고속 열차의 비디오를 볼 때 항상 상단 근처에서 전기가 폭발하거나 아크가 발생합니다. 왜 그런 일이 발생합니까? 나는 Acela 가 그것을 많이하지만 다른 고속 열차도 그것을 한다는 것을 알고 있습니다.

몇 가지 요인이 이에 영향을줍니다.

• 고속 에서 팬터그래프가 전차선과의 접촉을 잃을 가능성이 더 높습니다.
• 저속 열차도 아크가 발생할 수 있습니다.
• 고속 열차는 종종 고전압 (15 또는 25kV)을 사용하는데, 이는 구형 열차에서 사용되는 저전압 (예 : 1500V)보다 더 먼 거리에서 아크가 가능합니다.

전기 열차의 팬터그래프가 트롤리 와이어와 접촉하는 지점은 레일 구성 요소 제조업체와 테스트 엔지니어가 예측하고 개선 할뿐만 아니라 이해하기 가장 복잡하고 어려운 환경 중 하나를 만듭니다.

열차가 효율적으로 운행 되려면 팬터그래프가 전차 시스템에 매달린 트롤리 와이어와 지속적으로 접촉해야합니다. 그러나 이러한 와이어와지지 구조물은 특정 섹션에서 서로 다른 수직 강성을 나타냅니다. 전차 시스템 지그재그는 홈 가공을 방지하기 위해 30 ~ 100 미터 간격으로 진행됩니다. 팬터그래프가 와이어에 적용되는 힘은 잘 정의 된 범위 (70N ~ 120N) 내에 있어야합니다. 너무 낮 으면 접촉이 끊어지면 아크가 발생하여 열차의 동력이 손실 될뿐만 아니라 에칭 및 과열로 인해 트롤리 와이어와 접촉 막대가 손상됩니다. 힘이 너무 높으면 마찰로 인해 와이어와 접촉 막대가 조기에 마모됩니다.

적절한 양의 힘을 전달하려면 가변적 인 수직 운동이 필요합니다. 그러나 열차가 더 빠른 속도로 움직일 때 팬터그래프는 적절하게 반응하는 능력을 잃습니다. 트롤리 와이어가 가능한 평평한 경우에도 방해받지 않고 매달린 경우에만 평평합니다. 팬터그래프가 와이어를 들어 올리면 변형이 발생합니다. 상승도가 너무 높으면 팬터그래프가 훨씬 더 큰 파형을 만들어 다음 팬터그래프가 라인 아래로 내려 오는 경우 접촉 문제를 일으 킵니다.

쇠사슬 와이어를 고정하지 않습니다 : 그것은 기차가 바람에 의해 이리저리 이동됩니다.

일반적으로, 팬터그래프가 전차선 아래로 흐를 때, 와이어의 장력과 단위 길이 당 질량에 의해 결정된 속도로 와이어 아래로 이동하는 물결 모양의 방해를 설정합니다. 열차가이 임계 속도에 도달하면 팬터그래프가 교란을 따라 잡아 전선의 수직 변위 및 접점 중단이 발생합니다. 열차의 최고 속도는 전차의 임계 속도에 의해 제한됩니다. 이 문제는 표준 TGV 전차선의 임계 속도보다 훨씬 높은 속도로 세트 325를 테스트하는 것이 바람직했기 때문에 테스트 실행의 핵심이었습니다.

접점과 와이어 사이의 불규칙성 (범프 등)으로 인해 접점이 분리 될 때 고전압이 여전히 연결을 유발하기 때문입니다.

다른 사람들이 게시했듯이 팬터그래프와 가공 도체 사이의 일시적인 격차가 해답의 일부이지만 완전한 이야기는 아닙니다. 다른 큰 요인은 열차의 모터가 유도 성 부하 이며, 회로가 중단 될 때 발생하는 문제를 심각하게 복잡하게합니다.

유도 성 부하로 회로가 중단되면 부하를 통과하는 전류가 즉시 0이 될 수 없습니다. 대신 전류가 계속 부하를 통해 흐르고 중단 지점에서 전압 스파이크가 발생합니다. (이를 수행하기위한 추가 에너지는 실제로 유도 성 부하 에서 발생합니다.) 고장 (예 : 아크)이 발생할 때까지 전압이 갑자기 상승합니다. 하나의 아크가 형성되고 전압이 떨어지지 만 플라즈마가 일반적인 온도에서 공기보다 전도성이 높기 때문에 아크를 유지하기 위해 더 적은 전압이 필요합니다.

고속 열차에 흐르는 전류는 일반적으로 저속에 비해 훨씬 높기 때문에 회로가 ​​차단 될 때 발생하는 전압이 더 높습니다.

팬터그래프의 지지력은 15-40 파운드, 외부에서 60 파운드입니다. (7-18kg, 최대 30 정도).

트롤리 (접촉) 와이어는 3 / 8-1 / 2 "(10-13mm)의 꼬인 강철 메신저 (보조) 와이어와 함께 일반적으로 4/0 ~ 400kcmil (107-200mm ^ 2)의 단단한 청동 또는 구리로 만들어집니다. ) 직경 : 메신저 와이어는 100-200 피트 (30-60m)마다지지되며 6-10 피트 (2-3m)마다 접촉 와이어를 지원하므로 접촉 와이어는 발 (0.3m)까지 자유롭게 상승 할 수 있습니다. ) 열차가 지나갈 때 종종 옆으로 움직이지 않지만 수직으로 자유롭게 움직일 수있는 스태빌라이저 바가 있습니다.

논의 된 바와 같이, 접촉 와이어의 불규칙성 또는 정지 방식에있어 팬터그래프와 와이어가 잠시 분리 될 수 있습니다.

와이어의 파동으로 인해 순간적으로 분리 될 수도 있습니다. 와이어 또는 기차가 충분히 움직이면 와이어가 팬터그래프의 구부러진 "호른"위로 움직일 수 있습니다.

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팬터그래프 작동 표면의 불규칙성으로 인해 아크가 발생할 수 있습니다. 일반적으로 삽입 된 구리 또는 청동 슬라이드가 있습니다. 활주로 인한 물리적 인 손상 또는 아크로 인한 타는 부분은 와이어의 접촉을 잃을 수 있습니다.

또한 팬터그래프에는 일반적으로 앞뒤로 두 개의 슬라이드가 있으며, 팬터그래프에는 수평 또는 강한 스프링이있어 수평을 유지합니다. 구속력이 있거나 연결이 끊어 졌거나 스프링이 피곤하거나 파손 된 경우, 수평이 아니고 발 뒤꿈치 나 발가락에 올라 타서 접촉 불량이 발생할 수 있습니다.

물론 아크는 전류에 의해 발생합니다. 아크를 통해 전류가 지속적으로 유지 될 수 있습니다 (고속 레일에 사용되는 고전압 시스템에서 전압에 비례하는 경향이 있음). 그러나 고속 공기 이동은 아크를 스 너핑하여 순간적으로 열차의 전력을 차단합니다. . 전압 스파이크에 대해 이야기하십시오!

전압에 관한 것이 아니라 전류에 관한 것입니다.

* 라인 전압

고전류 회로가 차단되면 (특히 유도 성 회로) 접점 사이에 아크가 형성됩니다. 그러면 높은 전류가 아크를 유지합니다. 저항 가열은 공기를 플라즈마로 바꾸고 플라즈마는 전류를 전도합니다. 아크 용접의 기초이며 20V의 낮은 전압에서 수백 개의 앰프를 사용합니다.

고속 5000fps에서 용접 (클로즈업 아크, 스패 터 표시)

보행 속도로 움직이는 저전압 (보통 600-800V) 트램조차도 전차의 중단 점에서 아크를 발생시키고 스파크를 발생시키는 반면 지하철은 파워 레일 수준에서 동일합니다.

지하철 불꽃 | 뉴욕 눈보라 2017

높은 전류 요구 사항으로 인해 스파크는 대부분 열차가 가속 중일 때 (예를 들어 정지 상태에서) 또는 고속을 유지하기 위해 많은 전력을 소비 할 때 발생하지만 전압이 같은.

저속 작동에서, 이것은 주로 다른 회로를 분리하는 물리적 갭에 의해 또는 얼음, 눈 또는 잎으로부터의 오염에 의해 외부의 와이어 슈 시스템에 접촉이 끊어 질 때 발생한다.

고속 작업에서는 모든 저속에 추가하여 범프에서 너무 빨리 움직일 때 바퀴가 순간적으로 움직일 수있는 오프로드 트럭과 마찬가지로, 팬터그래프가 전차의 불규칙성을 뛰어 넘어 여분의 브레이크가 발생합니다. 이러한 불규칙성 중 일부는 팬터그래프 자체에 의해 도입됩니다. 하나는 줄타기에서 거꾸로 된 곡예사로서 전차의 팬터그래프를 상상할 수 있습니다. 아크로바트에 중력이 작용하는 대신 팬터그래프는 스프링을 통해 전차를 위쪽으로 밀기 때문에 서스펜션 지점 아래를 통과 할 때 전체 시스템이 위아래로 점프합니다.

고속 열차의 비디오를 볼 때 항상 상단 근처에서 전기가 폭발하거나 아크가 발생합니다. 왜 그런 일이 발생합니까?

접촉에 틈이 있으며, 틈을 통해 쏜 전자는 공기를 플라즈마로 바꾸고 공기를 분해합니다. 공기는 플라즈마이므로 전류를 전도 할 수 있습니다. 이것은 약 3kV / mm에서 발생하므로 전압이 관련되어 있음을 알 수 있습니다.

또 다른 요인은 가공선 프로파일이 고속으로 훨씬 빠르게 변한다는 것입니다. 접촉 선은 항상 레일과 정확히 같은 거리에 있지 않습니다.

팬터그래프는 접촉 와이어에 일정한 압력을 가하기 위해 지속적으로 재조정되지만 고속에서는 충분히 빠르지 않습니다. 컨택트 와이어의 압력이 충분하지 않은 경우 팬터그래프를 몇 mm 아래로 내리면 아크가 생길 수 있습니다.

참고로, 저전압 트레인은 충분히 빠르거나 접촉 와이어의 모양이 좋지 않은 경우에도 매우 가시적 인 아크를 생성 할 수 있습니다 (낮은 전압은 일반적으로 DC라는 사실에 의해 보상됩니다).