A vasúti vontatás villamosítása
A Wikipédiából, a szabad lexikonból.
Tartalomjegyzék |
[szerkesztés] Felsővezeték kontra harmadik sín
Kezdetben az áramellátásról harmadik sín gondoskodott. 1895-ben azonban R. Sprague az Amerikai Egyesült Államokban már felsővezetéket használt.
[szerkesztés] A harmadik sín
Ezt a megoldást igen hamar kiszorította a felsővezeték. Leszámítva néhány világvárosban az elővárosi vonalakat, ma már szinte kizárólag a metróvonlakra korlátozódott a használata. Kizárólag egyenárammal használják. A rendszer előnye az egyszerű telepítés. Legnagyobb hátránya, hogy az áramellátó sín közel van a földhöz, valamint a pálya környékén tartózkodó emberekhez, így nem lehet nagyfeszültséggel táplálni (600 illetve 750 V haználatos). Ez két problémát jelent: Az első az, hogy a vontató járművek teljesítménye korlátozott (legfeljebb 2500 kW), a második pedig, hogy a tápláló állomásokat nagyon közel kell tenni egymáshoz (kb. 8 km).
Kivitelezése háromféle lehet:
- felül érintkező
- alul érintkező
- oldalt érintkező
A felül érintkező megoldás volt az első. Előnye, hogy az áramellátó sín a talpfákhoz (talpbeton) rögzíthető, továbbá az áramszedő saját súlyánál fogva a sínhez nyomódik. Hátránya, ha valami ráesik az áramellátó sínre, akkor az áramszedő nagyon súlyosan megrongálódik.
Az alulról érintkező megoldással próbálták az előző hátrányt kiküszöbölni. Itt azonban egy másik gond akadt, hogy az áramszedőt már el kellett látni egy olyan berendezéssel, ami megakadályozza, hogy a síntől saját súlyánál fogva eltávolodjon. Mivel az áramszedő alulról nyomódik a sínnek, így azt elég magasan kell rögzíteni.
Az oldalról érintkező megoldás előnye az előzővel szemben az, hogy nem szükséges az áramellátó sínt túl magasra emelni, és könnyebb az áramszedőt a sínhez nyomni. Ez a megoldás terjedt el leginkább.
[szerkesztés] A felsővezeték
A felsővezetéket mindig több méter magas oszlopokra rögzítik, megközelítőleg a vonat közepe fölé. Hogy az áramszedők ne egy helyen kopjanak, ezért cikk-cakkban rögzítik. Mivel az áramszedők nem túl szélesek, ezért a felsővezeték kilengése még erős szél esetén sem lehet nagy. Emiatt a felsővezetéket rövidebb szakaszokra osztják, és a végükön több, függőlegesen felfüggesztett betonhengerrel feszítik ki. A kivitelezése országonként és rendszerenként nagyon eltérő, így helyszűke miatt, itt részletesen leírni nehéz lenne. Az egyes rendszerek leírásánál érintőlegesen lesz még szó róla. Mivelhogy a felsővezeték több méterre van az emberektől így biztonságosan lehet azt nagyfeszültséggel táplálni. A nagyfeszültség lehetővé teszi, hogy a tápláló állomások messzebb legyenek egymástól, és így a rendszer kiépítése és üzembentartása is olcsóbb, valamint nagyobb teljesítményt lehet elérni.
[szerkesztés] A villamosítási rendszerek fejlődése
1879. május 31-én a berlini ipari kiállításon egy 300 méter hosszú pályán haladt egy akkoriban szokatlan, kémény nélküli kis mozdony. A mozdony az áramot a sínről kapta. A villamosításban kezdetben Amerika volt az élenjáró. A keleti partvidék városaiban, a füsttel teli alagutakban rengeteg baleset történt. A felsővezetéket ekkortájt csak néhány száz volt feszültségű egyenárammal látták el. A századfordulón Európában azért indult nehezen a villamosítás, mert még Amerikában voltak akadékoskodók, akik felhangolták a közvéleményt, hogy a felsővezeték veszélyt jelent az emberekre. (Ez valószinűleg a piacukat veszélyeztetve érző bányatulajdonosok érdeke volt). Európában ezért inkább kivárták, míg megérik az idő a technológiaváltásra.
[szerkesztés] A rendszerháború kezdete
Amerikában Edison tevékenységének köszönhetően a váltakozó áram használata jó ideig nem jelentett vlós alternatívát. A váltóárammal hajtott vontatást Európában vezették be először. Amerikában az egyes vasúttársaságok különböző rendszerrel villamosították vonalaikat. Az Egyesült Államok vasútjai azonban nem voltak egymással összeköttetésben, így a rendszerbéli eltérések különösebb gondot nem okoztak. A Nagy-tavak mentén a Sínek királya már 3000 V feszültséggel működött.
Európában a villamosítást elsősorban az indokolta, hogy néhány ország nem rendelkezett saját szénkészlettel. Ilyen ország Svájc is, ahol a vízierőművek által termelt energia kézenfekvő a vasúti vontatás villamosítására. A svájciak és a németek nagyon hamar felismerték a nagyfeszültség előnyeit. A nagyfeszültségű vontatást két tényező nehezítette:
- a vontatómotorokat, a szigetelés és komutációs problémák miatt, legfeljebb 3000 V feszültséggel lehet ellátni;
- a fordulatszámot – folyamatosan és megbízhatóan – csak egyenáramú motoron lehetett szabályozni.
Az első tényezőt transzformátorral sikerült megoldani (ehhez kellett a váltakozó áram). A második problémára csak nehezen találtak megoldást. A kommutátoros egyenáramú motort nem lehet 50 Hz frekvenciájú váltakozó árammal hajtani. Emiatt a tápláló állomásokon a váltakozó áram frekvenciáját a harmadára kellett csökkenteni (16 2/3 Hz).
Bár Svájcban jól bevált ez a rendszer, nem minden európai országban találták előnyösnek. Az egyenáramú vonatatást támogatta Franciaország, Olaszország, Spanyolország, Portugália, és az ő véleményüket osztották még a Benelux államok valamint Nagy-Britannia is. Svájccal csak Németország, Ausztria-Magyarország, Svédország és [[Norvégia] értettek egyet.
A két tábor nem tudott megegyezni, aminek az lett a kellemetlen következménye, hogy Európában a mai napig négyféle rendszer van használatban (nem számolva az elszigetelt keskeny nyomközű hegyi vonalakat).
[szerkesztés] Főbb villamosítási rendszerek a nagyvasúti vontatásban
a teljesség igénye nélkül, csak a jelentősebbek:
Egyenáramú:
750 V - ellátás harmadik sínről
1500 V - felsővezeték
3000 V - felsővezeték
Váltakozóáramú (mind felsővezeték):
11 000 V 25 Hz
12 000 V 60 Hz
15 000 V 17 Hz
25 000 V 50 Hz
25 000 V 60 Hz
50 000 V 50 Hz
50 000 V 60 Hz
További infó: folyamatos feltöltés alatt
Bogoly Zoltán


Based on work by