Re: [問題] 高鐵有沒有供電中性區間
※ 引述《hoder (薛丁格的貓會科科)》之銘言:
: 第 609篇 推 fabg
: 作者 fabg (晴空飛翔向日葵) 看板 Railway
: 標題 Re: 高鐵有中性區間嗎?
: 時間 Thu Jan 4 17:57:30 2007
: 我剛剛查了一下日本新幹線現有的系統,台灣也是一樣的設計方式.....
: 不過小弟不是學電的.....若有錯誤還請大家多包含.....
: 高速鐵路採用的是AT饋電的方式(中文翻譯叫做「自耦變壓器」),
: 和台鐵用的BT饋電方式不太一樣,
: 如果使用BT饋電,需要有中性區間,因此中性區間就要採取惰走的方式....
: 但AT饋電把原有的中性區間變成中性點,
: 變壓器中性點把饋電線和軌道相連接.....
: 因此列車不用惰走就可以更換兩變電站之電相..
: (看不懂對吧....其實小弟也是一知半解..XD)
: 總之.....AT饋電的好處就是不用像是BT饋電一樣,
: 需要有中性區間並把電切斷,這樣可以增加列車加速的效率.....
: 以下補充台灣高鐵各變電站的資料....
以上是錯誤認知,高鐵也是有中性區間的,只不過列車設計較為先進,並不會特
別需要駕駛員去切掉電門,軌道上面也沒有「預、切、復」這種號誌。(在時速
三百公里的情況下,大概也看不到)高鐵列車的動力系統會接收號誌系統傳過來
的信號,接近中性區間時,會暫時切斷動力輸出,通過後再恢復。台鐵較為新式
的列車也是如此設計。
這裡不討論直流供電系統。單相交流供電系統主要有三種類型:直接饋電、BT饋
電、AT饋電。三種饋電方式都要有中性區間將不同變電區間的電力信號做隔離的
動作。
一、直接饋電(Direct Feeding):
直接饋電的作法非常簡單,電力經由架空輸電線路,經由列車集電弓流入列
車動力系統,再經由鐵軌接地,流回變電站。這種系統架構非常簡單,但由於
地球本身能夠近似成為一個超級大電容,等效電路只有一條交流輸電線路,輸
電線路的信號將干擾鐵路附近的通信系統,當然包括鐵道通信系統,此為直接
饋電之最主要缺點。
二、BT饋電(Booster Transformer Feeding):
BT饋電改良自直接饋電,由於直接饋電的等效電路只有一條輸電線,因此若
能將列車流出的電流不經由鐵軌,而是經由線路返回變電所,且使該條線路之
電流相位與架空線路相反,則兩條輸電線產生之電場和磁場可以相消,大幅減
低對鄰近地區通信系統的干擾。
BT饋電之架空線路每隔一段距離會串連增壓變壓器(Booster Transformer)
的一次側,而鐵軌則每隔一段距離與增壓變壓器之二次側串連,二次側與一次
側之線圈匝數相同,但是纏繞方向相反,依照安培右手定則,電流流向會相反
。如此當電流通過一次側時,會在二次側產生相等大小、方向相反之感應電動
勢,該電動勢會將鐵軌上的電流汲取進入線路中。因此BT饋電在大部分區間可
以近似成為有兩條相反信號之輸電線路。
BT饋電示意圖:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/ja/b/bb/BT-Feeding.png
三、AT饋電(Auto-Transformer Feeding)
AT饋電系統改良自BT饋電系統。BT饋電系統的缺點在於輸電系統中電流分佈
會隨列車位置而改變,有些地方甚至只能維持直接饋電的供電形式,仍然造成
電磁干擾,其牽引網阻抗對列車與變電所距離的變化也較為劇烈。
假設採用25kV、60Hz之列車輸電系統,則AT饋電實際上由變電所輸出之電源
大小為50kV、60Hz,恰好為兩倍。鐵道沿線每隔一段距離有一自耦變壓器,其
一次側兩端與該50kV之信號相連,一次側線圈之中點(線圈匝數為總匝數一半
處)則為中性點,與鐵軌相連(接地),因此對於列車而言,架空輸電線路與
軌道之壓差仍為25kV、60Hz,與BT饋電時無異。同時由於明顯有兩條輸電線路
,其信號大小相同,相位相反,因此仍然具有BT饋電減低電磁干擾的優勢。而
列車牽引網阻抗對列車與變電所距離的變化則較BT饋電系統平順。
另外,由於輸送電壓為兩倍,電能消耗減少,電力因此可以送得更遠,因此
變電站之間的距離也可以拉遠,減少變電站的數目,降低設置成本。
AT饋電示意圖:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/ja/2/2e/AT_Feeding.png
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