ELEKTRIČNO OSVJETLJENJE ELEKTRIFIKACIJA ŽELJEZNICA

vanje. Kapacitet proizvodnih linija za živine visokotlačne žarulje iznosi danas do 500 kom/h, uz najveće angažiranje radne snage za operacije elektrozavarivanja, koji procesi nisu automatizirani, već se rade ručno, Živine visokotlačne žarulje proizvode se pola- ganije i s mnogo više pažnje nego drugi izvori svjetla zbog vrlo visoke cijene dijelova od kojih su sastavljene.

Ispitivanje živinih žarulja sastoji se u mjerenju napona pa- ljenja, gorenja i gašenja, svjetlosnog toka, pada svjetlosnog toka

trajnosti. Ispitivanje trajnosti vrlo je skupo zbog toga što su živine žarulje snažni izvori svjetla koji troše mnogo električne energije, a i zbog toga što se ne mogu ispitivati po skraćenom postupku, već treba da gore 610 hiljada sati.

Proizvodnja ostalih izvora svjetlosti. Nemoguće je ukratko opisati proizvodnju svih izvora svjetla jer ih ima vrlo mnogo, ali osnovni principi proizvodnje i tehnologija uglavnom su za sve isti kao u proizvodnji opisanih osnovnih izvora svjetla. Ipak, za proizvodnju nekih izvora svjetla postoje specifične operacije, kao, na primjer, optičko centriranje spirale automobilskih žarulja s obzirom na podnožak, odnosno budući reflektor. Kod džepnih žaruljica za ručne svjetiljke također je vrlo važno centriranje, oblik i dimenzije spirale, s obzirom na smještaj i oblik zrcala u svjetiljci. Kod projekcionih žarulja gotovo svih tipova fokusira- nje i tačno održavanje osnovnih dimenzija smještaja žarne niti od posebne je važnosti. U proizvodnji halogenih žarulja punjenje se plinom (Ar, Br, J) vrši na temperaturi tekućeg dušika. Tako se cjevčica za ispumpavanje može zataliti pod pritiskom plina od svega 650 mmHg, a na radnoj temperaturi od 200--+-300*%C tlak poraste na 3 ati više. Posebne konstrukcije i ispitivanja za- htijevaju, na primjer, žarulje za semafore sa vrlo velikim brojem prekida, žarulje za upotrebu na strojevima, koje treba da budu otporne prema potresima i vibracijama, žarulje za upotrebu na brodovima, koje treba da budu posebno dobro izolirane, itd.

B. Jemrić

LIT: T. G. Spreadbury, Electric discharge lighting, London 1946. M. Faksbender, Residential lighting, New York 1947. Ch. L. Amick, Fluorescent dighting manual, New York 1947. D. Matanović, Tehnika rasvjete, Zagreb 1948. A. A. Brighu, Electric lamp industry, New York 1949. H. A. Miller, Cold cathode fluorescent lighting, London 1949. 7. O. Kraehenbuehl, Electric illumination, New York 1951. W. E. Barrows, Light, photometry, and illu- minetion engineering, New York ?1951. H. M. Sharp, Introduction to lighting, New York 1951. R. Cadiergues, L'ćclairage par fluorescence, Paris 1951, R. O. Ackerley, The science of artificial lighring, London 1951. W. R. Stevens, Principles of lighting, London 1951. D. A. Clarke, Modern electric lamps, London 1952. R. G. Weigel, Grundziige der Lichttechnik, Essen 1952. W. Kokler, Lichuechnik, Berlin 1952. W. B. Boast, Illumination enginecr- ing, New _ York 41953. J. Jansen, Beleuchtungstechnik, 3 Bde, Eindhoven 1954. E. Neumann, Die physikalischen Grundlagen der Leuchtstofflampen, Berlin 1954. D. Zuwikker, Fluoreszent-Beleuchtung, 1954. N. Troppen, Akmelle Fragen der StraSenbeleuchtung, Berlin 1954. W. Sirahringer, Laternen und Leuchten, FrankfurtjMain 1954, A. D. S. Atkinson, Modern fiuorescent lighting, London 1955. A. P. Iwanow, Elektrische Lichtquellen. Gasentiadungslampen, Berlin 1955. H. Zijl, Leitfaden der Lichttechnik, 1955. R. Grandi, Illuminazione sportiva, Milano 1956. 7. Jansen, Techni- que de Pćclairage, 3 vol., Eindhoven 1956. K. P. R. Schmidt, Beleuchtungs- Technik im Betrieb, Berlin 1956. J. W. T. Walsh, Planned artificial lighting, London 1956. Y. Le Grand. Light, colour and vision (prijevod s francuskog), New York 1957. W. Kohler, Die Beleuchtung von SchnellverkehrsstraBen, Bielefeld 1958. R. van der Veen, G. Meijer, Licht und Pflanzen, Eindhoven 1958. Illuminating Engineering Society, Lighting in corrosive, flammable 2nd erplosive siruations, London 1958. W. Elenbaas, Fluorescent lamps and lighting, Findhoven 1959. C. Novelli, V. Gramsci, Illuminazione stradale, Mileno 1960. Parry Moon, The scientific basis of illuminating engineering, New York 1961. W. Elenbaas, Leuchtstofflampen und ihre Anwendung, Eindhoven 1962. E. Rebske, Lampen, Laternen, Leuchten, Stuttgart 1962. —C.H. Sturm, Vorschaltgerdte und Schaltungen fiir Niederspannungs-Entla- dungslampen, Essen 41963. 7. W. Favie, C. D. Damne, G. Hietbrink, N. 7. feg, Eclairage, Eindhoven 1964. D. Gligo, Zaštita vida na radu, Zagreb rokovina, Električno osvjetljenje u školama, Maribor 1964. rage dans la maison, Eindhoven 1964. C. Clerici, Illuminotecni- 65. M. Dćribćrć, Lampes a iode - lampes A iodure, Paris 1965. €,Latechnique de I'ćclairage, Paris 1965. M. Reck, Lichttechnik, ig 1966. W. Elenbaas, Quecksilberdampf-Hochdrucklampen, n 1566. 7. Rieck, Lichttechnik, Braunschweig 1966. O. Piškorić, u industriji, Zagreb 1966. M. Cohu, Sources lumineuses, Paris H. Hezit, A. S. Vause, Lamps and lighting, London 1966. The izhting Council, Lighting in industry, London 1967. H. A. E. Keiiz, wmungen und Lichtmessungen, Eindhoven *1967, Illuminating Society, 1ES Lighting handbook, New York 21967. J. Riege, rek, Handbuch der lichttechnischen Literatur, Berlin 1966/68. H. Praris der Industriebeleuchtung, Wien 1968, H. Cotton, Principles New York *1968. VEM-Kollektiv, Handbuch der Beleuch- , Berlin 1968. M. T. JIypte, JI. A. Padyensckut, LA. au, Ocecrnremenote yeranopku, MockBa 1968. H. M. Fyces,H.H. 4e NpoMsiuneHHbix anamu#, MocKBa 1968. B. B. De- CTBO MOMUHECIJEHTRIIX JAMO, MockBa *1969. M.D. W. g, London 1969. R. G, Hopkinson, Lighting and secing, B, Steck, Lichttechnik im Betricb, Minchen 1969. E. ung in die Beleuchtungstechnik, 1969. H. Mehnen 1, Licht= ntfukrung, Lichtgestaltung, 1969. 7. Jemrić, Priruč ik elek- 2greb 1970. H. Prochazka, Praksa industrijske asvjete

njemačkog). Zagreb 1971. e A R, Žurić B. Jemrić

283

ELEKTRIFIKACIJA ŽELJEZNICA, opremanje željezničkih pruga i stanica svim onim električnim postrojenjima i uređajima koji su potrebni za primjenu električne vuče.

Uvođenje električne vuče na željeznicama predstavlja prema današnjem shvatanju najviše tehničko dostignuće u željezničkoj vuči jer se njome ostvaruje povoljnije iskorištavanje energetskih izvora; bolji kvalitet prevoza putnika i robe; povećanje brzine prevoza, udobnosti, čistoće i sigurnosti; veće i šire saobraćajne mogućnosti zbog primjene bržih i težih vlakova; povećanje pro- pusne i prevozne moći pruga po broju vlakova i količini tereta. Elektrifikacija željeznica je i najekonomičnije rješenje čim su ispunjeni određeni tehnički i ekonomski uvjeti.

Osnovni je tehnički preduvjet za elektrifikaciju željezničkih pruga da postoje dovoljni izvori energije za napajanje električ- nih lokomotiva. U ranijem razdoblju elektrifikacije električnu energiju za tu svrhu dobivala je željeznica iz vlastitih elektrana, u današnje vrijeme ona je obično dobiva iz nacionalne elektro- privredne mreže. Količina električne energije za elektrificirane pruge i u državama s visokim stepenom elektrifikacije željeznica samo je mali dio (do 5%) ukupne potrošnje električne energije; stoga je elektrifikacija željeznica tehnički moguća u većini ze- malja gdje postoji elektroprivredna mreža. Elektrifikacija željez- nica povoljna je i za proizvođača električne energije jer električne željeznice troše energiju i danju i noću. Osnovni je ekonomski uvjet za elektrifikaciju željezničke pruge da jačina saobraćaja na njoj bude dovoljno velika.

Ukupni troškovi eksploatacije željeznica bitno zavise od vrste vuče, najviše zbog toga što na njih utječu prvenstveno pogonski troškovi, a u ovima predstavljaju troškovi za pogonsku energiju najznačajniju stavku. Iz istog razloga troškovi eksploatacije željezničke pruge rastu s jačinom saobraćaja, ali rastu mnogo sporije kad je vuča električna nego kad je parna ili dizelska, zbog toga što je cijena električne energije po pravilu niža od cijene energije iz uglja ili plinskog ulja u parnoj odn. dizelskoj loko- motivi, a i zbog toga što su također svi ostali eksploatacioni troš- kovi elektrificiranih pruga manji nego pruga sa parnom ili di- zelskom vučom. Električna vuča ima jeftinije održavanje, loko- motive imaju veći korisni rad (ne treba im priprema za vožnju), bolji stepen iskorištenja pogonske energije, manju specifičnu potroš- njui manji utrošak energije. Zbog povećanja brzine prevoza i pro- pusne moći pruge električna vuča treba manje lokomotiva i va- gona za prevoz istog tereta, a time i manje osoblja. U odnosu prema parnoj vuči električna vuča ostvaruje uštede i time što otpadaju troškovi za prevoz uglja i što se za taj prevoz više ne angažiraju vagoni. Sve to utječe na to da pogonski troškovi električne vuče ne rastu tako brzo s jačinom saobraćaja kao po- gonski troškovi parne i dizelske vuče (sl. 1). Međutim, pri maloj

Ukupni troškovi eksploatacije

fr ——— Tekirovušne P Toni Tedi

h

| H

E

Veličina saobraćaja

Sl. 1. Ukupni godišnji troškovi parne. dizelske i električne vuče u ovisnosti o veličini saobraćaja

jačini saobraćaja električnom vučom, troškovi amortizacije, uka- maćivanja itd. prevladavaju u ukupnim troškovima nad pogonskim troškovima zbog toga što su investicije za električne željeznice veće nego za željeznice s parnom ili dizelskom vučom. Stoga su pri malom i srednjem saobraćaju ukupni eksploatacioni troškovi parne i/ili dizelske vuče manji od troškova električne vuče (na-

284

lijevo od tačaka E/P odn. E/D u dijagramu na sl. 1). Odatle spo- menuti osnovni ekonomski uvjet za elektrifikaciju pruga: ve- ličina saobraćaja na njima mora biti dovoljno velika. Taj je uvjet ispunjen prvenstveno na glavnim (magistralnim) prugama. Takve pruge obično čine manji dio željezničke mreže (> 20-+:35%), ali se na njima ostvaruje iznad polovice do dvije trećine čitavog željezničkog prevoza. Stoga je u prvome redu elektrifikacija takvih pruga ekonomski opravdana. Uštedama ostvarenim pre- lazom od parne na električnu vuču sredstva uložena u elektrifi- kaciju tih pruga otplaćuju se za nekoliko godina.

Na brdskim prugama na kojima se odvija velik saobraćaj, a koje su često usko grlo u željezničkom prevozu, također je oprav- dana elektrifikacija. Uvođenjem električne vuče na njima znatno se povećava prevozna i propusna moć pruge, proširuje se saobra- ćajni kapacitet pruge i povećavaju brzine.

Prigradske pruge velikih gradova, gdje se svakodnevno pre- vozi mnoštvo putnika, također se često elektrificiraju, jer samo električna vuča omogućava znatno ubrzanje pri polasku, velike brzine vožnje, vuču dugih vlakova s velikim brojem putnika i veliku učestalost vlakova. Osim toga je ekonomična i pruža u- dobnost.

Razvoj elektrifikacije željeznica i električne vuče kretao se od njenih prvih primjena pa dalje usporedno s razvojem elektrotehnike jake struje. Elekrrifi- kacija željeznica zavisila je stoga od mogućnosti proizvodnje i prenosa električne energije, a razvoj vučnog motora od trenutnog stanja razvoja elektromotornih pogona, Razvoj elektrifikacije željeznica kretao se u nekoliko pravaca, u traženju najprikladnijeg sistema napajanja, u primjeni najpogodnijeg elektromotora za vuču i rješavanju svih problema u vezi s pretvaranjem struje i njezinim do- vođenjem na lokomotivu. :

Razvoj elektrifikacije željeznica može se podijeliti u dva glavna perioda. Prvi obuhvaća razdoblje od 1879 do 1920, tj. od prvih početaka električne vuče do njezine afirmacije i pobjede u odnosu prema parnoj vuči. U tom razdoblju nastaju prvi sistemi elektrifikacije željeznica i ostvaruju se prve elektrificirane pruge gradskih tramvaja, podzemnih željeznica velegradova i željezničkih pruga. U drugom razdoblju, od dvadesetih godina ovog stoljeća do danas, elektrifi- kacija željezničkih pruga razvija se i širi u punoj mjeri na evropskim željezni- cama i nekim drugim krajevima svijeta, usavršavaju se već postojeći ili uvode novi sistemi električne vuče a počinju se primjenjivati i višesistemske električne lokomotive za 2, 3 ili čak 4 sistema elektrovuče, što praktički omogućuje ne- smetanu transevropsku vuču nekih važnijih međunarodnih putničkih vlakova istom lokomotivom.

Prvom razdoblju elektrovuče prethodili su različni pokušaji, npr. s elektro- motorima na principu elektromagneta koji su se naizmjence privlačili i odbijali i bili napajani iz galvanskih baterija. Oni su se primjenjivali od 1830 do 1848 na nekim malim lokomotivama Engleza R. Davidsona, Amerikanca Th. Daven- porta ina motornom čamcu Rusa M. H. Jakobija na Nervi (v. članak Električni strojevi str. 172, sl. 75). Električno napajanje preko tračnica upotrebljavali su 1850 i 1876 Amerikanac Farmer i Rus F. A. Pirockij.

Zahvaljujući pronalasku električnog istosmjernog generatora, tzv. dinamo- -stroja (Gramme 1870), i električne samouzbude (W. v. Siemens 1867) bio je utrt put za konstrukciju prvog serijskog istosmjernog motora.

Prva mala električna lokomotiva izrađena od firme Siemens & Halske izložena je na industrijskoj izložbi u Berlinu 1879. Ta lokomotiva s istosmjer- nim serijskim motorom veoma male snage (4. 3KS) i napona 150 V vukla je na uskom kružnom kolosijeku dugom 300 m tri vagončića sa 18 osoba brzi- nom 7kmj/h. Napajanje je vršeno uz pomoć treće izolirane tračnice. Kasnije je ta lokomotiva smještena u tehnički muzej u Miinchenu. Ovo simbolički pred- stavlja početak električne vuče.

Prvi je žičani kontaktni vod iznad vozila izvela firma Siemens & Halske na svjetskoj izložbi u Parizu 1881. Istosmjerni napon 150 V s motorom do 7,5 KS primjenjuje se od te godine kao jedini napon za vuču tramvaja sve do pojave napona 600 V (Edison 1888). Napon 150 V upotrebljava se u prvom periodu razvoja samo za električnu tramvajsku vuču, novi istosmjerni napon 600 V, pak, primjenjuje se prvenstveno za brze podzemne i nadzemne gradske željeznice,

Snaga serijskog istosmjernog vučnog motora pri naponu od 150 V ne pre- lazi 7,5 KS, a pri naponu od 600 V ne prelazi 40 KS, zbog toga što do tada problemi komutacije nisu bili riješeni i što motor nije imao pomoćnih polova ni kompenzacionih namotaja. I pored toga primjena električnog tramvaja u USA i Kanadi naglo se razvija, tako da se 1894 nalazi tamo u prometu već 12 000 km tramvajskih pruga, dok ih u Evropi u isto vrijeme ima samo 300 km.

. Istosmjerni napon 600 V za elektrovuču naglo se primjenjuje u elektrifi- kaciji podzemnih i nadzemnih željeznica svjetskih velegracova: New Yorka 1888, Londona 1890, Pariza 1900, Berlina 1902. Struja se ri istosmjernom sistemu 600 V dovodi lokomotivi preko treće, izolirane trač 'ce.

Prva električna lokomotiva pojavljuje se na željeznici 1895 1 baltimorskom tunelu na pruzi Baltimore—Ohio, da se izbjegnu neugodnosti dima i čađe parne vuče. Te prve tri električne lokomotive firme General Electric Co. istosmjernog su napona 650 V. Prva električna lokomotiva mogla je na usponu od 14%, i duljini pruge 6,5 km vući vlak od 1700 t brzinom 20 km/h. Napajanje električnom energijom izvedeno je putem treće, izolirane tračnice pored kolosijeka. Time je pokazano da je moguće konstruirati lokomotivu za željezničku vuču, ali se rela- tivno niski istosmjerni napon od 650 V nije mogao primijeniti za elektrovuču na većim udaljenostima sa snažnijim lokomotivama. Zbog toga se istosmjerni sistem 650 V električne željezničke vuče primjenjivao samo za posebne pri- gradske i lučke željeznice, npr, u Americi na pruzi New York—Hudson River i drugdje. U Evropi su elektrificirane prve pruge istosmjernim sistemom 600 V sa trećom tračnicom 1900, u Francuskoj (Paris—Juvisy 23 km), i u Italiji (Mi- lano—Varese—Porto Ceresio) 1901/2.

Oko 1900 još nije bilo istosmjernog serijskog motora veće snage. Jedini električni motor veće snage bio je tada izmjenični trofazni asinhroni motor, Stoga se pojavljuje i počinje razvijati trofazni sistem elektrifikacije pruga u Evropi s upotrebom asinhronog motora na električnoj lokomotivi.

“Trofazni sistemi snižene frekvencije stvarno su prvi sistemi elektrifikacije na glavnim željezničkim prugama. Trofazni sistem elektrifikacije pruga, na- pona 750 V i frekvencije 40 Hz, ostvarila je švicarska firma Brown-Boveri i on se počeo primjenjivati u Švicarskoj 1899 na pruzi Burgdorf—Thun u dužini 40 km na usponu 25%0. U Italiji puštena je u pogon 1902 u Valtelini željeznica elektrificirana trofaznim sistemom visokog napona 3300 V i snižene frekvencije

15 Hz, firme Ganz, konstruktor inž. Kando. Taj se sistem proširio do 1928 na

ELEKTRIFIKACIJA ŽELJEZNICA

2700 km pruge sjeverne Italije. Trofazni sistem 3300 V, 15H elektrifikacije željezničkih pruga prikladan i za dulje re zbog primjene visokog napona u kontaktnom vodu i up asinhronih motora veće snage na lokomotivama. Ko lokomotiva električnom energijom postavljena je izni duž pruge.

Trofazni sistem pokazao je tokom eksploatacije pored i niz nedostataka, kao npr. otežano paralelno vođenje vodiča dviju faza, naročito preko skretnica (tračnice su slu: zatim, potrebno sniženje frekvencije “zhog lošijeg faktora s terećenjima) i nedovoljne mogućnosu regulacije brzine asin? Posljedica toga bila je da se takav sistem nije mogao neposredno priklj opću elektroprivrednu mrežu, To je dalo poticaj za iznalaženje novih nijih i boljih tehničkih sistema elektrifikacije željeznica. Razvoj u prvoj dekadi ovog stoljeća, bio je u znaku dvaju suprotnih s Oerlikon u Evropi i firma Westinghouse u USA razvile su na nog serijskog kolektorskog motora jednofazni sistem vuće povi snižene frekvencije (u Evropi 15 000 V i 16% Hz, u Americi 11 000 a američka firma General Electric Co ostvarila je istosmjern

Prvu jednofaznu lokomotivu za 16% Hz sagradila je 1905 u Švicenkoj firma Oerlikon s elektromotorom od 250 KS satne snage (y. Elektrižna vuća. TE 3, str. 695); puštena jeupogon 1906 na pruzi Seebach— Wet: ngen (20; Prvobitno je bilo zamišljeno da se jednofazni motor konstruira za norm frekvenciju 50 Hz. Međutim, u takvim je motorima nepovoljsn n: DON tran: macije koji je upravno proporcionalan frekvenciji. Da bi se snizilo štetno di lovanje više frekvencije na kolektor motora i četkice, sišlo se na 1/3 redovre frekvencije, tj. 50/3 = 16% Hz. Time je smanjen i utjecaj loše komutzcije na telekomunikacione vodove, ali se zbog sniženja frekvencije nije mogla ostvariti želja da se sistem vuče napaja direktno iz elektroprivredne mreže 50 Hz. Tre- balo je ili graditi vlastite željezničke elektrane za frekvenciju 164 Hz ili upo- trijebiti pretvarače frekvencije od 50 Hz na 16$ Hz. Nezavisno od rezroja u Evropi,firma Westinghouse je 1906 izgradila prvu jednofaznu lokomotivu 11kV, 25 Hz koja je stavljena u pogon iste godine na elektrificiranoj pruzi New Yorz— —New Haven—Hartford. U to su vrijeme i evropske željeznice počele elektnif- cirati svoje pruge jednofaznim sistemom snižene frekvencije 16% Hz i napore 15kV, tako Švicarska 1909, Njemačka 1909, Švedska 1910, Austrija 1914, Norveška 1922. Od tada pa do 1928 bilo je elektrificirano u svijetu 10 000 km pruga jednofaznim sistemom snižene frekvencije. U samom početku bilo je nekoliko manje značajnih pokušaja elektrifikacije pruga s naponom od 5 i 6kV i s frekvencijama 15 ili 25 Hz.

Suština problema istosmjernog sistema bila je u tome da se konstruira serijski istosmjerni motor za viši napon i veću snagu. Na istosmjernim mo- torima gradskih željeznica primjenjuju se prvi put pomoćni polovi 19053, što je omogućilo dalji razvoj istosmjernog motora. Ujedno je napredovao i razvoj živinih ispravljača za dobivanje višeg istosmjernog napona. Na osnovi toga firma General Electric Co razvila je istosmjerni sistem vuće s visokim istosmjer- nim naponom. 1913 elektrificirano je istosmjernim naponom 2,4KV 40km pruge Butte—Anaconda, a 1915 elektrificirana je značajna pruga Chicego— —Milwaukee—St. Paul s istosmjernim naponom 3kV u kontaktnom vodu, a od 1914 do 1918 već ukupno 2200 km pruga. Istosmjerni napon se dobivzo is- pravljanjem trofazne izmjenične struje u istosmjernu u elektrovučnim podsts- nicama. Elektrovučne podstanice za napajanje kontaktne mreže priključivale su se primarno direktno na trofaznu elektroprivrednu mrežu normalne frekvencije. Dalji razvoj istosmjernog sistema 3 KV u drugim državama slijedio je iza 1318 do 1928 brzim tempom. Tako redom Kanada 1918, Čile 1920, Brazil 1921+ 1926, Meksiko 1923, Južna Afrika 1924, Španija 1922, Italija 1920 i 1928, SSSR 1926, Maroko, Belgija i Poljska. Poslije drugog svjetskog rata uveli su također ČSSR i Jugoslavija (sjeverozapadni dio mreže jugoslavenskih željeznica) taj sistem.

ciju sjeveroistočnih pruga u Francuskoj novim jednofaznim sistemom kei 50Hz. Tako je elektrificirana njime prva pruga Valenciennes—Thionvi 1955, a poslije i druge. Nakon toga taj sistem usvajaju i druge države: pab ski Savez za dalju elektrifikaciju neelektrificiranih rajona, Japan, Ens ove Portugal, Indija, Jugoslavija, Bugarska, Rumunjska i Turska. Lokomo

nih grupa do direktnog jednofaznog serijskog kolektorskog motors smjernog serijskog motora za ispravljenu valovitu struju. Jasno se KOrOm, da je danas najpovoljnije rješenje jednofazna lokomotiva s transformai te silicijumskim ispravljačima i istosmjernim serijskim vučnim motorom. si loviti napon (v, Električna vuća, TE 3, 700). Primjena upravljanih silicijumst ventila, tzv. tiristora, pridonijela je daljem usavršavanju lokomotiva tog Smotive Danas se grade moderne 4-osovinske i 6-osovinske električne oko ie s ukupnom masom do == 80 t ili 120, snage 4000 ili 6000 k\Y, za velike od 120 do 200 km/h a specijalno i više. ianoj vuči Za sisteme napajanja koji se_ danas još upotrebljavaju u električnoj općenito v. Blektrična vuča, TE 3, str. 690.

Historijski razvitak električne vuče dao je, dakle, više Sr stemA elektrifikacije, ali su se zadržala i učvrstila u svom razvoju samo četiri sistema za elektrifikaciju željezničkih pruga. To sv dva istosmjerna i dva jednofazna sistema: istosmjerni sistem napona 1,5 kV, istosmjerni sistem 3 kV, jednofazni sistem o frekvencije 168 Hz, ISKV i jednofazni sistem normalne ftek- vencije 50 Hz, 25kV. Od ta četiri sistema smatra se najuspje nijim i najsuvremenijim jednofazni sistem frekvencije 30 b 25 KV, iako se još i dalje izvode istosmjerni sistem 3 kV i jedno- fazni sistem snižene frekvencije 168 Hz, 1SkV na onim Ž&

ELEKTRIFIKACIJA ŽELJEZNICA

ljezničkim mrežama gdje su bili ranije uvedeni ti sistemi. Pri- mat pripada jednofaznom sistemu 25kV industrijske frekvencije 50 Hz zbog najvišeg napona u kontaktnoj mreži, najlakše kontaktne mreže, najmanjeg broja elektrovučnih podstanica, mogućnosti priključka na elektroprivrednu mrežu najvišeg napona, uspješ- nog rješenja električne lokomotive s regulatorom napona preko transformatora i primjene postupka ispravljanja struje silici- jumskim ispravljačem, tako da je omogućena upotreba nenad- mašenog serijskog istosmjernog motora. Istosmjerni sistem elek- trovuče 3KV i jednofazni sistem 15 KV, 168 Hz jesu PO investi- cijama i u eksploataciji za 5.10% skuplji od jednofaznog 25kV, 50 Hz, a istosmjerni sistem 1,5kV za > 15:20%.

Sistemi napnjanja elektrificiranih željezničkih pruga, Da bi se na nekoj pruzi mogla Primijeniti zavisna elektrovuča, na njoj se mora izgraditi niz objekata i Postrojenja koja će služiti za napajanje zavisnih elektrovozila. Iz izvora električne energije, preko prikladnih transformatorskih stanica i dalekovoda, dovodi se električna energija do tzv. elektrovučnih Podstanica u kojima se dovedena izmjenična struja visokog napona pretvara u struju one vrste napona i frekvencije koja odgovara sistemu elektrifika- cije pruge. Elektrovučne podstanice izravno napajaju kontaktne mreže pojedinih dionica pruga. Struja se dovodi elektrovozilu, npr. lekomotivi, preko kontaktnog voda po kome klizi pantograf (oduzimač struje) elektrovozila, a kao Povratni vod služe točkovi, tračnice pruge i zemlja.

Istosmjerni sistemi napajanja (sl. 2) rade u kontaktnoj mreži s nazivnim naponima 1,5kV i 3KV. Elektrovučne podstanice

mo(tSo)kV

35(80)kv

3(15)KV

SL. 2. Shema napajanja istosmjernog sistema, EVP Elektrovučna podstanica

tih sistema ne smiju biti suviše udaljene jedna od druge zbog relativno niskog napona u kontaktnoj mreži. One se postavljaju na međusobnoj udaljenosti od 8 do 25km ili prosječno na svakih 18 km za sistem s naponom 1,5kV i na udaljenosti 15“-45km, tj. prosječno na svakih 30 km, za sistem sa 3 kV. Niže vrijednosti odnose se na teške uslove vuče, npr. na brdske pruge ili na pruge s razdijeljenom rezervom napajanja, a veći brojevi vrijede za ravničarske i manje opterećene pruge.

Presjeci vodiča kontaktne mreže iznose za normalne uslove 650 mm? za 1500 V i 320 mm? za 3000 V, a za teške uslove 1000, odnosno 500 mm:.

Izvori napajanja podstanica obično su udaljene elektropriv- redne transformatorske stanice visokog napona. Takva transfor- metorska stanica napaja obično po nekoliko elektrovučnih pod- stanica, spojenih međusobno bilo radijalno bilo više njih pa- relelno, ček i ponekad do druge transformatorske stanice. Sve to ovisi o prilikama gustoće podstanica, o elektroprivrednim transformatorskim stanicama i o terenskim prilikama. Visoki napon na vodu od transformatorske stanice do elektrovučne pod- stanice različit je u različitim zemljama i iznosi: 110, 60 i 35 kV, a Struja se prenosi trofaznim dalekovodima. Za jugoslavenske željezničke pruge na zapadu zemlje, koje su elektrificirane isto- smjernim sistemom 3kV, uzete su kao čvrste pojne tačke elek- troprivredne trafostanice 110KV/35 KV, a od njih se energija s raponom 35kV dalekovodima dovodi do elektrovučne podsta- nice. N o ima svaka elektrovučna podstanica mogućnost pajanja, pa je priključena na dva takva nezavisna edan glavni i drugi rezervni, čime se osigurava rad i u slučaju kvara. Pored toga su elektrovučne između sebe povezane paralelno preko kontaktne KV pa tako i rade paralelno, bilo sve zajedno ili dio oj elektrovučnoj podstanici ugrađuju se jedinične

1ator-ispravljač (živin ili silicijumski) snage od do 3 MW (ne jugoslavenskim su željeznicama od 2,3 MW). i o predviđenom opterećenju za vuču vlakova

285

na pruzi. Obično treba 1,2 ili 3 grupe u svakoj elektrovučnoj podstanici. Kao rezerva tim grupama, za slučaj neke pogonske potrebe ili vršnih opterećenja, također za slučaj kvara ili popravka jedne grupe, postavlja se češće po jedna dodatna grupa kao kon- centrirana rezerva u svaku elektrovučnu podstanicu; rjeđe se ta grupa ugrađuje između dvije elektrovučne podstanice. To je tzv. sistem porazmještene rezerve; on je sproveden npr. na pruzi napona 1,5KV Paris—Dijon, gdje su elektrovučne podstanice na svakih 8:+10 km.

Istosmjerna kontaktna mreža napaja se uvijek dvostrano, tj. istovremeno iz dvije elektrovučne podstanice, Količine elek- trične energije koju električna lokomotiva dobiva iz svake od te dvije elektrovučne podstanice obrnuto je razmjerna udalje- nosti od nje. To je jednako i kod jednokolosiječnih i kod dvoko- losiječnih pruga, s time što se kod dvokolosiječnih pruga mogu, ako treba, spajati paralelno i kontaktne mreže obaju kolosijeka

da bi se dobio manji pad napona u kontaktnoj mreži pri velikim opterećenjima u vuči.

Ir sola TO kv

ho IF 16%8Hz TSKV USS

SI. 3. Shema napajanja sistema 16$ Hz iz jednofaznih elektrana (Švicarska i Austrija)

U izmjeničnom jednofaznom sistemu napajanja sa sniženom frek- vencijom 16% Hz i snaponom 15kV udaljenost između elektro- vučnih podstanica iznosi prosječno 30---50 km. Presjek vodiča kontaktne mreže iznosi prosječno 150 mm2. Napajanje elektro- vučnih podstanica može se provoditi na tri načina: iz vlastitih željezničkih elektrana snižene frekvencije, pretvorbom trofazne struje na jednofaznu u centralnoj podstanici i pretvorbom tro- fazne struje na jednofaznu u svakoj elektrovučnoj podstanici.

Pri prvom načinu (sl. 3) struja se iz vlastite elektrane jedno- faznim dalekovodima 110 kV, 16 Hz, od kojih svaki služi za nekoliko elektrovučnih podstanica, dovodi elektrovučnim pod- stanicama, gdje se transformira od 110 kV, 16 Hz na 15kvV, 16% Hz, koji je napon priključen na kontaktnu mrežu. Pri dru- gom načinu (sl. 4) u jednoj se centralnoj podstanici pretvara trofazna struja 220kV, 50Hz na jednofaznu struju 110kV,

trof. 220 (150) kV.

SI. 4. Shema napajanja sistema 16% Hz s centralnom pretvorbom frek- vencije i broja faza (Austrija i Njemačka)

162 Hz i ta se onda odvodi jednofaznim dalekovodima do ne- koliko podstanica, gdje se u svakoj podstanici transformira na 15 kV, 16% Hz za kontaktnu mrežu. U oba slučaja elektrovučne podstanice rade paralelno, jer su u fazi, i kontaktna mreža na- pajana je iz obje elektrovučne podstanice, a kod dvostrukog ko- losijeka mogu kontaktni vodovi obaju kolosijeka također raditi paralelno. Pri trećem se načinu (sl. 5) struja pretvara od tro- fazne na jednofaznu u svakoj elektrovučnoj podstanici, koja je priključena trofazno na mrežu elektroprivrede. S pomoću jednog ili dva pretvarača faza i frekvencije dobiva se struja 15kV, 16% Hz

286

kojom se napaja kontaktna mreža. Ti pretvarači sastoje se od trofaznog transformatora koji snizuje priključni napon i napaja trofazni sinhroni motor, a ovaj pokreće jednofazni generator napona 15KV, 16&Hz. Taj se sistem primjenjuje u Švedskoj da bi se izbjegli posebni izvori snižene frekvencije i gradnja jedno- faznih dalekovoda. Uz određeno podešenje na generatorima može i nekoliko elektrovučnih podstanica raditi paralelno. Snaga grupe je 2,4 ili 4MVA, a može ih biti u jednoj podstanici i više.

3 faze

3 faze

Sl. 5. Shema napajanja 16% Hz s pojedinačnom pretvorbom frekven- cije i broja faza (Švedska)

Pri napajanju jednofaznog sistema industrijske frekvencije (25kV, 50 Hz) udaljenost između elektrovučnih podstanica može biti još veća zbog visokog napona u kontaktnoj mreži, a praktički iznosi = 40-60 km. I ovdje presjek vodiča kontaktne mreže iznosi prosječno 150 mm?. Elektrovučne podstanice pri- ključuju se direktno na zemaljsku elektroprivrednu mrežu 50 Hz (sl. 6). Nije potrebno ni ispravljanje struje ni pretvaranje frek- vencije i faza u elektrovučnim podstanicama. Međutim, kako je za jednofaznu vuču potreban jednofazni transformator za sni- ženje primarnog visokog napona elektroprivredne mreže od 110 kV na 25 kV, 50 Hz, pojavljuju se jednofazni potrošači na trofaznoj mreži elektroprivrede, što prouzrokuje nesimetriju i neko pogor- šanje rada primarnog sistema. Da se izbjegne ta nesimetrija opterećenja, pojedine elektrovučne podstanice priključuju se na različite faze elektroprivredne mreže, ovisno o njenoj jakosti, ili se postavljaju pored nekoliko običnih jednofaznih elektro- vučnih podstanica još i podstanice sa posebnim Scottovim trans- formatorom (v. Transformatori). Na jake elektroprivredne mreže nesimetrija ne utječe mnogo, te se u njima sve elektrovučne podstanice priključuju jednofazno, i to čak na iste faze. U svakoj podstanici nalaze se jedan ili dva transformatora od 5, 7,5 ili 10 MVA. Elektrovučne podstanice postavljaju se bilo uz samu transformatorsku stanicu elektroprivrede ili se od ove do pod- stanice dovodi energija dalekovodima sa dva vodiča.

50 Hz

S0 Hz

(iznimno)

25KV, 11 50H

Sl. 6. Shema napajanja jednofaznog sistema 50 Hz

U pogledu napajanja kontaktne mreže postoji razlika između jednofaznog sistema 50 Hz i drugih sistema. Ovdje se napajanje kontaktne mreže ne vrši dvostrano, već obično jednostrano, i to tako da svaka elektrovučna podstanica napaja kontaktnu mrežu »antenski«, tj. do polovine udaljenosti između dviju susjednih podstanica, gdje postoje mjesta sekcioniranja s neutralnim vo- dom. Neutralni vod je predviđen da električna lokomotiva ne bi premostila dvije zone napajanja, a rastavljači služe za to da se kontaktna mreža može spojiti na drugu podstanicu ako jedna ispadne iz pogona. Jednofazne podstanice mogu se vezati para- lelno samo ako su primari njihovih transformatora spojeni na iste faze istog elektroprivrednog sistema, ali i kad je ispunjen taj uvjet, jednofazne elektrovučne podstanice 50 Hz rjeđe se vežu paralelno. Ako ustreba, mogu se paralelno vezati kontaktne mreže dvaju kolosijeka dvokolosiječnih pruga unutar antenskog napajanja.

Projektiranje stabilnih postrojenja za elektrifikaciju pruga. Pri projektiranju stabilnih postrojenja za elektrifikaciju pruga potrebno je izvršiti kompletan elektrovučni proračun.

ELEKTRIFIKACIJA ŽELJEZNICA

Polazi se od specifikacije saobraćajnih podztaka prij određenu bližu i dalju perspektivu, za teretne, putr vlakove dotične pruge, i izvrši se izbor električne koja može najbolje udovoljiti postavljenim zahtjevima s vuče i parametrima pruge.

Stabilna postrojenja, tj. kontaktnu mrežu i elek: stanice, treba dimenzionirati tako da bude pod su okolnostima vuče osiguran povoljan napon za elektri tive, i za sva opterećenja koja mogu nastupiti. U tu se svrhu oda- bire iz saobraćajnog grafikona najnepovoljnija dionica između dvije elektrovučne podstanice i analiziraju opterećenja koja ne- stupaju u toku 2 sata. Elektrovučni proračun može se izvesti ili klasičnim matematičkim metodama (Gto je dugotrajno), ili s pomoću analognog računala na modelima koji imitiraju kontaktnu mrežu, elektrovučne podstanice i elektrovuču vlakova (v. Anali- zatori, mrežni, TE 1, str. 292), ili na osnovi prikladnog pro- grama s pomoću digitalnog računala. Na osnovi više takvih ra- čunskih provjera dolazi se do optimalnih rješenja.

Pad napona u kontaktnoj mreži od podstanice do električne lokomotive mora da zadovolji dva uvjeta: da srednji napon u Kkontaktnoj mreži bude što bliži nazivnom naponu duž cijele pruge, radi ispravnog rada električne lokomotive, i da trenuimi napon nikada ni na jednoj tački ne padne ispod dozvoljenog minimuma. Kao dobar srednji napon smatra se napon do 10% niži od nazivnog. Presjek vodiča kontaktne mreže obramo je proporcionalan udaljenosti između podstanica i njihovoj snazi, tj. uz veći presjek kontaktne mreže potrebna je manja udaljenost i snaga podstanica i obratno. Uz slabi teret mogu elektrovučne podstanice biti udaljenije nego uz veći teret. Za dozvoljeni pad napona treba naći ono rješenje između nekoliko mogućih koje daje tehnički i ekonomski optimum za određena vučna optere- ćenja. Propisima U. 1. C. Međunarodne željezničke unije određeni su ovi nazivni, minimalni i maksimalni naponi za elek- trične sisteme:

Istosmjerna struja 1500V | 1000 V 1300 V |

Istosmjerna struja 3000V | 2000 V | 3604 |

Jednofazna struja 16$ Hz 15000 V | 12000 V [11000 V | 16000V 25 000 V | 19000 V | 17500 V | 27 500Y

Jednofazna struja 50 Hz

Istosmjerni sistemi. Pri istosmjernoj struji nastaje pad napons zbog omskog (radnog) otpora vodiča kontakrne mreže i orporš povratnog voda, tj. tračnica, do elektrovučne podstanice. Omski otpor pri 50 *C kontaktne mreže R'im Po kilometru može se 1Z- računati iz brojčane jednadžbe:

18,8 =

Rim gdje je 18,8 specifični otpor bakra u Qmm?/km, a S ekvivalentni presjek u mm?, Omski otpor povratnog voda po kilometru 1% E 10% . 115 . 7,8 . 10-* ka 02 om, m m

, Ro

gdje je 115 specifični otpor čelika u Qmmt/km, 7,8 + 10-* gustoća čelika u kg/mm#, 10% = m/mm, a m masa tračnice po metru si kg/m. :

Presjeci vodiča kontaktnog voda i udaljenosti podstanit za istosmjerne sisteme 1,5 i 3KV navedeni su naprijed. :

Jedinična snaga i broj ispravljačkih grupa bira se na osnovi proračuna i grafikona opterećenja elektrificirane pruge # oN sno o maksimalnom opterećenju, imajući na umu da je dozvo: ljeno preopterećenje ispravljačke grupe 50% kroz 2 sata ! 200% kroz 5 minuta.

Izmjenični sistemi. Izračunavanje pada napona terećenja u kontaktnoj mreži jednofaznog sistema nego kod istosmjernog sistema jer treba uzeti u obzi! otpor i faktor snage (cos p), Proračun se provodi napajanje iz podstanice. Faktor snage lokomotive, koji se so jednofaznih lokomotiva s ispravljačima kreće oko 0,80-+0,83 znatno utječe na pad napona.

i strujnih 0P- složenije Je r induktivu za antensko e kod

ELEKTRIFIKACIJA ŽELJEZNICA

Ukupni otpor kontaktne mreže u jednofaznom sistemu 50 Hz veći je nego u sistemu 16$ Hz, jer je zbog trostruko veće frek- vencije induktivni otpor triput veći. Međutim, i pored toga uvjeti su pada napona i udaljenosti podstanica približno jednaki i ujedna- čeni za oba monofazna sistema, jer je napon u sistemu normalne frekvencije viši, tj. 25KV prema 15kV.

Pri projektiranju vodi se računa o tome da podstanice imaju rezervu za slučaj kvara, remonta ili vanrednih vučnih slučajeva. Rečeno je da kod istosmjerne struje može biti dodana u svaku podstanicu po jedna grupa kao rezerva, dok se kod jednofaznih podstanica to radi tako da se za nekoliko podstanica drži u pri- premi rezervni transformator za slučaj potrebe,

Također se pri proračunu podstanica vodi računa o tome da kad ispadne iz pogona jedna čitava podstanica, njenu ulogu mogu preuzeti na neko vrijeme dvije susjedne podstanice do otklanja- nja kvara ili dovoza pokretne elektrovučne podstanice na vago- nima. Ovisi o važnosti pruge, veličini saobraćaja i gledanju že- ljezničke uprave koliki će biti stepen osiguranja za takve slučajeve.

Kontaktna mreža je zračni vod bakrenih vodiča postavljen iznad željezničkih kolosijeka na određenoj visini na stupovima pored pruge. Stupovi nose željezne konzole, zatezače i držače s izolatorima i poligonacionim motkama na kojima su obješeni radiči kontaktnog voda. Kontaktni vod sastoji se od bakrenog, brončanog ili čeličnog nosivog užeta, o koje je s pomoću vje- šaljki obješena bakrena klizna (trolejska) žica s utorom, po kojoj Kizi pantograf lokomotive.

Kontsktna mreža izvodi se kao lagana, obična i složena. La- gana kontakina mreža (sl. 7) ima jedno nosivo uže i jednu kliznu žicu (u jednofaznim sistemima 16 Hz i 50 Hz), obična kontaktna

Kira Sa

SL 7. Lagana i obična kontaktna mreža, Pri laganoj kontaktnoj

mreži: jedno nosivo uže i jedna klizna žica (25kV SOHz i

15 kV 16 Hz); pri običnoj kontaktnoj mreži: jedno nosivo uže i dvije klizne žice (3KV_)

SL 8. Složene kontektna mreža: jedno mosivo uže, jedno pomoćno uže, dvije klizne žice (1,5kV—)

mreža ima jedno nosivo uže i dvije klizne žice (istosmjerni sistem 3&V), a složena kontaktna mreža (sl. 8) ima jedno nosivo uže i jedno pomoćno uže uz dvije klizne žice (istosmjerni sistem 1,5 kV). Vrlo se rijetko upotrebljava obično tramvajsko ovješenje klizne Žice bez nosivog užeta.

SL 9, Kontskina mreža. a Nekompenzirana kontaktna mreža, b polzkompenzirena kontektna mreža, c kompenzirana kon- taktna mreža

Prema nečinu ovježenja i zatezanja postoje tri vrste kontaktne nekompenzirana, polukompenzirana i kompenzirana. Kom ja se odnosi na toplinsko rastezanje, a izvodi se zate- Zenjem klizne Žice ili i klizne žice i nosivog užeta. Razmak du- ljine e 1500 m od jednog do drugog stupa između kojih se vrši

mreže:

287

zatezanje zatezni razmak ili zatezno polje sačinjava os- novni dužinski dio kontaktne mreže,

Nekompenzirana kontaktna mreža (sl. 98) ima čvrsto ukot- vljene i nosivo uže i kliznu žicu. Ona služi za male brzine i kratke zatezne razmake, a primjenjuje se samo na kratkim staničnim kolosijecima. Nosivo uže polukompenzirane kontaktne mreže čvr-

sto je ukotvljeno, a klizna je žica nateg- nuta utezima (sl. 10) na oba kraja preko 1 kolotura automatskog zatezala silom od 750 kp, da bi uvijek bila što paralelnija (u vertikalnoj ravnini) s kolosijekom (sl. 96), unatoč produženja i skraćenja pri promjenama temperature. Takva se mreža gradi obično za brzine do 120 kmj/h. Za veće brzine montira se još Y-vješaljka kod

|

Y-vješaljka uz konzolu

SI. 10. Automatsko zate- zanje na stupu SL 11.

konzola (sl. 11). U kompenziranoj kontakinoj mreži zajednički se automatski zateže i nosivo uže i klizna žica silom do 1000 kp. To je mreža za velike brzine, redovno do = 160 km/h i više; po potrebi ido —200 km/h (sl. 9 cc). Na sredini svakog zateznog razmaka nalazi se čvrsta tačka ovješenja gdje su čvrsto spojeni nosivo uže i klizna žica. Kompenzacija kontaktne mreže računa se za temperaturu okoline od —20*C do +40?"C. Zatezanje provodi se automatskim zatezalom s omjerom prenosa 1 :4ili 1:5.

Da se izbjegne preveliko trošenje klizača pantografa na jed- nom mjestu i da se osigura pravilno oduzimanje struje, izvodi se poligonacija kontaktne mreže. To se postiže tako da se kon- taktni vod postavlja u cikcaku (na ševuljicu), tj. od stupa do stupa naizmjenično za > 20---25 cm lijevo ili desno od osi kolosijeka.

Kontaktna mreža na pruzi može biti montirana na horizontal- noj konzoli (sl. 12, sistem 3 kV u Italiji i Jugoslaviji) ili na kosoj konzoli (sl. 13, sistem 3 KV u nekim drugim zemljama i jednofazni sistemi 16% Hz i 50 Hz). Stanična kontaktna mreža može biti ovješena na pojedinačnim stupovima, na stupovima tipa »kišo- bran« koji služe za više kolosijeka (sistem 3kV u Italiji i Jugo- slaviji), na krutim portalima ili na gipkim portalima. Kruti portali nose rešetkastu gredu iznad nekoliko staničnih kolosijeka, a gipke portale tvore poprečno nad kolosijecima zategnute čelične žice ili užad, koja nose kontaktni vod.

U nastavku su navedene karakteristike kontaktne mreže jugoslavenskih željeznica.

Za sistem 3 kV istosmjerne struje primijenjena je polukompenzirana_ mreža ovješena na stupove kao što ih prikazuje sl. 12. Presjek nosivog užeta je 120 mm?, a dviju kliznih žica 100 mm. Na teškim brdskim dijelovima pruge do- dat je još i bakreni vod pojačanja, presjeka 100-200 mm:. U stanicama upotre-

B———-—

Sl. 12. Ovješenje kontaktne mreže na stupu

bljavaju se stupovi kišobranskog oblika (sl, 14). Visina kontaktnog voda nad tračnicom iznosi 5,35 m, a minimalno 4,95. Razmak stupova je do 60 m, ovisno o krivini pruge i brzini vjetra. : Sistem 25 kV, 50 Hz ima kompenziranu kontaktnu mrežu: brončano nosivo uže presjeka 65mm? i jednu bakrenu kliznu žicu presjeka 107 mm? Na

288 ELEKTRIFIKACIJA ŽELJEZNICA

otvorenoi pruzi upotrijebljeni su pojedinačni stupovi s kosom konzolom (sl. 15), a na staničnim kolosljecima montirani su pretežno kruti portali (sl. 16). Visina kontaktne mreže nad tračnicom iznosi 5,50 m, a minimalno 5,05 m. Razmak među stupovima je do 65 m.

Sl. 13. Ovješenje kontaktne mreže na stupu (Jugoslavenske željeznice pri sistemu 3kV—) T gornja ivica tračnica

Sl. 15, Stup za ovješenje. kontaktne mreže pri sistemu 25kV 50Hz (JŽ). GIT gornja ivica tračnica

Povratni vod kontaktne mreže čine tračnice i tlo. Da se po- stigne dobar tok povratnih struja, pogotovo kod istosmjernih siste-

SI. 16. Portalni stup za ovješenje kontaktne mreže pri sistemu 25 kV 50 Hz 12)

ma, spojevi se tračnica premošćuju privarenim bakrenim vezicama ili, još bolje, stavljanjem specijalne grafitne masti ispod tr kih spojnica. Tamo gdje su na kolosijeku postavljene trač zavarene u duge neprekinute trakove, to normalno nije potrebno.

107mm? | 150 mm?

SI. 17. Presjek bakrene klizne žice

Kontaktna mreža željezničkih stani- ca odvojena je od kontaktne mreže ot- vorene pruge; ona se u slučaju potrebe ili kvara može s njome spajati ili od nje odvajati rastavljačima. Na isti se [ način mogu isključiti od napona poje- dini istovarni kolosijeci u stanicama. U jednofaznom sistemu takva mjesta s rastavljačima zovu se postrojenja za sekcioniranje.

Od prekostrujnih opterećenja kon- taktne su mreže zaštićene prekidačima a naponsku zaštitu obavljaju odvodnici prenapona ili iskrišta.

Presjek i profil klizne žice nije u svi- jetu tipiziran, iako postoji nekoliko stan- darda koji se među sobom razlikuju. Upotrebljavaju se presjeci 107mm? ili 150 mmf, s utorima za stezaljke (sl. 17). SI. 18. Izvedba Stezaljke drže kliznu žicu s pomoću vješalike vješaljki obješenih na nosivo uže (sl. 18).

Elektrovučne podstanice istosmjernih sistema |, i 3 kV ispravljaju izmjeničnu struju u istosmjernu. Ranije su š za dobivanje istosmjerne struje upotrebljavali motor-generstoi ili obrtni jednoarmaturni pretvarači, Zatim se potpuno prešlo na živine ispravljače sve do najnovijeg vremena, kad se poli“ ljuju u upotrebi i poluvodički silicijumski ispravljači. |

Podstanice sa živinim ispravljačima. Glavni elementi ovakve elektrovučne podstanice jesu dovod trofaznog visokog naponi, ispravljački transformatori, živini ispravljači i izlazne naprave istosmjernog napona 3 kV (sl. 19). aka

Ispravijački transformator ima zadatak da snizi trofuzni vis A napon na napon podesan za ispravljanje u živinim ispravljačima. Primar transformatora može biti spojen u zvijezdu ili u roku! ć a na sekundaru je ili šesterostruka viljuška (sl. 20) ili dvije obrnute zvijezde (sl. 21) sa međuprigušnicom i slično. Svi namot na sekundarnoj strani transformatora opterećen je samo dok radi odgovarajuća anoda u ispravljaču, pa je stoga transtore mator sekundarno lošije iskorišten, te namot sekundara mora bir dimenzioniran jače, za veću prividnu snagu, nego namot primarš«

5kV se

ELEKTRIFIKACIJA ŽELJEZNICA

"u ! primar m 1

Kontaktna mreša

Ki prgudnoa

risktrče firan za 300,009 + TIO Hz

Tračnioe

istosmjerne električne

podstanice

sl 19. Shema ispravljač

== + . 20. Načelna shema isprav- ljačke grupe s transformato-

rom u spoju: trokut (I-+III)/ Išesterokraka zvijezda (1:6)

Živini ispravljači mogu biti višeanodni, obično 6-anodni, i to s vakuum-pumpom ili bespumpni, hlađeni vodom ili zrakom. Jugoslavenske želje- znice primjenjuju pretežno bes- pumpne ispravljače hlađene zra- kom, pa se vakuum mora ob- noviti svakih 5:+7 godina. Jednopolnu shemu elektrovučne podstanice za istosmjerni sistem 3 kV UŽ) prikazuje sl. 22.

Osim višeanodnih živinih ispravljača u upotrebi su u elek- rovučnim podstanicama i jednoanodni živini ispravljači (igni- rani i eksitroni), obično njih 6 u jednoj ispravljačkoj grupi.

SL 21. Načeina shema ispravljačke ge s iansformatorom u spoju: tukri | dvije obrnute zvijezde (1---6)

ZSkV SOHr

! aa ( Izlazl 810

“2. Jednopolna

shema elektrovučne podstanice za istosmjerni sistem 3kV 02)

TE, IV, 19

289

Živini ispravljači zaštićeni su od vanjskih smetnji s istosmjerne i izmjenične strane, S istosmjerne strane predviđen je brzi pre- kidač koji je osjetljiv ne samo na strujna preopterećenja nego i na obratan tok istosmjerne struje od strane kontaktne mreže. On se isklapa vrlo brzo, za (4-+10) + 10-'s. Na izmjeničnoj strani ispravljačka grupa zaštićena je od prekostrujnih opterećenja učinskom sklopkom.

Podstanice sa silicijumskim ispravljačima. U proteklom de- setljeću afirmirali su se silicijumski ispravljači (diode) i u električ- noj vuči (na električnim lokomotivama i u elektrovučnim pod- stanicama). Te diode zauzimaju malo prostora, odmah ispravljaju bez ikakvih paljenja pomoćnih anoda i imaju najbolju korisnost ispravljanja od svih dosadašnjih ispravljača, gotovo 99%, a rade stabilno i pri velikoj unutarnjoj temperaturi do 190 "C i tempe- raturi okoline do 100*C. U novije vrijeme primjenjuju se za tu svrhu tiristori.

Za jednu silicijumsku ispravljačku grupu uzima se više se- rijski-paralelno vezanih dioda. Može biti upotrijebljena Graetzova ili PUŠ-pul ispravljačka sprega. Zaštita silicijumskih ispravljača bila je u početku složena, ali je danas već svedena na jednostavno rješenje.

Živini i silicijumski ispravljači opisani su u članku Ispravljači u ovoj enciklopediji.

Elektrovučne podstanice izmjeničnih jednofaznih si- stema. Flektrovučne podstanice jednofaznog sistema snižene frekvencije 168