Только в 1950-х годах был создан однофазный переменный ток стандартной частоты и получил широкое распространение. Первые попытки использования однофазного переменного тока стандартной частоты были предприняты в Венгрии в 1923 году венгерской компанией Kálmán Kandó на линии между Будапештом-Нюгати и Алаг, используя напряжение 16 кВ при частоте 50 Гц. Локомотивы имели четырехполюсный вращающийся фазовращатель питающий один тяговый двигатель полифазного асинхронного типа напряжением от 600 до 1100 В. Число полюсов на двигателе мощностью 2500 л.с. могло быть изменено с помощью контактных колец, чтобы работать на одной из четырех синхронных скоростей. Испытания прошли успешно, и с 1932 по 1960-е годы поезда на линии Будапешт-Хегьешалом (в направлении Вены) регулярно использовали эту систему. Через несколько десятилетий после Второй мировой войны система 16 кВ была заменена на российскую, а затем французской системой 25 кВ. Сегодня на некоторых локомотивах в этой системе используется трансформатор и выпрямитель для подачи низковольтного пульсирующего постоянного тока на двигатели. Скорость регулируется переключением отводов обмоток на трансформаторе. В более сложных локомотивах используются тиристорные или IGBT-схемы для для генерации переменного тока с переменной или даже переменной частотой, который затем подается на асинхронные тяговые двигатели переменного тока.
Эта система достаточно экономична, но имеет свои недостатки: фазы внешней электросети нагружаются неравномерно, и возникают значительные электромагнитные помехи , а также значительный акустический шум.
В Соединенных Штатах обычно используется напряжение 12,5 и 25 кВ при частоте 25 или 60 Гц. Переменный ток 25 кВ, 60 Гц является предпочтительная система для новых высокоскоростных и дальних железных дорог, даже если железная дорога использует другую систему для существующих поездов.
Для предотвращения риска смешения источников питания участки линии, питающиеся от разных фидерных станций, должны быть строго изолированы. Это достигается с помощью нейтральных секций, которые обычно устанавливаются на фидерных станциях и на полпути между ними. Хотя, как правило, в любой момент времени используется только половина, остальные используются для того, чтобы фидерная станция могла быть отключена, а питание подавалось от соседних фидерных станций.
Нейтральные секции обычно состоят из заземленного участка провода, который отделен от проводов с обеих сторон изолирующим материалом, разработанными таким образом, чтобы чтобы пантограф плавно переходил от одной секции к другой. Заземленный участок предотвращает дуги от одной токоведущей части к другой, поскольку разница напряжений может быть если токоведущие секции находятся на разных фазах, и защитные выключатели могут не сработать.
Чтобы предотвратить опасность возникновения дуги от одного участка провода к другому при прохождении через нейтральную секцию поезд должен двигаться накатом, а автоматические выключатели должны быть разомкнуты.
Во многих случаях это делается вручную машинистом.
Чтобы помочь им, непосредственно перед нейтральным участком установлен предупреждающий щит. После нейтральной секции устанавливается еще одно табло предупреждающее о необходимости повторного замыкания выключателя, хотя машинист не должен делать этого до тех пор, пока пока задний пантограф не проедет мимо этого табло. В Великобритании используется система, известная как Automatic Power Control (APC), которая автоматически включает и выключает выключатель. Это достигается за счет использования комплектов постоянных магнитов вдоль пути, соединенных с детектором на поезде. Единственное действие, которое требуется от машиниста, - это отключить питание и тронуться с места. Поэтому на нейтральных участках и на подходе к ним по-прежнему устанавливаются предупреждающие щиты. На французских высокоскоростных железнодорожных линиях, британской высокоскоростной линии в туннеле под Ла-Маншем и в самом туннеле под Ла-Маншем нейтральные участки преодолеваются автоматически.
Кроме того, существуют проблемы с соединением различных электросетей, особенно при соединении междугородних линий с участками, электрифицированными для пригородного движения, а также между пригородными линиями, построенными по разным стандартам. Это может привести к тому, что электрификация некоторых участков окажется очень дорогой.
Продолжение следует….
Поддержите канал – поставьте лайк.