三轨与架空电缆:在电力消耗方面效率更高?


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我很清楚,有许多不同的因素需要考虑,例如易于安装/维护,从AC转换为DC,环境,距离,速度,转弯频率等等。

暂时将所有这些放在一边,假设我们建造了一条10英里长的示范跑道,沿途有一些山丘和转弯,并配有第三条轨道和架空电缆。进一步假设我们有两列火车(一列配有受电弓,另一列带有接触鞋)。它们具有完全相同的重量,并被编程为以相同的速率加速和减速,并以相同的速度运行。

哪一个在10英里的运行结束时会消耗更多的电力?

奖金问题:第三根导轨比架空导线更宽更厚。更多的电力浪费了吗?


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你认为两者都有相同的电源电压吗?
Ariser 2015年

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@Ariser:我什么都不做。以您喜欢的方式重新排列电源电压,使用您能想到的任何技巧,有大量的乐趣,模拟我想要的任何东西,但是请在某个地方放置一个类似于您的电力公司使用的电表,在适当的时间做适当的读数打印出两张账单,告诉我哪一张更大。
Ricky 2015年

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有趣。我的直觉是开销更有效......但我不是电气工程师。
grfrazee 2015年

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我觉得与所有其他考虑因素相比,任何电气差异都会非常小。您真的关心电气特性还是您认为电气差异是主要的决定点?
hazzey

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正如答案所说,在相同的电压下,第三轨将更有效。然而,架空电缆更难接触或踩......它们通常具有更高的电压(例如25kv而不是600v)并且允许更高的效率。
布莱恩德拉蒙德2017年

Answers:


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你的“奖金问题”在这里有答案。假设两列火车是完全相同的,并且功耗相同(如果你有相同的重量,电机和尺寸,那么),你的传输损耗就会降低。

导体的电阻为R = L * Rho / A. L =长度Rho =电阻率(材料特性)A =横截面积

假设两个系统的L相同,则归结为横截面积。轨道较大,因此在将电力传输到列车时损失的电力较少。

P = I ^ 2 * R

P =功率,I =电流,R =电阻(从上方)

因此,在将电流传递到火车的行为中,电力会丢失。线路/轨道比实际转移到列车更多,并且因为轨道具有较低的阻力,所以它们浪费较少的功率。

注意:通常,当架空线用于动力传动系时,这是出于安全考虑。如果人们在附近,并且可能在轨道上行走,就像地上的街道(“小车”)列车那样,当他们踩到轨道时不要电击它们是很有意义的。


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架空电力线或轨道。对于前往火车的动力,它们都可以被认为是“传输线”。
Stack Tracer 2015年

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另外,请参阅上述有关架空与铁路安全性的答案的更新。
Stack Tracer 2015年

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是的,他说第三轨将以更少的损失为火车提供动力。我总是记得电气传输阻力的方式类似于流体流动(可能是因为我是MechE。)随着管道变得越来越小,流体通过它们越来越难,并且你会失去更多的能量(压力)。这样做。与电线中的电流相同。
Trevor Archibald

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@Ricky,是的。那是正确的。
Stack Tracer 2015年

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这假设两者都是由相同的材料制成的。在架空供电的情况下,您通常使用连接到铜或铝供电电缆的钢制接触电缆,因此没有理由认为两者之间的传输损耗会有很大差异。
克里斯·约翰斯
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