Trenes: en el sistema de alimentación de CA de un tren eléctrico, ¿qué significa ‘convertir la potencia trifásica en dos fases que se alimenta a cada una de las vías aéreas arriba y abajo’?

Answer 1

Con respecto a la conversión de 3 fases a 2 fases, aquí hay un poco de historia interesante, desde la década de 1890, sobre el “Scott T-Transformer”. El transformador Scott-T puede convertir energía trifásica (rotación de 120 grados, 3 cables) en energía bifásica (rotación de 90 grados, no 180), energía de 4 cables y, lo que es más importante, para su aplicación original hace más de 100 años, viceversa.

Aquí hay un diagrama esquemático, del artículo de Wikipedia citado:

Esto fue importante en los primeros años de la generación de electricidad, existían generadores y motores de 2 y 3 fases. El Scott T-Transformer permitió la transferencia de energía (equilibrada) entre los dos sistemas.

Tenga en cuenta la similitud de la “Conexión Scott” con la conexión delta High-leg, una distribución del lado de la carga que proporciona potencia monofásica a 120, 208 y 240 voltios (con neutro), junto con delta trifásica a 240 voltios por fase. La conexión de “alto tramo” de 208 voltios es de + -90 grados en relación con una conexión a través de las otras dos fases, y es esta misma conexión de “tramo alto” la que utiliza el transformador “Teaser” de Scott T-Connection.

La energía de dos fases de 90 grados finalmente se volvió obsoleta ya que la fase 3 puede transmitir más energía con menos cables.

En cuanto a las aplicaciones para trenes eléctricos, no tiene sentido porque las cargas en el lado de 2 fases rara vez se equilibran, por lo que la carga en la alimentación de 3 fases tampoco se equilibrará. Según el artículo de Wikipedia citado anteriormente:

En los tiempos modernos, las personas han tratado de revivir la conexión Scott como una forma de alimentar los ferrocarriles eléctricos monofásicos a partir de suministros de servicios públicos trifásicos. Esto no dará como resultado una corriente equilibrada en el lado de 3 fases, ya que es poco probable que 2 secciones de ferrocarril diferentes conectadas, ya que las 2 fases se ajustarán en todo momento a la presunción de Scott de ser igual. La diferencia instantánea en la carga en las 2 secciones se verá como un desequilibrio en el suministro de 3 fases, no hay capacidad para suavizarlo.

Answer 2

Creo que las otras respuestas están un poco fuera de lugar. Prácticamente todos los ferrocarriles eléctricos modernos funcionan con corriente continua (principalmente tranvías urbanos y trenes subterráneos) o corriente alterna monofásica, mientras que las redes de servicios públicos son de corriente alterna trifásica.

Los ferrocarriles de CC modernos pueden usar fuentes de alimentación (llamadas “rectificadores”) alimentados directamente por CA trifásica, pero los ferrocarriles de CA deben seleccionar una fase para cada sección de la vía. (Algunos países, por ejemplo, Alemania, dedican redes de CA monofásicas especiales a sus ferrocarriles).

Mi comprensión se basa en el sistema de Amtrak en el segmento de Nueva York a Boston, pero creo que también se usa en otros lugares. La pista se alimenta con un transformador monofásico de derivación central secundario. El grifo central está conectado a tierra junto con los rieles que sirven como camino de retorno. Un extremo (caliente) del devanado está conectado a la catenaria (el cable aéreo que el tren contacta con su pantógrafo) y el otro extremo del devanado está conectado a un cable alimentador que corre a lo largo de las vías. Si el voltaje de catenaria / tierra es de 25 kV, entonces el cable de alimentación también está a 25 kV a tierra y hay 50 kV entre la catenaria y el cable de alimentación. Es decir, la catenaria y los cables de alimentación están 180 grados fuera de fase. Al igual que en la práctica residencial de América del Norte, esto se conoce como “fase dividida”, no “2 fases”.

Los autotransformadores (transformadores con un solo devanado) se distribuyen a lo largo de la pista entre los puntos de alimentación. El grifo central está conectado a tierra y los extremos están conectados a la catenaria y los cables de alimentación para ayudar a equilibrar las cargas entre ellos. También ayudan a alimentar trenes desde ambas direcciones, reduciendo la corriente máxima en cualquier sección de catenaria. Al igual que con los sistemas de fase dividida en general, usted obtiene (algunos de) la mayor eficiencia asociada con un voltaje más alto y al mismo tiempo proporciona un voltaje más bajo y más seguro a las cargas (25/50 kV para el ferrocarril, 120 / 240V para el residencial).

Como de costumbre, Wikipedia es su lugar de referencia para obtener una descripción más detallada más referencias: https://en.wikipedia.org/wiki/Am …

Answer 3

Los trenes eléctricos tienen su potencia entregada en un solo cable : no tienen la opción de funcionar en tres fases. La potencia de la red, por otro lado, se entrega como trifásica. Se podría conectar una sola fase al sistema del tren, pero eso desequilibraría el suministro localmente y no es una buena ingeniería. Entonces, en la subestación, un motor trifásico acciona un generador monofásico que suministra la energía (generalmente a 25kV) a la línea aérea. Los últimos sistemas pueden hacerlo con un convertidor electrónico en lugar de un generador de motor, pero el principio es el mismo.

Answer 4

Depende La mayoría de los trenes más nuevos funcionan con CC o toman 3 fases y la convierten a CC a bordo para proporcionar velocidades variables.

No existe un proceso como “convertir” trifásico a 2 monofásico, simplemente elige dos de los cables de fase y los considera cada uno como una fuente monofásica. Cada carga solo ve una fase única, por lo que no tiene idea de que la “otra” fase no está a 180 grados, es 120. Algunas casas en los EE. UU. / 208 voltios, el 208 a través de los dos cables calientes es la diferencia vectorial entre dos de las tres fases. Es por eso que bastantes electrodomésticos dicen que funcionan con 208/240 voltios.

Answer 5

La carga eléctrica del tren eléctrico es una carga muy inestable y desequilibrada incluso para la operación monofásica. Estas cargas crean un desequilibrio en los sistemas de red, por lo que los ferrocarriles se cobran más.

En la India, generalmente una subestación eléctrica de 132000 voltios a 25000 voltios suministra 3 fases de 25000 voltios, de las cuales 2 fases se utilizan para líneas ascendentes y descendentes, mientras que la tercera fase permanece libre. Después de cierta distancia, la fase de reserva comienza a abastecerse y una de las fases se vuelve de reserva.

Por lo tanto, la rotación de fases se realiza de modo que las 3 fases se usen de 2 en 2.

Answer 6

En el primer sistema de A / C exitoso en los EE. UU., El cable de la carretilla era solo una fase del sistema de A / C trifásico. Las tres fases fueron: Trolley, Feeder and the Tracks, The Track fue la fase neutral, es decir: retorno actual. Los motores modernos de A / C funcionan con D / C si tienen que funcionar en el tercer riel; de lo contrario, solo usan A / C. Los modernos usan rectificadores para hacer ondas cuadradas D / C y luego se suavizan para los motores de tracción usando varios métodos.