Почему в ж/д электровозах используются именно коллекторные двигатели постоянного тока?

[ Версия для печати ]
Добавить в Telegram Добавить в Twitter Добавить в Вконтакте Добавить в Одноклассники
Страницы: (7) [1] 2 3 ... Последняя »  К последнему непрочитанному [ ОТВЕТИТЬ ] [ НОВАЯ ТЕМА ]
Megatron2017
25.01.2021 - 16:40
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 22.09.18
Сообщений: 2316
154
Вопрос этот интересен тем, что коллекторный электродвигатель постоянного тока не является образцом энергоэффективности и надёжности. Так часть подводимой к нему электроэнергии уходит на питание обмоток возбуждения (обмотки статора). А ещё щёточно-коллекторный узел нужно инспектировать и обслуживать. Гораздо эффективнее было бы изначально устанавливать на те же советские электровозы серии ВЛ асинхронные электродвигатели. Но ведь нет же, не устанавливали. Давайте разберёмся, почему?

Прежде чем ответить на этот вопрос, нужно пояснить, что на контактную сеть РЖД подаётся однофазное переменное напряжение 25 кВ и частотой 50 Гц. Строго говоря это напряжение может просаживаться и до 21 кВ, но не должно превышать 29 кВ. Сама контактная сеть включает в себя один токоведущий воздушный провод и рельсы. Да, рельсы тоже активно участвуют в процессе электроснабжении электровоза. Вся эта сеть питается от тяговой ж/д подстанции, в которую из энергосистемы вводится высокое трёхфазное напряжение 220 - 110 кВ.

Ну а дальше в тяговой подстанции это трёхфазное напряжение фактически преобразуется в однофазное 25 кВ. Такие подстанции расположены на всём протяжении через каждые 40 - 60 км, чтобы напряжение не проседало.

И отсюда у многих возникнет вопрос: а почему же нельзя подавать трёхфазный ток на контактную сеть? Зачем его преобразовывать в однофазный?

Это связано с тем, что однофазному току нужен всего лишь один воздушный провод, а трёхфазному нужно аж три. Три провода на всей протяжённости железной дороги тянуть дорого. И именно из-за экономических соображений трёхфазный ток на тяговой ж/д подстанции преобразуют в однофазный.

Таким образом через пантограф и контакт с рельсами этот однофазный ток напряжением 25 кВ и частотой 50 Гц попадает в электровоз. И что же его там ждёт? Строго говоря, ничего хорошего. Потому что на сегодняшний день не существует асинхронных электродвигателей, которые бы работали на однофазном токе с высоким КПД. А те, что существуют, маломощные и ставятся в основном на бытовую технику, и их КПД не выше 60%. Разумеется, такой низкий КПД вообще никого не устроит.

То ли дело трёхфазные асинхронные электродвигатели! У них КПД доходит до 90%. Вот они очень даже хорошо подходят для использования в качестве мощных тяговых. Только вот проблема в том, что просто так взять и дёшево преобразовать однофазный ток в трёхфазный не получится. Если вы намотаете на сердечник трансформатора одну первичную обмотку и три вторичные, то на этих трёх вторичных обмотках вы получите три однофазных тока, никак не сдвинутых между собой по фазе. А ведь мы с вами знаем, что у трёхфазного тока угол сдвига составляет 120 градусов. И именно благодаря этому сдвигу появляется вращающееся магнитное поле.

Получается, что тот фокус, который мы проделали на тяговой подстанции, преобразовав трёхфазный ток в однофазный, в обратную сторону просто так провести не удаётся. Для этого сначала нужно в самом электровозе установить управляемый выпрямитель. Он сделает однофазный переменный ток постоянным. Затем этот выпрямленный ток нужно подать на ещё одно сложное и очень дорогое устройство под названием тяговый автономный инвертор. Вот как раз он и сделает из постоянного тока трёхфазный переменный с возможностью регулировки напряжения и частоты.

Ну и конечно же эти мощные инверторы стоят неприлично дорого. В советское время на всём экономили, и поэтому трёхфазный асинхронный электродвигатель, который заполонил всю промышленность, не смог "прописаться" в электровозе. И поэтому только современные, дорогие и новые ж/д локомотивы, в которые вбухано много денег, ездят на асинхронных электродвигателях с инверторами. А подавляющее большинство электровозов РЖД до сих пор старые, советские, иногда чешские, ездят на коллекторных электродвигателях постоянного тока.

Это значит, что подводимое к электровозу переменное напряжение просто выпрямляется в нём с возможностью регулировки величины напряжения. И это постоянное напряжение питает коллекторники. Потому что так дешевле и экономически эффективнее.

Zen.yandex

Почему в ж/д электровозах используются именно коллекторные двигатели постоянного тока?


Почему в ж/д электровозах используются именно коллекторные двигатели постоянного тока?


Почему в ж/д электровозах используются именно коллекторные двигатели постоянного тока?


Почему в ж/д электровозах используются именно коллекторные двигатели постоянного тока?


Почему в ж/д электровозах используются именно коллекторные двигатели постоянного тока?


Почему в ж/д электровозах используются именно коллекторные двигатели постоянного тока?
 
[^]
Yap
[x]



Продам слона

Регистрация: 10.12.04
Сообщений: 1488
 
[^]
EHoTHeoH
25.01.2021 - 16:44
45
Статус: Offline


Шутник

Регистрация: 15.01.20
Сообщений: 36
Уморился пока все прочитал, но так ничего и не понял. Вам бы эту статью в журнал Юный Техник, лет так 30 назад написать. Может быть толк был бы.

Размещено через приложение ЯПлакалъ
 
[^]
КремлеБотина
25.01.2021 - 16:47
34
Статус: Offline


Весельчак

Регистрация: 24.11.20
Сообщений: 114
одно хочу узнать: сколько стоит такой двиган на металлолом сдать?
 
[^]
Dixi13
25.01.2021 - 16:49
44
Статус: Offline


Циник

Регистрация: 13.07.10
Сообщений: 732
ХЗ, но, по-моему, инверторы сейчас достаточно мощные и не такие уж дорогие. Можно и трехфазные двигатели ставить. Думаю, что в современных электровозах так и есть.

Точно. нашел.
"Благодаря развитию полупроводниковой техники оказалось возможным создать преобразователи однофазного переменного тока в переменный трехфазный и регулировать их частоту. Это позволило построить электровозы, на которых в качестве тяговых используются трехфазные асинхронные двигатели."

Это сообщение отредактировал Dixi13 - 25.01.2021 - 16:55
 
[^]
user2ural
25.01.2021 - 16:50
139
Статус: Online


Балагур

Регистрация: 25.01.14
Сообщений: 929
Цитата (КремлеБотина @ 25.01.2021 - 18:47)
одно хочу узнать: сколько стоит такой двиган на металлолом сдать?

До 5 лет общего режима я думаю! gigi.gif
 
[^]
MaxDorf
25.01.2021 - 16:51
40
Статус: Offline


Демонтаж реальности

Регистрация: 11.01.13
Сообщений: 1276
Цитата (КремлеБотина @ 25.01.2021 - 18:47)
одно хочу узнать: сколько стоит такой двиган на металлолом сдать?

от пяти до семи колонии-поселения:)
 
[^]
palaroda
25.01.2021 - 16:51
0
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 4.09.13
Сообщений: 6831
Колдунство какое-то! blink.gif
 
[^]
Nifnif1974
25.01.2021 - 16:52
6
Статус: Offline


Весельчак

Регистрация: 25.02.15
Сообщений: 309
ну а где соотношение то экономическое? а то только по КПД..
 
[^]
Лякса
25.01.2021 - 16:53
88
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 21.01.17
Сообщений: 11786
Хм.... Статья слишком упрощенная - главное достоинство коллекторных двигателей - возможность плавной регулировки для разгона локомотива и остановки. Асинхронники могут изменить свои обороты в пределах 1350....1450 обмин, изменение конструкции приводит к удвоению числа оборотов в большую или меньшую сторону. Есть возможность изменить обороты только применяя специальные устройства, в простонародье называемые "фазорезки".

Кроме того: 27,5...25 кВольт внутри в электровоза сразу попадают в реактор. Его главные особенности - преобразование и подача на электродвигатели 900 вольт рабочего напряжения и возможность рекуперации - потребление из сети энергии для движения и выработка электроэнергии и возврат ее в сеть при торможении с участием двигателя.

Это сообщение отредактировал Лякса - 25.01.2021 - 16:57
 
[^]
мокряк
25.01.2021 - 16:54
23
Статус: Online


Хохмач

Регистрация: 10.02.19
Сообщений: 657
Цитата (Dixi13 @ 25.01.2021 - 16:49)
ХЗ, но, по-моему, инверторы сейчас достаточно мощные и не такие уж дорогие. Можно и трехфазные двигатели ставить. Думаю, что в современных электровозах так и есть.

Машинисты электровозов говорят ,что двигатель коллекторный с низов лучше берет,трогаться удобнее а дальше нет разницы с асинхронником.
 
[^]
Цельный
25.01.2021 - 16:54
25
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 9.09.11
Сообщений: 1444
О! Трёхфазный токосъёмник (пантограф), это сильно конечно!
Особенно в местах пересечения конташки)))
Молодец, садись, пять!
 
[^]
Ramoneur
25.01.2021 - 16:55
10
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 17.03.19
Сообщений: 1206
Странно выглядит фраза про экономию в СССР.
Так, а общем смысл статьи понятен.

Размещено через приложение ЯПлакалъ
 
[^]
dvkostenko
25.01.2021 - 16:55
89
Статус: Offline


Весельчак

Регистрация: 17.11.12
Сообщений: 159
Статья написана каким-то малолетним долбаебом. Все в порядке с КПД у двигателей постоянного тока (ДПТ). Точно так же все нормально с КПД у однофазного асинхронного двигателя (АД), просто удельная мощность хуже. Проблемы в другом - у АД плохо регулируется частота вращения, кроме как частотным способом, который раньше был недоступным. Поэтому раньше везде, где требуется глубокое регулирование частоты вращения с частыми пусками и реверсами ставили ДПТ. Практически весь электротранспорт - от трамваев до судов электроходов был на ДПТ. Встречались и более экзотические приводы - ЭМУ-ДПТ, генератор-двигатель и т.п.
 
[^]
mickzzz
25.01.2021 - 16:56
2
Статус: Offline


Весельчак

Регистрация: 4.12.14
Сообщений: 101
Кручу-верчу запутать хочу.
Такая вот система smile.gif
 
[^]
kazak1883
25.01.2021 - 16:57
2
Статус: Offline


Весельчак

Регистрация: 20.07.12
Сообщений: 184
Цитата (КремлеБотина @ 25.01.2021 - 16:47)
одно хочу узнать: сколько стоит такой двиган на металлолом сдать?

Лет 5 лесоповала gigi.gif
 
[^]
HansMeinIgel
25.01.2021 - 16:59
2
Статус: Offline


ЙожЪ

Регистрация: 15.03.19
Сообщений: 1037
как лекция в пту..
 
[^]
RMaks
25.01.2021 - 17:00
8
Статус: Offline


Ученик слесаря

Регистрация: 18.07.16
Сообщений: 3527
Цитата (Megatron2017 @ 25.01.2021 - 16:40)
Потому что так дешевле и экономически эффективнее.


У команды знатоков готов ответ без минуты обсуждения прочтения статьи с дзена
Почему-то я верю в советских инженеров
 
[^]
Radiy
25.01.2021 - 17:01 [ показать ]
-21
ЭхЭх
25.01.2021 - 17:04
4
Статус: Offline


Санитар ЯПа

Регистрация: 28.01.18
Сообщений: 3343
Ну статья, а хуйня.
Что хошь можно сделать, был бы заказ: из однофазного - трехфазный, из постоянного - переменный.
И пуск асинхронного двигателя сейчас производят через изменение частоты.
И надо еще учитывать, что в асинхронном движке всего две трущиеся детали - два подшипника.
А коллекторный с его коллектором и щетками обслуживать заебешься.
Так что делай выводы, ТС.

ЗЫ: единственный плюс некоторых коллекторных двигателей - высокий вращающий момент с минимальных оборотов, из-за этого преимущества все и ебутся с ними

Это сообщение отредактировал ЭхЭх - 25.01.2021 - 17:08
 
[^]
artmaniac
25.01.2021 - 17:06
5
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 29.04.07
Сообщений: 9093
Цитата (Megatron2017 @ 25.01.2021 - 16:40)
Ну и конечно же эти мощные инверторы стоят неприлично дорого. В советское время на всём экономили, и поэтому трёхфазный асинхронный электродвигатель, который заполонил всю промышленность, не смог "прописаться" в электровозе. И поэтому только современные, дорогие и новые ж/д локомотивы, в которые вбухано много денег, ездят на асинхронных электродвигателях с инверторами.

Ты забыл указать, что стоимость инверторов за последнее время резко снизилась.
И, главное, повысилась их КПД.
А КПД это не только меньшее энергопотребление, но и меньшее тепловыделение, с которым тоже надо что-то делать.
 
[^]
DJKashei
25.01.2021 - 17:06
24
Статус: Online


Балагур

Регистрация: 16.09.20
Сообщений: 869
Не было в мире мощных и надежных IGBT до 90-х годов прошлого века, вот и все дела.
 
[^]
artmaniac
25.01.2021 - 17:08
12
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 29.04.07
Сообщений: 9093
Цитата (ЭхЭх @ 25.01.2021 - 17:04)
Ну статья, а хуйня.
Что хошь можно сделать, был бы заказ: из однофазного - трехфазный, из постоянного - переменный.
И пуск асинхронного двигателя сейчас производят через изменение частоты.
И надо еще учитывать, что в асинхронном движке всего две трущиеся детали - два подшипника.
А коллекторный с его коллектором и щетками обслуживать заебешься.
Так что делай выводы, ТС.

ЗЫ: единственный плюс коллекторного движка - высокий момент с минимальных оборотов, из-за этого преимущества все и ебутся с ними

Ты вообще текст-то читал?
ТС про это и говорит.
И про проблемы коллекторных двигателей.
И про то, какие асинхроны в этом случае замечательные.
И про частотники отдельно заикнулся...
 
[^]
Seryvolk
25.01.2021 - 17:08
-3
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 5.12.12
Сообщений: 1488
про 25-27 кВ что за хуйня?.... ВЛ10у - главная лошадь перевозок - 2,7 - 4,2кВ..
 
[^]
XanderBass
25.01.2021 - 17:11
9
Статус: Offline


Свободяй

Регистрация: 1.02.11
Сообщений: 10685
Ну х.з.. С одной стороны, конечно, здорово, что у асинхронного движка высокий КПД. Но не будем забывать о потерях на инверторе, у которого КПД тоже не стопроцентный.
 
[^]
Kukrinikz
25.01.2021 - 17:11
8
Статус: Offline


Сделан в СССР

Регистрация: 1.02.10
Сообщений: 2135
Цитата
Его главные особенности - преобразование и подача на электродвигатели 900 вольт рабочего напряжения и возможность рекуперации - потребление из сети энергии для движения и выработка электроэнергии и возврат ее в сеть при торможении с участием двигателя.

Так точно!
АДы не умеют работать в режиме "генератор" (в начале 2000-ых точно не умели), в отличии от ДПТ. В режиме "генератор" ДПТ работает дополнительным тормозом, что активно пользуют.
 
[^]
Понравился пост? Еще больше интересного в Телеграм-канале ЯПлакалъ!
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии. Авторизуйтесь, пожалуйста, или зарегистрируйтесь, если не зарегистрированы.
1 Пользователей читают эту тему (1 Гостей и 0 Скрытых Пользователей) Просмотры темы: 32672
0 Пользователей:
Страницы: (7) [1] 2 3 ... Последняя » [ ОТВЕТИТЬ ] [ НОВАЯ ТЕМА ]


 
 



Активные темы






Наверх