kV ACHệ thống điện khí hóa ở Châu Âu : Các tuyến cao tốc ở Pháp, Tây Ban Nha, Italy, Anh, Hà Lan, Bỉ và Thổ Nhĩ Kỳ sử dụng dòng 25 kV, giống như những mạng lưới hệ thống trong Liên Xô cũ .Hệ thống điện khí hóa được phân loại bởi ba thông số kỹ thuật chính :
Việc lựa chọn ứng dụng mạng lưới hệ thống nào sẽ phụ thuộc vào vào kinh tế tài chính và nguồn điện phân phối, ngân sách thiết kế xây dựng và bảo dưỡng so sánh với lệch giá mang lại sau khi hoạt động giải trí. Các vùng đô thị hoặc địa phương khác nhau hoàn toàn có thể dùng những mạng lưới hệ thống khác nhau hoặc những đầu máy tàu điện cũng hoàn toàn có thể được phong cách thiết kế để phân phối được nhiều dạng điện thế mà nó chạy qua .
Điện áp tiêu chuẩn
[sửa|sửa mã nguồn]
Sáu trong số những điện áp được sử dụng phổ cập nhất đã được chọn làm tiêu chuẩn châu Âu và Quốc tế. Việc này độc lập với mạng lưới hệ thống lấy điện của những tuyến tàu, ví dụ, Điện một chiều 750 V được sử dụng nhưng hoàn toàn có thể tùy chọn mạng lưới hệ thống ray thứ ba hoặc đường dây trên cao .Có rất nhiều những loại điện áp khác được sử dụng để điện khí hóa đường tàu, xem thêm list mạng lưới hệ thống điện khí hóa đường sắt gồm có mạng lưới hệ thống tiêu chuẩn và mạng lưới hệ thống địa phương trên toàn quốc tế .Phạm vi được cho phép của điện áp được ghi trong những tiêu chuẩn BS EN 50163 [ 2 ] và IEC 60850. [ 3 ] .
| Hệ thống điện khí hóa | Hiệu điện thế | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Tối thiểu (tức thời) | Tối thiểu (trung bình) | Bình thường | Tối đa (tức thời) | Tối đa (trung bình) | |
| 600 V DC | 400 V | 400 V | 600 V | 720 V | 800 V |
| 750 V DC | 500 V | 500 V | 750 V | 900 V | 1.000 V |
| 1.500 V DC | 1.000 V | 1.000 V | 1.500 V | 1.800 V | 1.950 V |
| 3 kV DC | 2 kV | 2 kV | 3 kV | 3,6 kV | 3,9 kV |
| 15 kV AC, 16,7 Hz | 11 kV | 12 kV | 15 kV | 17,25 kV | 18 kV |
| 25 kV AC, 50 Hz (tiêu chuẩn EN 50163) và 60 Hz (tiêu chuẩn IEC 60850) |
17,5 kV | 19 kV | 25 kV | 27,5 kV | 29 kV |
Vận tốc của tàu điện rất phong phú trên những tuyến và mô hình vận tải đường bộ khác nhau. Cho đến giữa nhưng năm 50 của thế kỉ 20, phần lớn đều chỉ sử dụng động cơ điện một chiều chổi than, mặc dầu hoàn toàn có thể quy đổi từ điện xoay chiều trên điện lưới thành điện một chiều sử dụng những bộ quy đổi điện. Nhưng do những thiết bị quy đổi này chưa được hoàn thành xong dù Open từ cuối thế kỉ 19 – đầu thế kỉ 20, nên phần lớn những mạng lưới hệ thống điện khí hóa bắt đầu ( và cả lúc bấy giờ ) đều sử dụng điện một chiều, đặc biệt quan trọng là tàu điện ngầm ( subway ) và xe điện. Tốc độ chạy tàu được trấn áp bởi việc liên kết những động cơ kéo ( traction motor ) bằng nhiều cách tích hợp hoặc song song như, biến hóa từ trường của động cơ, hay tăng / giảm điện trở để số lượng giới hạn dòng điện qua động cơ .Các Motor điện có rất ít khoảng trống để cách điện do đó chúng thường hoạt động giải trí với hiệu điện thế thấp. Bởi vì máy biến áp ( trước khi tăng trưởng những thiết bị điện tử hiệu suất ) không hề giảm hiệu điện thế của điện một chiều nên những tàu thường sử dụng điện thế thấp từ mạng lưới một cách trực tiếp. Các hiệu điện thế một chiều thông dụng đã được liệt kê ở phần phía trên. Các mạng lưới hệ thống ray thứ ba ( và tư ) thường sử dụng điện áp dưới 1 kV vì mục tiêu bảo đảm an toàn trong khi mạng lưới hệ thống dây trên cao sử dụng điện áp cao hơn nhằm mục đích đảm bảo vệ hiệu năng. ( Điện áp ” thấp ” chỉ mang đặc thù tương đôi ; ngay cả với điện áp 600 V cũng hoàn toàn có thể gây chết người ngay tức thì nếu chạm vào. )Cho đến khi Open thiết bị sử dụng điện xoay chiều, Đường sắt dùng điện một chiều sử dụng những trạm quy đổi để cung ứng nguồn điện áp thấp ( thường từ 3000 vôn trở xuống ). Thông thường chúng sử dụng những thiết bị quy đổi quay ( rotary converter ), một số ít trong đó vẫn đang hoạt động giải trí cho tới thời nay, nhưng hầu hết được sửa chữa thay thế bởi bộ chỉnh lưu hồ quang thủy ngân ( mercury arc rectifier ) và tiếp sau đó là những chỉnh lưu bán dẫn .Bởi vì hiệu suất bằng với điện áp nhân cường độ dòng điện, điện áp tương đôi thấp trong mạng lưới hệ thống điện một chiều đồng nghĩa tương quan với dòng sẽ tương đối cao. Nếu nguồn điện từ mạng lưới được dẫn thẳng vào những mô tơ điện, muốn giảm tiêu tốn lãng phí do điện trở đường dây ( resistive losses ), yên cầu phải thiết kế xây dựng dây tải điện có tiết diện lớn, khoảng cách giữa những trạm tăng cấp điện với tàu và giữa những trạm cấp điện với nhau phải ngắn. Khoảng cách này so với mạng lưới hệ thống ray thứ ba dùng điện áp 750 V là khoảng chừng 2,5 km ( 1,6 mi ). Tương tự so với 3 kV là khoảng chừng 7,5 km ( 4,7 mi ) phải có một trạm tăng áp .Bởi những lí do trên, những dự án Bất Động Sản đường tàu cao tốc thế hệ mới thường sử dụng điện xoay chiều cao thế ngay khi điều kiện kèm theo được cho phép. Tuy nhiên, cũng đã có sự chăm sóc của những bên quản lý và vận hành đường tàu trong việc quay trở lại sử dụng điện một chiều nhưng có điện áp cao hơn so với trước đây. Ở cùng hiệu điện thế, điện một chiều thường có ít tổn hao hơn điện xoay chiều, và vì lí do này điện một chiều cao áp vẫn đang được sử dụng cho 1 số ít đường tải điện. Điện một chiều cũng không tiềm ẩn những bức xạ điện từ nguy hại như của điện xoay chiều, và với đường tàu, điều này cũng giảm ảnh hưởng tác động gây nhiễu tín hiệu, truyền thông online và tác động ảnh hưởng tới con người. Điện một chiều cũng không gặp yếu tố thông số hiệu suất ( cos φ ) như điện xoay chiều. Đặc biệt, điện một chiều hoàn toàn có thể phân phối cho mạng lưới hệ thống đường tàu một dòng điện không thay đổi chỉ sử dụng một dây nối đất trong khi với điện xoay chiều sẽ cần truyền tải 3 pha sẽ cần tối thiểu 2 dây nối đất. Ngoài ra điện 3 pha cũng phải lưu tâm tới việc những pha không cân đối. Sự không cân đối pha làm cho những mô tơ 3 pha chạy ở những nhiệt độ cao hơn so với những giá trị định mức. Sự mất cân đối pha càng lớn, thì sự tăng nhiệt độ càng lớn hơn. Các nhiệt độ cao này làm hư lớp cách điện và gây nên những yếu tố tương quan khác. Để tránh xảy ra hiện tượng kỳ lạ này khi tàu đi qua những vùng sử dụng dòng điện khác nhau ( lệch sóng ), những tàu điện thường sử dụng tối thiểu 2 que thu điện cùng một lúc. Có một vài tuyến đường sắt ứng dụng điện 3 pha nhưng bởi đặc thù phức tạp do đó điện 1 pha gần như đã trở thành tiêu chuẩn ( mặc dầu dòng điện về 0 trong mỗi chu kỳ luân hồi ). Một ví dụ hiếm trong số tuyến đường tàu một chiều cao thế là Tuyến đường tàu một chiều 6 kV đã được kiến thiết xây dựng ở Liên Xô .Sự sẵn có ngày càng tăng của những chất bán dẫn cao áp hoàn toàn có thể được cho phép sử dụng điện 1 chiều với điện áp cao hơn và hiệu suất cao hơn mà trước đây chỉ có thực thi được với điện xoay chiều. [ 4 ]Một vài đầu máy đường sắt điện một chiều sử dụng những động cơ điện ở dạng ” biến áp hạ cấp ” để cùng cấp thêm điện áp cho những thiết bị khác trên tàu như đèn, quạt và những máy nén khí nhưng thường thì chúng không hiệu suất cao, ồn và không đáng an toàn và đáng tin cậy. Sau này những bộ chuyển đổi rắn đã thay thế sửa chữa chúng. Các đầu máy xe lửa văn minh thời nay ( lai diesel-điện hoặc điện ) đã gần như thay thế sửa chữa trọn vẹn thế hệ đầu kéo cũ mới một động cơ điện cảm ứng ba pha xoay chiều được tinh chỉnh và điều khiển bởi một biến tần xoay chiều chuyên được dùng .
Xem overhead systems with linear motor
Một mạng lưới hệ thống ray thứ ba tiếp xúc dưới của mạng lưới hệ thống Amsterdam Metro, Hà LanĐa phần những mạng lưới hệ thống điện khí hóa sử dụng đường dây trên cao, nhưng mạng lưới hệ thống Ray thứ ba là một lựa chọn khác nếu chỉ sử dụng nguồn điện không quá 1.500 V, như trường hợp của tuyến Shenzhen Metro Line 3. Hệ thống này cũng chỉ vận dụng được với điện một chiều. Việc sử dụng điện xoay chiều là không khả thi chính bới tiết diện của ray thứ ba lớn hơn rất nhiều so với hiệu ứng mặt phẳng mà dòng xoay chiều truyền qua ray thép thường chỉ dày khoảng chừng 0,3 milimét hay 0,012 inch. Hiệu ứng này làm cho điện trở trên mỗi đơn vị chức năng chiều dài rất lớn và hiệu suất cao truyền điện thấp được so với việc sử dụng điện một chiều. [ 5 ] Đường ray thứ ba nhỏ gọn hơn đường dây trên cao và hoàn toàn có thể được sử dụng trong những đường hầm có đường kính nhỏ hơn, một yếu tố quan trọng so với mạng lưới hệ thống tàu điện ngầm .
Hệ thống ray thứ ba hoàn toàn có thể phong cách thiết kế được cho phép tiếp xúc trên, tiếp xúc bên, hay tiếp xúc dưới. Tiếp xúc trên ít bảo đảm an toàn nhất, vì đường ray trực tiếp tiếp xúc với người đi trên đường ray trừ khi nó được phủ bởi một tấm chắn. Tiếp xúc bên và tiếp xúc dưới bảo đảm an toàn hơn vì bản thân đường ray đã che chắn cho chính nó, khó gây tai nạn đáng tiếc giật điện hơn. Đường ray thứ ba dạng tiếp xúc trên mà không có tấm chắn cũng hoàn toàn có thể không sử dụng được nếu xảy ra băng, tuyết hay lá rơi .
Hiện tượng tóe tia lửa điện như thế này là thông thường và xảy ra khi chân tiếp xúc thu điện của tàu đang chuyển từ đoạn ray cấp điện này sang đoạn ray cấp điện khácCác mạng lưới hệ thống điện một chiều ( đặc biệt quan trọng là mạng lưới hệ thống ray thứ ba ) thường bị số lượng giới hạn hiệu điện thế tương đối thấp. Điều này cũng số lượng giới hạn kích cỡ và tốc độ của tàu điện, và thậm chí còn số lượng giới hạn cả những tiện ích khác trên tàu, ví dụ điển hình như điều hòa nhiệt độ. Hiệu điện thế thấp cũng có nghĩa việc truyền tải điện năng đi xa sẽ không hiệu suất cao và do đó sẽ cần sắp xếp những máy biến áp dọc theo chiều dài của tuyến đường sắt. Đây là một điểm yếu kém so với đường dây trên cao và điện xoay chiều cap áp, ngay cả so với việc sử dụng nội đô. Trên thực tiễn, tốc độ tối đa của những tàu sử dụng mạng lưới hệ thống ray thứ ba là 100 mph ( 160 km / h ) bởi nếu nhanh hơn tốc độ này việc tiếp xúc giữa chân tiếp xúc và ray cấp điện sẽ không còn được bảo vệ không thay đổi .Một vài những xe điện ( tram – streetcar ) sử dụng mạng lưới hệ thống ống dẫn ray thứ ba. Ray thứ ba cấp điện sẽ nằm dưới mặt đất. Xe điện sẽ lấy điện thông qua một cái ” cày ” xuống đường điện ở dưới qua một khe hẹp dọc trên đường. Ở Mỹ, phần lớn ( không phải tổng thể ) những mạng lưới hệ thống xe điện đường phố trước kia ở Washington, D.C. ( đã chấm hết từ năm 1962 ) được quản lý và vận hành theo cách này để tránh việc phải kiến thiết xây dựng mạng lưới hệ thống đường dây trên cao, que lấy điện gây mất nghệ thuật và thẩm mỹ thành phố. Ở Manhattan cũng được phong cách thiết kế tương tự như như vậy. Các vết tích còn lại của mạng lưới hệ thống này vẫn còn hoàn toàn có thể tìm thấy ở tuyến đường xuống dốc trên lối vào phía Bắc tới nhà ga bị bỏ hoang Kingsway Tramway Subway ở TT London, Anh, nơi hoàn toàn có thể nhìn thấy rõ khe giữa những đường ray đang chạy, và ở phố P. và Q. về phía Tây của Wisconsin Avenue trong thành phố Georgetown ở Washington DC, nơi đường ray bị bỏ phí vẫn chưa được được lát lại. Những điểm yếu kém của mạng lưới hệ thống này là có ngân sách thiết kế xây dựng bắt đầu lớn, ngân sách bảo dưỡng cao, và những yếu tố sẽ xảy ra nếu có lá rụng hay tuyết rơi vào những khe này. Bởi vì lí do này, ở Washington, những xe điện ở một vài tuyến đã được chuyển sang đường dây trên cao khi rời TT thành phố, một người trong đội kỹ thuật ( ” plough pit ” ) sẽ ngắt ” cày ” điện ra khỏi tàu trong khi một người khác sẽ nâng que lấy điện ( nối giữa nóc tàu ) vào mạng lưới hệ thống dây trên cao. Ở Thành Phố New York, cũng vì những lí do tựa như tương quan đến ngân sách và hiệu năng quản lý và vận hành nên đường dây trên cao cũng được sự dụng. Một mạng lưới hệ thống cũng có chuyển giao tương tự như từ rãnh dẫn sang dây trên cao cũng được sử dụng cho mạng lưới hệ thống xe điện ở London, đáng chú ý quan tâm là ở miền nam ; nổi bật ở Norwood, nơi mà rãnh dẫn điện lách sang một bên từ giữa 2 đường ray chính, nhằm mục đích tạo ra chỗ để tách đế lấy điện hoặc ” cày ” điện tách ra .Một hướng tiếp cận khác mà không sử dụng đường dây trên cao đó là mạng lưới hệ thống xe điện ” thế hệ thứ hai ” ở Bordeaux, Pháp ( tham gia vào đội tàu và chạy chuyến tiên phong vào tháng 12 năm 2003 ; mạng lưới hệ thống khởi đầu đã chấm hết từ năm 1958 ). Hệ thống này có một ray thứ ba chia ra thành những đoạn, mỗi đoạn có những cảm ứng và chỉ cung ứng điện khi có tàu chạy qua, do đó rất bảo đảm an toàn với những phương tiện đi lại hay người đi bộ cắt qua đường ray. Hệ thống này cũng đã được vận dụng trong một số ít phần của mạng lưới hệ thống xe điện mới ở Reims, Pháp ( ra đời năm 2011 ) và Angers, Pháp ( cũng ra đời năm 2011 ). Phương án này cũng được xem xét vận dụng tại Dubai, UAE ; Barcelona, Tây Ban Nha ; Florence, Ý ; Marseille, Pháp ; Gold Coast, Úc ; Washington, D.C., Mỹ ; Brasília, Brazil và Tours, Pháp .
Các đường ray của mạng lưới hệ thống London Underground tại Ealing Common, trên tuyến District line, nhìn thấy được cả ray thứ ba ( thứ 4 từ phải sang ) và ray thứ ( thứ 2 từ phải sang ) bên cạnh những ray thường thì ( thứ 1 và thứ 3 từ phải sang ) .Hệ thống Tàu điện ngầm London ở Anh là một trong số ít những mạng lưới hệ thống sử dụng 4 ray. Ray thứ tư này đóng vai trò làm cực âm, cái mà trong mạng lưới hệ thống ray thứ ba là chính đường ray tàu. Hệ thống tàu điện ngầm London có một ray thứ ba dạng tiếp xúc trên được đặt bên cạnh của những ray chính dùng điện một chiều với hiệu điện thế + 420 V, và một ray thứ tư dạng tiếp xúc trên được đặt ở giữa 2 ray chính dùng điện một chiều với hiệu điện thế − 210 V DC, do đó tổng hợp lại được một nguồn điện 630 V một chiều cùng cấp cho đoàn tàu. Hệ thống tương tự như cũng được vận dụng cho những tuyến tàu điện ngầm thuở khởi đầu ở Milan, là line 1 thuộc mạng lưới hệ thống Milan Metro, tuy nhiên những tuyến mới thiết kế xây dựng gần đây thường sử dụng đường dây trên cao hoặc ray thứ ba .Ưu điểm chính của mạng lưới hệ thống ray thứ tư đó là cả hai ray chính đều không có dòng điện chạy qua. Phương án này được đưa ra để xử lý những yếu tố tương quan đến cực âm, thông thường được nối đất bằng những ray chạy tàu, khi tuyến tàu điện có đoạn ngầm được gia cố bằng những tấm sắt chứ không bằng những tấm bê tông ( như thường thì ). Điều này hoàn toàn có thể gây những sự cố hở điện, giật và thậm chí còn chập điện nếu những đoạn trong đường hầm không được nối dẫn điện với nhau chắc như đinh. Ray thứ tư xử lý được yếu tố này chính bới cực âm cũng có xu thế truyền qua những đường ống dẫn bằng sắt kẽm kim loại dùng để dẫn nước hoặc ga. Một vài trong số này, đặc biệt quan trọng là những Tuyến Victorian chính mà có trước mạng lưới hệ thống tàu điện ngầm London, thường không được thiết kế xây dựng nhằm mục đích mục tiêu dẫn điện và không có link một cách hoàn hảo giữa những đoạn ống với nhau. Hệ thống ray thứ tư đã xử lý yếu tố trên. Mặc dù nguồn cấp điện đã có những điểm nối đất tự tạo, nhưng mạng lưới hệ thống vẫn có sử dụng thêm những điện trở nhằm mục đích bảo vệ dòng điện nối đất nằm trong tiêu chuẩn được cho phép. Các ray chỉ cấp điện được đấu nối chắc như đinh vào những lớp sứ cách điện nhằm mục đích tối thiểu hóa việc rò điện, nhưng điều này là không hề so với những ray thường thì vì chúng còn phải chịu một trọng tải rất lớn từ tàu hỏa. Tuy nhiên, những miếng cao su đặc đàn hồi được đặt giữa những ray và những thiết bị cách điện đã xử lý được yếu tố này do đó cách ly đường ray thường thì với dòng điện âm trả về thi thoảng Open do rò điện .Ở những đoạn đường ray mà Hệ thống Tàu điện ngầm London dùng chung với mạng lưới hệ thống ray thứ ba National Rail ( ở Bakerloo và những tuyến District đều có những đoạn thế này ), ray ở giữa cũng được nối và những ray thường thì, nhằm mục đích cung ứng được cả hai loại tàu ray ba và ray tư cùng hoạt động giải trí dưới điện áp 660 V. Các tàu điện ngầm đi qua khu vực này đều được phong cách thiết kế có hai loại điện trở và những thiết bị điện nhằm mục đích ship hàng cả hai mạng lưới hệ thống. Những tuyến đường này bắt đầu chỉ được điện khí hóa trên mạng lưới hệ thống bốn đường ray bởi LNWR trước khi những tàu của công ty Đường sắt Quốc gia được phong cách thiết kế lại nhằm mục đích ship hàng mạng lưới hệ thống ba ray tiêu chuẩn nhằm mục đích đơn giản hóa mạng lưới hệ thống tàu điện đưa vào sử dụng .Các tàu mạng lưới hệ thống ray thứ tư cũng đôi lúc chạy trên mạng lưới hệ thống ray thứ ba. Để hoạt động giải trí được, đế tiếp xúc điện ở giữa được thông suốt vào mạng lưới hệ thống bánh tàu nhằm mục đích lấy điện từ ray. Khi quay trở lại mạng lưới hệ thống ray thứ tư, link này được ngắt đi nhằm mục đích tránh tạo ra hiện tượng kỳ lạ đoản mạch .
Hệ thống 5 ray
[sửa|sửa mã nguồn]
Trong trường hợp của Tuyến Scarborough Line 3, mạng lưới hệ thống ray thứ ba và ray thứ tư không nằm ở giữa những ray thường thì, và có một ray thứ năm là một thanh dải nhôm nằm giữa hai ray chính .
Bogie của tàu MP 05 có vành thép nằm trong lốp cao su, cùng với chân tiếp xúc dọc lấy điện.Một vài tuyến trong mạng lưới hệ thống Paris Métro ở Pháp sử dụng mạng lưới hệ thống bốn ray. Các tàu điện sử dụng bánh cao su đặc lăn trên một cặp đường lăn ( roll ways ) làm bởi thép chữ I ( I-beam ) và nhiều lúc là bê tông đúc sẵn. Vì lốp xe không dẫn điện, hai thành dẫn ( guide bars ) sẽ làm trách nhiệm dẫn điện từ ray thứ 3 và ray thứ 4 có hiệu điện thế 750 V DC, vì thế tối thiểu về mặt nhận diện, nó là một mạng lưới hệ thống 4 ray. Mỗi bộ bánh của toa kéo sử dụng một động cơ kéo riêng. Một chân tiếp xúc sẽ lấy điện từ mặt đứng của mỗi thanh dẫn. Dòng điện âm được dẫn quay trở lại từ mỗi toa bằng một chân tiếp xúc trượt phía trên những ray tàu thường. Hệ thống này thường rộng 1.435 mm ( 4 ft 8 1 ⁄ 2 in ) đường tàu khổ tiêu chuẩn. [ 6 ] [ 7 ]
Hình ảnh một biển báo điện cao áp trên mạng lưới hệ thống điện khí hóa đường sắtĐường sắt cũng giống như những thiết bị điện khác vận dụng điện xoay chiều để sử dụng được máy biến áp ( thiết bị chỉ hoạt động giải trí với dòng xoay chiều ), để hoàn toàn có thể có hiệu điện thế lớn hơn. Hiệu điện thế càng cao, cường độ dòng điện sẽ càng thấp xét trên cùng hiệu suất, từ đó giảm được hao phí và ngân sách đường dây, sử dụng được nguồn năng lượng từ nguồn với hiếu suất cao hơn điện một chiều .Thường mạng lưới hệ thống sẽ dùng điện xoay chiều ở cao thế, do đó để bảo vệ bảo đảm an toàn, mạng lưới hệ thống dây điện trên cao là lựa chọn duy nhất, không khi nào sử dụng mạng lưới hệ thống ray thứ ba. Bên trong đầu máy, một máy biến áp sẽ giảm điện áp xuống để sử dụng bởi những động cơ kéo và phụ tải .Một lợi thế khởi đầu của điện xoay chiều là vô hiệu được những biến trở gây tiêu tốn lãng phí điện năng được sử dụng trong đầu máy điện một chiều để tinh chỉnh và điều khiển vận tốc : tùy vào sắp xếp số vòng dây trên biến áp mà dòng điện đầu ra sẽ biến hóa thuận tiện. Các thành phần phụ như đèn, thiết bị điện bổ trợ cũng được biến thế chuyển thành điện áp thấp để hoạt động giải trí thông thường. Gần đây, sự tăng trưởng của chất bán dẫn cũng làm đổi khác can đảm và mạnh mẽ những động cơ xoay chiều / một chiều truyền thống lịch sử thay bằng những động cơ không đồng bộ ba pha cùng chiêu thức tinh chỉnh và điều khiển biến tần ( variable frequency drive ) để biến hóa tần số, điện áp điều khiển và tinh chỉnh động cơ. Các bộ tinh chỉnh và điều khiển này hoàn toàn có thể chạy tốt với điện một chiều hoặc điện xoay chiều ở bất kể tần số nào, và nhiều đầu máy điện văn minh được phong cách thiết kế để sử dụng những điện áp và tần số phân phối khác nhau, đơn thuần việc hoạt động giải trí xuyên vùng, chủ quyền lãnh thổ, nơi mà có mạng lưới hệ thống nguồn phát khác nhau .
Hệ thống điện xoay chiều 15 kV 16.7 Hz được sử dụng tại Thụy SĩCác động cơ điện một chiều cổ góp, được trang bị những lá cực nhiều lớp, trở thành động cơ vạn năng vì chúng cũng hoạt động giải trí được cả với điện xoay chiều ; hòn đảo chiều dòng điện trong cả stato và rôto không làm đảo ngược chiều quay động cơ. Tuy nhiên, dòng điện xoay chiều tiêu chuẩn có tần số 50 và 60 Hz gây ra yếu tố khó khăn vất vả, mất mát nguồn năng lượng do xay ra hiện tượng kỳ lạ tự cảm và dòng điện Foucault, do đó nhiều tuyến đường sắt chọn dòng xoay chiều tần số thấp để hạn chế thực trạng này. Nó thường được quy đổi bằng những thiết bị như máy phát điện động cơ ( motor-generator ) hoặc biến tần tĩnh ( static inverters ) tại những trạm phát cung ứng điện cho tuyến đường sắt hoặc từ những traction powerstation .Việc sản xuất những dòng xoay chiều này về sau trở nên không thiết yếu do những chỉnh lưu trên đầu máy hiệu suất cao hoàn toàn có thể chuyển đổi điện xoay chiều bất kể tần số nào thành điện một chiều : tiên phong là chỉnh lưu hồ quang thủy ngân ( mercury-arc rectifier ) và sau này là những chỉnh lưu bán dẫn. Một số tuyến đường sắt dùng điện xoay chiều được quy đổi sang dùng tần số điện lưới tiêu chuẩn, nhưng dòng xoay chiều tần số thấp vẫn được sử dụng thoáng đãng do ngân sách phát sinh đi kèm lớn nếu đổi khác .5 vương quốc châu Âu là Đức, Áo, Thụy Sĩ, Na Uy và Thụy Điển, cùng nhau chuẩn hóa điện xoay chiều một pha 15 kV 16 2 ⁄ 3 Hz. Ngày 16 tháng 10 năm 1995, Đức, Áo và Thụy Sĩ chuyển từ 16 2 ⁄ 3 Hz sang 16.7 Hz ( changed from 16 2 ⁄ 3 Hz to 16.7 Hz ) và không còn đúng chuẩn bằng một phần ba tần số điện lưới. Điều này xử lý những yếu tố quá nhiệt với bộ chuyển đổi quay được sử dụng để tạo ra một phần nguồn năng lượng này từ nguồn cung ứng lưới. [ 8 ]Các mạng lưới hệ thống đường dây trên cao sử dụng điện xoay chiều cao thế không phải là lựa chọn duy nhất cho những mạng lưới hệ thống đường tàu vương quốc sử dụng khổ ray tiêu chuẩn. Công ty đường sắt khổ hẹp Rhaetian Railway ( RhB ) và Matterhorn Gotthard Bahn ( MGB ) ( đều của Thụy Sĩ ) sử dụng điện lưới 11 kV 16.7 Hz. Thực tế đã chức minh rằng cả tàu điện 15 kV của Thụy Sĩ và Đức hoàn toàn có thể hoạt động giải trí với điện thế thấp hơn. RhB đã khởi đầu thử nghiệm mạng lưới hệ thống điện 11 kV từ năm 1913 trên tuyến Engadin ( St. Moritz – Scuol / Tarasp ). MGB thiết kế xây dựng tuyến Furka Oberalp Bahn ( FO ) và tuyến Brig-Visp-Zermatt Bahn ( BVZ ) được điện khí hóa vào năm 1941 và 1929 .Ở Hoa Kỳ, 25 Hz là một trong những tần số phổ dụng trong công nghiệp, nó được ứng dụng cho Amtrak’s 25 Hz traction power system với điện thế 12 kV trên tuyến Northeast Corridor giữa Washington, D.C. và New York City và trên tuyến Keystone Corridor giữa Harrisburg, Pennsylvania và Philadelphia. SEPTA’s 25 Hz traction power system cũng sử dụng điện thế 12 kV bằng mạng lưới hệ thống dây trên cao cho hướng đông bắc Philadelphia. Điều này được cho phép những tàu hoàn toàn có thể cùng hoạt động giải trí trên cả 2 mạng lưới hệ thống Amtrak và SEPTA. Ngoại trừ việc có chung điện thế, mạng lưới hệ thống cấp nguồn năng lượng của Amtrak và SEPTA rất khác nhau. Hệ thống Amtrak có một mạng lưới truyền tải 138 kV để cấp nguồn năng lượng cho những trạm thứ cấp, nơi sẽ quy đổi thành điện 12 kV để cung ứng lên mạng lưới hệ thống dây trên cao. SEPTA sử dụng mạng lưới hệ thống tự quy đổi tỉ lệ 2 : 1, cấp điện cho dây trên cao ở điện áp 12 kV và dòng trở về có điện áp 24 kV. Thành Phố New York, New Haven and Hartford Railroad trước đây sử dụng một mạng lưới hệ thống 11 kV nối New York City và New Haven, Connecticut, được quy đổi thành 12.5 kV 60 Hz sau này vào năm 1987 .Ở Liên hiệp Anh, London, Brighton and South Coast Railway tiên phong trong việc điện khí hóa trên những tuyến ngoại ô London, từ London Bridge tới Victoria được khai thác vào ngày 1 tháng 12 năm 1909. Từ Victoria tới Crystal Palace trải qua Balham và West Norwood được mở vào tháng 5, 1911. Peckham Rye tới West Norwood được mở vào tháng 6, 1912. Phần lan rộng ra không được thực thi do xảy ra Chiến tranh quốc tế thứ nhất. Hai tuyến được mở và năm 1925 bởi Southern Railway qua Coulsdon North và Sutton railway station. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] Tuyến này được điện khí hóa 6.7 kV 25 Hz, và được thông tin vào năm 1926 rằng toàn bộ những tuyến đã được quy đổi thành điện một chiều ray thứ ba và mạng lưới hệ thống dây trên cao ở đầu cuối sẽ vào tháng 9, 1929 .
Three-phase AC railway electrification được sử dụng ở Ý, Thụy Sĩ và Hoa Kỳ vào những năm đầu thế kỷ XX. Ý là vương quốc sử dụng nhiều nhất trong số này, cho những tuyến vùng núi phía Bắc ở Ý từ năm 1901 cho tới năm 1976. Những tuyến tiên phong dạng này là Tuyến Burgdorf-Thun ( 1899 ) ở Thụy Sĩ, và những tuyến trong mạng lưới hệ thống Ferrovia della Valtellina từ Colico tới Chiavenna và Tirano ở Ý, được điện khí hóa trong những năm 1901 và 1902. Các tuyến còn lại mà sử dụng điện xoay chiều ba pha nằm ở Simplon Tunnel ở Thụy Sĩ từ năm 1906 tới năm 1930, và Cascade Tunnel của công ty Great Northern Railway ở Hoa Kỳ từ năm 1909 tới năm 1927 .Các mạng lưới hệ thống bắt đầu này sử dụng tần số thấp ( 16 2 ⁄ 3 Hz ), và điện áp tương đối thấp ( 3.000 hoặc 3.600 V ) khi so sánh với những loại dòng xoay chiều sau này. Hệ thống phân phối phanh tái sinh và nằng lượng được trả lại mạng lưới, thế cho nên nó đặc biệt quan trọng thích hợp cho đường tàu trên núi .Các mạng lưới hệ thống ba pha có điểm yếu kém nghiêm trọng là nhu yếu tối thiểu hai dây dẫn trên cao riêng không liên quan gì đến nhau cộng với đường tàu đóng vai trò là dây âm. Các đầu máy hoạt động giải trí ở một, hai hoặc bốn vận tốc không đổi. Đa phần những đầu máy văn minh gật đầu đa tần số cũng hoàn toàn có thể có phanh tái sinh và không bị số lượng giới hạn một vận tốc cố định và thắt chặt .Hệ thống này vẫn được sử dụng trên bốn tuyến đường sắt trên núi, sử dụng điện áp từ 725 V tới 3000 V tần số 50 Hz hoặc 60 Hz là : Corcovado Rack Railway ở Rio de Janeiro, Brazil, Jungfraubahn và Gornergratbahn ở Thụy Sĩ, Petit train de la Rhune ở Pháp .
MỹGóc nhìn cận cảnh về mạng lưới hệ thống đường điện trên cao Northeast CorridorChỉ trong những năm 1950 sau khi tăng trưởng ở Pháp ( 20 kV ; sau đó là 25 kV ) và của Đường sắt Liên Xô ( 25 kV ) mạng lưới hệ thống dòng điện xoay chiều một pha tần số tiêu chuẩn đã trở nên thông dụng, mặc cho sự đơn thuần của những mạng lưới hệ thống cung ứng điện đường tàu hiện có .Những nỗ lực tiên phong để sử dụng điện xoay chiều một pha tần số tiêu chuẩn đã được thực thi tại Hungary bởi một người Hungary là Kálmán Kandó trên tuyến đường thông suốt Budapest với Nyugati và Alag, sử dụng điện áp 16 kV 50 Hz. Đầu máy có gắn một bộ chuyển pha xoay chiều bốn cực cấp điện cho một động cơ duy nhất loại cảm ứng đa pha từ 600 tới 1.100 V. Số lượng những cực trên động cơ 2.500 mã lực hoàn toàn có thể được đổi khác sử dụng vòng trượt để chạy ở một trong bốn vận tốc đồng nhất. Thử nghiệm được thực thi thành công xuất sắc, từ năm 1932 cho tới những năm 1960, Các tàu chạy trên tuyến Budapest – Hegyeshalom ( hướng về Vienna ) sử dụng tiếp tục cùng một mạng lưới hệ thống. Vài thập kỷ sau Thế chiến thứ hai, điện áp 16 kV được đổi khác ở Nga và sau này là Pháp sang 25 kV .Ngày nay, một vài đầu máy trong những mạng lưới hệ thống này vẫn sử dụng biến áp và chỉnh lưu để phân phối điện áp thấp được kiểm soát và điều chỉnh độ rộng xung để vào những động cơ. Tốc độ được trấn áp bằng cách chuyển những vòi tròn ( winding taps ) trên biến áp. Các đầu máy mới hơn dùng thyristor hoặc mạch IGBT để tạo ra dòng xoay chiều chopped hoặc thậm chí còn là đa tần sau đó được phân phối cho động cơ điện xoay chiều cảm ứng .Hệ thống này khá kinh tế tài chính nhưng nó có điểm yếu kém : những pha của mạng lưới hệ thống điện bên ngoài được tải không đều và có nhiễu điện từ ( electromagnetic interference ) cũng như nhiễu âm đáng kể được tạo ra .Danh sách những mạng lưới hệ thống, vương quốc đang sử dụng mạng lưới hệ thống xoay chiều 25 kV một pha tần số 50 Hz hoàn toàn có thể tìm thấy ở bài chi tiết cụ thể Danh sách những mạng lưới hệ thống điện khí hóa đường sắt. Cũng có 1 số ít tuyến sử dụng điện 50 kV ( 60 Hz ) là những tuyến cô lập đa phần để kéo than hoặc quặng ở Hoa Kỳ và Canada. Tuyến tiên phong sử dụng điện 50 kV ( từ 1973 ) là Black Mesa and Lake Powell Railroad. Ở Nam Phi, tuyến Sishen – Saldanha railway line dùng để chở quặng sắt cũng quản lý và vận hành dùng điện 50 kV ( 50 Hz ) .Ở Hoa Kỳ hầu hết sử dụng điện 12,5 and 25 kV ở tần số 25 Hz hoặc 60 Hz. Điện xoay chiều 25 kV, 60 Hz được yêu thích cho những tuyến đường tàu cao tốc và đường dài mới, ngay cả khi phải sử dụng một mạng lưới hệ thống điện khác cho những đoàn tàu hiện có .
Để tránh các nguy cơ bị lệch pha nguồn, các đoạn dây cấp điện từ các trạm cấp điện khác nhau phải được cách điện nghiêm ngặt. Điều đạt được nhờ các Phần Trung Lập “Neutral Sections” (cũng có tên khác là Phase Breaks), thường được lắp đặt ở điểm giữa của 2 trạm cấp điện bất kỳ. Vào thời điểm thông thường, chỉ một trong hai nửa của bộ phận này có điện, phần còn lại nhằm cho phép một trạm cấp điện có thể dừng hoạt động và dòng điện được cấp từ các trạm cấp khác liền kề. Phần Trung Lập thường bao gồm một phần dây nối đất được ngăn cách với dây dẫn điện ở hai bên bằng vật liệu cách điện, thường là trụ sứ cách điện, và thiết kế sao cho que lấy điện di chuyển từ phần này sang phần khác của dây cấp điện một cách dễ dàng. Phần nốt đất ngăn ngừa phóng điện hồ quang giữa các dây dẫn với nhau, vì sự chênh lệch điện áp có thể cao hơn bình thường, đồng thời nếu các dây dẫn điện có pha khác nhau và bộ ngắt mạch bảo vệ không hoạt động, lúc đó một dòng điện đáng kể sẽ phóng qua. Để ngăn ngừa nguy cơ hồ quang phóng qua đoạn dây này với đất, khi đi qua đoạn có Phần Trung Lập, đoàn tàu phải về more (để số về 0 hoặc N và chạy theo quán tính) và phải mở cầu dao ngắt. Cũng có thể trong nhiều trường hợp, điều này được thực hiện thủ công bởi lái tàu. Để trợ giúp cho họ, thường sẽ có một biển cảnh báo có Phần Trung Lập phía trước và khoảng cách tới đó là bao nhiêu. Sau khi qua đoạn trung lập cũng sẽ có biển nhắc lái tàu đóng lại cầu dao. Ở Anh, có một hệ thống tự động mở và đóng mạch kiểu này tên là Automatic Power Control (APC), sử dụng nhiều nam châm vĩnh cửu dọc theo đường ray báo hiệu cho một thiết bị phát hiện gắn trên các tàu. Lái tàu chỉ cần làm việc còn lại là về more chạy quán tính cho đến khi gặp biển thông báo tiếp theo.
Ở Pháp, các tuyến đường sắt cao tốc, tuyến liên kết Anh High Speed 1 Đường hầm eo biển Manche và trong Đường hầm eo biển Manche, các Phần Trung Lập này hoạt động tự động.
Ở Nhật Bản, các tuyến Shinkansen có các chuyển mạch mặt đất thay vì các Phần Trung Lập như trên. Các đoạn cảm biến được có tàu đang chạy trong đó và tự động thay đổi nguồn cấp trong khoản 0,3 giây,[12] giúp loại bỏ sự cần thiết phải tắt nguồn bất cứ thời điểm nào.
Việc cung ứng nguồn năng lượng cho tàu không cần tiếp xúc hoàn toàn có thể làm được nhờ công nghệ tiên tiến ( ghép điện từ ) ( inductive coupling ). Điều này được cho phép sử dụng đường ray dẫn cao thế, cách điện. Như một mạng lưới hệ thống được đã được cấp bằng bản quyền sáng tạo vào năm 1894 cho Nikola Tesla, Bằng sáng chế Hoa Kỳ số 514.972. Nó nhu yếu phải sử dụng dòng xoay chiều cao tần. Tesla không chỉ định một tần số đơn cử nhưng George Trinkaus [ 13 ] đã đưa ra gợi ý 1.000 Hz là tần số tương thích .Ghép điện từ được sử dụng thoáng rộng trong những đồ điện hoạt động và sinh hoạt như những loại bản chải đánh răng điện sạc lại được nhiều lần và gần đây là những điện thoại di động và thiết bị hoàn toàn có thể đeo, sạc không dây. Công nghệ không dây cho đường tàu hiện đang được tiếp thị bởi Bombardier với loại sản phẩm PRIMOVE. [ 14 ]
An early rail electrification substation at Dartford in England, UKTàu điện không phải chịu những tải trọng hao phí của động cơ, bộ truyền tải cơ năng và nguyên vật liệu tuy nhiên cũng bù vào tải trọng những thiết bị điện trên tàu .Phanh tái sinh tạo ngược lại dòng điện lên mạng lưới để hoàn toàn có thể dùng được vào mục tiêu khác. Điều này đặc biệt quan trọng có ích khi ở những vùng núi, những tàu điện khi đổ đèo sẽ tận dụng được thế năng lớn để tạo thành điện năng, tránh hao phí .Các trạm cấp điện tập trung chuyên sâu thực tiễn sẽ có hiệu suất cao hơn những đầu máy di động gắn trên từng tàu diesel thường thì. Trong điều kiện kèm theo thao tác thường thì, hiệu suất động cơ điện và diesel khá ngang nhau, [ 15 ] tuy nhiên động cơ diesel có hiệu suất thấp khi không cần hoặc cần ít lực đẩy ( khi chạy đà hoặc khi dừng đỗ thời gian ngắn ) [ 16 ] trong khi với động cơ điện, nó hoàn toàn có thể thuận tiện hạ hoặc dừng động cơ ( chỉ chạy đà ) để tiết kiệm chi phí nguồn năng lượng, và do đó tăng hiệu suất. Đương nhiên, những tàu điện vẫn phải duy trì những thiết bị làm mát trong lúc đó ( cũng tiêu tốn nguồn năng lượng, nhưng ít hơn nhiều so với hiệu suất động cơ thường thì )Các động cơ sử dụng nguyên vật liệu hóa thạch size lớn thường có hiệu suất cao, [ 17 ] [ 18 ] và cũng hoàn toàn có thể tận dụng để sưởi ấm hoặc làm lạnh không khí trên tàu .Khi sử dụng điện, hoàn toàn có thể dùng những nguồn nguồn năng lượng vốn không tương thích cho mục tiêu di động, ví dụ điển hình như nguồn năng lượng hạt nhân, nguồn năng lượng tái tao như thủy điện, điện gió. Theo thống kê dự trữ nguồn năng lượng được gật đầu thoáng đãng toàn thế giới, [ 19 ] trữ lượng nguyên vật liệu lỏng ít hơn nhiều so với khí đốt và than đá ( tương ứng là 42, 167 và 416 năm ). Hầu hết những vương quốc có mạng lưới đường tàu lớn không có trữ lượng dầu đáng kể, như Mỹ và Anh, đã hết sạch phần đông trữ lượng và sản lượng dầu sụt giảm trong nhiều thập kỷ. Do đó, những nước này cũng có một động lực kinh tế tài chính can đảm và mạnh mẽ để thay thế sửa chữa những nguyên vật liệu khác ngoài dầu. Điện khí hóa đường tàu thường được coi là một con đường quan trọng để hướng tới việc cái cách lại quy mô tiêu dùng. [ 20 ] Tuy nhiên, không có nghiên cứu và điều tra đáng đáng tin cậy, được nhìn nhận ngang hàng nào có sẵn, mặc dầu có những điều tra và nghiên cứu chưa được dịch của Liên Xô từ những năm 1980 .
Các mạng lưới hệ thống điện khí hóa tân tiến lấy nguồn năng lượng xoay chiều từ lưới điện được đưa đến đầu máy và quy đổi thành điện áp một chiều để sử dụng cho động cơ kéo. Các động cơ này hoàn toàn có thể là động cơ một chiều sử dụng trực tiếp điện một chiều hoặc chúng hoàn toàn có thể là động cơ xoay chiều 3 pha cần bộ chuyển đổi từ một chiều sang xoay chiều 3 pha ( sử dụng điện tử hiệu suất ). Do đó cả hai mạng lưới hệ thống đều phải đương đầu với cùng một trách nhiệm : quy đổi và luân chuyển điện xoay chiều cao áp từ lưới điện sang điện một chiều hạ áp trong đầu máy. Sự độc lạ giữa mạng lưới hệ thống tàu chạy điện xoay chiều và một chiều nằm ở chỗ điện xoay chiều được quy đổi thành điện một chiều : tại những trạm biến áp hoặc trên tàu. Hiệu quả nguồn năng lượng và ngân sách hạ tầng xác lập sẽ quyết định hành động loại nào trong số này được sử dụng, mặc dầu điều này thường được cố định và thắt chặt do những mạng lưới hệ thống điện khí hóa đã có từ trước. Cả quy trình truyền và quy đổi nguồn năng lượng điện đều tương quan đến tổn thất : tổn thất trong dây dẫn và thiết bị điện tử hiệu suất, tổn thất từ trường trong máy biến áp và làm trơn cuộn kháng ( cuộn cảm ). [ 21 ] Việc quy đổi nguồn cho mạng lưới hệ thống một chiều hầu hết diễn ra trong một trạm biến áp đường tàu nơi hoàn toàn có thể sử dụng những thiết bị lớn, nặng và hiệu suất cao hơn so với mạng lưới hệ thống xoay chiều, nơi quy đổi diễn ra trong đầu máy có khoảng trống bị hạn chế và tổn thất cao hơn đáng kể. [ 22 ] Ngoài ra, nguồn năng lượng được sử dụng để thổi không khí làm mát máy biến áp, thiết bị điện tử hiệu suất ( gồm có cả bộ chỉnh lưu ) và phần cứng quy đổi khác phải được tính đến .
Đầu máy chạy điện hoàn toàn có thể thuận tiện được sản xuất để tạo sản lượng điện lớn hơn hầu hết những đầu máy diesel. Đối với hoạt động giải trí chở khách, hoàn toàn có thể phân phối đủ hiệu suất bằng động cơ diesel nhưng ở vận tốc cao hơn, điều này tốn kém và không thực tiễn. Do đó, hầu hết tổng thể những tàu cao tốc đều chạy bằng điện. Công suất lớn của đầu máy điện cũng mang lại cho chúng năng lực kéo sản phẩm & hàng hóa với vận tốc cao hơn khi lên dốc ; trong điều kiện kèm theo giao thông vận tải hỗn hợp, điều này làm tăng sức chứa sản phẩm & hàng hóa và thời hạn giữa những chuyến tàu hoàn toàn có thể giảm xuống. Công suất cao hơn của đầu máy điện và điện khí hóa cũng hoàn toàn có thể là một giải pháp thay thế sửa chữa rẻ hơn cho một tuyến đường sắt mới và ít dốc hơn nếu khối lượng đoàn tàu được tăng lên .Mặt khác, điện khí hóa hoàn toàn có thể không tương thích với những tuyến có tần suất giao thông vận tải thấp, vì ngân sách chạy tàu thấp hơn hoàn toàn có thể bị ảnh hưởng tác động bởi ngân sách cao của hạ tầng điện khí hóa. Do đó, hầu hết những tuyến đường dài ở những nước đang tăng trưởng hoặc dân cư thưa thớt đều không sử dụng điện do tần suất tàu chạy tương đối thấp .Ngân sách chi tiêu bảo dưỡng toàn tuyến hoàn toàn có thể tăng lên do điện khí hóa, nhưng nhiều mạng lưới hệ thống đường tàu lại tốn ít ngân sách hơn do giảm hao mòn đầu máy ít hơn tàu diesel. [ 23 ] Ngoài ra cũng cần một số ít ngân sách bảo dưỡng bổ trợ tương quan đến thiết bị điện khác ngoài đường tàu, ví dụ điển hình như những trạm phụ nguồn và thiết bị điện tương hỗ, nhưng nếu có lưu lượng hành khách sử dụng lớn hoàn toàn có thể bù đắp đáng kể cho phí bảo trì và vận hành động cơ cho ngân sách bảo dưỡng này .
Network effects are a large factor with electrification.[cần dẫn nguồn] When converting lines to electric, the connections with other lines must be considered. Some electrifications have subsequently been removed because of the through traffic to non-electrified lines.[cần dẫn nguồn] If through traffic is to have any benefit, time consuming engine switches must occur to make such connections or expensive dual mode engines must be used. This is mostly an issue for long distance trips, but many lines come to be dominated by through traffic from long-haul freight trains (usually running coal, ore, or containers to or from ports). In theory, these trains could enjoy dramatic savings through electrification, but it can be too costly to extend electrification to isolated areas, and unless an entire network is electrified, companies often find that they need to continue use of diesel trains even if sections are electrified. The increasing demand for container traffic which is more efficient when utilizing the double-stack car also has network effect issues with existing electrifications due to insufficient clearance of overhead electrical lines for these trains, but electrification can be built or modified to have sufficient clearance, at additional cost.
Additionally, there are issues of connections between different electrical services, particularly connecting intercity lines with sections electrified for commuter traffic, but also between commuter lines built to different standards. This can cause electrification of certain connections to be very expensive simply because of the implications on the sections it is connecting. Many lines have come to be overlaid with multiple electrification standards for different trains to avoid having to replace the existing rolling stock on those lines. Obviously, this requires that the economics of a particular connection must be more compelling and this has prevented complete electrification of many lines. In a few cases, there are diesel trains running along completely electrified routes and this can be due to incompatibility of electrification standards along the route .
A problem specifically related to electrified lines are gaps in the electrification. Electric vehicles, especially locomotives, lose power when traversing gaps in the supply, such as phase change gaps in overhead systems, and gaps over points in third rail systems. These become a nuisance, if the locomotive stops with its collector on a dead gap, in which case there is no power to restart. Power gaps can be overcome by on-board batteries or motor-flywheel-generator systems.[cần dẫn nguồn]
In 2014, progress is being made in the use of large capacitors to power electric vehicles between stations, and so avoid the need for overhead wires between those stations.[24]
The Royal Border Bridge in Anh, a protected monument. Adding electric catenary to older structures may be an expensive cost of electrification projects
Most overhead electrifications do not allow sufficient clearance for a double-stack car
Vào năm 2006, 240.000 km ( 150.000 mi ) ( 25 % chiều dài ) của hàng loạt mạng lưới đường tàu và 50 % tổng số chuyến đường tàu trên Thế giới được điện khí hóa .
Năm 2012, tính theo số km đã được điện khí hóa, Trung Quốc đã vượt qua Nga để trở thành nơi đầu tiên trên thế giới có hơn 48.000 km (30.000 mi) đường sắt điện khí hóa.[33] Theo sau Trung Quốc là Nga 43.300 km (26.900 mi), Ấn Độ 30.012 km (18.649 mi),[34] Đức 21.000 km (13.000 mi), Nhật Bản 17.000 km (11.000 mi), và Pháp 15.200 km (9.400 mi).
” Đảo diesel ” nhằm mục đích chỉ tới một đoạn tương đối ngắn không được điện khí hóa giữa những đoạn được điện khí hóa trong mạng lưới hệ thống đường tàu. Chúng được gọi là ” hòn đảo ” do tại nói chung những khu vực này chỉ sử dụng được những tàu chạy bằng diesel thường thì. Các đoạn như vậy gây bất lợi về mặt quản lý và vận hành, chính bới những đoàn tàu điện đi từ khu vực chung quanh không hề chạy qua đoạn này .
Bản mẫu : Rail tracks
Source: https://suanha.org
Category : Thợ Điện
Dịch vụ sửa mã lỗi F1-02 tủ lạnh Hitachi Side By Side Uy Tín https://appongtho.vn/tu-lanh-hitachi-bao-loi-f1-02-la-loi-gi Bạn đang gặp rắc rối...
Đọc tiếp
Sửa tủ lạnh Hitachi báo lỗi F1-01 từng bước với App Ong Thợ https://appongtho.vn/tu-lanh-hitachi-bao-loi-f1-01 Khi tủ lạnh Hitachi gặp mã...
Đọc tiếp
Sửa tủ lạnh Hitachi báo lỗi F0-18 ở đâu tốt nhất Hà Nội? https://appongtho.vn/tu-lanh-hitachi-bao-loi-f0-18 Tủ lạnh là một thiết bị...
Đọc tiếp
Dịch vụ sửa mã lỗi điều hòa Carrier uy tín tại nhà https://appongtho.vn/bang-ma-loi-dieu-hoa-carrier Nếu bạn đang sở hữu điều hòa...
Đọc tiếp
Tính năng sản phẩm: LKRB110 Động cơ rung đầu vàng 3 - 5v là động cơ rung hoạt động ở...
Đọc tiếp
Mô tả chi tiết Thông số kỹ thuật: KSD301 lưỡng kim nhiệt Nhiệt độ:...
Đọc tiếp
