Elektrická lokomotiva
Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Elektrická lokomotiva je lokomotiva s elektrickým pohonem. Z hlediska historie jde o nejmodernější typ lokomotiv, který především na hlavních tratích zcela vytlačil lokomotivy dieselové a parní. Důvody jsou především ekonomické a ekologické, nicméně v našich zemích hrála významnou roli také snaha o co nejmenší závislost na dovozu ropy v poválečném období.
V současné době existuje celá řada různých typů elektrických lokomotiv, které se liší napájecí soustavou, typem motoru a regulací jeho pohonu, hmotností, výkonem, převodem (lokomotivy určené pro rychlíky mají menší převod, než lokomotivy určené pro nákladní vlaky), provozními podmínkami apod.
Obsah |
[editovat] Napájecí soustava
Elektrická lokomotiva (s výjimkou akumulátorových lokomotiv) potřebuje ke svému provozu přívod elektrické energie, který je zajišťován pomocí napájecí soustavy. Protože existuje několik typů napájecích soustav, existují i různé typy elektrických lokomotiv, které liší tím, pro jaké napájecí soustavy jsou konstruované. Existují i vícesystémové lokomotivy pro přepravu vlaků po tratích s různými soustavami.
Podle typu napájecí soustavy rozlišujeme tyto typy lokomotiv:
- stejnosměrné (nejčastěji 3 kV nebo 1,5 kV)
- střídavé (25 kV, 50 Hz nebo 15 kV, 16 2/3 Hz dnes 16,7 Hz )
- vícesystémové (více napájecích soustav, obvykle střídavé i stejnosměrné)
- akumulátorové (pouze pro posun atd.)
Stejnosměrný proud se obtížně transformuje, proto stejnosměrné napájecí soustavy nemívají příliš vysoké napětí a zejména u starších lokomotiv je přímo připojeno k trakčnímu motoru. Střídavý proud je naopak možné transformovat velmi snadno, proto se k distribuci používá vyšší napětí (což snižuje přenosové ztráty) a v lokomotivě bývá umístěn transformátor.
V Česku je možné typ napájecí soustavy lokomotivy určit podle první číslice typového označení. Stejnosměrné lokomotivy mají označení začínající číslici 1 (např. 140), střídavé lokomotivy jsou identifikovány číslicí 2 (např. 230) a vícesystémové lokomotivy poznáme podle číslice 3 (např. 363 - 3 kV ss a 25 kV 50 Hz nebo 371 - 3 kV ss a 15 kV 16,7 Hz). Řadové označení elektrických vozů a hnacích vozů elektrických jednotek stejnosměrných začíná číslicí 4 (např. 460), střídavých 5 (560) a vícesystémových 6 (zatím pouze ř.680).
Kromě elektrických parametrů napájecí soustavy je také důležitý způsob odběru trakční energie. Nejčastějším způsobem je v současné době odběr energie z troleje zavěšené nad tratí pomocí pantografu, nebo zejména u podzemních drah napájení pomocí napájecí kolejnice.
[editovat] Trakční motor
Elektrická lokomotiva ke svému pohonu využívá elektromotor. Ten bývá buď stejnosměrný (obvykle sériový, u lokomotiv s pulsní regulací cize buzený), nebo střídavý - synchronní nebo asynchronní. Typ motoru nemusí odpovídat napájecí soustavě, neboť elektrická energie může být do požadované formy transformována. Dříve se často i střídavé lokomotivy osazovaly usměrňovači a stejnosměrnými motory, zatímco dnes se i ve stejnosměrných lokomotivách používají asynchronní motory s frekvenčním řízením otáček.
Dalším důležitým parametrem je způsob regulace otáček. U stejnosměrných soustav je nejstarším způsobem regulace odporová regulace výkonu. Proud motoru je regulován postupným vyřazováním rozjezdových odporů zapojených do série s motorem tak, aby nedošlo k přetížení motoru, popřípadě k překročení meze adheze a proklouznutí dvojkolí, a to obvykle až do úplného vyřazení odporů. Výhodou je jednoduchost, nevýhodou jsou ztráty při jízdě na odporových stupních, neboť se přebytečná energie v odporové kaskádě mění v teplo. Tato regulace byla obvykle kombinována s přepínáním vzájemného zapojení více trakčních motorů (paralelní, sérioparalelní, sériové) a s šuntováním, čili odbuzením motorů paralelním připojením odporu k budícímu vinutí.
S rozvojem výkonových polovodičových součástek se začala používat tyristorová regulace, která je na rozdíl od odporové regulace výkonu obvykle efektivnější. Ztráty výkonu na polovodičových součástkách jsou totiž nízké, avšak na rozdíl od odporové regulace trvalé. Nevýhodou je složitější konstrukce a nutnost filtrování parazitních vyšších harmonických kmitočtů.
Lokomotivy určené pro střídavou napájecí soustavu mívají obvykle regulaci výkonu realizovanou přepínáním odboček na transformátoru. Tím se mění napětí elektromotoru a následně i jeho výkon, podobně jakou u odporové regulace výkonu. Tento způsobe regulace výkonu je bezztrátový, jeho nevýhodou je však omezený počet stupňů regulace daný počtem odboček transformátoru.
Moderní elektrické lokomotivy používají asynchronní motory (ve Francii zpočátku synchronní), jejichž regulace je realizována pomocí polovodičových frekvenčních měničů. Měniče, resp. jejich vstupní filtry mohou být připojené na stejnosměrném systému přímo na trolejové napětí (ř. 471) nebo přes primární měnič na obvod se sníženým napětím, na střídavém systému jsou napájeny přes transformátor a řízený usměrňovač umožňující i rekuperaci. Tento způsob regulace je nejekonomičtější a asynchronní motory jsou velmi spolehlivé a levné v provozu, protože neobsahují komutátor a kartáče. Z hlediska vlastní elektroniky je tato koncepce nejsložitější, ale s dnešní součástkovou základnou a počítačovým řízením to už není problém.
U moderních lokomotiv bývají trakční motory uloženy přímo v rámu podvozku a k přenosu kroutícího momentu se používají kloubové spojky. U starších lokomotiv pro nižší rychlosti se používalo tlapové uložení. Vysokorychlostní jednotky mívají zejména z důvodu zmenšení momentu setrvačnosti podvozku motory uložené ve skříni vozidla.
[editovat] Podívejte se také
[editovat] Externí odkazy
- Mapa trakčních soustav na území ČR - na serveru http://historie-trati.wz.cz/
- Mapa sítě ČD, včetně zobrazení trakčních proudových soustav - na serveru http://www.cd.cz/

