Próba elektryfikacji kolei Seebach-Wettingen

Lokomotywy schematu pilotażowego: po lewej numer 3 firmy Siemens-Schuckert, dalej maszyny 1 i 2 firmy Oerlikon
Lokomotywa numer 1
Lokomotywa nr 1, częściowo zdemontowana
Wózek typu używanego w lokomotywach 1 i 2
Lokomotywa numer 2

Próba elektryfikacji kolei Seebach-Wettingen (1905-1909) była ważnym kamieniem milowym w rozwoju kolei elektrycznych . Firma Maschinenfabrik Oerlikon (MFO) zademonstrowała przydatność jednofazowego prądu przemiennego o wysokim napięciu do eksploatacji na kolei dalekobieżnej za pomocą urządzenia do testowania jednofazowego prądu przemiennego w Seebach-Wettingen. W tym celu MFO zelektryfikowało 19,45-kilometrową Szwajcarskich Kolei Federalnych (SBB) z Seebach do Wettingen na własny koszt jednofazowym prądem przemiennym o napięciu 15 000 woltów.

Przegląd

Do 1900 roku wykorzystywanie prądu stałego (DC), zwykle o napięciu 500-600 woltów, do zasilania tramwajów i pociągów elektrycznych było dobrze ugruntowane. Przykłady obejmują Tramwaje w Budapeszcie (od 1887) i Liverpool Overhead Railway (otwarty 1893). Było to zadowalające w systemach miejskich, ale w przypadku kolei dalekobieżnych pożądane było wyższe napięcie w celu zmniejszenia strat energii. Valtellina o długości 106 km we Włoszech została zelektryfikowana przy użyciu trójfazowego prądu przemiennego (AC) pod napięciem 3000 woltów i otwarta 4 września 1902 r. System został zaprojektowany przez Kálmána Kandó oraz zespół z Ganz Works w Budapeszcie . To był postęp, ale system trójfazowy miał wady. Wymagane były dwa przewody napowietrzne, co ograniczało napięcie, ponieważ oba przewody musiały krzyżować się na skrzyżowaniach. Zastosowanie jednofazowego prądu przemiennego, który wymagał tylko jednego przewodu napowietrznego, było powstrzymywane przez brak odpowiednich silników. System trójfazowy wykorzystywał silniki indukcyjne , ale jednofazowy silnik uniwersalny był w powijakach i występowały problemy z przegrzaniem i nadmiernym iskrzeniem na komutatorze .

W badaniu Seebach-Wettingen zastosowano dwa różne podejścia. Pierwszy polegał na dostarczeniu zasilania o standardowej częstotliwości sieciowej 50 Hz i zastosowaniu przetwornicy obrotowej w lokomotywie do przekształcenia go na prąd stały dla silników trakcyjnych. Drugim było zastosowanie zasilania o niskiej częstotliwości (15 Hz) do zasilania silników uniwersalnych lokomotywy. Oczekiwano, że niska częstotliwość zminimalizuje problemy z przegrzewaniem i iskrzeniem, i tak się stało.

Tor testowy był eksploatowany w latach 1905-1909 i dostarczył dowodów na budowę typów linii napowietrznych i pantografów , aby umożliwić pracę z napięciem 15 000. Ze względu na wysokie napięcie drewniane wagony pasażerskie zostały wyposażone w urządzenie chroniące pasażerów przed skutkami kontaktu z opadającymi liniami napowietrznymi.

Działanie eksperymentalne przy 50 hercach

Zgodnie z sugestią MFO, Szwajcarskie Koleje Federalne (SBB) zgodziły się 31 maja 1902 r. Na rozpoczęcie próbnej operacji na trasie Seebach-Wettingen z jednofazowym prądem przemiennym o napięciu 15 000 woltów. System ten pozwalał na wyższe niż zwykle napięcie w sieci napowietrznej w tym czasie, a tym samym na większą odległość między podstacjami , a jednoprzewodową zamiast dwuprzewodowej linii napowietrznej, jak to było wówczas z powodzeniem stosowane na trasach trójfazowych w północnych Włoszech.

Ponieważ silniki trakcyjne nie mogły jeszcze pracować z jednofazowym prądem przemiennym przy ówczesnej technologii, MFO najpierw zbudowało czteroosiową lokomotywę pilotową nr 1 z przetwornicą obrotową, która przetwarzała napięcie sieci napowietrznej 15 000 woltów prądu przemiennego na prąd stały do ​​pracy silników trakcyjnych . System przetwornicy obrotowej został opatentowany, patent US754565 z 1904 r. [1]

Przed rozpoczęciem eksploatacji toru testowego MFO zakończyło elektryfikację około 700-metrowego toru łączącego teren fabryki ze stacją w Seebach i rozpoczęło testy z lokomotywą konwerterową. W dniu 16 stycznia 1905 r. Rozpoczęto regularne przejazdy testowe między Seebach i Affoltern zgodnie z harmonogramem ustalonym przez SBB. Do przejazdów tych do 10 listopada 1905 r. używano lokomotywy przekształtnikowej nr 1.

Działanie eksperymentalne przy 15 hercach

Eksploatacja z lokomotywą przetwornicą nie trwała długo. Latem 1904 roku MFO wprowadziło lokomotywę numer 2, z silnikami prądu przemiennego, ale wykorzystującymi 15 zamiast 50 Hz. Dzięki zmniejszonej częstotliwości, a także uzwojeniu kompensacyjnemu, jednofazowy silnik szeregowy opracowany przez Hansa Behna-Eschenburga z MFO miał podobne właściwości do silnika prądu stałego, a iskrzenie na komutatorze zostało znacznie zmniejszone.

Linia napowietrzna 50 Hertz doprowadziła do silnych zakłóceń na linii telefonicznej z Zurychu do Badenii, która biegła równolegle do linii kolejowej. Zmniejszenie częstotliwości do 15 herców doprowadziło do poprawy. Modyfikacja silników i zastosowanie skrętki na linii telefonicznej spowodowało ustanie zakłóceń.

Pomimo różnego wyposażenia elektrycznego części mechaniczne lokomotyw nr 1 i 2 były podobne, z tym że lokomotywa nr 2 posiadała dwie kabiny maszynisty. 11 listopada 1905 r. zmieniono zasilanie z 50 Hz na 15 Hz i lokomotywa nr 2 przejęła prowadzenie pociągu. Aby lokomotywa nr 1 mogła być nadal używana, przebudowano ją z silnikami prądu przemiennego 15 Hz, aby pasowała do lokomotywy nr 2, a przetwornicę usunięto. Te dwie lokomotywy stały się wzorem dla lokomotyw zasilanych prądem zmiennym o niskiej częstotliwości, ponieważ były one budowane do lat 70. XX wieku w Niemczech, Austrii, Szwajcarii, Norwegii i Szwecji. 2 czerwca 1906 próbną operację rozszerzono na Regensdorf.

Ze względów finansowych MFO przyjęło propozycję Siemens-Schuckert udziału w dalszych eksperymentach z trzecią lokomotywą. Lokomotywa nr 3 została dostarczona 3 sierpnia 1907 r., Ale zepsuła się 7 października 1907 r. Z powodu problemów z przegrzaniem.

Wytwarzanie energii

Widok wnętrza stacji przekształtnikowej

W Maschinenfabrik Oerlikon zbudowano małą elektrownię parową, która dostarczała energię potrzebną dla linii Seebach-Wettingen. Kotły rurowe, w których wytwarzano parę dla turbiny, miały powierzchnię grzewczą 300 m² każdy i wydajność 18 000 kilogramów pary na godzinę. Trójstopniowa turbina parowa pracowała z prędkością 3000 obrotów na minutę. Wytwarzany prąd trójfazowy miał napięcie 230 woltów i częstotliwość 50 herców, aby dopasować się do istniejącej elektrowni fabrycznej. Stacja przekształtnikowa z buforowaniem prądu przemiennego mieściła się w specjalnym budynku, który znajdował się w pobliżu elektrowni parowej. Dwie grupy konwerterów miały moc 700 i 500 kilowatów. Bateria zapasowa składająca się z 375 elementów miała pojemność 592 amperogodzin. Obok maszynowni znajdowała się transformatorownia, w której cztery transformatory podwyższały napięcie prądu jednofazowego z 700 do 15 000 woltów. Dokładny układ stacji przekształtnikowej jest niejasny, ale obecność baterii sugeruje, że używała ona połączenie wsteczne . Trójfazowy prąd przemienny zostałby przekształcony w prąd stały, a następnie prąd stały w jednofazowy prąd przemienny.

Łańcuchowy

Linia napowietrzna (system MFO) w Seebach
Linie napowietrzne, system MFO i system Siemens-Schuckert biegną równolegle
Seebach do Regensdorfu

Na odcinku od Seebach do Regensdorf MFO przetestowało linię napowietrzną z boku toru. Kolektor prądu montowany na dachu lokomotywy, tzw. ogonie, składał się z lekko zakrzywionej rurki z wymienną listwą stykową. Rura była dociskana siłą sprężyny do przewodu jezdnego i mogła zakreślać więcej niż półkole, dzięki czemu możliwy był kontakt z przewodem jezdnym od góry, z boku lub od dołu. Zwykle drut znajdował się z boku toru. System okazał się zawodny przy prędkościach powyżej 50 km/h.

Regensdorf do Wettingen

Na odcinku od Regensdorf do Wettingen firma Siemens-Schuckert zainstalowała standardową sieć trakcyjną i 1 grudnia 1907 r. rozpoczęto jej eksploatację. Na wyjeździe ze stacji Regensdorf linia napowietrzna przebiegała około 400 metrów równolegle do linii bocznej, tak aby można było wymieniać odbierak prądu podczas jazdy. Przewód jezdny znajdował się sześć metrów nad szyną powyżej środka toru. Aby przetestować niską wysokość przewodu jezdnego w tunelach i przejściach podziemnych, przewód jezdny między Otelfingen i Würenlos ułożono zaledwie 4,8 metra nad szynami na odcinku jednego kilometra. Pantograf _ (odbiornik prądu) był użyteczny dla obu kierunków jazdy i mógł nadążać za różnicami wysokości linii napowietrznej nawet przy dużych prędkościach. Podnoszenie pantografu odbywało się za pomocą sprężonego powietrza.

Po rozprawie

Od 4 lipca 1909 r. Linia Seebach-Wettingen była ponownie obsługiwana trakcją parową , a linie napowietrzne zostały zdemontowane. Ponieważ była to linia drugorzędna z łatwymi wzniesieniami, firma SBB uznała, że ​​nie jest ona ekonomiczna w przypadku zasilania elektrycznego. Lokomotywy nr 1 i 2 zostały zmagazynowane iw 1919 roku sprzedane SBB. Lokomotywa nr 3 wróciła do Berlina i tam została przerobiona na lokomotywę prądu stałego. W 1944 roku został zniszczony podczas nalotu bombowego.

Mimo wstrzymania działań próba zakończyła się sukcesem. W 1907 roku MFO dostarczyło wagony BCFe 4/4 do Maggiatalbahn do pracy pod napięciem 5000 woltów, 20 Hz. W lipcu 1910 r. Berneńskie Towarzystwo Kolei Alpejskich Bern - Lötschberg - Simplon (BLS) otworzyło swój tor testowy Spiez-Frutigen zelektryfikowany pod napięciem 15 000 woltów, 15 Hz. W 1913 Prusy , Bawaria i Badenia wspólnie zdefiniowali częstotliwość prądu trakcyjnego 16⅔ Hz, po czym BLS również przyjął tę częstotliwość. 15 lipca 1913 r. BLS rozpoczął ciągłą pracę między Spiez i Brig przy napięciu 15 000 woltów, 16⅔ Hz. W tym samym roku Kolej Retycka otworzyła linię Engadyny przy użyciu 16⅔ Hz, ale przy napięciu 11 000 woltów. Od 7 lipca 1919 r. SBB obsługiwała swoją linię dowozową z Bern-Thun do Lötschbergstrecke przy użyciu 15 000 woltów, 16 ⅔ Hz, a od 28 maja 1922 r. Pociągi na trasie Gotthard SBB zaczęły kursować elektrycznie.

Zobacz też

Źródła

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Seebach-Wettingen_railway_electrification_trial&oldid=952372097 ”