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我國高鐵的供電方式

生活 更新时间:2024-09-28 13:26:40

我國高鐵的時速往往能達到300km/h,運行速度這麼快,是怎麼供電的呢?還有高鐵頭頂上密密麻麻的電線,在常年累月的高速摩擦下,會不會發生斷裂呢?

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人們在日常生活中,依舊習慣:坐火車的叫法。是因為一開始的火車是燒煤的,确實要點火燒鍋爐産生水蒸氣。但是現在,即便是綠皮火車,也有很多是用電了。高鐵自然也是使用電力驅動的。而且,所用的電并不是高鐵自身攜帶的。所以你才看到每隔一段車廂,高鐵上就會舉起一個受電弓,和上面負責供電的輸電線接觸以後,就能連通電路了。而且受電弓會适當網上頂着電線,因為一旦不接觸整個高鐵就斷電了,非常危險。那麼這個電線常年累月接受摩擦,這個電線為什麼磨不斷呢?

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首先,這種電線的材質确實很耐磨的。而且電線的摩擦時間也不長,雖然電線随時都在和高鐵的受電弓接觸,但對于每一小段電線來說卻不是,每一小段隻和受電弓磨損很短的時間,所以電線是比較耐用的。與其擔心電線磨損,倒不如去擔心時時刻刻都在磨損的受電弓。

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第二,摩擦的方向問題。受電弓摩擦電線,是平行于電線延伸方向的。這樣的磨損會讓電線越來越細,但不會讓電線突然斷掉,所以配合耐磨材料,一條電線能用很長時間。

第三,高鐵在深夜和淩晨是沒有車次的。這是因為它們都在檢修。因為高鐵運行速度很快,一個小毛病可能就會發生大事故。所以每天運行完畢,到了深夜,即使不賺錢也要檢修。并且第一趟高鐵不載客空車運行,就是為了檢測高鐵自己和鐵路線路上的故障。這時候一旦發現電線有什麼問題,就會及時處理。保證安全。

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最後來說一說受電弓。前面提到,每一段電線摩擦的時間很短。但是受電弓卻時刻在摩擦。所以不能隻擔心電線會不會斷,受電弓也要看一看吧。其實也有兩大措施,保護受電弓。

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第一,高鐵的受電弓材料是一種既順滑又耐磨的特制石墨闆,這是考慮到石墨就有良好的導電性,還有較好的潤滑性能。并且每一個石墨闆都有一定厚度,從而保證受電弓使用的時間更長。即便是磨損到一定程度,僅僅隻需要更換與高壓導線接觸的石墨就可以了,而受電弓的磨損非常小。并且這樣設計,還可以防止在300km/h的高速下,摩擦出電火花。

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其次,如果有的朋友細心觀察就會發現,電線并不是直直的和鐵軌平行,而是會左右不停地擺動,一會在左邊,一會又跑到右邊去了。這樣可以一碗水端平,讓石墨闆均勻磨損。防止出現一個地方已經快磨完了,别的地方還沒磨損的情況。

所以,高鐵的電線和受電弓是非常堅挺的。退一步講,就算電線突然斷掉,動車也失去動力。也會呼叫控制中心,及時調度所有列車,避免發生事故。

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不過話說回來,其實受電弓和電線這一對,和車輪鐵軌的情況十分相似。車輪和受電弓一樣時刻都在磨損。電線和鐵軌一樣,每一段的磨損時間很短。所以不停在磨損的車輪會被制造的會更耐磨一些。

并且這兩對都擔負了非常重要的任務。車輪自然不用多說。鐵軌的鋪設也是有細節的。日常生活中,大家都經曆過,如果我們坐車向右轉彎,那麼會把你向左甩。高鐵也是這樣,所以高鐵向右轉彎時,會被向左甩,這時車輪就會向右擠壓鐵軌,加劇磨損。所以,向左轉彎的鐵軌,右側軌道會高一些,讓車身向左稍微傾斜。經過嚴格計算,這兩種狀态正好相互抵消。你就感到平穩。而高鐵駕駛員則要在轉向時盡量保持整個計算出來的速度。

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而受電弓和電線也是一個複雜系統的組成部分,首先國家供電系統的110KV三相電網經過變壓器轉變為27.5kV交流電施加在電線上,最後因為電線的電阻損耗,實際給到受電弓的電壓不低于25kV。然後經過逆變器轉變為直流電。而後根據需求,轉變為不同電壓的交流或者直流電,來驅動列車或者給車廂供電。就是靠這些系統的通力配合,我們的高鐵能跑出最高400多千米每小時的速度

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我們在長時間的發展過程中,逐步總結出了中國自己的标準。而現在這一套關于高鐵的标準正在走向世界。不僅如此,我們國家還在研發更加黑科技的磁懸浮列車。不僅速度更快而且有望消除摩擦這個困擾我們很久的問題。

首先,磁懸浮列車的原理很簡單。就是利用磁鐵同性相斥讓列車懸浮,不過列車和軌道上的都是電磁鐵,需要通電就是了。這樣就可以避免車輪和軌道的摩擦了。不過這樣還不夠,因為這隻是讓列車浮起來。

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這樣和鐵軌的摩擦是沒了。但是空氣阻力又變成了一個難題。因為阻力和速度的平方成正比。所以速度變為原來的兩倍,空氣阻力就是原來的四倍。所以速度一旦上來了,空氣阻力就不能再簡單通過流線型車體來解決了。于是,誕生了兩種解決辦法。

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1.列車軌道做成密封的。抽成真空。即使抽不成真空,也要盡量抽走空氣。空氣阻力?沒空氣哪來的阻力。但是這樣成本巨大,光是這樣一個密閉的隧道就造價不菲。别說還有車和軌道了。

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2.讓空氣和列車保持速度一緻,沒有相對運動何談空氣阻力?可是這裡有一個關鍵問題,不是這個軌道内所有列車運動速度都一樣,氣流速度應該定多少。甚至有些車是在反向運行的。對這輛車是沒有阻力了,對于反向運行的那一輛來說阻力反而比不吹氣更大了。

所以再三衡量,還是抽氣法比較靠譜,而且你可以不全抽麼,找一個阻力和成本的平衡點。我國目前的磁懸浮列車計劃走的就是這條路。一旦實現,有望讓磁懸浮列車的速度達到1000公裡每小時,比一般的亞音速客機還要快。

我們也期待這一天早日到來,讓我國的科技水平更上一層樓。

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