Electric Traction MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Electric Traction - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

ट्रैक्शन मोटर्स

विद्युत मोटरें जो ट्रेन के पहियों को घुमाने के लिए शक्ति उत्पन्न करती हैं, ट्रैक्शन मोटर के रूप में जानी जाती हैं। ट्रैक्शन मोटर द्वारा उत्पादित घूर्णी बल ड्राइविंग गियर यूनिट और एक्सल के माध्यम से ट्रेन के पहियों तक प्रेषित होता है। ट्रैक्शन मोटर्स में उच्च दक्षता होनी चाहिए।

ट्रैक्शन मोटर्स की वांछनीय विशेषताएँ:

• उच्च प्रारंभिक बल आघूर्ण: प्रारंभिक जड़ता को दूर करने और वाहन को स्थिर अवस्था से गति में लाने के लिए आवश्यक।
• अच्छा गति नियंत्रण: कुशल त्वरण और मंदन सुनिश्चित करता है।
• पुनर्योजी ब्रेकिंग क्षमता: ब्रेकिंग के दौरान ऊर्जा को पुनः प्राप्त करने और दक्षता में सुधार करने में मदद करता है।
• कॉम्पैक्ट और हल्का डिज़ाइन: अंतरिक्ष दक्षता के लिए महत्वपूर्ण है, लेकिन सबसे महत्वपूर्ण यांत्रिक विशेषता नहीं है।

इस प्रकार, उच्च प्रारंभिक बल आघूर्ण ट्रैक्शन मोटर्स के लिए सबसे वांछनीय यांत्रिक विशेषता है।

व्याख्या

चरण 1 (त्वरण: P से Q)

• समय t₁ पर चाल 0 से V₁ तक बढ़ती है।
• यह एक ऊपर की ओर ढलान वाली रेखा बनाता है।

चरण 2 (स्थिर चाल: Q से R)

• समय t₂ पर चाल V1 पर स्थिर रहती है।
• यह एक क्षैतिज रेखा बनाता है।

चरण 3 (मंदन: R से S)

• समय t₃ पर चाल V1 से 0 तक घटती है।
• यह एक नीचे की ओर ढलान वाली रेखा बनाता है।

दिया गया चाल-समय ग्राफ चार अलग-अलग रेखा खंडों से मिलकर बनता है, जो चार भुजाओं वाला एक बंद आकार बनाता है। जबकि इसमें एक ट्रेपेज़ॉइडल संरचना है, इसके लिए सबसे सामान्य वर्गीकरण एक चतुर्भुज है क्योंकि एक ट्रेपेज़ॉइड एक विशिष्ट प्रकार का चतुर्भुज है।

व्याख्या:

विद्युत कर्षण में अनुभागीकरण

परिभाषा: विद्युत कर्षण में अनुभागीकरण, ऊपरी उपकरण (OHE) को अलग-अलग विद्युत अनुभागों में विभाजित करने की प्रक्रिया को संदर्भित करता है। यह तटस्थ अनुभागों, अनुभाग इन्सुलेटर और अन्य उपकरणों की स्थापना के माध्यम से प्राप्त किया जाता है जो OHE के विभिन्न खंडों को विद्युत रूप से अलग करते हैं। प्राथमिक उद्देश्य विद्युत कर्षण प्रणाली के सुरक्षित और कुशल संचालन को सुनिश्चित करना है।

उद्देश्य और कार्य सिद्धांत:

विद्युत कर्षण प्रणाली ट्रेनों को बिजली की आपूर्ति के लिए ऊपरी तारों पर निर्भर करती है। इन ऊपरी तारों को आमतौर पर विद्युत भार का प्रबंधन करने और सिस्टम की विश्वसनीयता बनाए रखने के लिए अनुभागों में विभाजित किया जाता है। अनुभागीकरण के मुख्य उद्देश्यों में शामिल हैं:

• रखरखाव के लिए पृथक्करण: अनुभागीकरण पूरे सिस्टम को प्रभावित किए बिना रखरखाव या मरम्मत के लिए ऊपरी उपकरण के कुछ हिस्सों को अलग और निष्क्रिय करने की अनुमति देता है। यह सुनिश्चित करता है कि रखरखाव गतिविधियों को सुरक्षित रूप से और अप्रभावित अनुभागों में ट्रेन संचालन को बाधित किए बिना किया जा सकता है।
• त्रुटि प्रबंधन: शॉर्ट सर्किट या विद्युत विफलता जैसी त्रुटि की स्थिति में, अनुभागीकरण प्रभावित अनुभाग को अलग करने में मदद करता है। यह त्रुटि को पूरे सिस्टम में फैलने से रोकता है और समस्या की त्वरित पहचान और समाधान की अनुमति देता है।
• लोड वितरण: अनुभागीकरण सिस्टम में विद्युत भार को समान रूप से वितरित करने में मदद करता है। कई अनुभाग होने से, विद्युत भार को अधिक कुशलता से प्रबंधित किया जा सकता है, जिससे सिस्टम के किसी भी एक हिस्से के अधिक भार के जोखिम को कम किया जा सकता है।
• संचालन लचीलापन: अनुभागीकरण विभिन्न परिचालन क्षेत्रों के पृथक्करण की अनुमति देकर परिचालन लचीलापन प्रदान करता है। यह जटिल रेल नेटवर्क में विशेष रूप से उपयोगी हो सकता है जहां विभिन्न अनुभागों में अलग-अलग परिचालन आवश्यकताएं हो सकती हैं।

ऊपरी उपकरण को तटस्थ अनुभागों (जिन्हें चरण विराम भी कहा जाता है) और अनुभाग इन्सुलेटर जैसे उपकरणों का उपयोग करके अनुभागों में विभाजित किया गया है। ये उपकरण सुनिश्चित करते हैं कि प्रत्येक अनुभाग के भीतर विद्युत निरंतरता बनाए रखी जाती है जबकि आसन्न अनुभागों को एक दूसरे से अलग किया जाता है।

सही विकल्प विश्लेषण:

सही विकल्प है:

विकल्प 2: ऊपरी उपकरण को अनुभागों में विभाजित करना

यह विकल्प विद्युत कर्षण में अनुभागीकरण के उद्देश्य का सटीक वर्णन करता है। ऊपरी उपकरण को अनुभागों में विभाजित करके, सिस्टम रखरखाव, दोष प्रबंधन, लोड वितरण और परिचालन लचीलापन के लाभ प्राप्त कर सकता है।

महत्वपूर्ण जानकारी

विश्लेषण को और समझने के लिए, आइए अन्य विकल्पों का मूल्यांकन करें:

विकल्प 1: धारा प्रवाह को कम करना

यह विकल्प गलत है क्योंकि अनुभागीकरण का प्राथमिक उद्देश्य धारा प्रवाह को कम करना नहीं है। जबकि अनुभागीकरण अप्रत्यक्ष रूप से धारा के वितरण को प्रभावित कर सकता है, इसका मुख्य उद्देश्य बेहतर प्रबंधन और सुरक्षा के लिए ऊपरी उपकरण को अनुभागों में विभाजित करना है।

विकल्प 3: वोल्टेज बढ़ाना

यह विकल्प गलत है क्योंकि अनुभागीकरण का उद्देश्य वोल्टेज बढ़ाना नहीं है। विद्युत कर्षण प्रणालियों में वोल्टेज स्तर बिजली आपूर्ति और ट्रांसफॉर्मर द्वारा निर्धारित किए जाते हैं, न कि ऊपरी उपकरण के अनुभागीकरण द्वारा।

विकल्प 4: दक्षता में सुधार करना

यह विकल्प आंशिक रूप से सही है लेकिन पर्याप्त विशिष्ट नहीं है। जबकि अनुभागीकरण लोड वितरण और दोष प्रबंधन को अनुकूलित करके बेहतर दक्षता में योगदान कर सकता है, यह प्राथमिक उद्देश्य नहीं है। मुख्य लक्ष्य विभिन्न परिचालन लाभों के लिए ऊपरी उपकरण को प्रबंधनीय अनुभागों में विभाजित करना है।

निष्कर्ष:

विद्युत कर्षण में अनुभागीकरण रेल नेटवर्क के सुरक्षित, कुशल और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करने के लिए एक महत्वपूर्ण अभ्यास है। ऊपरी उपकरण को अनुभागों में विभाजित करके, सिस्टम रखरखाव, दोषों और लोड वितरण को अधिक प्रभावी ढंग से संभाल सकता है। यह अभ्यास समग्र परिचालन लचीलापन और विद्युत कर्षण प्रणाली की सुरक्षा को बढ़ाता है।

संप्रत्यय:

• एक AC लोकोमोटिव में, शक्ति का प्राथमिक स्रोत आमतौर पर ओवरहेड लाइनों से प्राप्त होता है जो उच्च-वोल्टेज प्रत्यावर्ती धारा (AC) की आपूर्ति करती हैं।
• ये ओवरहेड लाइनें एक पैंटोग्राफ के माध्यम से लोकोमोटिव से जुड़ी होती हैं, जो AC शक्ति को लोकोमोटिव के विद्युत प्रणालियों में स्थानांतरित करती हैं।
• ओवरहेड लाइनें ग्रिड से सीधे उच्च-वोल्टेज AC की आपूर्ति करती हैं, जिसे लोकोमोटिव के अंदर ट्रैक्शन मोटर्स और अन्य प्रणालियों को शक्ति देने के लिए परिवर्तित और नियंत्रित किया जाता है।
  

AC लोकोमोटिव के लिए ओवरहेड लाइनों का उपयोग करने के लाभ:

• उच्च दक्षता: ओवरहेड लाइनों से बिजली लेने से कुशल और निरंतर बिजली वितरण की अनुमति मिलती है, क्योंकि बिजली सीधे ग्रिड से आपूर्ति की जाती है।
• कम उत्सर्जन: चूँकि ऑनबोर्ड ईंधन स्रोत (जैसे डीजल) की आवश्यकता नहीं है, इसलिए AC इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव उपयोग के बिंदु पर कोई उत्सर्जन नहीं करते हैं।
• संगत बिजली आपूर्ति: ओवरहेड लाइन से कनेक्शन का मतलब है कि बिजली लगातार उपलब्ध है, और लोकोमोटिव अनिश्चित काल तक चल सकता है जब तक कि यह विद्युतीकृत ट्रैक से जुड़ा हो।
• लागत प्रभावी: बिजली के लिए ओवरहेड लाइनों का उपयोग करने से ईंधन को ऑनबोर्ड ले जाने की आवश्यकता समाप्त हो जाती है, जिससे ईंधन से चलने वाले लोकोमोटिव से जुड़े समग्र वजन और रखरखाव लागत कम हो जाती है।

निष्कर्ष: ओवरहेड लाइनें AC लोकोमोटिव के लिए शक्ति का प्राथमिक स्रोत हैं। वे उच्च-वोल्टेज AC प्रदान करते हैं, जिसे लोकोमोटिव के अंदर ट्रैक्शन मोटर्स को चलाने के लिए परिवर्तित और नियंत्रित किया जाता है, जिससे लोकोमोटिव चल सकता है। यह प्रणाली कुशल, पर्यावरण के अनुकूल है, और इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव को ईंधन भरने की आवश्यकता के बिना लगातार संचालित करने में सक्षम बनाती है। इसलिए, विकल्प 4) ओवरहेड लाइनें सही उत्तर है।

विद्युत कर्षण प्रणाली:

• विद्युत कर्षण का मतलब चलन है जिसमें ड्राइविंग (या कर्षक) बल को विद्युत मोटर्स से प्राप्त किया जाता है। इसका उपयोग विद्युत गाड़ियों, ट्रामकार, ट्रॉलीबस और डीजल-विद्युत वाहनों आदि में किया जाता है।
• वे किसी न किसी स्तर पर विद्युत ऊर्जा के उपयोग को शामिल करते हैं।
• उदाहरण: बैटरी-विद्युत ड्राइव, डीजल-विद्युत ड्राइव, रेलवे विद्युत चलित्र ओवरहेड AC आपूर्ति, ट्रामवेज और ट्रॉली बसों से DC आपूर्ति के साथ दिया जाता है।

रेलवे पटरी विद्युतीकरण प्रणाली:

दिष्ट धारा कर्षण प्रणाली:

• सभी मामलों में, संपर्क प्रणालियों को सबस्टेशनों से दिया जाता है जो उपनगरीय लाइनों के लिए 3 से 5 km और मुख्य लाइनों की सर्विस के लिए 40-50 km तक फैलाए जाते हैं।
• सबस्टेशन को 110/132 kV, 3-फेज़ नेटवर्क (या ग्रिड) से बिजली मिलती है। इन सबस्टेशनों पर, यह उच्च-वोल्टेज 3-फेज़ आपूर्ति स्कॉट-संयोजन या V-संयोजन 3-फेज़ ट्रांसफार्मर की सहायता से कम वोल्टेज वाले एकल-फेज़ आपूर्ति में परिवर्तित हो जाती है।
• अगला निम्न AC वोल्टेज उपयुक्त दिष्टकारी या परिवर्तक (जैसे रोटरी परिवर्तक, पारा-आर्क दिष्टकारी, धातु या अर्धचालक दिष्टकारी) का उपयोग करके उपयुक्त DC वोल्टेज में बदल जाता है।
• DC मोटर्स AC मोटर्स की तुलना में लगातार और तीव्र गति नियंत्रण के लिए बेहतर अनुकूल हैं।
• DC ट्रेन उपकरण समान AC उपकरणों की तुलना में हल्का, कम खर्चीला और अधिक कुशल है।
• समान परिस्थितियों में काम करते समय, DC ट्रेन एकल-फेज़ AC ट्रेन की तुलना में कम ऊर्जा खपत करती है।
• चालक रेल की निर्माण लागत और रखरखाव लागत एकल-फेज़ AC प्रणाली की तुलना में कम है।
• DC कर्षण प्रणाली में ओवरहेड संचार लाइनों के साथ कोई विद्युत हस्तक्षेप नहीं।
• DC प्रणाली का एकमात्र नुकसान अपेक्षाकृत कम दूरी पर AC/DC रूपांतरण सब-स्टेशनों को अलग करने की आवश्यकता है।

एकल-फेज़ कम-आवृत्ति AC कर्षण प्रणाली:

• इस प्रणाली में, आवृत्ति (50 Hz), (50/2 Hz), (50/3 Hz) Hz पर 11 से 15 kV से AC वोल्टेज का उपयोग किया जाता है।
• विद्युत आपूर्ति 50 Hz पर उच्च वोल्टेज संचरण लाइनों से ली जाती है, फिर अपचायी ट्रांसफार्मर के अलावा, आवृत्ति परिवर्तक के साथ सबस्टेशन प्रदान किया जाता है।
• एकल ओवर-हेड तार (वापसी पथ प्रदान करने वाली रेल) ​​के माध्यम से विद्युत इंजन को आपूर्ति प्रदान की जाती है।
• चलित्र द्वारा किया गया एक अपचायी ट्रांसफार्मर AC श्रेणी के मोटर्स को देने के लिए 15-kV वोल्टेज को 300-400 V तक कम कर देता है।
• AC श्रेणी मोटर में कम शक्ति गुणक और विनिमय समस्या को दूर करने के लिए, कम आवृत्ति वाली AC आपूर्ति का उपयोग किया जाता है।
• कम आवृत्ति को नियोजित करने का एक और लाभ यह है कि यह टेलीफोनिक व्यतिकरण को कम करती है।
• सबस्टेशन 50 से 80 km दूर होते हैं।

तीन फेज़ निम्न आवृत्ति AC प्रणाली:

• यह 3-फेज प्रेरण मोटर्स का उपयोग करता है जो 3 kV से 3.6 kV पर (50/3 Hz) आपूर्ति पर काम करता है।
• सबस्टेशनों को 50 Hz की सामान्य औद्योगिक आवृत्ति पर 3-चरण ट्रांसमिशन लाइनों से बहुत उच्च वोल्टेज पर बिजली मिलती है।
• इस उच्च वोल्टेज को ट्रांसफार्मर द्वारा (3 kV से 3.6 kV) नीचे ले जाया जाता है और आवृत्ति कन्वर्टर्स द्वारा आवृत्ति 50 हर्ट्ज से घटाकर (50/3 Hz) कर दी जाती है।
• यह प्रणाली दो ओवरहेड संपर्क तारों और तीसरे चरण के गठन वाले ट्रैक रेल को नियुक्त करती है।
• प्रणाली में उपयोग की जाने वाली प्रेरण मोटर्स काफी सरल और मजबूत होती हैं और परेशानी से मुक्त संचालन देती हैं।
• इस कर्षण प्रणाली में प्रयुक्त प्रेरण मोटर में उच्च दक्षता और स्वचालित पुनर्योजी ब्रेकिंग की क्षमता है।

कांडो प्रणाली (एकल-फेज़ AC से तीन-फेज़ AC):

• इस प्रणाली में, सबस्टेशन से एकल-फेज़ 16-kV, 50 Hz आपूर्ति को चलित्र द्वारा एकल ओवरहेड संपर्क तार के माध्यम से उठाया जाता है।
• फिर इसे चलित्र पर किए गए फेज़ परिवर्तक उपकरण के माध्यम से एक ही आवृत्ति पर 3-फेज़ AC आपूर्ति में परिवर्तित किया जाता है।
• यह 3-फेज़ आपूर्ति फिर 3-फेज़ प्रेरण मोटर्स को दिया जाता है।
• कांडो प्रणाली और विकसित होने की संभावना है।
   

एकल-फेज़ AC से DC प्रणाली:

• यह प्रणाली DC श्रेणी मोटर्स कर्षण के साथ औद्योगिक आवृत्ति पर उच्च वोल्टेज AC वितरण के लाभों को जोड़ती है।
• यह एक ओवरहेड 25-kV, 50-Hz आपूर्ति को नियोजित करता है जिसे चलित्र में स्थापित ट्रांसफार्मर द्वारा नीचे ले जाया जाता है।
• कम वोल्टेज AC आपूर्ति को फिर दिष्टकारी द्वारा DC आपूर्ति में बदल दिया जाता है, जिसे चलित्र पर भी चलाया जाता है।
• यह DC आपूर्ति आखिरकार पहियों के बीच फिट की गई DC श्रेणी कर्षण मोटर को दी जाती है।
• 25-kV, 50-Hz, 1-फेज़ AC आपूर्ति को प्रयोग में लाने वाली कर्षण की प्रणाली को भारतीय रेलवे ने अपनाया है।

विद्युत कर्षण प्रणाली:

• विद्युत कर्षण का मतलब चलन है जिसमें ड्राइविंग (या कर्षक) बल को विद्युत मोटर्स से प्राप्त किया जाता है। इसका उपयोग विद्युत गाड़ियों, ट्रामकार, ट्रॉलीबस और डीजल-विद्युत वाहनों आदि में किया जाता है।
• वे किसी न किसी स्तर पर विद्युत ऊर्जा के उपयोग को शामिल करते हैं।
• उदाहरण: बैटरी-विद्युत ड्राइव, डीजल-विद्युत ड्राइव, रेलवे विद्युत चलित्र ओवरहेड AC आपूर्ति, ट्रामवेज और ट्रॉली बसों से DC आपूर्ति के साथ दिया जाता है।

रेलवे पटरी विद्युतीकरण प्रणाली:

दिष्ट धारा कर्षण प्रणाली:

• सभी मामलों में, संपर्क प्रणालियों को सबस्टेशनों से दिया जाता है जो उपनगरीय लाइनों के लिए 3 से 5 km और मुख्य लाइनों की सर्विस के लिए 40-50 km तक फैलाए जाते हैं।
• सबस्टेशन को 110/132 kV, 3-फेज़ नेटवर्क (या ग्रिड) से बिजली मिलती है। इन सबस्टेशनों पर, यह उच्च-वोल्टेज 3-फेज़ आपूर्ति स्कॉट-संयोजन या V-संयोजन 3-फेज़ ट्रांसफार्मर की सहायता से कम वोल्टेज वाले एकल-फेज़ आपूर्ति में परिवर्तित हो जाती है।
• अगला निम्न AC वोल्टेज उपयुक्त दिष्टकारी या परिवर्तक (जैसे रोटरी परिवर्तक, पारा-आर्क दिष्टकारी, धातु या अर्धचालक दिष्टकारी) का उपयोग करके उपयुक्त DC वोल्टेज में बदल जाता है।
• DC मोटर्स AC मोटर्स की तुलना में लगातार और तीव्र गति नियंत्रण के लिए बेहतर अनुकूल हैं।
• DC ट्रेन उपकरण समान AC उपकरणों की तुलना में हल्का, कम खर्चीला और अधिक कुशल है।
• समान परिस्थितियों में काम करते समय, DC ट्रेन एकल-फेज़ AC ट्रेन की तुलना में कम ऊर्जा खपत करती है।
• चालक रेल की निर्माण लागत और रखरखाव लागत एकल-फेज़ AC प्रणाली की तुलना में कम है।
• DC कर्षण प्रणाली में ओवरहेड संचार लाइनों के साथ कोई विद्युत हस्तक्षेप नहीं।
• DC प्रणाली का एकमात्र नुकसान अपेक्षाकृत कम दूरी पर AC/DC रूपांतरण सब-स्टेशनों को अलग करने की आवश्यकता है।

एकल-फेज़ कम-आवृत्ति AC कर्षण प्रणाली:

• इस प्रणाली में, आवृत्ति (50 Hz), (50/2 Hz), (50/3 Hz) Hz पर 11 से 15 kV से AC वोल्टेज का उपयोग किया जाता है।
• विद्युत आपूर्ति 50 Hz पर उच्च वोल्टेज संचरण लाइनों से ली जाती है, फिर अपचायी ट्रांसफार्मर के अलावा, आवृत्ति परिवर्तक के साथ सबस्टेशन प्रदान किया जाता है।
• एकल ओवर-हेड तार (वापसी पथ प्रदान करने वाली रेल) ​​के माध्यम से विद्युत इंजन को आपूर्ति प्रदान की जाती है।
• चलित्र द्वारा किया गया एक अपचायी ट्रांसफार्मर AC श्रेणी के मोटर्स को देने के लिए 15-kV वोल्टेज को 300-400 V तक कम कर देता है।
• AC श्रेणी मोटर में कम शक्ति गुणक और विनिमय समस्या को दूर करने के लिए, कम आवृत्ति वाली AC आपूर्ति का उपयोग किया जाता है।
• कम आवृत्ति को नियोजित करने का एक और लाभ यह है कि यह टेलीफोनिक व्यतिकरण को कम करती है।
• सबस्टेशन 50 से 80 km दूर होते हैं।

तीन फेज़ निम्न आवृत्ति AC प्रणाली:

• यह 3-फेज प्रेरण मोटर्स का उपयोग करता है जो 3 kV से 3.6 kV पर (50/3 Hz) आपूर्ति पर काम करता है।
• सबस्टेशनों को 50 Hz की सामान्य औद्योगिक आवृत्ति पर 3-चरण ट्रांसमिशन लाइनों से बहुत उच्च वोल्टेज पर बिजली मिलती है।
• इस उच्च वोल्टेज को ट्रांसफार्मर द्वारा (3 kV से 3.6 kV) नीचे ले जाया जाता है और आवृत्ति कन्वर्टर्स द्वारा आवृत्ति 50 हर्ट्ज से घटाकर (50/3 Hz) कर दी जाती है।
• यह प्रणाली दो ओवरहेड संपर्क तारों और तीसरे चरण के गठन वाले ट्रैक रेल को नियुक्त करती है।
• प्रणाली में उपयोग की जाने वाली प्रेरण मोटर्स काफी सरल और मजबूत होती हैं और परेशानी से मुक्त संचालन देती हैं।
• इस कर्षण प्रणाली में प्रयुक्त प्रेरण मोटर में उच्च दक्षता और स्वचालित पुनर्योजी ब्रेकिंग की क्षमता है।

कांडो प्रणाली (एकल-फेज़ AC से तीन-फेज़ AC):

• इस प्रणाली में, सबस्टेशन से एकल-फेज़ 16-kV, 50 Hz आपूर्ति को चलित्र द्वारा एकल ओवरहेड संपर्क तार के माध्यम से उठाया जाता है।
• फिर इसे चलित्र पर किए गए फेज़ परिवर्तक उपकरण के माध्यम से एक ही आवृत्ति पर 3-फेज़ AC आपूर्ति में परिवर्तित किया जाता है।
• यह 3-फेज़ आपूर्ति फिर 3-फेज़ प्रेरण मोटर्स को दिया जाता है।
• कांडो प्रणाली और विकसित होने की संभावना है।
   

एकल-फेज़ AC से DC प्रणाली:

• यह प्रणाली DC श्रेणी मोटर्स कर्षण के साथ औद्योगिक आवृत्ति पर उच्च वोल्टेज AC वितरण के लाभों को जोड़ती है।
• यह एक ओवरहेड 25-kV, 50-Hz आपूर्ति को नियोजित करता है जिसे चलित्र में स्थापित ट्रांसफार्मर द्वारा नीचे ले जाया जाता है।
• कम वोल्टेज AC आपूर्ति को फिर दिष्टकारी द्वारा DC आपूर्ति में बदल दिया जाता है, जिसे चलित्र पर भी चलाया जाता है।
• यह DC आपूर्ति आखिरकार पहियों के बीच फिट की गई DC श्रेणी कर्षण मोटर को दी जाती है।
• 25-kV, 50-Hz, 1-फेज़ AC आपूर्ति को प्रयोग में लाने वाली कर्षण की प्रणाली को भारतीय रेलवे ने अपनाया है।

शहरी सेवा में, फ्री-रनिंग की कोई अवधि नहीं होती है। दो स्टॉप के बीच की दूरी लगभग 1 कि.मी. से कम होती है। इसलिए अपेक्षाकृत कम कोस्टिंग और लंबी ब्रेकिंग अवधि की आवश्यकता होती है।

ट्रेन का गति-समय वक्र:

ट्रेन का एक विशिष्ट गति-समय वक्र गति में किमी / घंटा और सेकंड में समय के बीच का प्लाॅट है जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। इसे पाँच उप-विभागों में विभाजित किया जा सकता है :

स्थिर त्वरण अवधि (0 से t₁): इस अवधि के दौरान, मोटर के शुरुआती प्रतिरोध को धीरे-धीरे कट कर दिया जाता है ताकि मोटर धारा स्थिर बनी रहे जो निरंतर त्वरण उत्पन्न करती है। इसे 'रिओस्टैटिक त्वरण' ’या 'नाॅचिंग के दाैरान त्वरण’ भी कहा जाता है।

गति वक्र पर त्वरण (t₁ से t₂): गति वक्र परिचालन (t₁ to t₂) के दौरान मोटर में कार्यरत वोल्टेज स्थिर रहता है और मोटर के अभिलक्षण के अनुसार गति में वृद्धि के साथ धारा कम होने लगती है और अंत में मोटर द्वारा ली गई धारा स्थिर हो जाती है। इस अवधि के दौरान, हालांकि ट्रेन की गति में वृद्ध होती है लेकिन गति में वृद्धि के साथ त्वरण कम हो जाता है।

फ्री-रन या स्थिर गति रन (t2 से t3): t2 पर परिचालन करने वाले गति वक्र के अंत में ट्रेन अधिकतम गति प्राप्त करती है। इस अवधि के दौरान ट्रेन स्थिर गति से चलती है और स्थिर शक्ति खींचती है।

कोस्टिंग अवधि (t3 से t4): फ्री-रनिंग अवधि के अंत में (t₃ पर) विद्युत आपूर्ति काट दी जाती है और ट्रेन को अपने संवेग के तहत चालन की अनुमति होती है। ट्रेन की गति में प्रतिरोध के कारण ट्रेन की गति कम होने लगती है। कोस्टिंग अवधि के दौरान गति में कमी की दर को कोस्टिंग गतिरोध के रूप में जाना जाता है।

गतिरोध या ब्रेकिंग अवधि : कोस्टिंग अवधि के अंत में (t₄ पर) ट्रेन को रोकने के लिए ब्रेक लगाऐं  जाते हैं। इस अवधि के दौरान गति तेजी से घटती है और अंत में शून्य तक कम हो जाती है।

मेटाडाइन:

• एक इलेक्ट्रिक DC मशीन जिसमें दो जोड़ी ब्रश होते हैं, मेटाडाइन के रूप में जानी जाती है। इसका उपयोग घूर्णन ट्रांसफार्मर या प्रवर्धक के रूप में किया जाता है।
• यह तीसरे ब्रश डायनेमो से संबंधित है, हालांकि इसमें वेरिस्टर की अतिरिक्त कुंडलियां शामिल है अन्यथा नियामक।
• इसकी विशेषताएँ एक एम्प्लिडाइन के बराबर हैं, बाद में क्षतिपूर्ति कुंडली को छोड़कर जो भार धारा के माध्यम से उत्पन्न अभिवाह के परिणाम को पूरी तरह से बंद कर देती है।
• मेटाडाइन का मुख्य कार्य स्थिर वोल्टेज के इनपुट को स्थिर धारा और असमान वोल्टेज आउटपुट में बदलना है।
• इनका उपयोग बड़ी बंदूकों को नियंत्रित करने और इलेक्ट्रिक ट्रेनों (भूमिगत) की गति को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग रोटरी ट्रांसफार्मर/प्रवर्धक के रूप में भी किया जा सकता है।

आसंजन का गुणांक (μ): इसे एक लोकोमोटिव के पहिए को चलाने के लिए कर्षण आयास और इसके आसंजक वजन (W) के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।

\(\mu = \frac{{{F_t}}}{W}\)

निम्न की मौजूदगी के कारण आसंजन के गुणांक में सुधार होता है:

• रेल पर शुष्क रेत
• रेल पर जंग
• रेल पर धूल

निम्न की मौजूदगी के कारण आसंजन के गुणांक में कमी होती है:

• रेल पर ओस
• रेल पर तेल या ग्रीस

रेलवे विद्युतीकरण प्रणाली:

रेलवे विद्युतीकरण प्रणाली चालू आदि प्रवर्तक या स्थानीय ईंधन आपूर्ति के बिना रेलवे ट्रेन और ट्रैम के लिए विद्युत शक्ति की आपूर्ति करती है।

वर्गीकरण:

यहाँ हम दिए गए आपूर्ति के आधार पर निम्न पर विचार करते हैं

• दिष्ट धारा (DC)
• प्रत्यावर्ती धारा (AC)
• संयुक्त प्रणाली (AC और DC दोनों)

DC विद्युतीकरण प्रणाली के लाभ:

एक DC विद्युतीकरण प्रणाली के चयन के विकल्प में कई लाभ शामिल हैं, जैसे 

• DC विद्युत मोटर का स्थान और वजन विचार और ब्रैकिंग।
• इस प्रकार की प्रणाली में बिजली के ग्रिड से प्राप्त तीन-चरण वाली शक्ति निम्न वोल्टेज तक कम हो जाती है तथा दिष्टकारी और शक्ति-इलेक्ट्रॉनिक परिवर्तक द्वारा DC में परिवर्तित हो जाती है।
• नियमित और तीव्र त्वरण की आवश्यकता वाले भारी ट्रेनों की स्थिति में DC कर्षण मोटर AC मोटर की तुलना में बेहतर विकल्प है।
• DC ट्रेन समान सेवा स्थितियों के तहत संचालित होने के लिए AC इकाई की तुलना में कम ऊर्जा का खपत करती है।
• DC कर्षण प्रणाली में उपकरण AC कर्षण प्रणाली की तुलना में कम महंगे, हल्के और अधिक दक्ष होते हैं।
• यह निकटतम संचार लाइनों के साथ कोई भी विद्युतीय हस्तक्षेप नहीं होने का कारण बनते हैं।

• कर्षण मोटर में ऊर्जा इनपुट को ट्रेन की ऊर्जा खपत के लिए विशिष्ट ऊर्जा कहा जाता है क्योंकि यह ट्रेन को प्रेरित करने के लिए खपत की गई ऊर्जा है। 
• वितरण प्रणाली से खींची गई कुल ऊर्जा प्रकाश, तापन, नियंत्रण और ब्रेकिंग के लिए आवश्यक मात्रा से अधिक होती है।

विशिष्ट ऊर्जा की खपत वाट-घंटे प्रति टन-किमी में व्यक्त की जा सकती है।

विशिष्ट ऊर्जा की खपत = वाट-घंटे में ट्रेन की ऊर्जा खपत / (टन भार में ट्रेन का वजन × किमी में दूरी)

विशिष्ट ऊर्जा खपत के विशिष्ट मान निम्न हैं:

• उपनगरीय सेवा के लिए 50 – 75 वाट-घंटे प्रति टन-किमी 
• मुख्य लाइन सेवा के लिए 20 – 30 वाट-घंटे प्रति टन-किमी

विद्युतीकरण ट्रैक के प्रकार निम्न हैं:

1. DC प्रणाली

2. एकल फेज AC प्रणाली

3. तीन फेज AC प्रणाली

4. संयुक्त प्रणाली

DC प्रणालीः

• इस प्रणाली में, आवश्यक प्रचालक शक्ति प्राप्त करने के लिए नियोजित विद्युत मोटर आमतौर पर dc श्रृंखला मोटर होती है।
• हालांकि कंपाउंड मोटर इसके पक्ष में काम करती हैं जहां पुनर्योजी ब्रेकिंग वांछित है।
• प्रचालन वोल्टेज ट्रामवेज और कई उपनगरीय रेलवे के लिए 600 वोल्ट से 750 वोल्ट और 1,500 वोल्ट से 3,000 वोल्ट मेनलाइन रेलवे के लिए होता है।

एकल फेज AC प्रणाली:

• एकल फेज प्रणाली में, ac प्रणाली ac श्रृंखला मोटर का उपयोग आवश्यक मोटिव शक्ति प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
• वितरण न्रेटवर्क के लिए नियोजित वोल्टेज \(16 {2 \over 3}\) or 25 Hz पर 15,000 to 25,000 volts होता है, जिसे लोकोमोटिव पर निम्न वोेल्टेज (300 to 400 V) तक ले जाया जाता है, जो एकल-चरण ac श्रृंखला मोटर्स द्वारा आपूर्ति के लिए उपयुक्त है जिसके माध्यम से लोकोमोटिव पर एक अपचायी ट्रासंफार्मर वहन किया जाता है।

तीन फेज AC प्रणाली:

• इस प्रणाली में, 3-फेज प्रेरण मोटर 3,000 से 3,600 वोल्ट पर प्रचालन कर रही हैं और \(16 {2 \over 3}\)Hz की एक सामान्य आवृत्ति आवश्यक मोटिव शक्ति प्राप्त करने के लिए कार्यरत हैं।
• तीन-फेज प्रेरण मोटर निर्माण में सरल और मजबूत होती है और उच्च प्रचालन दक्षता और बिना किसी अतिरिक्त उपकरण की आवश्यकता के स्वचालित पुनर्योजी ब्रेकिंग का गुणधर्म होता है।
• हालांकि, प्रेरण मोटर में कुछ कमियां होती है जैसे कि निम्न प्रारंभिक बलआघूर्ण, उच्च प्रारंभिक धारा और गति नियंत्रण का न होना।

संयुक्त प्रणालीः

• संयुक्त् प्रणाली dc/ac और 3-फेज/एकल -फेज-प्रणाली के लाभ को जोड़त है।
•  एकल-चरण ​ac प्रणाली वितरण और संपर्क तार प्रणाली के दृष्टिकोण से बेहतर है। 
• इसे लोकोमोटिव में निम्न वोल्टेज पर तीन-फेज ac या dc में परिवर्तित किया जा सकता है। 

वर्तमान में, दो संयुक्त प्रणालीयाँ होती हैं।

1. एकल फेज से तीन-फेज प्रणाली
2. एकल फेज ac-से -dc प्रणाली

ट्रैक विद्युतीकरण के प्रकार निम्न हैं:

1. DC प्रणाली

2. एकल फेज AC प्रणाली

3. तीन फेज AC प्रणाली

4. संयुक्त प्रणाली

DC प्रणालीः

• इस प्रणाली में, आवश्यक प्रचालक शक्ति प्राप्त करने के लिए नियोजित विद्युत मोटर आमतौर पर dc श्रृंखला मोटर होती है।
• हालांकि यौगिक मोटर इसके पक्ष में काम करती हैं जहां पुनर्योजी ब्रेकिंग वांछित है।
• प्रचालन वोल्टेज ट्रामवेज और कई उपनगरीय रेलवे के लिए 600 वोल्ट से 750 वोल्ट और 1,500 वोल्ट से 3,000 वोल्ट मेनलाइन रेलवे के लिए होता है।

एकल फेज AC प्रणाली:

• एकल फेज प्रणाली में ac प्रणाली ac श्रृंखला मोटर का उपयोग आवश्यक प्रचालक शक्ति प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
• वितरण नेटवर्क के लिए नियोजित वोल्टेज \(16 {2 \over 3}\) or 25 Hz पर 15,000 to 25,000 volts होता है, जिसे लोकोमोटिव पर निम्न वोेल्टेज तक ले जाया जाता है, जो एकल-चरण ac श्रृंखला मोटर्स द्वारा आपूर्ति के लिए उपयुक्त है जिसके माध्यम से लोकोमोटिव पर एक अपचायी ट्रांसफार्मर का वहन किया जाता है।

तीन फेज AC प्रणाली:

• इस प्रणाली में, 3-फेज प्रेरण मोटर 3,000 से 3,600 वोल्ट पर प्रचालन कर रही हैं और \(16 {2 \over 3}\)Hz की एक सामान्य आवृत्ति आवश्यक प्रचालक शक्ति प्राप्त करने के लिए कार्यरत हैं।
• तीन-फेज प्रेरण मोटर निर्माण में सरल और मजबूत होती है और उच्च प्रचालन दक्षता और बिना किसी अतिरिक्त उपकरण की आवश्यकता के स्वचालित पुनर्योजी ब्रेकिंग का गुणधर्म होता है।
• हालांकि, प्रेरण मोटर में कुछ कमियां होती है जैसे कि निम्न स्टार्टिंग बलआघूर्ण, उच्च स्टार्टिंग धारा और गति नियंत्रण का न होना।

संयुक्त प्रणालीः

• संयुक्त् प्रणाली dc/ac और 3-फेज/एकल -फेज-प्रणाली के लाभ को जोड़त है।
•  एकल-चरण ​ac प्रणाली वितरण और संपर्क तार प्रणाली के दृष्टिकोण से बेहतर है। 
• इसे लोकोमोटिव में निम्न वोल्टेज पर तीन-फेजac या dc में परिवर्तित किया जा सकता है।

वर्तमान में, दो संयुक्त प्रणालीयाँ होती हैं।

1. एकल फेज से तीन-फेज प्रणाली
2. एकल फेज ac-से -dc प्रणाली