Tracțiuni electrice

1.1. Introducere

In intreaga lume exista o mare varietate de sisteme de tractiune electrica care au fost

realizate in acord cu destinatia acestora (pentru transportul urban, suburban sau interurban), de zona

si de tehnologia disponibila la momentul respectiv.

In ultimii 20 de ani s-a inregistrat o extraordinara dezvoltare in domeniul tractiunii electrice.

Aceasta a fost insotita si determinata de ritmul alert de dezvoltare a electronicii de putere si a

microprocesoarelor, lucru care a dus la schimbari fundamentale in proiectarea, realizarea si

functionarea sistemelor de tractiune electrica. Datorita rapiditatii cu care s-au facut aceste schimbari,

se constata la momentul actual convietuirea unui numar mare de sisteme de tractiune de diferite

tipuri.

Astfel, se poate face o clasificare a acestora dupa tipul vehiculelor electrice, si anume:

sisteme de tractiune electrica cu vehicule electrice autonome(de tip locomotive diesel-electrice,

electromobile, etc) si sisteme de tractiune cu vehicule electrice neautonome.

1.2. Sisteme de tractiune electrica cu VEM neautonome

In figura 1.1 se prezinta structura unui sistem de tractiune electrica cu VEM neautonome. In

schema de principiu se evidentiaza doua tipuri de instalatii:

· instalatii fixe:

· substatii de tractiune electrica, semnificand instalatii fixe pentru racordarea la sistemul

electroenergetic de inalta tensiune si adaptarea parametrilor energiei electrice la

necesitatile tractiunii electrice;

· fideri de alimentare, reprezentand linii electrice aeriene de lungime redusa, care servesc la

alimentarea cu energia electrica a liniei de contact de la SSTE;

· linie de contact/sina de contact, retea electrica de c.c. sau c.a. care asigura transportul

energiei electrice in lungul caii de circulatie si de la care VEM isi culege energia electrica

prin intermediul unei prize de curent alunecatoare;

· posturi de sectionare, definind instalatii fixe amplasate aproximativ la jumatatea distantei

dintre doua SSTE adiacente cu scopul sectionarii sau conectarii longitudinale si

transversale a LC din necesitati de exploatare, intretinere si protectie;

· posturi de subsectionare, definind instalatii fixe amplasate aproximativ la jumatatea

distantei dintre o SSTE si un PS care permit sectionarea sau conectarea longitudinala si

transversala a LC;

· posturi de legare in paralel, care reprezinta instalatii fixe cu rolul de a realiza, in cazul LC

duble, legarea suplimentara in paralel a ramurilor LC, intre SSTE si PS, cand in schema

generala a STE nu sunt prevazute PSS;

· cale de rulare/cale de zbor, constituie calea de circulatie a VEM;

· fideri de intoarcere, reprezentand cabluri sau linii electrice aeriene de racord intre sina

metalica sau la ramura negativa a LC bifilare si circuitul de forta al SSTE.

· instalatii mobile, reprezentate de vehiculul insusi.

Fig. 1.1. Schema generala de principiu a unui STE cu VEM neautonome.

1.2.1. Alimentarea sistemelor de tractiune electrica

Alimentarea VEM presupune prezenta de-a lungul caii de rulare a unei surse de alimentare,

sigura, economica si usor de accesat. In sistemele actuale se utilizeaza atat alimentarea in c.c., cat si

alimentarea in c.a., la diferite tensiuni si frecvente, prima fiind mult timp considerata adecvata

tractiunii electrice, ce-a de a doua, mult mai fiabila pentru distante mari si mai ieftina, introdusa

recent. Alimentarea in c.c. este varianta preferata in tractiunea electrica urbana, unde tensiunile

necesare sunt mai reduse, dar exista insa si sisteme de tractiune electrica feroviara care utilizeaza

curentul continuu, la 1.5 kV sau 3 kV. Dezavantajele alimentarii in c.c. se refera la distanta redusa

intre substatii (pentru a evita pierderile de putere) si la prezenta perturbatiilor electromagnetice de

tipul electrocoroziunii datorat curentului de retur. Alimentarea in c.a. este varianta ideala pentru

tractiunea electrica feroviara, transportul si distributia in c.a. fiind mult mai usor de realizat in c.c.

decat in c.c.

Transportul energiei de-a lungul caii de rulare se poate face prin intermediul unei retele

aeriene(mono- sau bi-filara) sau printr-o a treia sina, situata usor deasupra solului. Sistemele de c.a.

folosesc intotdeauna retele aeriene ( linie de contact monofilara) in timp ce sistemele de c.c. pot

utiliza atat retele aeriene (LC mono- sau bi-filara) cat si cea de a treia sina (sina de contact). Ambele

sisteme de alimentare necesita un colector atasat vehiculului pentru captarea energiei.

In figura 1.2 se prezinta amplasarea sinei de contact in raport cu planul sinelor de cale.

Captatorul de curent in acest caz este o patina. Aceasta poate aluneca deasupra sinei (figura 1.3 a),

pe partea laterala (figura 1.3 c) sau pe partea inferioara a acesteia (figura 1.3 d). Prima varianta este

cea mai simpla, dar are o serie de dezavantaje legate de depunerea apei sau a zapezii care pot pune o

serie de probleme. Pentru reducerea efectelor negative se procedeaza la realizarea unui “acoperis