В чем преимущества электрической тяги перед паровой и тепловозной кратко

Обновлено: 05.07.2024

Для передвижения поезда к нему необходимо приложить в направлении движения определенную силу, называемую силой тяги. Сила тяги создается тяговым подвижным составом, к которому относятся локомотивы, а также моторвагонный подвижной состав. Моторвагонные поезда состоят из нескольких моторных вагонов, имеющих тяговые двигатели, и из прицепных вагонов. К таким поездам относятся, например, пригородные электропоезда.

Локомотивы делятся на паровозы, тепловозы, газотурбовозы, электровозы и мотовозы.

Первые локомотивы приводились в действие силой пара и назывались паровозами (рис. 6.1). Паровоз имел паровой котел и паровую машину. В паровом котле под действием тепла от сжигаемого в топке угля вода превращалась в пар. Пар поступал в цилиндр паровой машины и перемещал поршень, связанный с колесом паровоза кривошипно-шатунным механизмом (рис. 6.2).

Проект паровой машины непрерывного действия был разработан И.И. Ползуновым в 1763 г., а сама машина была создана Дж. Уаттом в 1774 г. Впервые паровоз был создан в Англии в 1803 г.
В 1897 г. немецкий инженер Р. Дизель создал двигатель внутреннего сгорания, названный впоследствии его именем. Дизельный двигатель, как более совершенный, нашел широкое применение на локомотивах, называемых тепловозами (рис. 6.3). В тепловозах энергия дизеля через силовую передачу передается на колесные пары. Другим тепловым двигателем, применяемым на локомотивах, является газовая турбина. В этом случае локомотив называется газотурбовозом.

Локомотивы с тепловыми двигателями относятся к категории автономных, так как энергия для осуществления тяги вырабатывается на самом локомотиве.

Существует еще один вид тягового подвижного состава — неавтономный. Он получает энергию от внешнего источника. К этому виду подвижного состава относятся электровозы (рис. 6.4) и моторные вагоны. Они получают электроэнергию от контактной сети через специальный токоприемник — пантограф.

Коэффициент полезного действия автономных локомотивов, в зависимости от типа применяемого на них теплового двигателя, колеблется в широких пределах. Самый низкий коэффициент полезного действия (КПД 5—7 %) имеют паровозы. Кроме того они требуют частого пополнения запасов угля и воды.

Тепловозы обладают более высоким КПД (около 30 %) и применяются в качестве основного тягового подвижного состава. Введение тепловозной тяги дало возможность значительно увеличить массу поезда, повысить скорость движения и увеличить расстояние между остановочными пунктами. В то же время, в отличие от паровоза, у которого в момент трогания с места имеется запас готовой энергии пара в котле, дизель тепловоза такого запаса не имеет.

Электрическая тяга при питании тяговых подстанций от ГЭС имеет КПД до 60—65 %, а тяговые характеристики электровозов позволяют работать на подъемах при режимах выше номиналь¬ных, а на спусках возвращать в контактную сеть часть энергии движения поезда, преобразовав ее в электрическую. Этот процесс называется рекуперацией, а происходящее при этом торможение состава называется рекуперативным.

Конструкция электровозов проще, чем тепловозов, следовательно, ниже затраты на их эксплуатацию и ремонт. Электрифицированные железные дороги имеют большую провозную способность, чем неэлектрифицированные. На 1 января 2001 г. протяженность электрифицированных линий российских железных дорог составила 40,3 тыс. км при общей длине 86 тыс. км.

Безусловно, первоначальные затраты на введение электротяги достаточно велики, так как требуется создать обширную инфраструктуру в виде линий электропередач, тяговых подстанций, контактной сети. Но эти затраты быстро окупаются.

Электрическая тяга по сравнению с другими видами тяги имеет ряд технико-экономических преимуществ. Мощные электровозы позволяют водить тяжеловесные составы с высокими скоростями, в связи с этим пропускная и провозная способность железных дорог резко возрастает. Применение рекуперативного и реостатного торможения позволяет экономить электроэнергию и уменьшает износ тормозных колодок. Допускается одновременная езда несколькими соединенными между собой локомотивами, управляемыми из головного электровоза. По сравнению с другими видами локомотивов на ремонт и эксплуатацию электровозов расходуется меньше средств.

Машков Дмитрий Валерьевич

Электрическая тяга по сравнению с другими видами тяги имеет ряд технико-экономических преимуществ. Мощные электровозы позволяют водить тяжеловесные составы с высокими скоростями, в связи с этим пропускная и провозная способность железных дорог резко возрастает. Применение рекуперативного и реостатного торможения позволяет экономить электроэнергию и уменьшает износ тормозных колодок. Допускается одновременная езда несколькими соединенными между собой локомотивами, управляемыми из головного электровоза. По сравнению с другими видами локомотивов на ремонт и эксплуатацию электровозов расходуется меньше средств. [1]

Электрическая тяга на карьерах может быть осуществлена при различных системах тока и разных напряжениях. При электрификации на постоянном токе согласно ГОСТ 6962 - 54 допускается применение напряжения 1500 и 3000 В на токоприемнике электровоза. [2]

Электрическая тяга на постоянном токе наиболее распространена. Это объясняется возможностью использования в качестве тяговых электродвигателей двигafeлeй последовательного возбуждения, характеристики которых в наибольшей степени соответствуют требованиям, предъявляемым условиями тяги поездов. В сравнении с другими машинами электродвигатели последовательного возбуждения обладают следующими преимуществами: более высокой степенью электрической и механической устойчивости; относительно большим пусковым моментом; меньшей чувствительностью к колебаниям подводимого напряжения; лучшим использованием сцепного веса и более равномерным распределением нагрузок между параллельно работающими электродвигателями; большим диапазоном регулирования скорости. Кроме того, с изменением скорости движения электровоза мощность электродвигателя последовательного возбуждения изменяется в относительно небольших пределах, что обеспечивает более равномерную нагрузку системы энергоснабжения. В условиях эксплуатации возникает необходимость регулирования скорости движения, состоящего в получении различных скоростей при одной и то же силе тяги. [3]

Электрическая тяга в сравнении с другими видами тяги ( паровой и тепловозной) имеет следующие преимущества. [4]

Электрической тяге принадлежит ведущее место в обеспечении пригородных пассажирских перевозок. [5]

Электрической тягой называется электрический привод на базе тяговых двигателей, осуществляющий движение электротранспорта. [6]

Введена электрическая тяга на участке Баку - Сабунчи, что положило начало электрификации железных дорог страны. [8]

Преимуществами электрической тяги перед другими видами тяг являются: возможность работы на подъемах до 45 / 00, а в случае применения моторных думпкаров - до 80 % 0; высокая удельная мощность электровозов; их способность выдерживать значительные перегрузки и сравнительно высокая экономичность. [9]

Наличие электрической тяги позволяет также более эффективно решить вопрос пригородных пассажирских перевозок на неэлектрифицированных участках, примыкающих к электрифицированным. На электрифицированных участках пассажирские перевозки осуществляют в основном электропоездами и частично электровозами, на неэлектрифицированных - тепловозами, дизельными поездами и паровозами. Применение контактно-аккумуляторных или контактно-дизельных поездов для обслуживания ими неэлектрифицированных участков, примыкающих к электрифицированным, резко снижает себестоимость перевозок. [10]

Для электрической тяги может использоваться гидроэнергия и энергия атомных электростанций. [11]

Преимущества электрической тяги, создаваемые централизованным электроснабжением, для своей реализации требуют сооружения специальной системы электроснабжения, затраты на которую, как правило, значительно превышают затраты на электроподвижной состав. Надежность работы электрифицированных дорог зависит от надежности работы системы электроснабжения. Поэтому вопросы надежности и экономичности работы системы электроснабжения существенно влияют на надежность н экономичность всей электрической железной дороги в целом. [12]

Особенность электрической тяги на переменном токе заключается в том, что проходящий по контактному проводу переменный ток высокого напряжения образует вокруг себя переменное электромагнитное поле, которое вызывает наведенное напряжение в рельсовых цепях, в проводах линий связи, на крышах подвижного состава, гражданских сооружений и на других металлических сооружениях. Наведенное напряжение часто достигает значительных величин. Это обстоятельство усложняет условия работы монтеров пути при выполнении текущего содержания пути. [13]

Преимуществом электрической тяги является, во-первых, ее высокая надежность в эксплуатации в любых климатических зонах и особенно в условиях суровой зимы и, во-вторых, возможность сосредоточить большую мощность в одном электровозе, что затруднительно осуществить на автономном локомотиве. Благодаря большой мощности электровозы способны водить поезда большой массы и имеют высокие скорости на подъемах ( скорость часового режима) порядка 50 - 65 км / ч для грузовых и 100 - 150 км / ч для пассажирских, что дает возможность проходить поезду затяжные и крутые подъемы более быстро, нежели тепловозам и паровозам. Эти свойства электрической гяги успешно используются на наших железных дорогах для повышения провозной и пропускной способности важнейших направлений. При электрической тяге эксплуатационные и ремонтные расходы ниже, так как не требуется сложных экипировочных операций, а ремонт электровозов дешевле и проще в сравнении с ремонтом тепловозов. [14]

Системы электрической тяги, входящие в первую группу, несмотря на ряд недостатков, широко применяются на железных дорогах и безрельсовом транспорте СССР, а также ряда зарубежных стран. Эти системы, в которых применяются тяговые двигатели постоянного тока, имеющие весьма гибкие характеристики, достигли значительного технического совершенства и являются весьма надежными в эксплуатации. [15]

Преимущества паровозов весьма относительны. Они так же как и тепловозы потребляют углеводородное топливо и так же загрязняют окружающую среду продуктами сгорания. Да, они могут работать на более дешевом топливе, то есть на дровах, на угле, на мазуте. Но, зато при этом они еще потребляют огромное количество воды. И главный их недостаток это низкий КПД парового двигателя. В настоящее время на железной дороге ДВС победил паровой двигатель и эксплуатация паровозов экономически невыгодна. А электрификация нужна, конечно. План ГОЭЛРО никто не отменял!

Скорость выше и окружающую среду дымом не загрязняют. Электрификация очень нужна, у нас еще очень много дорог с тепловозной тягой

Несмотря на привязанность к линиям электропитания, электрическая тяга имеет ряд преимуществ:

1.Мощность тяговых двигателей электровоза не ограничена мощностью источника энергии. Поэтому, при равном или даже меньшем весе, электровоз развивает большую силу тяги и ведет поезд с более высокой большую скоростью, отсюда:

2. Пропускная способность (количество поездов в единицу времени) возрастает на 30÷50% по сравнению с паровой тягой, а провозная способность (количество тонн груза в единицу времени) возрастает в 1,5÷2 раза.

3. К.П.Д. составляет ≈ 23 % (при тепловой тяге ≈ 19 %, при паровой тяге ≈ 3÷4 %).

4. Электроподвижной состав устойчиво работает в зимних условиях.

5. Более высокая культура в производстве.

6. Возможна работа по системе многих единиц (на тепловозах и дизельпоездах она ограничена необходимостью контроля за работой дизельгенераторных установок в противопожарном отношении).

7. Сравнительно низкие расходы на ремонт и эксплуатацию.

8. Возможность применения рекуперации.

9. Простота управления, быстрая смена направления движения.

Однако электрическая тяга имеет ряд недостатков:

1. Большой расход цветного металла.

2. Работа электроподвижного состава зависит от состояния контактной сети, тяговых подстанций, электростанций.

3. Требуются капитальные затраты на строительство электростанций, тепловых подстанций и сооружений контактной сети, но они окупаются за 2÷4 года.

Содержание.

Н.Новгород 2011 год

Иванов И.И.

По дисциплине

Контрольная работа

Нижегородский филиал

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Выполнил студент 3 курса

Шифр: 0860-п/Э-2093

Проверил: Овчинников Н.И.

1.Виды тяги и их технико-экономическое сравнение. 2.Принципиальная схема электроснабжения. 3.Внешнее электроснабжение. 4. Общие сведения о тяговом электроснабжении. 5.Система постоянного тока. 6.Система переменного (однофазно-постоянного) тока. 7.Система электроснабжения 2х25 кВ на переменном токе. 8.Общие сведения о конструкции контактной сети: 8.1.Виды контактных подвесок. 8.2.Анкеровка и секционирование контактной сети. 8.3.Опоры контактной сети. 8.4.Провода контактной сети. 8.5.Изоляторы. 8.6.Рельсовые цепи. 9.К.П.Д. тяговой сети и системы электроснабжения. 10.Общее устройство электродвигателя постоянного тока и принцип его работы. 11.Параметры двигателя постоянного тока. 12.Свойства двигателя постоянного тока. 13.Сущность электрического торможения. 14.Электромеханические характеристики электродвигателя постоянного тока. 14.1.Электродвигателя с параллельным возбуждением. 14.2.Электродвигателя с последовательным возбуждением. 15.Преимущества и недостатки электродвигателя с последовательным возбуждением. 14.Перерасчёт электромеханических характеристик на электротяговые характеристики. 13.Образование электрической тяги. 15.Влияние изменения передаточного отношения зубчатой передачи и изменения диаметра колёс колёсных пар на характеристики. 16.Образование силы торможения. 17.Сопротивления движению поезда. 18.Уравнение движения поезда. 19.Анализ уравнения движения поезда. 20.Методы решения уравнения движения поезда: 20.1.Аналитический метод. 20.2.Метод установившихся скоростей. 20.3.Графический метод. 21.Основные параметры ЭПС постоянного тока и переменного тока. 22.Упрощенная схема силовой цепи ЭПС постоянного тока: 22.1 .Токоприемник. 22.2.Быстродействующий выключатель. 22.3. Электрические аппараты: 22.3.1 .Электромагнитные контакторы. 22.3.2.Электропневматические контакторы. 22.3.3.Реверсор. 23.Требования к расположению электрического оборудования. 24.Особенности пуска двигателя постоянного тока. 25 Регулирование скоростей движения на ЭПС постоянного тока. 26 .Расчёт ступеней пускового реостата. 27.Процессы при изменении напряжения на двигателях , перерасчет характеристик. 28.Применение ослабления возбуждения. 29.Внешняя характеристика преобразовательной установки. 30.Способы регулирования скорости движения на ЭПС переменного тока. 31.Осевые формулы ЭПС. Контрольные вопросы

Несмотря на привязанность к линиям электропитания, электрическая тяга имеет ряд преимуществ:

3. К.П.Д. составляет ≈ 23 % (при тепловой тяге ≈ 19 %, при паровой тяге ≈ 3÷4 %).

4. Электроподвижной состав устойчиво работает в зимних условиях.

5. Более высокая культура в производстве.

7. Сравнительно низкие расходы на ремонт и эксплуатацию.

8. Возможность применения рекуперации.

9. Простота управления, быстрая смена направления движения.

Однако электрическая тяга имеет ряд недостатков:

1. Большой расход цветного металла.

Передача постоянного тока, в котором генератор и тепловые электрические двигатели (М) выполнены в виде машин постоянного тока. Наиболее проста, не имеет промежуточных звеньев, обладает высоким КПД. Однако на больших мощностях (более 3 000 кВт) Г не всегда обеспечивает надежную коммутацию.

2) Схема передачи переменно- постоянного тока

Передача переменно-постоянного тока применяется синхронный генератор переменного тока, выпрямительное устройство и тяговый двигатель постоянного тока. При дальнейшем увеличении мощности тяговые движения выполняются также в виде машины переменного тока.

3) В цепь включены ПЧ (преобразователи частоты)

3. Гидравлическая передача (преобразованием энергии является жидкость, основным узлом можно назвать гидротрансформатор).

4. Гидромеханическая передача (помимо гидротрансформатора есть механическая коробка передач).

Можно выделить экипажную часть:

· сцепные устройства (ударно)

· тележки колесной пары

1. вагонного типа

2. капотного типа

Идентификация тепловозов

1 буква - обозначение тепловоза Т

2 буква – тип передач

3 буква - назначение

Цифры указывают номер тепловоза и завод-изготовитель, цифра перед 1-ой буквой – число секций.

Основная формула Тепловозов

Зо – Зо ( З – количество осей в тележке, “о”- индивидуальный привод каждый оси; + - сочиненность или несочененность соединения)

Основные характеристики Тепловозов

- силы тяги при длительном режиме

- минимальный радиус кривой, в который вписывается данный локомотив

Дизель-поезда применяется для обслуживания пригородного пассажирского движения на не электрифицированных участках РЖД.

Автоматриссы применяются для перевозки людей.

Автодрезины являются грузовым рельсовым транспортным средством подъемными устройствами и применяются для подвозки материалов.

Отличие промышленных железных дорог от магистральных

1. Осевые нагрузки

2. Применяются на специализированных ПС колес малых диаметров рессорных комплектов с высокой жесткостью, локомотивных и тяговых агрегатов с увеличенными показателями мощности и сцепного веса.

3. Повышенная загруженность, запыленность, часто возвышенная влажность, воздействие реагентов на путь.

Читайте также: