Система постоянного тока напряжением 3 кВ.

Первый участок электрифицирован в 1926 году – Баку – Сабунчи – Сухраханы протяжённостью 19 км, напряжением контактной сети 1,2 кВ постоянного тока; в 1929 году – пригородная линия Москва – Мытищи протяжённостью в 17 км напряжением 1,5 кВ.

При этой системе энергия трёхфазного тока поступает от электрических сетей энергосистемы на тяговые подстанции напряжением 6, 10, 35, 110 или 220 кВ, трансформируется, полупроводниковыми преобразователями выпрямляется, и напряжение 3,3 кВ постоянного тока подаётся в тяговую сеть. На электровозах при этой системе применяются коллекторные двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением, включаемые на напряжение тяговой сети без промежуточного преобразования энергии (не менее чем два двигателя последовательно).

Постоянство потребляемой мощности двигателями электровозов в условиях резкопеременного профиля пути и различных весов поездов является важнейшим преимуществом двигателей с последовательным возбуждением. Их изготавливают на напряжения до 1500 – 1650 В, что даёт возможность выполнять тяговую сеть напряжением 3 – 3,3 кВ.

Низкое напряжение при этой системе ограничивает расстояния между тяговыми подстанциями до 20 км, а на особо грузонапряжённых участках до 15 – 18 км. Площадь сечения проводов контактной сети в медном эквиваленте в связи с большой мощностью электровозов и низким напряжением в тяговой сети достигает 400 – 600 мм² на один путь.

Схема соединений двигателей электровоза постоянного тока получается сложной, так как в процессе пуска двигатели необходимо переключать с последовательного на последовательно-параллельное соединение и вводить пусковые резисторы.

Низкое напряжение тяговой сети при возрастающей мощности электровозов приводит к значительному увеличению тока в сети, повышению потерь энергии и напряжения, увеличению площади сечения проводов контактной сети, при этом опорные конструкции, на которых подвешиваются провода, получаются тяжёлыми и дорогими. Потери, связанные с пуском поездов, составляют до 12 – 15 % общего расхода энергии на тягу поездов.

К недостаткам системы постоянного тока относится разрушающее влияние на подземные металлические сооружения (трубопроводы, кабели, фундаменты опор и т.д.) блуждающих токов, которые стекают с тягового рельса в землю между ЭПС и ТП и возвращаются на подстанцию по земле и подземным сооружениям, уложенным параллельно рельсовым цепям.

При питании тяговых подстанций от электрических сетей 110 кВ напряжение с помощью промежуточных трансформаторов понижается до 10 кВ. Затем энергия переменного тока с помощью преобразовате6льных агрегатов (преобразовательный трансформатор и полупроводниковый выпрямитель) трансформируется и преобразуется в энергию выпрямленного тока и на напряжении 3,3 кВ постоянного тока подаётся в тяговую сеть.

6

Схема питания тяги и нетяговых потребителей от ТП

Постоянного тока

Т – трансформатор понижающий 110/10 кВ;

ВЛ ПЭ – воздушная линия продольного электроснабжения, расположенная вдоль участка железной дороги;

Т_СН – трансформатор собственных нужд;

СН – собственные нужды. Собственные нужды подстанции включают в себя устройства управления, сигнализации, защиты, отопления, освещения, вентиляции и т.п.;

Т_СЦБ – повышающий трансформатор устройств сигнализации, централизации, блокировки (СЦБ) перегонов и станций;

ВЛ СЦБ 10 кВ – служит для питания сигнальных точек автоблокировки (светофоров) и постов электрической централизации (ЭЦ). Прокладывается вдоль железной дороги от одной тяговой подстанции до другой.

Т_СТА – однофазные трансформаторы, через которые подключаются релейные шкафы СЦБ, обеспечивающие питание сигнальных ламп светофоров.

НП – нетяговые потребители, железнодорожные – путевые механизмы и инструменты, линейно-путевые здания, освещение станций, переездов и т.д.; посторонние – промышленные и сельскохозяйственные объекты, расположенные вблизи железной дороги,

Т_ПА – трансформатор, состоящий из преобразовательного агрегата ПА и выпрямителя UD ;

КТП – комплектная трансформаторная подстанция;

ТСТА.р. – резервный трансформатор; ИС – изолирующие сопряжения, обеспечивающие беспрепятственный проход токоприёмника с одной секции контактной сети на другую, электрически изолированную от неё, без перерыва питания ЭПС. QF3 – быстродействующий выключатель с шиной «плюс» постоянного тока; QF2 – выключатель – рельсы – отсасывающая линия с шиной «минус».

7