Испытание электрификации железной дороги Зеебах-Веттинген

Опыт электрификации железной дороги Зеебах -Веттинген (1905–1909) стал важной вехой в развитии электрических железных дорог . Компания Maschinenfabrik Oerlikon (MFO) продемонстрировала пригодность однофазного переменного тока высокого напряжения для эксплуатации железных дорог дальнего следования с помощью испытательной установки однофазного переменного тока Зеебах-Веттинген. длиной 19,45 километра С этой целью MFO за свой счет электрифицировала маршрут Швейцарских федеральных железных дорог (SBB) от Зеебаха до Веттингена однофазным переменным током напряжением 15 000 вольт.

Обзор

К 1900 году использование постоянного тока (DC), обычно напряжением 500–600 вольт, для электропитания электрических трамваев и поездов было уже широко распространено. Примеры включают трамваи в Будапеште (с 1887 года) и надземную железную дорогу Ливерпуля (открыта в 1893 году). Это было удовлетворительно для городских систем, но для железных дорог дальнего следования было желательно более высокое напряжение, чтобы уменьшить потери энергии. протяженностью 106 км Линия Вальтеллина в Италии была электрифицирована с использованием трехфазного переменного тока (AC) напряжением 3000 вольт и открыта 4 сентября 1902 года. Система была разработана Кальманом Кандо и командой завода Ganz Works в Будапеште . Это был прогресс, но трехфазная система имела недостатки. Требовалось два воздушных провода, и это ограничивало напряжение, поскольку два провода должны были пересекаться в местах соединения. Использование однофазного переменного тока, для которого требовался только один воздушный провод, сдерживалось отсутствием подходящих двигателей. В трехфазной системе использовались асинхронные двигатели , но однофазный универсальный двигатель находился в зачаточном состоянии, и возникали проблемы с перегревом и чрезмерным искрением на выходе. коммутатор .

В исследовании Зеебаха-Веттингена использовались два разных подхода. Первый заключался в подаче электроэнергии стандартной частоты сети 50 Гц и использовании вращающегося преобразователя на локомотиве для преобразования ее в постоянный ток для тяговых двигателей. Второй заключался в использовании низкочастотного (15 Гц) источника питания для питания универсальных двигателей локомотива. Ожидалось, что низкая частота сведет к минимуму проблемы перегрева и искрения, и это так и произошло.

Испытательная трасса эксплуатировалась между 1905 и 1909 годами и предоставила доказательства строительства воздушных линий и пантографов , позволяющих работать с напряжением 15 000 В. Из-за высокого напряжения в деревянных пассажирских вагонах было установлено устройство, защищающее пассажиров от последствий прикосновения к свисающим линиям электропередачи.

Экспериментальная эксплуатация на частоте 50 Гц

По предложению MFO Швейцарские федеральные железные дороги (SBB) 31 мая 1902 года согласились организовать опытную эксплуатацию на маршруте Зеебах-Веттинген с однофазным переменным током напряжением 15 000 вольт. Эта система позволяла использовать более высокое напряжение воздушной линии, чем обычно в то время, и, следовательно, большее расстояние между подстанциями , а также использовать однопроводную воздушную линию вместо двухпроводной, которая тогда успешно использовалась на трехфазных маршрутах в северной Италии.

Поскольку тяговые электродвигатели еще не могли работать на однофазном переменном токе при технологии того времени, МФО сначала построил четырехосный пилотный локомотив № 1 с роторным преобразователем , который преобразовывал напряжение воздушной линии 15 000 вольт переменного тока в постоянный ток для работы тяговых двигателей . Система вращающегося преобразователя была запатентована, патент US754565 от 1904 года. [1]

Перед началом эксплуатации испытательного пути компания MFO завершила электрификацию пути длиной около 700 метров, соединяющего заводские помещения со станцией Зеебах, и начались испытания с преобразовательным локомотивом. 16 января 1905 года начались регулярные испытательные рейсы между Зеебахом и Аффольтерном по графику, установленному SBB. Для этих поездок до 10 ноября 1905 года использовался преобразовательный паровоз № 1.

Экспериментальная эксплуатация на частоте 15 Гц

Работа с конверторным локомотивом продолжалась недолго. Летом 1904 года МФО представил паровоз № 2 с двигателями переменного тока, но с частотой 15 вместо 50 герц. Благодаря пониженной частоте, а также компенсационной обмотке однофазный последовательный двигатель, разработанный Гансом Бен-Эшенбургом в MFO, имел характеристики, аналогичные двигателю постоянного тока, и искрение в коллекторе было значительно уменьшено. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

Воздушная линия частотой 50 Гц привела к сильным помехам на телефонной линии Цюрих-Баден, которая проходила параллельно железнодорожной линии. Снижение частоты до 15 герц привело к улучшению. Модификация двигателей и использование витой пары на телефонной линии привели к прекращению помех.

Несмотря на разное электрооборудование, механическая часть локомотивов № 1 и 2 была схожа, за исключением того, что № 2 имел две кабины машиниста. 11 ноября 1905 года напряжение питания было изменено с 50 Герц на 15 Герц, и работу поезда взял на себя локомотив № 2. Чтобы локомотив № 1 мог продолжать эксплуатироваться, его переоборудовали с двигателями переменного тока частотой 15 Гц, чтобы они соответствовали № 2, а преобразователь убрали. Эти два локомотива стали образцом для локомотивов с низкочастотным двигателем переменного тока, которые строились до 1970-х годов в Германии, Австрии, Швейцарии, Норвегии и Швеции. 2 июня 1906 года опытная эксплуатация была продлена до Регенсдорфа.

По финансовым причинам МФО приняло предложение Siemens-Schuckert поучаствовать в дальнейших экспериментах с третьим локомотивом. Локомотив № 3 был доставлен 3 августа 1907 года, но вышел из строя 7 октября 1907 года из-за проблем с перегревом.

Производство электроэнергии

На заводе Maschinenfabrik Oerlikon была построена небольшая паровая электростанция для обеспечения энергией, необходимой для линии Зеебах-Веттинген. Трубчатые котлы, в которых вырабатывался пар для турбины, имели площадь нагрева 300 м² каждый и производительность 18 000 кг пара в час. Трехступенчатая паровая турбина работала со скоростью 3000 оборотов в минуту. Произведенный трехфазный ток имел напряжение 230 вольт и частоту 50 герц, что соответствовало существующей электростанции завода. Преобразовательная подстанция с буферизацией переменного тока размещалась в специальном здании, расположенном рядом с паротурбинной установкой. Две преобразовательные группы имели мощность 700 и 500 киловатт. Резервная батарея из 375 элементов имела емкость 592 ампер-часа. Рядом с машинным отделением располагался трансформаторный зал, в котором четыре трансформатора повышали напряжение однофазного тока с 700 до 15 000 вольт. Точная компоновка преобразовательной станции неясна, но наличие батарей позволяет предположить, что она использовала соединение «спина к спине» . Трехфазный переменный ток должен был быть преобразован в постоянный ток, а затем постоянный ток преобразован в однофазный переменный ток.

Цепная линия

Зеебах — Регенсдорф

На участке от Зеебаха до Регенсдорфа компания MFO провела испытания воздушной линии на обочине пути. Токосъемник , установленный на крыше локомотива, так называемый хвост, представлял собой слегка изогнутую трубку со сменной контактной полосой. Трубка прижималась силой пружины к контактному проводу и могла описывать более полукруга, так что был возможен контакт с контактным проводом сверху, сбоку или снизу. Обычно провод располагался сбоку от пути. Система оказалась ненадежной на скорости выше 50 км/час.

Регенсдорф — Веттинген

На участке от Регенсдорфа до Веттингена компания Siemens-Schuckert установила стандартную контактную сеть , и 1 декабря 1907 года ее эксплуатация была начата. На выходе со станции Регенсдорф ВЛ пролегала примерно на 400 метров параллельно боковой линии, чтобы токосъемник можно было менять во время движения. Контактный провод располагался в шести метрах над рельсом над серединой пути. Чтобы проверить низкую высоту контактного провода в туннелях и подземных переходах, контактный провод между Отельфингеном и Вюренлосом был проложен всего на высоте 4,8 метра над рельсами на расстоянии одного километра. Пантограф . (токосъёмник) можно было использовать в обоих направлениях движения и можно было отслеживать перепады высот воздушной линии даже на высоких скоростях Подъем пантографа осуществлялся сжатым воздухом.

После суда

С 4 июля 1909 года линия Зеебах-Веттинген вновь заработала на паровой тяге , а воздушные линии были демонтированы. Поскольку это была второстепенная линия с легкими уклонами, компания SBB не сочла ее экономичной для работы на электричестве. Локомотивы № 1 и 2 находились на хранении и в 1919 году были проданы СББ. Локомотив №3 вернулся в Берлин и там был переоборудован в локомотив постоянного тока. В 1944 году он был разрушен в результате бомбардировки.

Несмотря на прекращение боевых действий, попытка оказалась успешной. В 1907 году MFO поставило на Маггиатальбан вагоны BCFe 4/4 для работы при напряжении 5000 вольт, 20 герц. В июле 1910 года Бернская альпийская железнодорожная компания Берн-Лечберг-Симплон (BLS) открыла испытательный трек Шпиц-Фрутиген, электрифицированный на 15 000 Вольт, 15 Герц. В 1913 году Пруссия , Бавария и Баден совместно определили частоту тягового тока 16⅔ Гц, после чего BLS также приняла эту частоту. 15 июля 1913 года BLS начала непрерывную работу между Шпицем и Бригом с использованием напряжения 15 000 вольт, 16 ⅔ Герц. В том же году Ретийская железная дорога открыла свою линию Энгадин, работающую на частоте 16 ⅔ Герц, но с напряжением 11 000 вольт. С 7 июля 1919 года SBB эксплуатировала свою фидерную линию от Берн-Туна до Лёчбергштреке с использованием напряжения 15 000 вольт, 16 ⅔ Герц, а с 28 мая 1922 года поезда на Готардском маршруте SBB начали работать на электричестве.

См. также

Ссылки

^ "Данные" . e- periodica.ch .
^ "Данные" . e- periodica.ch .

Источники

Эмиль Хубер: Электрическая тяга на обычных железных дорогах: изложение лекции. В: Швейцарская строительная газета (SBZ). (архив: E-Periodica библиотеки ETH):
Часть I. В: СБЗ, Том 39 (1902), Выпуск 10 (PDF, 1,6 МБ)
Часть II. В: СБЗ, том 39 (1902 г.), выпуск 11 (PDF, 6,8 МБ).
Часть III и заключение. В: СБЗ, том 39 (1902 г.), выпуск 12 (PDF, 3,8 МБ)
В. Куммер: Результаты измерений и опыт эксплуатации однофазного локомотива переменного тока с коллекторными двигателями на стандартной железнодорожной линии Зеебах-Веттинген. В: Schweizerische Bauzeitung (SBZ), том 48 (1906), выпуск 13. (архив: E-Periodica библиотеки ETH. PDF, 5,2 МБ)
В. Куммер: Зеебах-Виттинген: технико-экономические результаты испытаний электрической тяги. В: Швейцарская строительная газета (SBZ). (архив: E-Periodica библиотеки ETH):
I. Подготовка и проведение экспериментальной операции. В: СБЗ, том 54 (1909), выпуск 4 (PDF, 2,6 МБ).
II. Результаты электротехники и машиностроения. В: СБЗ, том 54 (1909), выпуск 5 (PDF, 1,6 МБ).
(продолжение) и III. Эксплуатационные и экономические результаты. В: СБЗ, том 54 (1909), выпуск 6 (PDF, 3,6 МБ).
(заключение) В: СБЗ, Том 54 (1909), Выпуск 7 (PDF, 1,5 МБ)
Хьюго Штудер: Электрическая тяга с однофазным переменным током на линии SBB Зеебах-Веттинген. В: Швейцарская строительная газета (SBZ). (архив: E-Periodica библиотеки ETH):
I. Общие и строительные данные. и II. Системы производства электроэнергии. В: СБЗ, том 51 (1908), выпуск 15 (PDF, 6,8 МБ).
III. Цепная сеть. а) Родовая линия. В: СБЗ, том 51 (1908), выпуск 16 (PDF, 4,8 МБ).
III. Цепная сеть. б) Гладильная линия. В: СБЗ, том 51 (1908), выпуск 17 (PDF, 7,0 МБ).
IV. Локомотивы. а) Локомотив № 1, как тепловоз-конвертер. и б) Паровоз № 2. В: СБЗ, том 51 (1908 г.), выпуск 19 (PDF, 5,9 МБ).
IV. Локомотивы. в) Локомотив № 3. , г) Локомотив № 1 , В. Воздействие на низковольтные системы. и ВИ. Операционные услуги. В: СБЗ, том 51 (1908), выпуск 20 (PDF, 9,0 МБ).
Зеебах-Веттинген: колыбель электрификации Швейцарии. Федеральные железные дороги. В: Schweizerische Bauzeitung (SBZ), ТОМ 119 (1942), выпуск 9. (архив: E-Periodica библиотеки ETH. PDF, 8,6 МБ)

[1] "Данные" . e- periodica.ch .

[2] "Данные" . e- periodica.ch .

[ 1 ]

[ 2 ]