Devido à sua ampla variedade de vantagens em comparação com os sistemas de locomotivas a diesel e a vapor, os sistemas de locomotivas elétricas se tornaram os sistemas mais populares e amplamente usados para sistemas de tração.

Com o advento dos dispositivos eletrônicos de potência, os modernos sistemas de tração elétrica estão usando inversores multinível para melhor desempenho de tração, como alta precisão, capacidade de resposta rápida e maior confiabilidade.

Sistemas de locomotivas elétricas

A avaliação do projeto do motor elétrico e das tecnologias de eletrificação não só levou ao projeto de locomotivas de alta velocidade (metrôs e ferrovias suburbanas), mas também aumentou a eficiência energética geral.

O que é uma tração elétrica ou locomotiva?

A força motriz que causa a propulsão de um veículo é conhecida como sistema de tração. O sistema de tração é de dois tipos diferentes: sistema de tração não elétrico e sistema de tração elétrica.

Sistema de tração não elétrico

O sistema de tração que não usa eletricidade em qualquer estágio do movimento de um veículo é denominado sistema de tração não elétrico. Esse sistema de tração é usado em locomotivas a vapor, motores IC e no trens maglev (Trens de alta velocidade).

Sistema de tração elétrica

O sistema de tração que usa eletricidade em todas as etapas ou em algumas etapas do movimento de um veículo é denominado sistema de tração elétrica.

Tração elétrica vs. não elétrica

Em um sistema de tração elétrica, a força motriz para puxar um trem é gerada pelos motores de tração. O sistema de tração elétrica pode ser amplamente dividido em dois grupos: um é autoalimentado e o outro é o sistema de terceiro trilho.

Os sistemas autoalimentados incluem acionamentos elétricos a diesel e acionamentos elétricos a bateria que podem gerar sua própria energia para puxar o trem, enquanto os sistemas de terceiro trilho ou cabos aéreos usam a energia de uma rede ou grades de distribuição externa e os exemplos incluem bondes , trólebus e locomotivas movidos por linhas elétricas aéreas.

Tipos de sistemas de eletrificação de trilhos

A eletrificação da via refere-se ao tipo de sistema de alimentação da fonte que é usado durante a alimentação dos sistemas de locomotivas elétricas. Pode ser AC ou DC ou uma fonte composta.

A seleção do tipo de eletrificação depende de vários fatores como disponibilidade de abastecimento, tipo de área de aplicação ou serviços como serviços urbanos, suburbanos e de linha principal, etc.

Os três principais tipos de sistemas de tração elétrica existentes são os seguintes:

Sistema de eletrificação de corrente contínua (DC)
Sistema de eletrificação de corrente alternada (AC)
Sistema composto.

Sistema de eletrificação de corrente contínua (DC)

A escolha de selecionar o sistema de eletrificação DC engloba muitas vantagens, como considerações de espaço e peso, rápida aceleração e frenagem de motores elétricos DC, menor custo em comparação com sistemas AC, menor consumo de energia e assim por diante.

Neste tipo de sistema, a energia trifásica recebida das redes de energia é reduzida para baixa tensão e convertida em CC pelos retificadores e conversores eletrônicos de potência .

3º sistema ferroviário

“sistema de malha aberta e malha fechada ”

Este tipo de alimentação DC é fornecido ao veículo de duas maneiras diferentes: a primeira via é através do terceiro sistema ferroviário (lateral e sob a via eletrificada e fornece caminho de retorno através de trilhos de corrida), e a segunda via é através da linha aérea Sistema DC. Este DC é alimentado para o motor de tração como a série DC ou motores compostos para mover a locomotiva, conforme mostrado na figura acima.

Os sistemas de fornecimento de eletrificação DC incluem fornecimento de 300-500V para os sistemas especiais como sistemas de bateria (600-1200V) para ferrovias urbanas como bondes e metrôs leves, e 1500-3000V para serviços suburbanos e principais como metrôs leves e pesados trens do metrô . O 3º (trilho condutor) e o 4º sistema de trilhos operam em baixas tensões (600-1200V) e altas correntes, enquanto os sistemas de trilhos aéreos usam altas tensões (1500-3000V) e baixas correntes.

Sistema de eletrificação DC

Devido ao alto torque de partida e controle de velocidade moderada, os motores da série DC são amplamente empregados nos sistemas de tração DC. Eles fornecem alto torque em baixas velocidades e baixo torque em altas velocidades.

A controlador de velocidade do motor elétrico é usado variando a tensão aplicada a ele. Os sistemas de acionamento especiais usados para controlar esses motores elétricos incluem comutador, controle de tiristor, controle de chopper e unidades de controle de microprocessador.

As desvantagens deste sistema incluem a dificuldade de interrupção de correntes em altas tensões quando a condição de falha é levantada e a necessidade de localizar subestações DC entre curtas distâncias.

Sistema de eletrificação de corrente alternada (AC)

Um sistema de tração AC tornou-se muito popular hoje em dia, e é mais frequentemente usado na maioria dos sistemas de tração devido a várias vantagens, como disponibilidade rápida e geração de AC que pode ser facilmente aumentado ou diminuído, fácil controle de motores AC, menor número de requisitos de subestações e a presença de catenárias aéreas leves que transferem baixas correntes em altas tensões, e assim por diante.

Os sistemas de abastecimento de eletrificação CA incluem sistemas monofásicos, trifásicos e compostos. Os sistemas monofásicos consistem em alimentação de 11 a 15 KV a 16,7 Hz e 25 Hz para facilitar a velocidade variável para motores de comutação CA.
Usa abaixar transformador e conversores de freqüência para converter a partir de altas tensões e freqüência industrial fixa.

O Monofásico 25KV a 50Hz é a configuração mais comumente usada para eletrificação CA. É usado para sistemas de transporte pesado e serviços de linha principal, uma vez que não requer conversão de frequência. Este é um dos tipos amplamente usados de sistemas compostos em que a alimentação é convertida em CC para acionar motores de tração CC.

Sistema de eletrificação AC

O sistema trifásico usa motor de indução trifásico para acionar a locomotiva e é avaliado em 3,3.KV, 16,7 Hz. O sistema de distribuição de alta tensão com alimentação de 50 Hz é convertido para esta classificação do motor elétrico por transformadores e conversores de frequência. Este sistema emprega duas linhas aéreas e os trilhos formam outra fase, mas isso levanta muitos problemas em cruzamentos e cruzamentos.

A figura acima mostra a operação da locomotiva elétrica CA em que o sistema catenário recebe energia monofásica do sistema aéreo. A alimentação é intensificada pelo transformador e, em seguida, convertida em CC por um retificador. Um reator de suavização ou um link CC filtra e suaviza CC para reduzir as ondulações e, em seguida, a CC é convertida em CA por um inversor que varia a frequência para obter velocidade variável do motor de tração (semelhante a VFD )

Sistema composto

Este sistema incorpora as vantagens dos sistemas DC e AC. Esses sistemas são principalmente de dois tipos: um monofásico para três fases ou sistema Kando, e outro monofásico para sistema DC.

Monofásico para trifásico ou sistema Kando

Em um sistema Kando, uma única linha aérea transporta a alimentação monofásica de 16KV, 50Hz. Esta alta tensão é reduzida e convertida para fornecimento trifásico de mesma frequência na própria locomotiva através do transformador e conversores .

Esta alimentação trifásica é fornecida posteriormente ao motor de indução trifásico que aciona a locomotiva. Uma vez que o sistema de duas linhas aéreas do sistema trifásico é substituído por uma única linha aérea por este sistema, é econômico.

Como já discutimos na eletrificação CA, que um sistema monofásico para CC é altamente popular, é a forma mais econômica de uma linha aérea única e possui uma ampla variedade de características de motores da série CC.
Neste sistema em particular, um fornecimento monofásico de 25KV e 50 Hz do sistema de linha aérea é reduzido pelo transformador dentro da locomotiva e, em seguida, convertido em CC por retificadores. A CC é alimentada ao sistema de acionamento CC para acionar o motor em série e controlar sua velocidade e sistemas de frenagem.

Isso é tudo sobre os sistemas de locomotivas elétricas. E, esperamos ter fornecido informações amplas e relevantes sobre os vários sistemas de abastecimento utilizados nos sistemas de tração.

Encorajamos você a escrever suas sugestões, comentários e feedback sobre este artigo ou idéias de projeto na seção de comentários fornecida abaixo, e também esperamos suas sugestões para reduzir os acidentes de curto-circuito nos sistemas de tração.

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