શહેરી અને આંતરનગરીય વિદ્યુત પરિવહનને ઊર્જા કેવી રીતે મળે છે?

શહેરી અને ઇન્ટરસિટી ઇલેક્ટ્રિક પરિવહન આધુનિક માણસ માટે રોજિંદા જીવનના પરિચિત લક્ષણો બની ગયા છે. અમે લાંબા સમયથી આ પરિવહનને તેનો ખોરાક કેવી રીતે મળે છે તે વિશે વિચારવાનું બંધ કર્યું છે. દરેક વ્યક્તિ જાણે છે કે કાર પેટ્રોલથી ભરેલી છે, સાયકલ સાયકલ સવારો દ્વારા પેડલ કરવામાં આવે છે. પરંતુ ઇલેક્ટ્રિક પ્રકારના પેસેન્જર પરિવહનને કેવી રીતે ખવડાવવામાં આવે છે: ટ્રામ, ટ્રોલીબસ, મોનોરેલ ટ્રેન, સબવે, ઇલેક્ટ્રિક ટ્રેન, ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવ? તેમને ડ્રાઇવિંગ એનર્જી ક્યાં અને કેવી રીતે પૂરી પાડવામાં આવે છે? ચાલો તેના વિશે વાત કરીએ.

ટ્રામ

જૂના દિવસોમાં, દરેક નવા ટ્રામ અર્થતંત્રને તેનું પોતાનું પાવર સ્ટેશન રાખવાની ફરજ પાડવામાં આવી હતી, કારણ કે જાહેર પાવર ગ્રીડ હજી પૂરતા પ્રમાણમાં વિકસિત નહોતા. 21મી સદીમાં, ટ્રામ નેટવર્ક માટે પાવર સામાન્ય હેતુના નેટવર્કમાંથી પૂરો પાડવામાં આવે છે.

પાવર પ્રમાણમાં ઓછા-વોલ્ટેજ ડાયરેક્ટ કરંટ (550 V) દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવે છે, જે લાંબા-અંતરના ટ્રાન્સમિશન માટે બિનઆર્થિક હશે.આ કારણોસર, ટ્રેક્શન સબસ્ટેશન્સ ટ્રામ લાઇનની નજીક સ્થિત છે, જ્યાં ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ નેટવર્કમાંથી વૈકલ્પિક પ્રવાહને ટ્રામ સંપર્ક નેટવર્ક માટે સીધા પ્રવાહમાં (600 V ના વોલ્ટેજ સાથે) રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. શહેરોમાં જ્યાં ટ્રામ અને ટ્રોલીબસ બંને ચાલે છે, ત્યાં પરિવહનના આ પ્રકારો સામાન્ય રીતે એકંદરે ઉર્જા બચત કરે છે.

ભૂતપૂર્વ સોવિયેત યુનિયનના પ્રદેશ પર, ટ્રામ અને ટ્રોલીબસ માટે ઓવરહેડ લાઇનને પાવર કરવા માટે બે યોજનાઓ છે: કેન્દ્રિય અને વિકેન્દ્રિત. પ્રથમ કેન્દ્રિય એક આવ્યું. તેમાં, ઘણા કન્વર્ટિંગ યુનિટ્સથી સજ્જ મોટા ટ્રેક્શન સબસ્ટેશનો તેમની પાસેથી 2 કિલોમીટર સુધીના અંતરે સ્થિત તમામ પડોશી લાઇન અથવા લાઇનોને સેવા આપતા હતા. આ પ્રકારના સબસ્ટેશન આજે ટ્રામ (ટ્રોલી) રૂટની ઊંચી ઘનતા ધરાવતા વિસ્તારોમાં સ્થિત છે.

વિકેન્દ્રિત પ્રણાલી 60 ના દાયકા પછી રચવાનું શરૂ કર્યું, જ્યારે ટ્રામ લાઇન, ટ્રોલીબસ, સબવે દેખાવા લાગ્યા, ઉદાહરણ તરીકે, હાઇવે સાથેના શહેરના કેન્દ્રથી, શહેરના દૂરના વિસ્તાર વગેરે.

અહીં, એક અથવા બે કન્વર્ટર એકમો સાથે લો-પાવર ટ્રેક્શન સબસ્ટેશનો લાઇનના મહત્તમ બે વિભાગોને સપ્લાય કરવા સક્ષમ છે, લાઇનના દર 1-2 કિલોમીટરે સ્થાપિત થાય છે, દરેક છેડાનો વિભાગ અડીને સબસ્ટેશન દ્વારા સપ્લાય કરવામાં સક્ષમ છે.

આમ, ઉર્જાનું નુકસાન ઓછું છે, કારણ કે પાવર વિભાગો ટૂંકા હોય છે. ઉપરાંત, જો કોઈ એક સબસ્ટેશનમાં ખામી સર્જાય છે, તો બાજુના સબસ્ટેશનમાંથી લાઇન વિભાગ ઉર્જાવાન રહેશે.

ડીસી લાઇન સાથે ટ્રામનો સંપર્ક તેની કારની છત પર પેન્ટોગ્રાફ દ્વારા થાય છે. આ પેન્ટોગ્રાફ, અર્ધ-પેન્ટોગ્રાફ, બાર અથવા આર્ક હોઈ શકે છે. ટ્રામ લાઇનના ઓવરહેડ વાયરને સામાન્ય રીતે રેલ કરતાં અટકવું સરળ હોય છે.જો બૂમનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, તો એર સ્વીચો ટ્રોલી બૂમની જેમ ગોઠવવામાં આવે છે. પ્રવાહનો પ્રવાહ સામાન્ય રીતે રેલ દ્વારા જમીન તરફ જાય છે.

ટ્રોલીબસ

ટ્રોલી બસમાં, સંપર્ક નેટવર્કને સેક્શન ઇન્સ્યુલેટર દ્વારા અલગ-અલગ ભાગોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે, જેમાંથી દરેક ફીડર લાઇન (ઓવરહેડ અથવા ભૂગર્ભ) દ્વારા ટ્રેક્શન સબસ્ટેશન સાથે જોડાયેલ છે. આ ખામીના કિસ્સામાં સમારકામ માટે વ્યક્તિગત વિભાગોને સરળતાથી બંધ કરવાની મંજૂરી આપે છે. જો સપ્લાય કેબલમાં કોઈ ખામી સર્જાય છે, તો અસરગ્રસ્ત વિભાગને અડીને આવેલા વિભાગમાંથી ખોરાક આપવા માટે ઇન્સ્યુલેટર પર જમ્પર્સ ઇન્સ્ટોલ કરવું શક્ય છે (પરંતુ આ એક છે. પાવર સપ્લાય ઓવરલોડના જોખમ સાથે સંકળાયેલ અસામાન્ય મોડ).

ટ્રેક્શન સબસ્ટેશન ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ વૈકલ્પિક પ્રવાહને 6 થી 10 kV સુધી ઘટાડે છે અને તેને 600 વોલ્ટના વોલ્ટેજ સાથે સીધા પ્રવાહમાં રૂપાંતરિત કરે છે. નેટવર્કના કોઈપણ બિંદુએ વોલ્ટેજ ડ્રોપ, ધોરણો અનુસાર, 15% થી વધુ ન હોવો જોઈએ.

ટ્રોલી બસનું સંપર્ક નેટવર્ક ટ્રામ કરતા અલગ છે. અહીં તે બે-વાયર છે, જમીનનો ઉપયોગ કરંટ કાઢવા માટે થતો નથી, તેથી આ નેટવર્ક વધુ જટિલ છે. કંડક્ટર એકબીજાથી નાના અંતરે સ્થિત છે, તેથી જ નજીક આવવા અને શોર્ટ-સર્કિટિંગ સામે ખાસ કરીને સાવચેતીપૂર્વક રક્ષણ જરૂરી છે, તેમજ એકબીજા સાથે અને ટ્રામ નેટવર્ક સાથે ટ્રોલીબસ નેટવર્કના આંતરછેદ પર ઇન્સ્યુલેશન જરૂરી છે.

તેથી, આંતરછેદો પર, તેમજ જંકશન બિંદુઓ પર તીરો પર વિશેષ માધ્યમો સ્થાપિત થાય છે. વધુમાં, અમુક એડજસ્ટેબલ વોલ્ટેજ જાળવવામાં આવે છે, જે વાયરને પવનમાં ઓવરલેપ થતા અટકાવે છે. તેથી જ ટ્રોલીબસને પાવર કરવા માટે સળિયાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે — અન્ય ઉપકરણો ફક્ત આ બધી આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવાની મંજૂરી આપતા નથી.

ટ્રોલીબસ બૂમ કેટેનરીની ગુણવત્તા પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય છે, કારણ કે તેમાં કોઈપણ ખામી બૂમ જમ્પ તરફ દોરી શકે છે. એવા ધોરણો છે કે જે મુજબ સળિયાના જોડાણના બિંદુ પર બ્રેકિંગ એંગલ 4 ° થી વધુ ન હોવો જોઈએ, અને જ્યારે 12 ° થી વધુના ખૂણા પર વળે છે, ત્યારે વક્ર ધારકો સ્થાપિત થાય છે. સ્લાઇડિંગ જૂતા વાયર પર ચાલે છે અને ટ્રોલી સાથે ફેરવી શકાતા નથી, તેથી અહીં તીરોની જરૂર છે.

સિંગલ-ટ્રેક

મોનોરેલ ટ્રેનો તાજેતરમાં વિશ્વના ઘણા શહેરોમાં કાર્યરત છે: લાસ વેગાસ, મોસ્કો, ટોરોન્ટો, વગેરે. તેઓ મનોરંજન ઉદ્યાનો, પ્રાણી સંગ્રહાલયમાં મળી શકે છે, મોનોરેલનો ઉપયોગ સ્થાનિક જોવાલાયક સ્થળો માટે અને અલબત્ત, શહેરી અને ઉપનગરીય સંદેશાવ્યવહાર માટે થાય છે.

આવી ટ્રેનોના પૈડા બિલકુલ કાસ્ટ આયર્ન નથી, પરંતુ કાસ્ટ આયર્ન છે. પૈડાં ફક્ત કોંક્રિટ ગર્ડર સાથે મોનોરેલ ટ્રેનને માર્ગદર્શન આપે છે - રેલ જેના પર પાવર સપ્લાયનો ટ્રેક અને લાઇન (સંપર્ક રેલ) સ્થિત છે.

કેટલીક મોનોરેલ એવી રીતે ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે કે તે રેલની ટોચ પર મૂકવામાં આવે છે, જેમ કે વ્યક્તિ ઘોડાની ટોચ પર બેસે છે. કેટલીક મોનોરેલ ધ્રુવ પરના વિશાળ ફાનસની જેમ નીચેની બીમથી લટકાવવામાં આવે છે. અલબત્ત, મોનોરેલ પરંપરાગત રેલ્વે કરતાં વધુ કોમ્પેક્ટ હોય છે, પરંતુ તે બાંધવામાં વધુ ખર્ચાળ હોય છે.

કેટલીક મોનોરેલમાં માત્ર પૈડાં જ નથી, પણ ચુંબકીય ક્ષેત્ર પર આધારિત વધારાનો સપોર્ટ પણ હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, મોસ્કો મોનોરેલ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ દ્વારા બનાવેલ ચુંબકીય ગાદી પર ચોક્કસ રીતે ચાલે છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ રોલિંગ સ્ટોકમાં છે, અને માર્ગદર્શક બીમના કેનવાસમાં કાયમી ચુંબક છે.

ગતિશીલ ભાગના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટમાં વર્તમાનની દિશાના આધારે, મોનોરેલ ટ્રેન સમાન નામના ચુંબકીય ધ્રુવોના વિસર્જનના સિદ્ધાંત અનુસાર આગળ અથવા પાછળ ખસે છે - આ રીતે રેખીય ઇલેક્ટ્રિક મોટર કાર્ય કરે છે.

રબરના પૈડાં ઉપરાંત, મોનોરેલ ટ્રેનમાં ત્રણ વર્તમાન-વહન તત્વો ધરાવતી સંપર્ક રેલ પણ હોય છે: વત્તા, માઈનસ અને ગ્રાઉન્ડ. મોનોરેલ રેખીય મોટરનું સપ્લાય વોલ્ટેજ 600 વોલ્ટની બરાબર છે.

ભૂગર્ભ

ઇલેક્ટ્રિક સબવે ટ્રેનો તેમની વીજળી સીધા વર્તમાન નેટવર્કમાંથી મેળવે છે - એક નિયમ તરીકે, ત્રીજા (સંપર્ક) રેલમાંથી, જેનું વોલ્ટેજ 750-900 વોલ્ટ છે. સબસ્ટેશનમાં રેક્ટિફાયરનો ઉપયોગ કરીને વૈકલ્પિક પ્રવાહમાંથી સીધો પ્રવાહ મેળવવામાં આવે છે.

સંપર્ક રેલ સાથે ટ્રેનનો સંપર્ક જંગમ વર્તમાન કલેક્ટર દ્વારા કરવામાં આવે છે. સંપર્ક બસ ટ્રેકની જમણી બાજુએ સ્થિત છે. વર્તમાન કલેક્ટર (કહેવાતા «પેન્ટોગ્રાફ») કેરેજની બોગી પર સ્થિત છે અને નીચેથી સંપર્ક બસ સામે દબાવવામાં આવે છે. વત્તા સંપર્ક રેલ પર છે, માઇનસ ટ્રેનના પાટા પર છે.

પાવર કરંટ ઉપરાંત, ટ્રેક રેલ્સ સાથે નબળો "સિગ્નલ" પ્રવાહ વહે છે, જે ટ્રાફિક લાઇટના અવરોધિત અને સ્વચાલિત સ્વિચિંગ માટે જરૂરી છે. ટ્રેક્સ ટ્રાફિક સિગ્નલો અને તે વિભાગમાં સબવે ટ્રેનની અનુમતિ પ્રાપ્ત ગતિ વિશેની માહિતી ડ્રાઇવરની કેબિનમાં પણ પ્રસારિત કરે છે.

ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવ

ઇલેક્ટ્રિક એન્જિન એ ટ્રેક્શન મોટર દ્વારા સંચાલિત લોકોમોટિવ છે. ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવનું એન્જિન સંપર્ક નેટવર્ક દ્વારા ટ્રેક્શન સબસ્ટેશનમાંથી પાવર મેળવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવના વિદ્યુત ભાગમાં સામાન્ય રીતે માત્ર ટ્રેક્શન મોટર્સ જ નહીં, પણ વોલ્ટેજ કન્વર્ટર, તેમજ મોટર્સને નેટવર્ક સાથે જોડતા ઉપકરણો વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવના વર્તમાન સાધનો છત પર અથવા તેના કવર પર સ્થિત છે અને તે ઇલેક્ટ્રિકલ સાધનોને સંપર્ક નેટવર્ક સાથે જોડવા માટે રચાયેલ છે.

ઓવરહેડ લાઇનમાંથી પ્રવાહનો સંગ્રહ છત પરના પેન્ટોગ્રાફ્સ દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવે છે, ત્યારબાદ વિદ્યુત ઉપકરણોને બસબાર અને બુશિંગ્સ દ્વારા પ્રવાહ આપવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવની છત પર સ્વિચિંગ ઉપકરણો પણ છે: એર સ્વીચો, વર્તમાન પ્રકારો માટે સ્વીચો અને પેન્ટોગ્રાફ ખામીના કિસ્સામાં નેટવર્કથી ડિસ્કનેક્ટ કરવા માટે ડિસ્કનેક્ટર. બસો દ્વારા, વર્તમાન મુખ્ય ઇનપુટને, કન્વર્ટિંગ અને રેગ્યુલેટીંગ ડિવાઇસને, ટ્રેક્શન મોટર્સ અને અન્ય મશીનોને, પછી વ્હીલના ટુકડાઓ અને તેમના દ્વારા રેલ, જમીન પર આપવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવના ટ્રેક્શન પ્રયત્નો અને ગતિનું નિયમન મોટરના આર્મેચરમાં વોલ્ટેજ બદલીને અને કલેક્ટર મોટર્સના ઉત્તેજના ગુણાંકને બદલીને અથવા અસુમેળ મોટર્સના સપ્લાય વર્તમાનની આવર્તન અને વોલ્ટેજને સમાયોજિત કરીને પ્રાપ્ત થાય છે.

વોલ્ટેજ નિયમન ઘણી રીતે કરવામાં આવે છે. શરૂઆતમાં, ડાયરેક્ટ કરંટ ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવ પર, તેની તમામ મોટરો શ્રેણીમાં જોડાયેલા હોય છે, અને આઠ-એક્સલ ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવ પર એક મોટરનું વોલ્ટેજ 375 V હોય છે, જેમાં 3 kV ના કેટેનરી વોલ્ટેજ હોય ​​છે.

ટ્રેક્શન મોટર્સના જૂથોને સિરિઝ કનેક્શનમાંથી - સિરીઝ-સમાંતર (શ્રેણીમાં જોડાયેલા 4 મોટરના 2 જૂથો, પછી દરેક મોટર માટેનો વોલ્ટેજ 750 V છે) અથવા સમાંતરમાં (શ્રેણીમાં જોડાયેલ 2 મોટરના 4 જૂથો, પછી એક મોટર માટે આ વોલ્ટેજ — 1500 V). અને મોટર્સના મધ્યવર્તી વોલ્ટેજ મેળવવા માટે, સર્કિટમાં રિઓસ્ટેટ્સના જૂથો ઉમેરવામાં આવે છે, જે 40-60 V ના પગલામાં વોલ્ટેજને સમાયોજિત કરવાનું શક્ય બનાવે છે, જો કે આના કારણે રિઓસ્ટેટ્સ પરની કેટલીક વીજળીનું નુકસાન થાય છે. ગરમીનું સ્વરૂપ.

ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવની અંદર પાવર કન્વર્ટર્સ વર્તમાનના પ્રકારને બદલવા અને કેટેનરી વોલ્ટેજને જરૂરી મૂલ્યો સુધી ઘટાડવા માટે જરૂરી છે જે ટ્રેક્શન મોટર્સ, સહાયક મશીનો અને ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવના અન્ય સર્કિટ્સની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે. રૂપાંતર સીધા બોર્ડ પર કરવામાં આવે છે.

એસી ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવ્સ પર, ઇનપુટ હાઇ વોલ્ટેજને ઘટાડવા માટે ટ્રેક્શન ટ્રાન્સફોર્મર તેમજ ACમાંથી DC મેળવવા માટે રેક્ટિફાયર અને સ્મૂથિંગ રિએક્ટર આપવામાં આવે છે. સ્ટેટિક વોલ્ટેજ અને વર્તમાન કન્વર્ટર પાવર સહાયક મશીનો પર ઇન્સ્ટોલ કરી શકાય છે. બંને પ્રકારના વર્તમાનની અસુમેળ ડ્રાઇવ સાથેના ઇલેક્ટ્રિક એન્જિનો પર, ટ્રેક્શન ઇન્વર્ટરનો ઉપયોગ થાય છે, જે ડાયરેક્ટ કરંટને રેગ્યુલેટેડ વોલ્ટેજ અને ફ્રીક્વન્સી સાથે વૈકલ્પિક પ્રવાહમાં રૂપાંતરિત કરે છે, જે ટ્રેક્શન મોટર્સને આપવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ટ્રેન

શાસ્ત્રીય સ્વરૂપમાં ઇલેક્ટ્રિક ટ્રેન અથવા ઇલેક્ટ્રિક ટ્રેન સંપર્ક વાયર અથવા સંપર્ક રેલ દ્વારા પેન્ટોગ્રાફની મદદથી વીજળી મેળવે છે.ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવથી વિપરીત, ઇલેક્ટ્રિક ટ્રેનોના કલેક્ટર્સ મોટર કાર અને ટ્રેઇલર્સ બંને પર સ્થિત છે.

જો ટોવ્ડ કારને કરંટ સપ્લાય કરવામાં આવે છે, તો કાર ખાસ કેબલ દ્વારા સંચાલિત થાય છે. વર્તમાન કલેક્ટર સામાન્ય રીતે ટોચ પર હોય છે, સંપર્ક વાયરમાંથી, તે કલેક્ટર્સ દ્વારા પેન્ટોગ્રાફ્સ (ટ્રામ લાઇનની જેમ) ના સ્વરૂપમાં હાથ ધરવામાં આવે છે.

સામાન્ય રીતે, વર્તમાન સંગ્રહ સિંગલ-ફેઝ હોય છે, પરંતુ એક ત્રણ-તબક્કો પણ હોય છે, જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક ટ્રેન કેટલાક વાયર અથવા સંપર્ક રેલ (જ્યારે સબવેની વાત આવે છે) સાથે અલગ સંપર્ક માટે વિશિષ્ટ ડિઝાઇનના પેન્ટોગ્રાફ્સનો ઉપયોગ કરે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ટ્રેનના ઇલેક્ટ્રિકલ સાધનો વર્તમાનના પ્રકાર (ત્યાં સીધો પ્રવાહ, વૈકલ્પિક પ્રવાહ અથવા બે-સિસ્ટમ ઇલેક્ટ્રિક ટ્રેનો છે), ટ્રેક્શન મોટર્સનો પ્રકાર (કલેક્ટર અથવા અસિંક્રોનસ), ઇલેક્ટ્રિક બ્રેકિંગની હાજરી અથવા ગેરહાજરી પર આધાર રાખે છે.

સૈદ્ધાંતિક રીતે, ઇલેક્ટ્રિક ટ્રેનોના ઇલેક્ટ્રિકલ સાધનો ઇલેક્ટ્રિક એન્જિનના ઇલેક્ટ્રિકલ સાધનો જેવા જ છે. જો કે, મોટાભાગના ઈલેક્ટ્રિક ટ્રેન મોડલમાં, તેને બોડીની નીચે અને કારની છત પર મૂકવામાં આવે છે જેથી અંદર પેસેન્જર જગ્યા વધે. ઇલેક્ટ્રિક ટ્રેન એન્જિન ચલાવવાના સિદ્ધાંતો લગભગ ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવ્સ જેવા જ છે.