Белешки за електрификација на транспортот во Град Скопје – пантограф и троли | Кирил Минанов

Пантограф е уред којшто влече електрична енергија од надземен вод за електрични возови или трамваи. Терминот произлегува од сличноста на пантографските уреди за копирање и пишување и цртежи.

Најзастапен тип на пантограф денес е таканаречениот полупантограф или „Z пантограф“, пантограф во форма на латиничната буква „Z“, којшто еволуирал во компактен дизајн со едно ниво на слобода, налик на роботска рака со едно раме. Пантографот е еволуција и иновација за подобрување на едноставниот тролејбуски троли којшто преовладувал во почетокот на електричниот транспорт, но пантографот овозможил железничкото возило да патува со поголеми брзини без губење на контакт со мрежата.

Полупантографот може да се види кај многу брзи возови како што е tgv и eurostar, но и кај нискобрзински урбани трамвајски системи.

Пантографите се прилагодуваат на различни висини според висината на надземнот вод со делумно или целосно прекршување и намалување или зголемување на висината на дофат до надземната мрежа.

Дизајнот има иста ефикасност во било која насока на движење, а тоа е демонстрирано и во швајцарските и во австриските железници чии што најнови локомотиви имаат високи перформанси.

Електропреносниот систем за современите електрични железнички системи се состои од надземен столб во „Г“ форма, на којшто е обесен надземен вод и изолатори. Жицата е суспендирана, такашто пантографот со пружина потпира површина којашто прави контакт, за да се повлече електрична енергија за влеча. Челичните шини овозможуваат затворање на електричниот круг.

Како што се движи возот, контактот, контактниот „чевел“ лизга по жицата и прави акустични, стоички бранови по линијата на жицата коишто го „одлепуваат“ и „залепуваат“ контактот, а со тоа и моментално го прекинуваат снабдувањето со струја.

Пантограф на ултракондензаторскиот градски автобус во Скопје

Уредот има модуларен дизајн, а компонентите може да се менуваат со модули за време на поправка во локална работилница.

Структурата на пантографот на ултракондензаторскиот градски автобус има модуларен дизајн и се состои од три главни компоненти, имено:

дојдовен панел;
рамка на шипката;
столб за подигнување.

Столбот за подигнување е составен од цилиндар на повеќе нивоа, решетка и основна плоча. За време на работата, повеќеслојниот цилиндер ја отвора рамката на шипката, дојдовната плоча и горната хауба на решетката, во којашто рамката на шипката и влезната плоча се нишаат универзално, додека капакот дејствува како водич и штитник од прашина. Употребата на повеќеслојниот цилиндар помага да се достигне високо подигање на ниската структура. Сите делови на овој уред може да се расклопат со едноставни алатки на лице местото, каде што и се користат.

Пневматски принцип

Пневматското коло се состои од редукциски вентил, повратен вентил, вентил за брзо ослободување, вентил на перничиња и пневматски филтер регулатор за подмачкување (FRL) со којшто се постигнува мазно прилагодливо подигање на горниот дел, во рамки на дозволениот опсег со низок шум, којшто е понизок од амбиенталната бучава, а истовремено правејќи брзи движења на подигнување и спуштање. Пневматскиот FRL може да филтрира вода и да претура масло за да овозможи долгорочна употреба на уредот под точката на мрзнење.

Електрична контрола и оператор

Сигналите за добивање на електрична енергија со спуштање, подигнување и ресетирање на уредот се контролираат со магнетно-контролиран бесконтактен рамен прекинувач со пластична пресвлека. Специјалниот двоен прекинувач е конструиран така што му овозможува на уредот да се користи во секакви временски услови, да биде високо сигурен и со долго траење. Управувањето на апаратурата од операторот на автобусот, возач, без поголеми проблеми го планира полнењето на кондензаторските ќелии за време на комутацијата низ градот.

Оперативни параметри

Работен напон: 600 [V]
Oперативна струја до 600 [А]
Сили за подигнување: 120 ~ 150 N (атм. притисок 0.36 ~ 0.45 MPa)
Максимален удар 1050 [?]
Максимална висина од горната рамнина на влезната плоча која се крева до врвот на возилото 1670 [mm].

Пантографот во скопскиот ултракондензаторски автобус е наменски напојуван уред за електрични автобуси којшто се движи слободно без трола. Се работи за високонапонски електричен уред и управувањето за време на возењето, за време на застанувањата или за време на „одморот“ на возилото во депо мора да се третира од квалификувани и добро обучени професионаци. За време на одморот или одржувањето на возилото во депо, покривот на возилото мора да има повеќе од 5 метри висинска разлика од надворешното напојување и сето напојување со струја на возилото мора да биде исклучено, а исто мора да биде истакнат и предупредувачки знак за време на одржувањето.

Ултракондензаторски систем за полнење на градскиот автобус е составен од автобус со станица за брзо полнење. Главно се користи за патнички услуги во градскиот јавен превоз за да се задоволат потребите со голем обем на сообраќај и често сопирање и тргнување низ градот. Погоден за градски систем на јавен превоз којшто работи само на електрична енергија, без локални емисии, со многу ниска бучава, без загадување и е чист и еколошки поволен. Работи со полнење на кондензаторите во рок од неколку минути.

Ултракондезаторскиот скопски градски електробус е нов тип на енергетски ефикасен и потполно еколошки градски автобус којшто се движи само на електрична енергија, со напреден уред за складирање на енергијата со ултракондензатори како брз систем на полнење и за складирање на енергија. Полнењето со електрична енергија е на последната станица пред поаѓањето. Движењето и напојувањето на целата помошна и оперативна опрема на возилото е обезбедена од кондензаторите. Полнењето се прави од дистрибутивната електрична мрежа каде што се обезбедува еднонасочно напојување за складираниот електричен енергетски уред, по процесите на конверзија на напонот. Градскиот автобуски систем со ултракондензатори е погоден за автобуски линии во една насока од 20 [km] до 30 [km]. Супербрзата единица за полнење може да се постави на последните станици при комутација.

Високонапонски електричен систем на ултракондензаторски електричен автобус се состои од систем на пантограф, систем на мотори и помошен електричен систем.

Систем на пантограф

Поврзувањето на системот за пренос на енергија помеѓу мрежа и системот за складирање на енергија е преку пантограф со исправување на наизменична струја од мрежата во еднонасочна струја со полнење на суперкондензаторските единици.

Исправувач на еднонасочна струја

Jа претвора струјата од високо напонска, од 600 [V] во нисконапонска од 24 [V] и ја полни нисконапонската батерија од 24 [V].

Електроенергетски систем
Помошни електрични системи

Врши претворање на електричната енергија во механичка енергија командувано од професионалци, со управувањето на опремата за стартување, забрзување и забавување на возилото, вклучувајќи го и погонскиот мотор. Електричен компресор за воздух преку електричен мотор го придвижува компресорот за да ја задоволи побарувачката на воздухот на возилото. Електричен серво волан е всушност електричен мотор којшто врти пумпа со засилувач на вртењето за да ги задоволи потребите за функционирање на воланот и на менувачот на брзини. Интегрирано електрично греење и климатизација е потребно за регулирање на температурата во просторот.

Работниот напон на напонскиот електричен систем на возилото е еднонасочна струја од 535 [V], со дозволен флуктуациски опсег помеѓу 400 V ~ 585 [V]. Повисокиот работен напон бара и многу високи стандарди за изолација помеѓу високонапонскиот електричен систем, шасијата на возилото и телото на автобусот. 

Ефективна складирана енергија на кондензаторска единица под опсегот на работниот напон од 2,80 ~ 4.05 V е ≥ 32 KW/h. Целото напојување се состои од систем од 600 [V] еднонасочна струја.

Време на полнење на кондензатори

За време на работата на автобусот, ултракондензаторите брзо се полнат на 600 [V] со 200 [A] струја на полнење, на појдовното стојалиште, пред заминувањето, за 7 до 9 минути.

Предавање за ултракондензатори | Добри Чундев

Безбедносни барања за електричен автобус

Главната изолација и напонската отпорност на високонапонските електрични склопови е наизменичен напон д 2200 [V]. Инсталацијата на високонапонската опрема е фиксирана а перфорацијата е заштитена со гумен прстен. Се одржува доволен простор помеѓу високонапонската електрична инсталација и телото на автобусот. Деловите на ултракондензаторот се инсталирани во запечатена кутија со заштита од експлозија, со посебен самостоен саморегулирачки клима уред. Растојанието помеѓу високонапонската електрична инсталација и земјата е поголемо од > 300 [mm]. Вграден е и контролен прекинувач за зголемување на постапката за вклучување и исклучување на високонапонскиот електричен систем. Инструментацијата обезбедува јасни сигнали за да му ја покаже на операторот состојбата со високонапонската снага на возилото.

Пантографот е технологија којашто во раните системи за тракција се користи кај „градски коли“ (street cars).

Троли е широко распространета технологија и денес се користи во 340 градови од светот за тролејбуси, поради тоа што, системот на трола има дополнителна слобода на движење што на места каде што има остри свртувања, пантографот не е практичен, имено, потребна е дополнителна слобода на движење за влечење струја, но со непрекинат контакт.

Градските власти во Скопје овозможија ширење на културата на поседување возила со мотори за внатрешно согорување и обезбедија ширење на градските улици и булевари, што значи, разгранета асфалтната инфраструктура за тролејбуски превоз веќе постои и нема потреба да се инвестира во тој дел. Останува да се инсталира и обеси мрежа на соодветна висина за влечење струја на бандери, инсталација на подстаници и мрежа во мрежа со врска со Македонскиот електропреносен систем оператор, градење на депоа и систем за управување на далечина, храбро експериментирање со линии по планините околу Скопје со ре-електрификација во места кадешто дистрибутивниот систем треба да се обнови, повратни линии до централната железничка станица коишто ќе врзуваат широки слоеви на патници.

Денес, пантографот со надземна жица е доминантен систем и форма на влеча кај електричните возови, затоа што, иако е поскап и посензитивен од системот со трета шина, пантографот овозможува и употреба на повисоки напони.

Пантографите вообичаено користат компримиран воздух од системот за сопирање на возилото за подигнување на системот поради држење во перманентен контакт со мрежата или ако се употребуваат челични пружини за да се направи контакт со мрежата, воздушниот притисок користи како помош за спуштање или подигнување на системот.

Eлектричeн лак

Кај високонапонски системи, 25 [kV], при електричен лак од пантографот кон мрежата и обратно, воздухот од системот за сопирање се користи за „издувување“ на електричниот лак, ако осигурувачите се поставени на кров при што е можно симултано автоматско „дување“ со активирање на осигурувачите коишто ќе го изолираат лакот од колата, без оглед што возилото е изградено како фарадеев кафез.

Ромбоиден пантограф
Дијамант

Пантографите може да имаат една или двојна „рака“. Првите се таканеречени „Z“ пантографи, но постојат и пантографи со двојна рака коишто прават систем од два ромба и се потешки, што бара поголема моќ за подигнување и спуштање, но дијамантскиот дизајн има свои предности во однос на испади, вклучувајќи и физичко откачување на цела линија.

На железниците во поранешниот СССР, најраспространети биле пантографите со двојна рака, но од 1990 во Руската Федерација се појавија и пантографи со една рака.

Дел од трамваите во Белгија денес, користат пантографи со ромбоиден облик. Американските стриткарс користат или троли или пантограф со еден рака.

Брзите транзитни системи се напојуваат или со трета шина или со пантографи, особено возовите коишто се влечат над земја, a не се дел од долги тунели или подземни метро системи.

Хибриден систем од трамвај и метро или систем од субурбана железничка линија со метро или систем од травај, метро и железнички транзит или други комбинации, мора да користат надземна мрежа, бидејќи третата шина претставува ризик од електричен удар. Во денешните системи, надземната мрежа се јавува барем за сега како незаменлив систем под отворено небо, како и на места со тунели, додека на места со тунели или под земја се користи и трета шина како премин меѓу две делници и поради соодветната инфраструктура во местото.

Исклучок е трамвајскиот систем во историскиот центар на Град Бордо којшто користи подземен систем, alimentation par sol, којшто од безедносни причини влече енергија само од подземните сегменти коишто се целосно покриени од трамвајот. Системот се користи само во центарот поради естетски причини, визуелен упад.

Надземните пантографи се користат како алтернатива на системот со трета шина, бидејќи системот со трета пруга често мрзне во зимски услови, што бара инсталирање на систем за топловоздушно-ласерско чистење на пругата, во делот пред папучата да ја допре шината.

Но, не сите метро системи и системи со голем број тунели користат трета шина, така на пример, комплетниот метросистем во Барселона, Шпанија, користи надземна мрежа и пантографи.

Железничарите во Осло во 2010 година, го сменија системот на метро линијата Осло 1 од системот од трета железничка пруга, во комбо систем од надземна линија со трета шина. Поради многуте премини од еден систем во друг, имено, со премини од трета шина во надземна мрежа и обратно, се сметало дека е тешко да се инсталира комбиниран систем насекаде кадешто се користат други стари траси како со траса Осло 1.

Електричен воз со повеќе секции познат како воз со мултиплицирачки ефект е воз со самоодни вагони со посебни мотори во секој од вагоните од возот, коишто користат електрична енергија за тракција. Системот не бара одделна локомотива како двигател, затоа што електричновлечните мотори се вградени во повеќе од еден вагон.

Повеќето електрични возови од овој тип се користат како патнички возови, но се градат и за специјализирани работи како што е пренос на стоки од специфичен тип, но и како сервисни возови за одржување и одмрзнување на површината на шините во зима. Електричниот воз со мултиплицирачки ефект е формиран од два или повеќе вагони, но и погонските единици со само една електрична единица исто така се класифицирани како Electric multiple unit EMU.

Популарни се во патнички и приградски железнички мрежи ширум светот, поради самоодното и брзо забрзување, но особено поради тоа што не прават аерозгадување.

Потивки се од дизел локомотивите и од возовите коишто се влечени од локомотиви, а почесто работат и ноќе, затоа што не ги вознемируваат жителите коишто живеат во близина на железничките пруги.

Освен тоа, дизајнот на тунели за електричните возови со мултиплицирачки ефект е поедноставен бидејќи нема потреба од посебни канали за издувните гасови од дизел локомотивите.

Првите возови со мотори дисперзирани во пооедделни вагони се користени во Ливерпул во 1893 година.

Секој вагон има свои мотори и е специјално конструиран да биде полесен кога ќе биде поставен на мангансилициум челичните шини коишто се надвишени, подигнати на бетонски прагови кои се градат врз втиснат чакал во робусен ров.

Еволуцијата на возовите без локомотива, туку со вагони со повеќе мотори почнува со два вагона со поодделни мотори во секој вагон, а потоа се развиваат и три вагони при што во првиот и третиот вагон има тракцијски мотори и тоа не еден туку два, а потоа се прават и возови со мотори за секоја осовина поодделно познати како двоосовински, четириосвовински и тн. а кабините за машинковозачите се изведуваат така што и на предниот и на задниот дел има кабина, наместо како класичните локомотиви, само напред, на кои им треба вретење на споредни колосеци за влечење на возот во обратна насока.

Возилата коишто формираат електричен воз можат да се одвојат по функција на: Локомотива, моторен вагон, патнички вагон и вагон со приколка. Секое возило може да има повеќе од една функција.

Локомотивата со себе ја носи комплетната опрема за влеча на енергија од инфраструктурата, имено, кабина за управување, пантограф, пикап чевли за влеча од трета или четврта шина, трансформатор и исправувачки елементи, компензатори на реактивна енергија, електромотори, редуктори, пренос изолиран под и тн.

Вагоните со мотор носат влечни мотори за да го придвижат возот и се комбинираат со локомотива за да се избегнат високонапонски приклучоци помеѓу оските на возилата.

Патничките вагони се слични на возила со кабина и обично имаат две кабини за возачот на краевите на возот, а клима уредите се проектираат на кров или странично под прозори.

Вагон приколка нема опрема за влечење електрична енергија и конструкторски е слична на патничките вагони.

Во системите со трета шина, предното и задното возило обично носат пикап „чевел“, а струјата се пренесува преку внатрешни инсталации во систем со останатите вагони во подвозјето.

Најпознати повеќекратни електрични единици или возови со мултиплицирачки ефект се возови коишто возат со огромни брзина како Шинканзен во Јапонија и ICE3 во Германија.

…

кон зеро – историја на макжелезници