Электрооборудование метрополитена и всего его подвижного состава сильно отличается от наземного железнодорожного транспорта. И связано это с очень высокими потребляемыми токами.
Так например в часы пик электропоезд метро, состоящий из девяти вагонов, забитый пассажирами, может на протяжении нескольких секунд потреблять ток до 7500 ампер. Это происходит в момент трогания состава и его ускорения. При так называемом выбеге, или же остановке по инерции, ток вообще падает до нуля. Обычно же удаётся фиксировать потребляемые токи около 5 тыс. ампер во время разгона.
Об этом рассказали Едином диспетчерском центре Московского метрополитена.
И отсюда возникает вопрос: почему токи в метро такие большие, и почему нельзя их уменьшить?
Так уж заложено природой, что электрическая мощность складывается из двух параметров - это напряжение и ток. Мощность легко вычислить, просто перемножив напряжение и ток. И если у нас по каким-то причинам слишком высокие токи, то это значит только одно - мы намеренно сделали напряжение низким.
В метрополитене используется постоянное напряжение 825 вольт, и это очень мало. Потому что те же наземные электрички в основном работают от контактной сети с постоянным напряжением 3 тыс. вольт. А поезда так вообще используют переменное напряжение 25 тыс. вольт. И такое повышенное напряжение нужно ради снижения тока. Потому что чем выше ток, тем нужно больше сечение провода.
Когда контактный провод висит в воздухе, то его просто вынуждены делать максимально тонким, потому и используют высокое напряжение.
В метро же всё иначе. Никаких контактных проводов, которые обычно висят в воздухе, здесь нет. Зато есть контактный рельс, который сделан из стали. Вот по нему вагоны метро и получают энергию постоянного тока. Причём площадь поперечного сечения этого контактного рельса составляет 6600 кв. мм. И фактически он способен передавать ток до 6600 ампер в длительном режиме.
И поэтому именно использование толстых стальных контактных рельс в метро позволили уйти от высоких напряжений в сторону высоких токов. Энергосъём с рельса на моторный вагон осуществляется через специальный скользящий токоприёмник.
Уход от высоких напряжений в метрополитене также продиктован и нормами безопасности. Поскольку контактный рельс хоть и закрыт сверху защитным пластиковым изолирующим кожухом, но тем не менее он расположен внизу, и теоретически у неосмотрительных пассажиров может быть к нему доступ.
Что же касается мощностей поездов метро, то она складывается из мощностей электродвигателей.
Так например номинальная мощность одного тягового электромотора поезда "Ока" составляет 170 кВт. В каждом вагоне их четыре. Итого мощность одного вагона составляет 680 кВт.
Другое дело, что поезд метро составляется не только из моторных вагонов, но и из так называемых немоторных, в которых нет тяговых электродвигателей.
И таким образом если взять для примера 9-вагонный поезд метро и расположить моторные и немоторные вагоны через один, то в итоге получится 5 моторных и 4 не моторных вагона.
Пять моторных вагонов в поезде метро - это номинальная мощность: 680 кВт • 5 = 3400 кВт.
Делим эту мощность 3.400.000 Вт на напряжение 825 В и получаем ток 4131 ампер. И как-то он не дотягивает до заявленных в диспетчерском центре 5 килоампер.
А всё потому, что при больших нагрузках напряжение слегка присаживается с 825 вольт до 680 вольт. А при той же мощности и напряжении уже в 680 вольт, ток как раз и составляет те самые заявленные 5 тыс. ампер.