Именно так. В России и Украине электрификация на двух родах тока, переменный напряжением 25000 V промышленной частоты 50гц и постоянный 3000 V. В Беларуси и Казахстане, везде переменка. 

У меня не далеко от дома, проходит магистральная ж.д. линия. Как определить на каком роде тока она работает, если параметров электровозов я не знаю? 

Для этого достаточно сходить на ближайшую станцию и внимательно осмотреть контактную сеть. Если на ней два контактных провода и по 1-2, максимум 3 изолятора на гирлянде подвески провода –значит род тока постоянный, напряжением 3000в. Если же контактный провод везде один, а на гирлянде подвески свыше 4 изоляторов –значит род тока переменный 25кв 50гц.

Скорее всего, речь о восточно-Сибирской ж.д. Да, там 2 провода на переменном токе. Скорее всего потому, что когда-то там была постоянка. Потом побыстрее перевели на переменку, но провода оставили как есть. К тому же это довольно напряжённый участок, с тяжёлым профилем. Во избежание излишней перегрузки контактного провода с токоприёмником, и его пережога, решили оставить два провода. Например в Мурманске теперь переменка. Там так и оставили 2 провода.

Дело в том, что перевод существующих магистралей с постоянного тока на переменный, даст крупные финансовые и материальные затраты. Это конечно не невозможно, но не особо выгодно. Хотя исключение составит магистраль Октябрьской железной дороги от станции Свирь до Мурманска. Раньше там была постоянка, в 2005 году завершилась реконструкция дороги с переводом на переменный ток. Видимо это дало свои плоды и окупило затраты. Другое дело, что нужно закупать новый подвижной состав элекровозов и электропоездов переменного тока, а старый куда-то девать. Тоже не выгодно. Так как  и переменный, постоянный ток вполне отвечает всем требованиям железных дорог России и Украины. Исторически сложилось, что в СССР 40% электрических железных дорог на постоянном токе, а остальные 60% на переменном.

В основной массе да. Есть и были проэкты электровозов с асинхронными тяговыми электромоторами. Из существующих на данный момент электровозов с асинхронными моторами –являются электровозы ЭП10, ЭП20 и 2ЭС10. Из курса поверхностных знаний электротехники известно, что асинхронные двигатели тяжело запускать в длинном диапазоне частот вращения ротора. Для этого требуются сложные и дорогостоящие выпрямительно-инверторные преобразователи, которые у нас к сожалению, пока делать не умеют. 

В наших электровозах и электропоездах, самая обычная и простая система подачи напряжения к тяговым двигателям - контакторное регулирование. В этом способе напряжение на тяговых двигателях регулируется простейшей системой коммутирования электрической цепи, путём переключения разных контактных элементов и контакторов. На электровозах постоянного тока, напряжение регулируется ступенями главного контроллера, который управляет силовыми контакторными элементами. Для плавного пуска тягового двигателя электровоза, в цепь вводятся пусковые резисторы (реостат), они ограничивают напряжение. Путём вывода резисторов из цепи, машинист увеличивает напряжение и электровоз едет быстрее. На электровозах переменного тока, напряжения тяговых двигателей регулируется с помощью разных отпаек силового трансформатора, которые последовательно переключатся главным контроллером.

Еcли взять электровозы отечественного машиностроения – например ВЛ80, то там переменный ток преобразуется в определённое значение, при определённых ступенях главного контролелра, от тягового трансформатора, а потом поступает на выпрямительную установку. Но даже после прохождения через диоды, он имеет высокую пульсацию, которая вызовет появление кругового огня по коллектору. Для устранения этой проблемы, на переменниках так же имеется сглаживающий реактор, он значительно «проутюживает» пульсацию тока. Многие вспомогательные машины(мотор-вентилятор тяговых двигателей, циркуляционный мотор-насос масла трансформатора и некоторые другие), работают там на переменном трёхфазном токе. Для преобразования такого тока, на переменных ВЛах установлены асинхронные фазовые расщепители.

Для бесперебойного и сквозного движения пассажирских и грузовых поездов, на линиях постоянного и переменного тока, имеются так называемые станции стыкования. На них заходят поезда с электровозом одного рода тока, а отправляют с электровозом другого рода тока. Процесс стыковки довольно прост: например постоянник привозит поезд на станцию со своего участка. При этом на принимаемый путь станции, в контактную сеть, подан соответствующий электровозу род тока – постоянный. После прибытия поезда, он останавливается, электровоз постоянного тока отцепляется и уходит в депо по своему пути. Далее на путь с поездом  подаётся переменный ток и приготавливается маршрут для выхода электровоза переменного тока под этот состав. Локомотив может выйти как из депо, так и из тупика, находящегося где-то рядом. После прицепки и всех необходимых операций, поезду приготавливается маршрут на перегон своего участка и он отправляется со станции, уже под переменным током.

Для этого станции стыкования имеют «двухсистемную» контактную сеть, почти на всех путях парков прибытия и отправления. Одновременно по станциям могут передвигаться как переменники, так и постоянники. При этом на разных путях, могут подаваться разные рода токов. На одном и том же пути, могут одновременно находиться переменник и постоянник. Это достигается применением специальных секционных изоляторов в контактном проводе, которые отделяют разные рода тока на одном пути.

 

На железных дорогах России и Украины, применяются два способа:

-с остановкой и сменой тока на пути;

-сквозной проход поезда и смена тока на электровозе после заезда за секционный изолятор на проводе.

В первом случае, поезд принимается с перегона на станцию, например на постоянном токе. Машинист останавливает поезд на станции, отключает электровоз от постоянного тока контактной сети и докладывает по радиосвязи дежурному по станции стыкования. По такой команде машиниста, дежурный по станции подаёт на этот же путь, в контактную сеть, переменный ток. Машинист поднимает токоприёмник, подключает электровоз к контактной сети через тяговый трансформатор и отправляется далее. При этом стоянка поезда на этих станциях, может быть заложена графиком движения и производиться посадка/высадка пассажиров.

Во втором случае, поезд следует через всю станцию стыкования транзитом по главным путям, при этом смену рода тока, машинист производит на ходу. Для этого дежурный по станции стыкования сообщает машинисту, что на главном пути станции, куда принимается поезд, род тока, соответствует роду тока с перегона. А уже за выходным светофором этого пути, там где находится секционный изолятор на проводе, род тока переменный. Машинист въезжает на путь приёма с нужной ему скоростью, отключает электровоз и опускает токоприёмник до проследования выходного светофора, поезд следует на выбеге. После выхода со станции и проследования секционного изолятора, машинист поднимает токоприёмник, подключает электровоз к переменному току через трансформатор и продолжает следовать далее на перегон.

Артышта, Бабаево, Балезино, Белореченская, Вековка, Владимир, Вязьма, Горячий Ключ, Граково, Данилов, Дербент, Дружинино, Иловайская, Инзер, Иртышское, Карталы, Красная Могила, Львов, Мариинск, Междуреченск, Минеральные Воды (упразднена в 2008 году), Пенза, Полтава, Пятихатки-Стыковая, Рыбное, Рязань, Свирь, Сухиничи, Тимково, Славяногорск, Узуново, Черепаново, Лозовая, Красногард, Сырзань.

Очень просто, на крыше переменников, из-за высокого напряжения, всегда очень большие массивные изоляторы.

Происходит отключение главного воздушного выключателя.

На любых электровозах и электропоездах, установлены аппараты защиты. На постоянниках Быстродействующий выключатель (БВ), а на переменниках Главный выключатель (ГВ). Они являются основными выключателями, подключающие электровоз к контактной сети через его токоприёмник. В случае короткого замыкания или неисправностей, они обрубают цепь и выключают электровоз. Возникающая при этом мощная электрическая дуга, гасится двумя способами:

В БВ с помощью электромагнитного дуться в дугогасительную камеру;

В ГВ с помощью большого напора сжатого воздуха высокого давления в атмосферу.

Именно на переменниках при выключении ГВ, слышен хлопок воздуха выдувающего дугу из контактов.

Это известно из курса физики. Поскольку на электровозе большая электропроводная шина (большая красная труба или рейка по всей крыше) то при таком высоком напряжении, как только полоз пантографа отрывается от провода, в ней наводятся токи самоиндукции. Ток стремится возвратить своё значение до прежнего. Иными словами, он противодействует причине своего возникновения. 

Потому, что у постоянников высокие пусковые токи тяговых двигателей и низкое напряжения в контактной сети, по сравнению с переменным. Это делается во избегании перегрузки контактной сети и пережога провода в месте контакта его с полозом токоприёмника.