15 kV-os villamos vontatás
Ez a szócikk nem tünteti fel a független forrásokat, amelyeket felhasználtak a készítése során. Emiatt nem tudjuk közvetlenül ellenőrizni, hogy a szócikkben szereplő állítások helytállóak-e. Segíts megbízható forrásokat találni az állításokhoz! Lásd még: A Wikipédia nem az első közlés helye. |

A 15 kV, 16⅔ Hz váltakozó áramú vasúti vontatási rendszer jellemzően Németországban, Ausztriában, Svájcban, Svédországban és Norvégiában terjedt el. A nagyfeszültség kis veszteség mellett nagy teljesítmény továbbítását teszi lehetővé. Az ipari frekvenciához képest csökkentett (16⅔ hertz, azaz 1000/min) frekvenciát az egyfázisú kommutátoros vontatómotorok tulajdonsága indokolja, melyeket a 20. század eleje óta használnak.
A vasútvillamosításban az 50 Hz-es rendszer egyre inkább terjedni csak a 20. század második felétől kezdett el, de napjainkban az egyébként más rendszert alkalmazó államok nagysebességű vasútjai is jellemzően ezzel a rendszerrel épülnek. Ennek ellenére a meglévő 15 kV-os hálózat bővítése nem elképzelhetetlen, Németországban a nagysebességű vonalakat is e rendszerrel látják el. 1995. október 16-án 12 órakor Németországban, Ausztriában és Svájcban 16⅔ Hz helyett 16,70 Hz névleges frekvenciára tértek át.[1]
Az átalakítás magas költségei és az ezzel járó kevés előny, valamint a terjedőben levő többáramnemű mozdonyok miatt nem valószínű, hogy a már kiépített 15 kV, 16⅔ Hz rendszereket 25 kV, 50 Hz szabványúra átépítik.
Története és működéseSzerkesztés
A villamos vontatás megjelenése idejében komoly fejtörést okozott a kor mérnökeinek, mivel ez egy igen különleges terület. A szerelvények megindításához óriási vonóerőre van szükség a nagy sebességű vontatás vonóerő igényéhez képest. A váltakozó áramú motorok nyomaték-fordulatszám jelleggörbéi nem illeszkednek a vontatás igényeihez. Ha a vontatási sebességhez méretezik a motort, akkor nem képes megindítani a szerelvényt, ha pedig a megindításhoz szükséges nyomatékhoz méretezik, akkor jelentősen túl kell méretezni. Ellenben a soros gerjesztésű egyenáramú motor jelleggöbéje nagyon jól illeszkedik a feladathoz, így egyértelmű, hogy ilyen típusú villanymotort kell használni a villamos mozdonyokhoz. Igen ám, de ezt a motort egyenárammal kell megtáplálni. A kérdés csak az, hogy honnan fog a motor egyenáramot kapni. Ezekben az időkben nem volt egyszerű feladat az egyenirányítás. A legegyszerűbb módja az volt, hogy eleve egyenáramú áramfejlesztőből nyerni az egyenáramot. Bár, a technika fejlődésével megjelentek a higanygőz egyenirányítók(wd), melyek meglehetősen nagy méretű elektroncsövek, és mint ilyen rendkívül törékeny. Az ilyen törékeny, finom eszközök a törékenységük folytán nem alkalmasak arra, hogy mozdonyban használják. Így csak is az a megoldás maradhatott, hogy az egyenírányítást a táp-állomásokon kell elvégezni, és egyenárammal kell táplálni a felsővezetéket. A kezdeti időkben a rendszer jól működött, de ahogy a forgalom növekedett, úgy vált egyre szükségszerűbbé a vontatási teljesítmény növelése is. Ezt a felsővezetékre kapcsolt feszültség növelésével lehet megvalósítani. Itt kezdődtek a problémák, ugyanis az egyenáramú motorok közvetlenül csatlakoztak a felsővezetékre, így ezen mozdonyok magasabb üzemi feszültségre történő átállítása a vontatómotorok cseréjével oldható csak meg. Mindezt egyszerre az átállás időpontjában. Ez egy nehezen megoldható feladatott jelentett azokban az országokban ahol a villamosítás már előrehaladott állapotban volt, és komoly gépparkkal rendelkezett. A helyzet egy kompromisszumos megoldást szült. A soros gerjesztésű egyenáramú motor felépítése nagyon hasonlít az egyenáramú/váltakozó áramú univerzális motoréhoz. Így, ha mozdonyokba épített motorokra váltakozó áramot kapcsolnak, akkor azok működőképesek voltak. Nem tökéletes, de működő megoldás volt az átállás idejére. Ezzel a megoldással a mozdonyokat csak egy transzformátorral kellett kiegészíteni, mely letranszformálta a felsővezeték nagyfeszültségét a villanymotorok immáron váltakozóáramú üzemi feszültségére. Az elképzelés egyszerű volt, de a váltakozó áramú üzem egy újabb problémát idézett elő. A váltakozó áramú táplálás örvényáramokat hoz létre a vasmagban. Az egyenáramú motorok vasmagját vastagabb lemezekből készítették, mivel egyenáramú üzem esetén nem kellett az örvényáramú veszteséggel számolni. Az örvényáramok ellen vagy a lemezek vastagságának csökkentésével, vagy a frekvencia csökkentésével lehet fellépni. Innen jött az ötlet, hogy a táp-állomásokon frekvenciaváltással pontosan a hálózati frekvencia harmadát állítsák elő a vasút számára.[2] [3]
ElosztóhálózatokSzerkesztés
Németországban (kivéve Mecklenburg-Vorpommern és Sachsen-Anhalt), Ausztriában és Svájcban speciális villamoshálózatokat alkalmaznak az egyfázisú alacsony frekvenciájú váltakozó áram továbbítására. A feszültség a vezetékekben Németországban és Ausztriában 110 kV, Svájcban pedig 132 kV. Ezt a rendszert centralizált vasúti energiabetáplálásnak hívják.
Svédországban, Norvégiában, Mecklenburg-Westpommern és Sachsen-Anhalt területén, nincsen speciális egyfázisú villamoshálózat. Az energiát közvetlenül a háromfázisú átviteli hálózatból nyerik (110 kV, 50 Hz), majd átalakítják egyfázisú, alacsony frekvenciájúvá, amit aztán betáplálnak. Ezt a rendszert decentralizált vasúti energiabetáplálásnak hívják.
Előállítás és átalakításSzerkesztés
Szinkron átalakítókSzerkesztés
Aszinkron átalakítókSzerkesztés
Létesítmények országok szerintSzerkesztés
Ausztria, Németország és Svájc működteti a legnagyobb egybefüggő 15 kV-os váltakozó feszültségű rendszert, melyhez a feszültséget központilag állítják elő, központi és decentralizált átalakítóállomásokat is használ.
AusztriaSzerkesztés
AlállomásokSzerkesztés
Ezeken az állomásokon a 110 kV feszültségszintet 15 kV-ra csökkentik. Az energiát nem itt termelik meg.
Központi átalakító állomásokSzerkesztés
Ezekben a létesítményekben a váltakozófeszültséget az országos hálózatból egyfázisúvá alakítják és betáplálják a vontatásihálózatba. Egyes helyeken egyből a felsővezetékbe vezetik. Az átalakítás gépi, vagy elektronikus úton történik.
Létesítmény | Üzembehelyezés éve | Maximálisan átvihető teljesítmény | Alkalmazott technológia | Koordináták |
---|---|---|---|---|
Auhof | 1956 | 90 MW | é. sz. 48° 12′ 00″, k. h. 16° 14′ 12″ | |
Bergern | 1983 | é. sz. 48° 13′ 03″, k. h. 15° 16′ 17″ | ||
Haiming | 1995 | é. sz. 47° 14′ 47″, k. h. 10° 52′ 27″ | ||
Kledering | 1989 | é. sz. 48° 08′ 21″, k. h. 16° 25′ 56″ | ||
Sankt Michael | 1975 | é. sz. 47° 21′ 27″, k. h. 15° 00′ 09″ |
Villamos erőművekSzerkesztés
Létesítmény | Üzembehelyezés éve | Teljesítmény | Létesítmény típusa | Koordináták |
---|---|---|---|---|
Annabrücke | 20 MW | Vízi erőmű | é. sz. 46° 33′ 39″, k. h. 14° 28′ 46″ | |
Braz | 1954 | 20 MW | Vízi erőmű | é. sz. 47° 08′ 00″, k. h. 9° 56′ 45″ |
Enzigerboden | 20 MW | Vízi erőmű | é. sz. 47° 10′ 10″, k. h. 12° 37′ 36″ | |
Fulpmes | 1983 | 15 MW | Vízi erőmű | é. sz. 47° 09′ 30″, k. h. 11° 21′ 29″ |
Obervellach | Vízi erőmű | é. sz. 46° 56′ 13″, k. h. 13° 11′ 29″ | ||
Schaltposten Schönberg | Vízi erőmű | é. sz. 47° 12′ 02″, k. h. 11° 23′ 29″ | ||
Sankt Pantaleon | Vízi erőmű | é. sz. 48° 13′ 29″, k. h. 14° 31′ 50″ | ||
Schneiderau | Vízi erőmű | é. sz. 47° 11′ 50″, k. h. 12° 36′ 28″ | ||
Spullersee | 1925 | 36 MW | Vízi erőmű | é. sz. 47° 07′ 58″, k. h. 10° 03′ 16″ |
Steeg | 1910 | Vízi erőmű (Kizárólag direkt felsővezeték táplálása) | é. sz. 47° 36′ 29″, k. h. 13° 37′ 57″ | |
Uttendorf | Vízi erőmű | é. sz. 47° 15′ 43″, k. h. 12° 34′ 03″ | ||
Weyer | Vízi erőmű | é. sz. 47° 51′ 07″, k. h. 14° 38′ 19″ |
Németország[4]Szerkesztés
AlállomásokSzerkesztés
Ezeken az állomásokon a 110 kV feszültségszintet 15 kV ra csökkentik. Az energiát nem itt termelik meg.
KapcsolóállomásokSzerkesztés
Kapcsolóállomások átalakítás, áram termelés, és felsővezeték betáplálás nélkül.
Létesítmény | Koordináták |
---|---|
Neckarwestheim | é. sz. 49° 02′ 34″, k. h. 9° 12′ 06″ |
Nenndorf | é. sz. 53° 22′ 35″, k. h. 9° 54′ 13″ |
Nitzahn | é. sz. 52° 27′ 35″, k. h. 12° 20′ 45″ |
Schönarts | é. sz. 49° 57′ 46″, k. h. 9° 49′ 08″ |
Központi átalakító állomásokSzerkesztés
Ezekben a létesítményekben a váltakozófeszültséget az országos hálózatból egyfázisúvá alakítják és betáplálják a vontatásihálózatba. Egyes helyeken egyből a felsővezetékbe vezetik. Az átalakítás gépi, vagy elektronikus úton történik.
Létesítmény | Üzembehelyezés éve | Maximálisan átvihető teljesítmény | Alkalmazott technológia | Koordináták |
---|---|---|---|---|
Borken | 1963 | 50 MW | Rotary converter | é. sz. 51° 03′ 07″, k. h. 9° 17′ 01″ |
Bremen | 100 MW | GTO-thyristor | é. sz. 53° 07′ 49″, k. h. 8° 40′ 49″ | |
Chemnitz | 1965 | Rotary converter | é. sz. 50° 51′ 42″, k. h. 12° 56′ 18″ | |
Dresden | 1977 | Rotary converter | é. sz. 50° 59′ 40″, k. h. 13° 50′ 06″ | |
Düsseldorf | 15 MW | GTO-thyristor | é. sz. 51° 13′ 18″, k. h. 6° 50′ 11″ | |
Hamburg-Harburg | Rotary converter | é. sz. 53° 26′ 55″, k. h. 10° 00′ 06″ | ||
Jübek | 14 MW | GTO-thyristor | é. sz. 54° 33′ 25″, k. h. 9° 24′ 34″ | |
Karlsfeld | 100 MW | GTO-thyristor | é. sz. 48° 12′ 57″, k. h. 11° 26′ 06″ | |
Karlsruhe | 1957 | 53 MW | Rotary converter | é. sz. 48° 58′ 49″, k. h. 8° 22′ 34″ |
Köln | 1957 | 75 MW | Rotary converter | é. sz. 50° 54′ 14″, k. h. 7° 02′ 55″ |
Lehrte | 1963 (rotary converter) / 2010 (inverter) | 37 MW (rotary converter) / 64 MW (inverter) | Rotary converter/ inverter | é. sz. 52° 22′ 54″, k. h. 9° 57′ 15″ |
Limburg | 120 MW | IGCT inverter | é. sz. 50° 24′ 20″, k. h. 8° 03′ 58″ | |
Marl | 1963 | 25 MW | Rotary converter | é. sz. 51° 39′ 40″, k. h. 7° 10′ 47″ |
Neckarwestheim | 1989 | 140 MW | Rotary converter | é. sz. 49° 02′ 22″, k. h. 9° 10′ 40″ |
Neckarwestheim II | 2011 | 140 MW | GTO-thyristor | é. sz. 48° 02′ 16″, k. h. 9° 10′ 40″ |
Neu-Ulm | Rotary converter | é. sz. 48° 23′ 51″, k. h. 10° 01′ 16″ | ||
Nürnberg | Rotary converter | é. sz. 49° 25′ 48″, k. h. 11° 00′ 18″ | ||
Pforzheim (leállítva) [1] | Rotary converter | |||
Saarbrücken | Rotary converter | é. sz. 49° 14′ 37″, k. h. 6° 58′ 35″ | ||
Singen (leállítva 2002 ben) | Rotary converter | é. sz. 47° 45′ 29″, k. h. 8° 52′ 54″ | ||
Thyrow | 2004/2005 | 8×15 = 120 MW | GTO-thyristor | é. sz. 52° 14′ 00″, k. h. 13° 18′ 10″ |
Weimar | 1973 | Rotary converter | é. sz. 50° 59′ 27″, k. h. 11° 20′ 34″ |
Decentralizált átalakító állomásokSzerkesztés
Ezekben a létesítményekben a váltakozófeszültséget az országos hálózatból egyfázisúvá alakítják és betáplálják a felsővezetékbe. Az átalakítás gépi, vagy elektronikus úton történik.
Létesítmény | Üzembehelyezés éve | Maximálisan átvihető teljesítmény | Alkalmazott technológia | Koordináták |
---|---|---|---|---|
Adamsdorf | 1984 | Rotary converter | é. sz. 53° 24′ 31″, k. h. 13° 02′ 43″ | |
Anklam | Rotary converter | é. sz. 53° 50′ 46″, k. h. 13° 43′ 00″ | ||
Berlin-Rummelsburg | 1984 | Rotary converter | é. sz. 52° 29′ 12″, k. h. 13° 30′ 33″ | |
Bützow (lebontva) | Rotary converter | é. sz. 53° 49′ 30″, k. h. 11° 59′ 03″ | ||
Cottbus | 1989 | Rotary converter | é. sz. 51° 45′ 00″, k. h. 14° 17′ 12″ | |
Doberlug-Kirchhain | 1981 (Umformer), 2008 (Inverter) | Inverter | é. sz. 51° 38′ 49″, k. h. 13° 34′ 51″ | |
Eberswalde | 1987 | Rotary converter | é. sz. 52° 50′ 40″, k. h. 13° 48′ 01″ | |
Falkenberg | 1987 | Rotary converter | é. sz. 51° 34′ 50″, k. h. 13° 15′ 26″ | |
Oder | Rotary converter | é. sz. 52° 21′ 17″, k. h. 14° 28′ 42″ | ||
Lalendorf | Rotary converter | é. sz. 53° 45′ 15″, k. h. 12° 23′ 54″ | ||
Löwenberger Land | Rotary converter | é. sz. 52° 54′ 05″, k. h. 13° 11′ 18″ | ||
Ludwigsfelde | 1981 | Rotary converter | é. sz. 52° 18′ 17″, k. h. 13° 16′ 31″ | |
Lübeck-Genin | 2008 | Inverter | ? | |
Magdeburg (leállítva) | 1974 | Rotary converter | é. sz. 52° 09′ 14″, k. h. 11° 39′ 40″ | |
Neustadt (Dosse) | Rotary converter | é. sz. 52° 50′ 51″, k. h. 12° 27′ 24″ | ||
Oberröblingen | Rotary converter | é. sz. 51° 26′ 42″, k. h. 11° 17′ 44″ | ||
Prenzlau | Rotary converter | é. sz. 53° 19′ 59″, k. h. 13° 52′ 21″ | ||
Rosslau | Rotary converter | é. sz. 51° 53′ 51″, k. h. 12° 14′ 29″ | ||
Rostock | 1985 | Rotary converter | é. sz. 54° 03′ 54″, k. h. 12° 08′ 39″ | |
Schwerin | 1987 | Rotary converter | é. sz. 53° 35′ 39″, k. h. 11° 23′ 11″ | |
Senftenberg | 1988 | Rotary converter | é. sz. 51° 31′ 58″, k. h. 14° 01′ 14″ | |
Stendal | Rotary converter | é. sz. 52° 35′ 00″, k. h. 11° 52′ 07″ | ||
Stralsund | Rotary converter | é. sz. 54° 17′ 09″, k. h. 13° 05′ 23″ | ||
Wittenberg | 1978 | Rotary converter | é. sz. 51° 52′ 30″, k. h. 12° 41′ 20″ | |
Wittenberge | 1987 | Rotary converter | é. sz. 52° 59′ 46″, k. h. 11° 46′ 08″ | |
Wolkramshausen | Inverter | é. sz. 51° 26′ 19″, k. h. 10° 44′ 08″ | ||
Wünsdorf | 1982 | Rotary converter | é. sz. 52° 10′ 24″, k. h. 13° 27′ 42″ | |
Wustermark | Rotary converter | é. sz. 52° 32′ 33″, k. h. 12° 58′ 25″ |
Villamos erőművekSzerkesztés
Határon átnyúló távvezetékekSzerkesztés
Németország - AusztriaSzerkesztés
Vezeték | Koordináták |
---|---|
Walchenseekraftwerk - Zirl | é. sz. 47° 23′ 55″, k. h. 11° 15′ 53″ |
Traunstein - Steinsdorf | é. sz. 47° 53′ 20″, k. h. 12° 58′ 25″ |
Néhai belnémet határSzerkesztés
Vezeték | Koordináták |
---|---|
Lehrte - Heeren | é. sz. 52° 24′ 48″, k. h. 10° 59′ 34″ |
Bebra - Weimar | é. sz. 51° 00′ 29″, k. h. 10° 12′ 13″ |
Steinfeld am Wald - Saalfeld | é. sz. 50° 27′ 52″, k. h. 11° 25′ 07″ |
SvájcSzerkesztés
AlállomásokSzerkesztés
Ezeken az állomásokon a 132 kV/66 kV feszültségszintet 15 kV ra csökkentik. Az energiát nem itt termelik meg.
Központi átalakító állomásokSzerkesztés
Ezekben a létesítményekben a váltakozófeszültséget az országos hálózatból egyfázisúvá alakítják és betáplálják a vontatásihálózatba. Egyes helyeken egyből a felsővezetékbe vezetik. Az átalakítás gépi, vagy elektronikus úton történik.
Létesítmény | Üzembehelyezés éve | Maximálisan átvihető teljesítmény | Alkalmazott technológia | Koordináták |
---|---|---|---|---|
Bever (RhB) | Rotary Converter | é. sz. 46° 32′ 52″, k. h. 9° 53′ 17″ | ||
Landquart (RhB) | Rotary Converter | é. sz. 46° 58′ 28″, k. h. 9° 33′ 06″ | ||
Giubiasco | Rotary Converter | é. sz. 46° 10′ 32″, k. h. 9° 00′ 09″ | ||
Kerzers | Rotary Converter | é. sz. 46° 58′ 27″, k. h. 7° 11′ 25″ | ||
Massaboden | Rotary Converter | é. sz. 46° 19′ 55″, k. h. 8° 00′ 42″ | ||
Rupperswil | Rotary Converter | é. sz. 47° 24′ 21″, k. h. 8° 06′ 19″ | ||
Seebach | Rotary Converter | é. sz. 47° 25′ 20″, k. h. 8° 33′ 17″ | ||
Wimmis | Rotary Converter | é. sz. 46° 40′ 51″, k. h. 7° 39′ 23″ |
KapcsolóállomásokSzerkesztés
Kapcsolóállomások átalakítás, áram termelés, és felsővezeték betáplálás nélkül.
Létesítmény | Koordináták |
---|---|
Zollikofen | é. sz. 47° 00′ 45″, k. h. 7° 27′ 53″ |
Villamos erőművekSzerkesztés
Létesítmény | Üzembehelyezés éve | Teljesítmény | Létesítmény típusa | Koordináták |
---|---|---|---|---|
Amsteg | 1922 | 55 MW | Vízi erőmű | é. sz. 46° 46′ 04″, k. h. 8° 40′ 18″ |
Le Châtelard VS | Vízi erőmű | é. sz. 46° 03′ 41″, k. h. 6° 57′ 29″ | ||
Etzelwerk | Vízi erőmű | é. sz. 47° 11′ 42″, k. h. 8° 48′ 42″ | ||
Göschenen | Vízi erőmű | é. sz. 46° 40′ 02″, k. h. 8° 35′ 03″ | ||
Klosters | Vízi erőmű | é. sz. 46° 51′ 39″, k. h. 9° 53′ 44″ | ||
Gösgen | 51,3 MW | Vízi erőmű | é. sz. 47° 22′ 08″, k. h. 7° 58′ 47″ | |
Massaboden | 1916 | 7,2 MW | Vízi erőmű | é. sz. 46° 19′ 55″, k. h. 8° 00′ 42″ |
Mühleberg | 1921 | 45 MW | Vízi erőmű | é. sz. 46° 58′ 09″, k. h. 7° 17′ 04″ |
Ritom | 1920 | Vízi erőmű | é. sz. 46° 31′ 02″, k. h. 8° 40′ 33″ | |
Rupperswil | 1945 | Vízi erőmű | é. sz. 47° 24′ 42″, k. h. 8° 06′ 52″ | |
Vernayaz | Vízi erőmű | é. sz. 46° 08′ 03″, k. h. 7° 02′ 10″ | ||
Wassen | Vízi erőmű | é. sz. 46° 42′ 56″, k. h. 8° 36′ 36″ |
Határon átnyúló távvezetékekSzerkesztés
Németország-SvájcSzerkesztés
Vezeték | Koordináták |
---|---|
Holdingen - Muttenz | é. sz. 47° 34′ 53″, k. h. 7° 36′ 14″ |
Singen - Etzwilen | é. sz. 47° 42′ 49″, k. h. 8° 49′ 52″ |
JegyzetekSzerkesztés
- ↑ Bahnstrom.de: Umstellung der Bahnnetzfrequenz von 16 2/3 auf 16,70 Hz (németül)
- ↑ Alan Reekie: some history: Why 16 2/3Hz was chosen (angol nyelven). Railways Through Europe. (Hozzáférés: 2018. március 26.)
- ↑ How and why was the frequency for traction system was decided to be 16.2/3 (50/3) Hz? (angol nyelven). Quora. (Hozzáférés: 2015. június 17.)
- ↑ Andreas Steimel. Electric Traction - Motion Power and Energy Supply: Basics and Practical Experience (puhatáblás, ragasztókötött) (Angol nyelven), Oldenbourg Industrieverlag GmbH, 198. o. (2007). ISBN 978-3-8356-3132-8
ForrásokSzerkesztés
További információkSzerkesztés
Kapcsolódó szócikkekSzerkesztés
FordításSzerkesztés
- Ez a szócikk részben vagy egészben a 15 kV AC railway electrification című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.