Коли я дивлюся відео швидкісних поїздів, я завжди бачу вибухи електрики біля верху, або притуплення. Чому це відбувається? Я знаю, що Acela робить це багато, але інші поїзди швидкісного руху теж є.

На це впливає кілька факторів:

• при високій швидкості є більша ймовірність втрати контакту пантографа з канатним проводом: при більшій швидкості удари в дроті спричиняють більш жорстокі екскурсії, що можуть перевищувати можливості підвісу пантографа.
• Потяги з низькою швидкістю також можуть показувати дуги.
• високошвидкісні поїзди часто використовують високу напругу (15 або 25 кВ), яка здатна здійснювати стрільбу на більші відстані, ніж нижча напруга (наприклад, 1500 В), що використовується в старих поїздах.

Точка, коли пантограф електропоїзда вступає в контакт з тролейбусним проводом, створює одне з найскладніших та найскладніших умов для виробників залізничних компонентів та інженерів-випробувальників, щоб зрозуміти, не кажучи вже про прогнозування та покращення.

Щоб поїзди працювали ефективно, пантограф повинен підтримувати постійний контакт із тролейбусними проводами, підвішеними від систем каналізації. Тим не менш, ці дроти та їх опорні конструкції демонструють різні вертикальні жорсткості уздовж будь-якого даного перерізу. Зигзаги системи каналізації через інтервали від 30 до 100 метрів, щоб запобігти виїмці. Сила, яку застосовує пантограф на провід, повинна залишатися в чітко визначеному діапазоні (від 70N до 120N). Якщо вона занадто низька, втрата контакту призводить до виникнення дуги, що не тільки призводить до втрати поїздом сили, але й пошкоджує тросик та контактну планку шляхом травлення та перегріву. Якщо сила занадто велика, отримане тертя передчасно зносить дріт і контактну планку.

Додавання потрібної сили вимагає змінного вертикального руху. Але коли поїзди рухаються з більшою швидкістю, пантографи втрачають здатність до відповідного реагування. Навіть коли дріт тролейбуса максимально рівний, він рівний лише тоді, коли він вішається непорушеним. Коли пантограф піднімає дріт, що утворюється деформація створює хвилю. Якщо занадто багато підняття, то пантограф створює набагато більшу форму хвилі, яка спричиняє контактні проблеми для наступного пантографа, що йде по лінії.

Ланцюговий провід не є стаціонарним : воно отримує переміщається поїздами і вітер.

Взагалі, коли пантограф проходить під каналізацією, він встановлює хвилеподібне збудження, яке рухається по дроту зі швидкістю, визначеною напругою в дроті та його масою на одиницю довжини. Коли поїзд наближається до цієї критичної швидкості, то пантограф наздоганяє занепокоєння, внаслідок чого виникають небезпечно великі вертикальні переміщення дроту, а також контактні переривання. Тоді максимальна швидкість поїзда обмежується критичною швидкістю їзди. Ця проблема була центральною для тестових пробіжок, оскільки бажано було протестувати 325 на швидкостях, що значно перевищують критичну швидкість стандартної TGV.

Це пов'язано з високою напругою, яка все ще спричиняє з'єднання, коли контакти роз'єднуються через нерівності (удар і т. Д.) Між контактом і дротом.

Як опублікували інші, тимчасова розрив між пантографом та повітряним диригентом є частиною відповіді, однак це ще не повна історія. Іншим важливим фактором є те, що двигуни поїзда є індуктивним навантаженням , що серйозно ускладнює те, що відбувається при перериві ланцюга.

Коли відбувається перерив ланцюга з індуктивним навантаженням, струм через навантаження не може миттєво перейти до нуля. Натомість струм продовжує текти через навантаження, генеруючи сплеск напруги в місці переривання. (Додаткова енергія для цього насправді надходить від індуктивного навантаження.) Напруга зростає раптово, поки не відбудеться зрив (наприклад, дуга). Одна дуга утворилася, напруга падає, але для підтримки дуги потрібно менше напруги, оскільки плазма є більш провідною, ніж повітря при типових температурах.

Струми, що протікають для швидкісного поїзда, як правило, будуть набагато вищими, ніж їхні низькошвидкісні аналоги, тому напруга, що розвивається при перериві ланцюга, буде вище.

Напруга на пантографа становить 15-40 фунтів, 60 фунтів зовні. (7-18 кг, макс. 30 тощо).

Дріт візка (контактний) виготовляється з суцільної бронзи або міді, як правило, від 4/0 до 400 ккм (107-200 мм ^ 2), з дротяним сталевим кульовим (канатним) дротом 3 / 8-1 / 2 "(10-13 мм) Діаметр месенджера підтримується кожні 100-200 футів (30-60 м), він підтримує контактний провід кожні 6-10 '(2-3 м). Отже, контактний провід вільний підніматися навіть на стопу (0,3 м) ), коли поїзд проходить. Він часто має штангу стабілізатора, щоб не рухатись бічно, але вільно рухатися вертикально.

Як обговорювалося, будь-яка нерівність у контактному проводі або в тому, як він підвішений, може на мить поділитися пантографом і дротом.

Дія хвилі в дроті також може спричинити миттєве розлучення. Достатній рух дроту або поїзда може призвести до того, що провід рухатиметься на зігнутий «ріг» пантографа.

src

Нерівності в ходовій поверхні пантографа також можуть спричинити викривлення. Існують типово гільзи з міді або бронзи; фізичне пошкодження гірки або просто спалене місце від викривлення може призвести до втрати дроту контакту.

Також пантограф, як правило, має два ковзання, вперед і ззаду, а пантограф має або шарнір, або міцні пружини, щоб підтримувати його на рівні. Якщо є якісь зв’язки або розірвані зв’язки або стомлена або зламана пружина, вона може бути не рівна і може їздити на п’яті або на носі, викликаючи поганий контакт.

Стріляння струму викликається струмом. Струм може залишатися безперервним через дугу (ця тенденція буде пропорційною напрузі, швидше за все, у системах високої напруги, що використовуються у швидкісних рейках) - проте швидкісний рух повітря, ймовірно, витягне дугу, тимчасово передавши потужність поїзду. . Говоріть про сплески напруги!

Не про напругу *, а про струм.

* лінійна напруга

При перериві ланцюга високого струму (особливо індуктивного) між контактами, що відриваються, утворюється дуга. Тоді високий струм підтримує дугу: омічний нагрів перетворює повітря у плазму, тоді як плазма проводить струм. Це основа для дугового зварювання, яке використовує сотні ампер при напрузі до 20В.

Зварювання з високою швидкістю 5000 кадрів в секунду (видно крупну дугу, розбризкування)

Навіть трамваї низької напруги (як правило, 600-800 В), що рухаються в ході ходу, створюють дуги та іскри на точках перериву в каналі, тоді як метро робить те саме на рівні силової рейки.

Іскро метро | Нью-Йоркська заметіль 2017

Через вимогу високого струму іскри трапляються здебільшого тоді, коли поїзд прискорюється (наприклад, від зупинки) або коли він забирає багато енергії для підтримки високої швидкості, але вони ніколи не трапляються, коли він рухається на холостому ходу, незважаючи на те, що напруга є те саме.

При низькошвидкісному режимі це трапляється здебільшого, коли перерва контакту вводиться зовнішньо-взуттєвою системою, наприклад фізичним зазором, що розділяє різні контури, або забрудненням льодом, снігом чи листям.

У високошвидкісному режимі, на додаток до всіх низькошвидкісних, додаткові перерви створюються пантографом, що стрибає на нерівностях каналізації, як і позашляховик, який отримує своє колесо на мить у повітрі, коли їде занадто швидко на ударах. Деякі з цих нерівностей введений самим пантографом: можна уявити пантограф на розетці як перевернутий акробат на канаті. Замість сили тяжіння, що діє на акробат вниз, пантограф штовхає катенер вгору за допомогою пружини, тому вся система підскакує вгору і вниз при проходженні під точками підвіски.

Коли я дивлюся відео швидкісних поїздів, я завжди бачу вибухи електрики біля верху, або притуплення. Чому це відбувається?

У контакті виникає зазор, електрони, що стріляють через проміжок, перетворюють повітря в плазму і руйнують повітря. Оскільки повітря є плазмою, він може проводити струм, це відбувається приблизно в 3 кВ / мм, тож ви знаєте, що є напруга.

Ще один фактор полягає в тому, що профіль повітряної лінії змінюється набагато швидше з високою швидкістю. Контактний провід весь час не знаходиться на однаковій відстані від рейки.

Пантограф постійно налаштовується на постійний тиск на контактний провід, але з високою швидкістю, що не відбувається досить швидко. Коли тиск на контактний провід недостатній, невеликий удар є все необхідним, щоб направити пантограф вниз на кілька мм, створивши видиму дугу.

Для довідки, поїзди низької напруги здатні створити також досить видимі дуги (нижча напруга, як правило, компенсується тим, що це постійний струм), якщо вони йдуть досить швидко або контактний провід знаходиться в поганій формі.