186
BosnyákLászIő Villamo s alapismeretek 2008.

Bosnyák László - Villamos alapismeretek

  • Upload
    bernuit

  • View
    1.144

  • Download
    147

Embed Size (px)

DESCRIPTION

A magyar mozdonyvezetői tanfolyamokon alkalmazott villamosságtani tankönyv. Az alap elektromosságtantól a speciális vasúti ismeretekig terjedő anyag.

Citation preview

BosnyákLászIő

Villamo s alapismeretek

2008.

pil.ttt.

Előszó

1996-ban a korábbiakhoz képest alapvetően új rendszerben kezdődött meg a mozdonyvezető-képzésMagyarorságon. A rendszer lényege 11 hogy egyszelTe tanítja meg a dízel és a villamos vontatasirendszert. Az újszeni képzéshez új elrnéleti és gyakoriati alapokon ny:gvó oktatási tematika ké-szült-

E jegyzetaz új mozdonyvezető_képzesi rendszerhez igazodva" a Közlekedési Főfelügyelet Képzés-és Vúsgafelügyelete áItal243911996. és 363211997. szétm alatt jóvríhagyott teríratikákban szereplőVillamos alapismeretek címútantargy feldolgoását igyekszik megkönnyíteni.

A Villamos alapismeretek címutantrírgy összefoglalja - többek koztitt - mindazokat az ismereteket,amelyeket a korábbi tanfolyamok Elektrotechnika, Yillamos erőótvitel, Yezérlés és szabóIyozástantargyai keretében oktattak, és felkívanja készíteni a hallgatókat a mozdonyvezetói hatósígi vizs_gián szereplő vontatójrárművek szerkezetének, iizemének és villamos hibaelhárítasának elsajátítasar4valarnint azon túl, a későbbiekben, új vontatójárművekre vonatkozó típusismeretek megszerzéséhezis alapismereteket kíván nffitani.

Remélem, hogy e jegyzet segítségével- alapvető célom szerint - sikertil a tanuliíst és a ,'nniértek''megértését könnyebbé és gyorsabbá tenni.

Egyben szeretném megköszönni kedves Barátaimdak és Kollégáimnab Halász Istvannak és AczélIstvánnak a Tőluk kapott sok, értékes tanácsot és segítséget.

B udap e s t, 1998. október*

a Szerző

L.Atwacszrnxrznrr ar,aprsvrcnnrnr

Elemek: legkisebb részecskéi az atomok (görög eredetti szó, jelentése: ,,oszthatatlan''). Az atomok \

oszthatatlanságaról szóló tézis a XVI[. században megdőlt.

Az atom részei: atommag és elekhonburok.

Az atommag protonokból és neutronokból éll, az elektronburkot elektronok alkotjak.

Az elemi részecskék (proton, neutron" elektron) legfontosabb tulajdonságai a következők:

l:ilÍÉen_$v,€fi lé$jei.i:i irffi[ei:::l,i v,iszonyláeu$il$él*ÍtgJlffi ltes.é

p I +1

n I 0

til:ili:l:l:::e-lbkÚr.irrÍ*::iil.l'llil e 1/1840 -1

Az atomban lévő protonok szama a rendszám, amely az elem anyagi minőségét hatátrozza meg. Azatomok a rendszám alapjrín rendszerezhetők (Mengyelejev-fele periódusos rendszer).

A protonok és a neutronok szárnarrak osszege az adott atom tömegszíma. Az azonos rendsámú, deeltérő tömegszámu atomokat izotópoknak nevezziik.

Az atomban levő protonok és elektronok sáma egymassal - alapallapotban - megegyezik' így az ki-felé villamosan semleges. Az atomban levő elektronok kiilönféle energiaszintti pályakon keringe-nek. A legktilső elektonhéjat vegyértékhéjnak neveák. Az itt keringő elektronok energiaszintjehatfuoza meg az elem kémiai tulajdonságait, reakciókészségét.

A vegyúletek az elemi atomok összekapcsolódrásából alakulnak ki. Az összekapcsolódrís soriín azatomok elektronrendszere megváltozik.

A töltéssel rendelkező atomokat, atomcsoportokat ionoknak nevezziik. Az ionok atomokból, atom-

csoportokból elektronleadással (poátív ion, mert elektronhiányos), vagy elektronfelvétellel (negatív

ion, mert elelÍrontöbblettel rendelkezik) alakulnak ki.

Töltéshordozó: olyan részecske, mely villamos töltéssel rend'elkezik, elmozdulásra és energiarítadas-

ra képes. A ttiltéshordozókat tartalmaző anyagok villamos szempontból yezetők. Az alábbitáblázata viilamos vezetések lehetséges módjait mutatja be néharry példával:

,,''',,;.;l;1:1'1tu*n-.;.;::ll lillll:. I

a femszerkezetben szabadon elmozdu-1ó elektronok

réz, alumínium, grafit (szerkezete afémekéhez részben hasonló), stb.

a vizes oldatban szabadon elmozdulóionok

konyhasó vizes oldata, akkumulá-tor-sav (kénsav), stb.

olvadékban szabadon elmozduló ionok konyhasó olvadéka, stb.

aJ

2. EcyrNÁn q.twÚ HÁLÓzÁ.rox És Á.zox Ö s s zprÜccÉspt

2.1. A fesziiltség

Az elektrosáatikus mező jellemzésére a mező két porrtja közötti

zett€kafesztiltség fogalmát: amező két porrtja közötti fesziiltség

ameÉ-let az erőtér végez, miközben az egységnyi pozitír, töltés az

Szánritása: u=!, [r1 =lvlA,LC -]

A fesztiltség mér'tékegységét (Volt) Alessandro Volta olasz fizikusról nevezték e]'

2.2. Az elektromos tít"ctnt

Az elektromos aram a töltésholdozók mozgása a fesztlltség lratására. Ha a mozgás egyirárryú - e-gyenaramró)',ha az e|ektrorrok mozgási iránya időben váItoző - váltakozó aramr'ól beszélrink. Lz e-

lektronok mozgási iránya a töltések vonzásának és taszításának kovetkezmérrye. Az áramkorben azárarniránya- amegállapodás ér1eimében - apozitív pólustól a negatív felé mutat, tehát a rregatív

tölté sii elektronok mozgásáv al ellentétes.

rioooooo

U.------.------,

Az elektromos áram iránya

2.2.1. Az áramerősség

A vezetőben folyó áram erőss égét a vezető bármely keresámetszetén az időegység alat| áthaladő

tci lté smennyi s é g hataro zia meg. Az át amet ős s é g j ele : I (,'intenzitás'').

Számítása:

Az átamerősség mértékegységét Ampére francia fizikusról neveáék eI. Az SI mértékrendszerben az

aramerőssé g az ot alapmértékegység egyike (hossáság: m; tömeg: kg; idő: s; abszolút hőmérséklet:

K; áramerősség: A). Az összes többi mértékegység ezekbőI szármanathatő'

villarnos ttrlaj donság alapj án beve-(poterrciá1-kti1önbség) az a ntunka,egyik porrtból a rnásik porrtba jrrt.

I

r=9, [r9=1A']t Ls -l

2,2.2. Az áramsűrűség

A vezető egységrryi kelesztmetszetén áthaladó áramerosség, jele: J.

Szárrrítása: l = ] '

[+], alrol I: az átamerősség [A], A: avezetőker'esztmetszete [rnmz].A Imm']Az árarnsűrŰrség rnérőszárnát a vezetők ter'hellretőségének meglratar'ozására lrasználjak. Pl.: a kisfe-sztiltségű transzformátorokat, motorokat 2-3 Nmm2-rel terlrelt lrtrzalból tekercselik. A kisebb áratn-st1rűségre méretezett villamos gépek kevésbé tnelegeclnek, de helyigérrytlk nagyobb.

2.3. A villamos elletttÍIlcís

A vezetőben folyó árun a töltéSek egyirányú mozgása. A töltéssel rerídelkezo r'észecskék(legtobbször elektlonok) nrozgásuk közberr más részecskékkel ütköznek' rnelyrtek következtében a

vezető arryagban mozgó töltéshordozók veszítenek energiájukból' melegítik a vezetot.

2.3.Í. Ohm törwénye

olr'm törvénye szerint a villamos ellenállás a feszültség és az annak hatására kialakr-rló áramer'ősséglrányado s ával me glratáro zott ftzikai mennyis é g, j ele : R.

Számítása: R = 9 ; [r O = 1 v

l.'unuo"gysége az ohm(a). Gyalaan használjuk en-r L 1A_lnek többszöröseit is' melyek a következők:

1 kf) (kiloohm) : 1'000 O: 103 O'

1 MO (megaohm): 1.000.000 f): 106 fJ'

Az ellerrállás mértékegységét Georg ohm német fizikusról, az összefliggés felfed ezőjérőlneveztékel.

2.3.2. Az ellenállások hőfokfüggése

A vezetők ellenállása az anyagí minősége és méretei mellett fiigg annak írőmérsékletétől is. A veze-tők ellenáltása a hőmérséklet növekedésével áItalában egyenes arányban nő. Vannak azonbarl olyan .

anyagok' elemek, melyek ellenállása a hőmérséklet növekedésével csökken. Ilyen anyag például aszén. Az ilyen anyagot tartalmaző villamos eszközöket, elemeket NTK-nak nevezzik (NTegatív

Thermo Koefficiens - negatív hőmérsékleti együtthatójú).

A vezetők ellenállásanak hőfokfliggése nagyon sok esetben karos is lehet, például a villamos gépek

melegedése folytán a tekercsek ellenállása jeientős mértékben megváltozik, növekszik.

Bizonyos vezérléseknéI, szabáIyozásoknál éppen az eIlenáIlások hőfokfuggését használjuk ki. (Pl.:

késleltetésre, hőmérséklet megváItozásánakhatásáratörténő átkapcsolások vezérlésére, stb.)

2.3.3. A fajlagos ellenállás

A vezetők ellenállása a hőmérséklet mellett annak méreteitől (hosszától és keresámetszetétől), va-lamint arryagi minőségétől is fiigg. Avezető ellenallása kiszrámítható a méreteinek és anyaganak is-meretében, ha ismerjiik az adott anyagra jellemző fajiagos ellenállás értékét.

5

I [,^ f)mm' m IAszárnításmódja: R = P.;; l1fJ =A L m mm-lvezelő keresámetszete [mm2], R: a vezeték ellenállása [O], p: avezető anyagának fajlagos ellerrái-.lása [Qmrn2/m].

A fajlagos ellenállás (p) tehát anyagi jellemző, melynek értékét szobalrőrnérséklefue (20oC-ra) adjákme g. értéke it táb|ázatokbó 1 kereshetj tik ki.

2.3.4. Vezetők és szigetelő anyagok

Az egyes anyagok vezetőképessége atomj aik elektronszerkezetétől fligg:. a jó vezetők atomjai elektronszer'kezetének legktilső héja nem,,teiített''' onnan az elekt-

lonok viszonylag könnyen kimozdíthatók; i

. aféIvezetők (szilícium - Si, germániurn - Ge, szelén - Se, stb.) tiszta állapotban jó szige-telők, félvezetőkké mesterséges Szennyezés után válnak;

. a jó szigetelő anyagok r'észecskéinek ktllső elektronszerkezete telített, zárt, az elektro-rrok csak igen nagy energia árárl mozdulhatnak el, így ezek az arryagok csak igen kismértékben képesek villamos vezetésre (tökéletesen szigetelő anyag azonbannincsen)'

2.4. Az egyszeríí áramkör felépítése

Az egyszeríi áramkör-modell minden villamos áramkör'alapja. Áram csak zárt áramkörben folylrat.

!ovaszlővezelék

.-kopcsoló

Egyszerű áramkör

A villamos berendezések mirrdegytke az egyszerű aramkörre épül' például:

egyen, ;öí\ \ oíztositóvollokozó óromÍorrós

AZ,:::átá.m leiÍt.:.elémé Náffi ásffi '.lvitlafio$.:vö'nÍá.táa.iaramlorras , 25 kV_os alallomási transzformátor 4,5 V-os zsebtelep

aiallomási védelem|i ézétÍj-|::',,,, :::'::|, ,' |,,,|' ::

" ",: :' |' :'|: fe l s ő ve zeték, sítthá\ó zat tézLemez

káÉes.ol.ó alállomási szakaszoLő tolókapcso1ófo ás'fó' villamos vontatójármű tzzo

2.5. Az ellendlltísok kapcsoltíso

2.5]. Kirchoff I. (,,csomóponti") törvénye, a párhuzamosan kapcsolt ellenállásokeredője

A villamos háLőzateleruei az cÍranuÍgak. Ezekolyarr áratrrutak, arnelyekerr rrincs elágazás' Legalábblráronr áramág taláikozását cs omópontnak nevezzrik.

it4éréssel bizonyítlrató, hogy azalábbi ábráir levő A porrtba befolyó ár'am egyenlő az onnan eifolyóáramok összegével. A csomópontban töltés nem keletkezhet és nen veszlret el.

Ir+I,=I:*Io+I-;Ir+Ir-(rr+14+Ir)=0.n*

II, = 0i:1

A csomópontárama

Kircltoff I. (,,csomópottti'') törvénye szerint: a hólf zat bármely csomópotttjtíba befolyó tíramokerősségének (előjel-helyes) összege egyenlő a csomópontból kifolyó tíramok (előjel-helyes) össze-géveI.

Áz ellenállások párhuzamos kapcsolása .

A csomóponti törvény alapjarlmeghatérozhatjuk aprárhuzarnosan kapcsolt ellenállások eredőjét:

-U-UUUUI, =-; l.:-i --= -r-' Rl ' R2', R...dő Rl R2

u. 1=r( J-*-!-) -> 1=1+1R. \R, Rr) Rereao Rr R2

A párhuzamosan kapcsolt ellenállások reciproka_nak összege adja tehát aZ eredő ellenállásreciprokát. Kétparhuzamosan kapcsolt ellenállás eredője a fenti képiet átalakítása utiín a követke-

R,.R"zőképpen számithatő: R e.eoő = R, 8 R, = =_* ' A képletben szereplő 8-jelet ,'replusz''-' R, * R,nak kell olvasni. Az eredő ellenállás aú. je\enti, hogy az aramkörben levő ellenáliásokat az eredő -

egyetlen - ellenállással helyettesítve a kialakuló fuun_ és feszültségviszonyok az eredeti állapothozképest nem váltomak meg.

2.5.2. Kirchoff II. (,,hurok-'') törvénye' a sorosan kapcsolt ellenállások eredője

Kirchoff II. (,,hu'ok-'') törvénye szerint: ztírt árantkörben, dramlturokban gz tiramot fenntcrtófesznl\ég egyenlő ilz egyes tíramköri elerueken eső fesziiltségek összegével, mtÍsktlnt megfogal-n10tvű: zárt dramltttrokbcut űz egyes drarukört eletnekfesziiltségefuek előjel-helyes összege nulln.

U=U,+U.,+U,*...+U";t1

Iu, = o.i=l

Az ellerrállások soros kapcsolása

A sorba kapcsolt ellenállások eredője a hurok-törvérry alapján a következőképpen szárnítható ki.

U, :I'Rr; Ur:I'R, i Us =I.R.{J = I.R e.edő IJ : IJr * U, * U,

f.R...oo : f.R, *I.R, *I.R,r. R...ao : I(R,. * R, + R.)

R"."dő:Rt+Rr*R'A sorosan kapcsolt ellenállások eredője - a helyettesítő ellenállás - az egyes ellenállások értékeinekösszegével egyenlő.

2.5.3. Ellenállás mérése V-A módszerre| (ohm törvénye alapján)

Az ohm-torvény alap1án az fuarnerősség (I) a feszültséggel (U) .gy.nlr.n, az ellenáIlással (R)

fordítottan arányos: I : :. Meg kell tehát mérni a kérdéses ellenálláson átfolyó áram erősségét,R

valarnint arajta eső feszültséget és a feszültség értékét azátamerosségével elosztva megkapjuk azellenállást.

Figyeiemmel kell ienni arra, hogy a műszerek belső ellenállása is az átarrkörben van, tehát mérésihibát okoz'

20vt5v10v

R,=10Q Rr=15O R3=2Ofl

I

Ellenállás-mérés V-A módszerrel

Lr

3.FBszÜrrsÉcronnÁsor

3,1. Afesziiltsédorrdsok kapcsolósi módjai

A feszüitségforrásokat a különböző fesztiltség-. iiietve ár'amigényehlek rnegfelelően ktilönbözőkapcsolási módokban lrasanálhatjtrk. Jó példa effe a rzasitti járművek aki<umulátor-telepeiben lévőcellák és elemek kapcsolási módja.

3.1.1. A feszültségforrások soros kapcsoIása

Ha a feszültségforrásokat sorosan kapcsoljuk, akkor a lrurok-törvény értelnében a feszii1tségeikösszeadódnak. A soros kapcsoiás azt jelerrti, hogy az egyes elemek negatív pólusait a szomszédoselern pozitív sarkálroz kell kapcsolni.

A feszültségforrások soros kapcsolása

Az így kialakított telep által tápLáltháLőzat árama tenrrészetesen a telep minden celláján átfolyik.Alapvető szempont telrát, hogy a telep legfeljebb csak akkora aramerősséggel terhelhető, amekkoraa legkisebb terhelhetőségű elemre megengedett aramer'ősség. Célszerűen azonos ar'amter1relhetőségű

elemeket érdemes egymással sorosan kap cso lni.

A fentiekből kcjvetkezik, hogy a feszültségforrások soros kapcsolásának cé|1a anagyobb feszültségűtelep kialakítása.

Az akkumulátorok, elemek feszültsége á/rtalában I,2-2,2V. Ha például a vontatójár:rnűvekbengyakran alkaLmazotÍ72Y-os vezérlófeszültséget akarjuk elérni, akkor több ládát és ezen belül a cel-lákat sorosan kell kapcsolnunk.

3.7.z. A feszültségforrások párhuzamos kapcsolása

Ebben az esetben az egyes feszültségforrások azonos sarkait kapcsoljuk ossze egymással. Így acsomóponti törvény értelmében a feszültségforrások fuamafog összeadódni, míg a feszültség válto-zatIan. Fontos szempont, hogy csak azonos feszultségű feszültségforrásokat szabad egymással par-huzámosan kapcsolni, egyébként kiegyenlítő áram indul meg a nagyobbik fesniltségű tagból a ki-sebbik felé - a nagyobb feszültségű elem tölteni próbálja a kisebbik feszültségűt - és ez mindkételem lemerüléséhez vezet, illetve jelentős vesáeséget okoz.

A pfuh'varnos kapcsolást a telep áramterhelhetőségének növelése érdekében alkalmazzék, így az

egyes elemek árama összeadódik. Így növelhető a megfelelő értéke a vontatójátművek akkumulá-tor-telepe, me1yben egyes elemeket párhuzamosan is kapcso1nak.

12V

oJ

...*Ur

U = U1 =U2 =Ug

I = l, + 12 + l,

Afeszültségforrásokpárhuzamoskapcsolása -*

3.1.3. Forrás- és kapocsfeszültség, ideális és valóságos feszültségforrások

Minden va1óságos, telrát gyakorlatban előállítható feszüItségforrás rendelkezik belső ellenáliással,

mely közvetleniil nem mérhető' EZt úgy tapasztal1ratjuk, hogy a valóságos fesztiltségfonáSt egyre

növekvő arammal terhelve egyre csökkenő feszültséget trrclrrnk mérni annak kapcsain.

I(örr'nyerr vizsgálhatjuk a valóságos feszültségforrás be1ső ellenáIlását, ha bevezetjük az idetilis fe-s züI ts é gfo r r tts fo galmát.

IdedIis feszi)ltségforrds aZ oIyan feszültségfortás, melynek fesztiltsége a terhelés növekedése hatá-

sára sem változik, mindig állandó értékű, így belső ellenállása nincsen.

A valóságos feszültségforrás tehát egy ideáiis feszültségforrással és a veie solosan kapcsolt belső

ellenállással képezhető le.

iu*l

A fesztiltségforrás belső ellenállása, ideális és valóságos feszüItségforrás

Az ideális feszüItségforrás feszüitségétforrdsfeszültségnek nevezztik, a forrásfeszültség a terhelet-

len (I,.11,.,6 = 0), üresjarásban üzemelő valóságos feszültségforrás kapcsain is mérhető, ezért aú

tirr'1ii:r.it4r'zültségnek is szokás nevezni (a V-mérőnek ideálisnak, tehát végtelen nagy belső el-

lenál|ásúnak kell lennie, egyébként azl6,,n"16 = 0 feltétel nem teljesül)'

A kapocsfeszt)Itség a valóságos feszüitségfor'rás kapcsain mérhető feszültség, mely tiresjarásban a

forrásfeszúltség ge1 e gyenlő.

U: Uu * Iterhelő .Rb ;

Ut = U_ Itertrelő 'Rb

T

I<l-

10

Az eiobbi levezetés a hrrroktörvényen alapszik és megmutatja, hogy a terhelőáram

téve1 a valóságos fesziiltségforrás kapocsfeszültsége (Uil a belső ellenálláson

csökken.

(I,..n.ro) növeked-eső feszültséggel

Lz U feszü1tségre kapcsolt fogyasztón áthaiadó a töltéSen aZ elektromos erotér

W = Q.Umunkát végez'.Egyenáram esetén Q : I' t, telrát a villamos rnező mtrnkája:

W : IJ' I't, mértékegysége: Joule, [J = Ws].

A villanros teljesítmény a villamos mrrnkábóI szátmaztatlrató: az egységnyi ido alatt rlégzett nrunka.

Az egyenáram teijesítrnénye ezek alapján:

U.I.tP- U. I fwatt, w] . (Jatl'tes |VatttőI, a gőzgép réttatfio1arot.;

5.A rrarÁsrox

A villamos készülékek egyik igen fontos ad'ata ahatásfok. Ezt a mutatószámot igen gyakran ki-szarnítják és vizsgáljak, rnivel a késztllék, gép berendezés üzemeltetési költségeit eroteljesen meg-

hatátozza'

A hatásfok a felvett és a hasznos munkára fordított leadott teljesítménY, va$Y energiamennyi-

ség hányadosa, 7o-ban kifejezve.

D = 5...100 i%].Számítása: n = ,,.#

'100 [%] Wfetnett L

Mivel minden fogyasztóna] elkerülhetetlen a vesáeségek jelenléte, ezétt a hatásfok ér1éke minden

esetben IOO% ulutti e'tok. A transzformátorok hatásfoka pl': 85-98 Yoközött mozog. A haszrros

munkavégzésre nem fordítható teljesítmény, illetve energia á|talában hővesáeség formájában je_

lentkezik, és a környezetet ',melegíti''.

5.L A villamos gépek veszteségei

A mindig ke1etkező veszteségek a villamos gép, berendezés jellegébőI adódnak, anrrak felépítésétől'

kialakításátói nagy mértékben fiiggnek. A vesáeségeket a következőképpen csoportosíthatjuk, illet-

ve a következokben bemutatott módokon csökkenthetjük azokat.

5.1.1. Mechanikai veszteségek

Súrlódási vesáeség a csapágyakban és a szénkeféknél, mely jó kenéssel és az optimá-

lis keferugó-nyomás beá|Iításával csokkenthető'

Szel1őzési veszteség a sa1át szel\őzésből adódóan' a forgórész légellenállását csökken-

teni ke1l.

5.I.2. Villamos és mágneses veszteségek

5, ] .2' 1' ,,T/aslleSZteség"

- Átrnágnesezési veszteség'

- Örr'ényáram_r'eszteség'

(Eveszteségfor.rrrákatéscsökkentésilelretőségeiketakésóbbiekberrtár.gyaljrrk')

5. 1 .2.2. ,, Réz-veszteség''

(EzenáltalábanazáramhőhatásarralapulóveszteségeketéItjtik.)_ Eza gerjesztőtekercsek és a forgórész-teker'csek oirmos ellenállásán átfolyó álam kö-

vetkeztében keietke ző hőveszteseg, mely a megfelelo keresztmetszetŰt _ kis elienállásrjr

- tekercse1ési anyag alkalmazásává1, és jó1kialakított hőátaclássai, htitésselcsökkentlre-

tő.

5' 1. 2. j' Kefel'eszte ségek

- A kef-e és a kotnmutátor, vagy csirszógyurür közötti átmerreti ellenállásból adócló VeSZ-

teség.

- A kommutáciÓ által okozott járu1ékos kefeveszteség kommr-rtátoros gépekrrél'

A íentiekből is iátható, lrogy a veszteségek egy villamos.(forgó-)gép esetén nagyol1 sok tényezőből

terzódnek össze és az egyik csökkentésJsok "'"tu.n a másik rovására törtérrhet' Pélclául a kefe. sirr-

lóc1ási és átrrreneti u.s':i.seget is okoz, amenrryiberr az egyiket csökt<entjiik a rrrásik nör'ekszik és

fordítva' Az optimum megkeresése ilyen esetben a feladat. A r'illamos gépek vesztesége típustól,

kialakítástól, feiepítéstől friggően 0,5 25 %-ig is terjedhet'

A villarnos aram hatásai a következők:

- hőhatás;

- vegyi hatás (csak egyenáram esetén);

_ mágneses hatás (a 8' fejezetben tar'gyaljuk)'

6,]. A villamos tírgm ltőItattísa

Minden olyan vezetőben, amelyben áram folyik (toltések áramolnak) hő fejlődik, a vezető meieg-

szik. Azaram hatására fejlődő homennyiség egyenlő azzal amunkával' amelyet az áramvégez, mí-

közben az adott e1lenál1ást ,,Ieküzdi" '

A vezető ellenállásán keletkező hőmennyiség: Q = {J'I' t = I' ' R' t fJoule]'

Az áramhőhatása sok esetben elengedhetetlenül fontos (izzőIámpa' villarnos futőberendezés, főző-

lap, stb.), de sokszor hátrányos (villamos gépek, elektronikus elemek melegedése)' Ebben az eset'

ben termés ZeÍes,vagy mesterséges hűtésse-í vezetik el a keletkezettttőt. Alkalmaznak a tú1melege-

dés ellen védő berendezéseket is'

1')LL

6.2. A villamos rírant vegyi hatása

6.2.I. Az elektrolízis

Mint azt az anyagszerkezettel foglalkozó fejezetben tárgyalttrk. az elektromos áramot a pozitív ésnegatív töltéSii szabadon elrnozciuló ionok is vezetlretik. Ha telrát ionokat tartalrrrazó vizes oldatba,vagy olvadékba lrelyezett elektr'ódokra eg1,enfeszültséget kapcso|urrk, akkor árarn folyik át az ígykialakított áratrrkörben. Az áram hatására az elektródokon anyagkiválást tapaszta1urrk (fém rakóditle az eiektródon, vagy meilette buborékképződés, pezsgés formájában gáz fejlődik). A pozitív tö1té-sií ionok (kationok) a negatív eiektródhoz (katódhoz) vandololnak és ott elektront vesznek fel, rníga negatív töltésű ionok (nnionok) apozttív töltést1 elektródhoz (antirlhoz) köze1ednek és ott elekt-ront adnak le. Az arródon ieadott és a katódon felvett elektronok száma időegység aiatt egyerr1ő. Azionok az elektr'ódokon történő elektron-leadás, illetve elektron-felvétel soláu serylegesítődrrek és ki-válnak.

oldatban történő elektrolízis esetén az ionokat taúalmaző, elektromosan vez.tő oldatot elektrolitnaknevezzik.

Az elektrolízis tehát az elektromos áram hatására ionok útján létrejövő kémiai reakció. A felvettelektromos energia a rendszer kémiai energiáját növeli, tehát minden esetben energiát igénylo ké-rrriai folyamatok játszódnak le, a keletkezett anyagok energiatartalma a kiindulási *yugoket'oz ké_pest nagyobb.

Faraday törvénye szerint az elektródon kivrjlt Cttxyag mennyisége egyenesen arónyos cr renclszerentítfolyti tíraru erősségével és az elektrolízis időtartamtitlul.

Az alrrmíniumot pé1dául olvadék-eiektrolízissel állítják eIő az iparban.

Áz elektrolízis

6.2.2. A galvánelemek

Ha ionokat rrrtalmaző oldatba, tehát eiektrolitba két, kti]önb öző vezetőanyagból álló elektródát he-lyezúnk, akkor az elektrődokra kapcsolt elektromos műszer feszültséget fog jeiezni. Az ilyen össze-á1lítású rendszert (a jelenség felfedezőjéről, Luigi Galvani o1asz orvosrőI) galviínelemneknevezzük.A,,szátaz"-e1emek a galviínelemektől abban különbözrrek, hogy a könnyű szállítás és a használható-ság érdekében az elektrolitjuk nem folyékony haimazállapotu. A pozitív elektródra barnakő-por ke-veréket préselnek, mely a ke1etkező hidrogént megköti. Az elektrolit ammónium-klorid, uugy *ug-nézium-klorid vizes oldata, lisáes-keményítős keverékben, mely az elektrolitot gél állapotban tarü;.Az elem feszültsége kb. 1,5 V. Több elemet sorosan kapcsolva nagyobb fesáltségű c: v - 4,5v -9 V) telepet kapunk.

13

I q.\/ -

- szuÍo k

-Lnbornokó

Ies áltopo_tÚ elektrolil

Egy elem feszÜltsége 1,5V

A galvánelenr és a ,rszárlt'-e|ern felépítés

*t

6.2.3. Az ak}iumulátorok

Az akkumulátorok az elektlomos enelgia kémiai hatásán alapuló viilamos errergiatároló berenciezé-

sek. Az akkr:mr-rlátorok kisütésükkor irgy miiködnek, rnint a galvánelemek, kérniai energiából vil-

lamos energiát állítanai< elő, termelok'

Töltéskor az energiaáratn1ás és ezzel együtt a kémiai folyamat is megforclul és elektrolízis-szerű

folyamat játszódik ie, a villamos energia kémiai energiává alakul át.

Az akkumulátorból kivehető töltésmennyiség az akkumultttor kapacittísának, tárolóképességének

fliggvénye.

Az akkumulátorok fontosabb adatai :

- kapocsfeszültség [V],_ kapacitás [Ah - amperóra]'

A kapacitás függ:

- a vegyi folyamatban résztvevő anyagok fajtájától éS

vegyi felépítésétől, kialakítáSától),a hőmérséklettőI,a kisütő áram erősségétől,a kistités időtartamától'

Az akkumulátorok csoporto sítása:

merrnyiség étől (az akktrmulátor

az elektro lit,t".#ff ffii:l;_,

' lúgos akkumulátorok'az elektródok anyaga szerint:

: llffi1i;i##.a;T:IffiHtÍij,'"T'á*os), stb

6' 2. 3. 1. Savas akkumulátorok

Elektrolitjuk desztillált vízzeI higított kénsav. Az elektródok rácsos szerkezetu - nagy felüietu - le-

mezek, amelyek közé szigetelő anyagból készült, de a folyadékot áteresrtő (diafragma) elváIasnő

lapokai helyáznek, hogy a iemezek közötti távolság minél kisebb lehessen. Az eLváIasúő lapok

egyben rögzítik is a lemezeket.

14

A pozitív lenez (Pbo2 - ólonr-oxid) kevésbé fotmataftó, nagyobb árarnterlrelés lratásár'a vetemed-lret' ezért minclen cellába eggyel több negatív elenret heiyeznek, igy az ellraj1ás veszélye csökken.

A savas akkrurrulátor kisritésekor' az ólom-oxid, a férrr-ólorn és a kénsav egymásrahatásakérrt ólorn-szulfát és víz keletkezik, rníg töltéskor a folyarnat megfordrri.

Az akkumulátor cellarrkénti feszültsége 2 V. Töltéskor 2,5-2,7 V, legnagyobb kistitéskor legfeljebbi.75 V cellafesztiltség érhető el. A töltőáram legfeljebb a normál kistitőáram értékéig ernelkedhet.rnely a tárolóképesség szárrrértékérrek 1/10-e [A]'A savas akkumulátorok le gfontos abb j el lemző i :

- kis belső eilenállás (0,01...0,001 fJ);_ kisiitőárarrra viszonylag nagy;

- viszon5'lag nagy a ceilafeszültsége (2 V);- viszonylag nagy kapacitás;

- nagy az önkisülése;

- érzékeny a környezeti hőmérséklet csökkenésére;_ a cellafeszültség taltósan nem csökkenlret I,75 Y aIá;_ meclranikai igénybevételekre érzékeny;_ kezelése rragy gondosságot igényel;

- élettartama alacsonyabb.

6. 2. 3. 2. Lúgos akkumulátorok

A lúgos akkumulátorok elektrolitja desaillált vízben oldott kálium-hidroxid. Az elektródok külön-bözők lehetnek: nikkel-kadmium (j{í-Cd), nikkel-vas (Ir{i-Fe), stb. A nikkel-kadmium akkumulátor _-

pozitív elektródja nikkel-lridroxid és grafrt keveréke, a negatív pedig kadmium és kadmium-oxid.Az akkumulátor kisütésekor a nikkel-hidroxid, a kadmiunr és a víz egymásra-hatásaként más össze-tételű nikkel hidroxid és kadmium_hidroxid keletkezik. Toltéskor a folyamat fordított. A kálium-hidroxid elektrolit a folyamatot csak segíti, de a kálium a folyamat során nem alakul át, ezértannai<utanpótlásaról sem keli gondoskodni úgy, mint a savas akkumulátorokban az elektrolitról'A névleges cellafeszültség 1,2V. Kisütött állapotnak az 1 V-os cellafeszültséget tekintjrik. Töitőfe-szültségük 1,7...1,8 V.

ÍA lúgos akkumulátorok je1lemzői: .

_ nagy belső ellenállás;

- kis cellafeszültség (1 ,2Y);_ viszonylag kis tömeg;

- rragyobb éIeftartam;_ túlterhelésr e, zárlatra érzéketlen;_ mechanikai behatásokra kevésbé érzékeny;_ hőmérséklet-csökkenésre kevéssé érzékeny.

A iúgos akkumulátorok a vasúti járművek számára előnyösebbek kisebb fenntartási igényük és kar-bantar1ási igénytelenségük miatt. Mivel a vasúti járművekben elegendő lre|y á11 rende1ke zésre, ezértnem jelent nagy háttányt a kisebb cellafeszültség és áramterhelés miatt szükséges nagyobb mennyi-ség sem.

A dízelvontatójarmúvekben - a motor indítása során szükséges nagyobb villamos teljesítmény miatt- egyre gyakrabban alkalmaznak savas akkumulátorokat'

A modern technikai fejlesáések követkeáében a felhasmálható akkumulátorok palettája egyleszélesedik - alkalmazkodva ezzel afelhasználási terület diktálta változatos igényekhez.

15

T.Er,BrrRoszrarrx,t

Az arr5'3gi részecskék, atomok tárgyalása során megismerttlk a protorrok és az elektrorrok töltését.Közötttik kölcsönlratások léprrek fel. Az azonos töitésil részecskék taszítják, míg az el1entétesek

r'onzzák egymást.

Felfedezték és tapasztalták azt is, hogy a villamos töltések közeléberr úgynevezett mezőhatás jeient-kezik. A töltéseket erőtér veszi körü1. Az erotér a fiz|kai tér egy ktilönleges áliapota, mely a töltésselrerrdelkezo részec skék közötti kö lcsörrhatást kö zvetíti.

Az elektrorrros töitéssel rendelkező részecskék, testek környezetében villamos előtér, villairros nezővarr jderr. A nypgy5 (á11ó) töltések időben állandó, statikus villamos erőteret gerjesztenek.

7.I- Erőltatrisok viIIantos tt)Itések között

Ha villamos erőtérbe töltéssei r'endeikező tfugyathelyeztirrk, akkor u'ru "* hat' Mivei a viilamosmezőÍvillamos töltés hozzalétre, következik' hogy a villamos töltések között erolratás lép fel.

Az efihatásra vonatkoz1k Coulontb törvénye: a villamosarr töltött, pontszerti testek között lrató erőegyenesen arányos a testek töltésmenrryiségeinek szorzatával és for'dítottan arányos a közöttük lévőtávoiság ttégyzetével

l+9J [N], atrot Qr és Q2 a pontszerű testek töltése [C], r a töltések közötti távolságF:ko.L

[rn], és Iq _ arányossági tényező, a töltések közötti szigete1ő anyag rlielektromos ttllarlója 6m2/C21.

7.2. A villamos térerősség

A villamos töltések, a villamosan töltött testek környezetében villamos erotér van jelen, melynekjellemzésére vezették be a villamos térerő fogalmát. A térerősség a töltésre ható erő és a töltés

nagyságának hányadosak ént számítható ki. B : I t*] +

A vil]amos erőtér az erővonatakkal szemléltethető. A térerősség ,r.kto.rrj"n 'yiség

(tehát nemcsak anagysága, hanem az iránya is jellemző). A térerősség vektorara (trányan) merőleges 1 m2 feliiletenannyi erővonalat kell rajzolni, amekkora a térerősség mérőszéma. Az erővonalak a pozitív töltésbőlindulnak és a negatív töltés folé haladnak, van tehát forrásuk és végpontjuk.

A sztatikus (nyugvó) villamos mezőt létrehozó nyugvó villamos töltéSek elhelyezkedési módja sze-rint lehet:

- tér1öltés: a tér minden írtnyában elhelyezkedhet, pl.: izző katőd kornyezetében kiala_kuló elektronfeihő;

- feluleti toltés: p1.: 3 dimenziós testek felüietén, elhanyagolható vastagságban helyez-kednek el a töltések;

- vonalszerű töitések: hosszú, a hosszához képest elhanyagolható keresztmetszetti huzal--.....-.-_..:-.mentén elheiyezkedő tciltések;

- pontszerű töltések: a test méretei elhanyagolhatóan kicsik, a tö]tés a test középpontJábakoncentráltan j elentkezik'

LI

L16

Hontogén villunrcs ruezőró\' akkor beszéltink. ha az erővorralak nagysága azonos és irányrrk az erő-

tér minden pontjábarr párhuzanros, tehát szirrtén azonos. Közel lrornogén villarrros tér alakul ki két

ellentétes toltésÍr, párlruzamosan ellrelyezett férnlap között' ha a férrrlapok feltllete jór'al rragyobb a

távolságrrkrrál fu l. : síkkonderrzátor).

t@<Örrmagukban áltó pontszeríi töltések és egymás közelében ellrelyezett pont-

szerű testek tere

TIomogén villamos meztÍ

7.3. A konelenzótor és kapacittÍs. A kondenzt torok kapcsolítsi módjai.

Azokat az eszközöket' amelyek lernezparból készülnek és viilamos töltések befogadásara és tarolá-

sára, felhal mozására aikalmasak, ko n de nztítor oknak nevezztik.

A kondenzátor szerkezeti elemei:

afémlemezekből kialakított - nagy felületu - fegyverzetek;

a fegy v erzetek közötti szi gete 1 ő anyag (dielektrikum) ;

_ kivezetések;

- elektro|it_kondenzátor esetén fémlemez tokozás és folyékony elektrolit.

/

{:r--\

\

\

(

)

\

\

1

{

a

1?

A k<ndenzátorok legjellerrrzőbb adata a kapacittis, nrely a fegyverzetre vitt és táro1t töltésnrerrn1,i-ség {Q) és a kondenzátor kivezetésein erurek hatására kialakrrió feszültség (U) lrányadosa' A kapaci_tás nagysága fiigg a korrdenzátor fegyverzetei feltiletének rragyságától - egyenes arányban, a közöt-ttik ]él'ő távolságtól - fordított aránybarr - eztnesrezztik geonlettiai kapacitásnak, valanrint a kon-cienátorban a]kalmazott szigetelőanyag (die1ektrikr-rrn) rrrirrőségétől (szigeteiőképességétől).

A legtöbb kondenzátor kialakítása olyan, hogy az igerr vékony szigetelőarryag-csíkon ktilörrbözőrrród_szerekkel osszefi-iggő férnréteg'et alakítanak ki, majcl ezt feltelcercseiik, mivel így kisebb lreli,etfoglal el.

A kapacitás egy adott kialakításir kondenzátorra nézve tehát állarrdó érték.

C: 3 lnl a kapacitás rnértékegysége a Michael Farada1l angol tudÓsrói elnevezett farad [F].U L J -----or --o- -- srrlv! Lurrvorvr

Mivel azIF kapacitás - jelenleg - e$} egil5{gben megvalÓsíthatatlanu1 rragy éiték és a gyakorlatiéletben sem forclul e\ő, ezétt ennek tört részeit a\kalmazzvk: .. ,

:r''=i[i-**A kondenzátor villarnos ter'ében tároit villarnos energia:

zátorkapacitása, (U) pedig a feszilltsége.

7.3.Í. A konclenzátorok párhuzamos kapcsolásaAz egyes kondenzátorokat rendszerint a kapacitás növelése érdekében kapcso1ják parhuzamosan.Lényeges' hogy csak azonos feszültségŰr kondenzátorok kapcsolhatók ily módon.Mivelmindegyik kondenzátorra azonos feszültség jut (U), ezért:

Q, + Q, + Q,+...+Q" = U(C, + C2 + Cr*...*C") 'Így u párhuzamosan kapcsolt kon-denzátorokból ál1ó telep eredő kapacitása: Co" = C, + C, + q +. . .* Cn .

Megállapítható tehát, hogy a piírhuzamosan kapcsolt kondenzátorok kapacitása egyenlő aZ egyeskapacitások összegével

Kondenzátorok párhuzamos kapcsolása

7.3.2. Kondenzátorok soros kapcsolása

A sorosan kapcsolt kondenzátorokon arájukkapcsolt feszültség (U) megoszlik.Az egyes kondenzátorok fegyverzetei minden esetben csak a szornszédos fegyverzettelvannak gal-vanikus kapcsolatban, így akondenzéiorok töitése (Q) mege gyezik.

W=1CU' [J], atrol (C) a konden-

18

U=U,+U"+Ur*...+U"

ur _4. rT_a. rT_a.=e; U,=e; U,=e; ... u

1)+...+ _

|C)u=o[!* 1

-( C, C"

1

Cse

aNC

n

cl c' c3 Cn

1+-cl

cr c, c3

1C." : 1111

-+-+...+-cc,c3c"

Korrdenzátorok soros kapcsolása

A kondenzátorok soros kapcsolásánál az eledó kapacitásérték csökken (C,.). Abbarr az esetben al-ka7mazzák, ha a kondenzátor üzemi feszriltsége kisebb, mint a rákapcsolt háIőzaté.

Kondenzátorokat a legkülonbözőbb területeken alkalmaznak. Pl': fázisjavításra' egyfázisú aszinkronmotorok indítás ara, zav arczút é sre, e gyenfe s zülts é g s imítás ara, stb.

8.MÁcNnsns rÉn

8.1. Mdgneses alapjelenségek

Már az ókorban megf,rgyelték, hogy egyes ércek, főleg a Magnézia varos közelében taláit magnetit -

természetes mágnes, az aprő vasdarabokat magíhoz vonzza. A kínaiak fedeaék fel, hogy a vékonyszáIrafelfiiggesztett mágnes Észak_Dél iranyba á1l be.

A mágnesség széleskörű alkalmazása csak a villamos áram és az átam mágneses hatásainak felfede-zése' illetve az összefiiggések felismerése utan terjedt el. Ma mar nélkülöáetetlen az a számos ké-szülék, berendezés, amelyek működésének alapja a mágnesség' Például a relék, villamos motorok,dinamók, generátorok, transzformátorok, aúdiő, atelevíziő, magnetofon, stb.

A mágnességtermészeti jelenség, mely hatást fejt ki az őt körülvevő térre, az abban elhelyezeÍt. tár-gyaba. A mágneses mezőt úgy tehetjük Láthatővá, hogy papírlapra vaspott, vagy vasreszeléket sző-runk és átlandó mágnest helyezrink a közelébe' A vaspor-szemcsék az erovonalak mentén helyez-kednek eI. Az erővonalak mindíg önmagukban zárt götbét aikotnak,'tehát a mágneses erővonalak-

Cn

ca

19

nak nincsen forrása - kiirrdulópontja - és vége, ezéú' a tnágneses mezőt forrásmentes erőtérnek isnevezik.

Az elóvonalak iránya azÉszakipóirrs felől a Déli felé mutat, majc1 az anyagba visszatéwe azÉszakipóluson záróclik.

A mágneses erővonalak lrelyzete

Az állandó mágrrest kettétörve azt tapasztaljuk, hogy. mirrdkét darab mágrres1rek kialaktllés a Déli pólusa, tehát a mágneses pólusok csak par'osával fordulnak elő. (Dipólr-rsrrak

ezért.)

az Eszakiis nevezik

ED

A mágneses clipólusok kialakulása

Kísérlettel igazolhatő,Itogy az azonos mágneses pólusok taszítják egymást, a különbözóekvonzzákegymást, vagyis az azorLos irányú erővonalak között taszító, míg az ellentétes iranyú erővonalak kö-zőÍtvonző eLő lép fel.

D EL*

A mágneses pólusok egymásra hatása

mágnes es alapj elenségekkel kapcsolatban me gállapíthatj uk, ho gy :

- a mágnesek egyes anyagokra (vas, nikkei, kobalt, stb.) vonzerőt fejtenek ki;_ a mágnesrúd két vége közelében, a pólusoknái a legerősebb a vonzás;

- a mágneses pólusok nem választhatók szét, ezét kétpőlusnak, mágneses dipóIusnak isneveztk;

_ a mágneses dipólusnak aú. a pólusát, amely elfordulási lehetőség esetén a foldrajziészaki ir ányb a ál 1 b e Északi p ó lusnak, mí g a más ikat D éli p ó lusn ak nev ezzik;

- a vas és az acéI mágnes közelében kétpólusú mágnessé alakul az eredeti mágneshez

hasonlóan: ez a mdgneses megoszttÍsjelensége;

- amágneses hatás megszűnte után a lágyvas elvesÍi, az acé|megtart1a mágneses tulaj-

donságait;

- amágneses megosztás aú. is jelenti, hogy a lágyvasban sok kis mágneses dipólus van,

amelyek külső hatásra rendeződnek;

A

E D

E D

20

az acéLban és egyes ötvözetekben a dipólrrsok rendezettsége a külső nrágneses lratásmegszíirrése után is megmarad - ezeket az arryagokat állandó - perlnartenr - mágnesek-nek nevezztik;magas hornér'sékleten az állandó mágnesek elveszítik tnágneses trrlajdorrságaikat (anagy hőmozgás következtében rrregsziinik a clipólr-rsok rendezettsége), ez az itgynel,e-zett Curie-pont, mely vas esetérr 780 oC.

B.2. Az elektrontos rírum mcígneses hatdsct

az É-o irárr},ba kifeszített lrosszit, egyenes vezető alá iránytiit helyezve az ayezetékkel párhuzarno-san beáll azÉ-D irárryba. Ha avezetore áramot kapcsolunk, akkor azt tapaszta1juk, hogy az iránytilkitér, telrát a villamos áram a vezető kör'tll mágrreses teret lroz létr-e.

Az áramjártavezető mágneses tere

A vezetőt meglrajlítva, az így kialakult hurok körtil az ábr'an látható mágneses tér jörr létre, hasorrló-an a rúdmágnes mágneses erővonalaihoz'

A vezetőhurok rhágneses tere

A cső alakú szigetelőre csavarszerűen tekert vezeték tekercset alkot, amelyben az egyes menetekmágneses tere összeadódik, így jön létre a tekercs mágneses tere.

l

(Ilr I

) ll

Tekercs mágneses tere

21

Látlr_ató, lrogy a r'ezetőben folyó áram irárrya és a kör:tllötte létrejövő mágrreses tér', a mágneses erő-l'onalak irán1'2 között összefüggéS van.

Az Lratnjátta rzezető köLtil és a tekercs belsejéberr kialakuló nrágneses erővotralak irárrya a ,.jobbké7-szctbily" alapján határozható rneg. Jobb keztink lrrlvelykuJját az áratn irárryába forclítva és rrregma-r'adó négy ujjunkkal a vezetot marokra.fogva belrajlított ujjairrk a nágneses erővonalak irárryábamutatnak. Köráramok - tekercs - esetében jobb kezünkkel a tekercset irg1, íog;uk ntaLokra, lrogy be-hajlírott ujjaink aZ egyes vezetőkberr folyó áramok irányába rnutassanak, ekkor kirryirj16x La'_velykrr3junk az irrdr-rkció (er'őr,ona1ak) irányát jelzi. A rajzolási sílaa mer'őieges vezetők áranirányáta ]<övetkező módorr szerrr1éltedtlk:

- a tőltirrk e]mr-rtató árarnirárryt @-szel,a felérrk nrutató áramirárryt O-tal jelöljtik.

Az átam által létrehozott mágneses tér irárryát minderr esetben az őt iétrehoző ára1n irárrya határozzameg- Ebbői következik' hogy például a tekercsek mágneses terének ir'árrya a telíercsben folyó árarnirárryától fugg.

,,j obbkéz_szabály'' értelmezése

B.-í. A mdgneses ittclukció

A rrrágneses tér jellemzésére egy rá jellemző vektormennyiséget (rragysága és iránya meglratiírozott)vezettek be, ez a nuigneses indukció

r

8.3.1. A mágneses indukció fogalma '

Az ábtán egy olyan mágnes Láthatő, amelynek légrésére jellemző' hogy a légrés hossza nagyságr.en-dek]<elkisebb a légrés keresztmetszeténél, így az indukció iránya és nagysága a légrésben kozel ál-landónak tekinthető, tehátatér homogén. ALégrésberr iévő nrágneses erőtérben v sebességgel moz-gó Q töltésű testre erő hat' Ezen ető nagysága fligg:

a test töltésének nagyságától (Q),a test sebességétői (v).

Amennyiben a légrésben elhelyezett iránytű hosszanti tengelyére merőleges iranyú a Q töltés moz-

gási iránya (sebessége) ,ugy akövetkező összefuggés írható fel: + = áilandó. Ha a sebességQ.v

iránya és az itánytű hossáengelye nem merőlegesek egymásra, akkor a fellépő erőhatás fugg az á1-

taluk bezárt szög nagyságátőI is. A légrésre jellemző ái1andó általánosan felírva: = ál-Q.v.sino

lanrló' E'ú. azállandót a légrés mágneses terének jellemzésére használhatjuk fel, melynek elnevezé_se mtígneses indukció:

22

B_ [T] , rrrértékegysége: Tesla ;T: Vs/rn2].Q'v.sina

A rnágneses inclukció hatása

8.3.2. Indukcióvonalak

Az árunjétttavezető mágneses terének kiilönboző porrtjaiba helyezett iránytű helyzetét berajzolhat-juk, így az iánytúre ható erők vektorát kapjuk. Ezeket az erővonalakat sűrrítve folytonos vonalakatkapunk.

a

a

A mágneses indukcióvonalak avezető körül

Ha a mágneses mező honlogén, akkor az indukcióvonalak egymással párhuzamosak és egyenlő sű-rűségríek.

8.4. A mtigneses ÍluxusA mágneses mezőbe helyezetttesteken létrejött fizikaíhatások nagyságanemcsak a mezőmágnesesindukciójától fugg, hanem attól is, hogy az indukcióra merőleges fetületiik mekkora. A mező mág-neses hatását jdrlemzi, hogy a mezőben levő valamely felrileten mennyi erővonal halad át.

A mt|i.gneses Jluxus az a ftzlkai mennyiség, mely megadja, hogy a B indukciójú mágneses mezőben

kcjnilhatárolt A felületen hany indukcióvonal halad át. Szétmítása: Ó = B.A [wn], mértékegy-sége: Weber l\trrb : Vs].

V <7 q>0F /lB'l

l,.ü]'l,

23

B.5. A mdgneses térerősség

A rnágneses tér további jelienrzéséte az alábbi kísér]et végezhető el: az N menetű tekercsbe ár.arnotvezetve a tekercs mágneses teret hoz létre, melynek B indrrkcióját erőméréssel és számítással 1elretrnegfuatar'ozni. A felvett rnérési adatokból (B, I, N, l) a tekercs mágneses terének jellemzéséÍe az

alábbi összefriggést állították fel: H = I ',N

[4] ' ezt a ftzikai nrennyi5{get rnágrreses téretős*I L-l'

ségnek nevezztik. A rrrágneses térerőssé-q segítségével tLrdjLrk kiszánrítani, hogy az ad,ott nrágnesestér létrehozásához mekkora áramer'ősség, menetszám és tekercshossz szükséges. A rrrágneses tér-erősség és az indukció azonos irányú vektormennyiségek, de számér1ékük kt1lörrböző. Egyes mág-neses jelenségek az indtrkcióval, mások pedig a térerősséggel jellemezlretők jobban' Példárrl, ha amágneses tér létrehozásához sziikséges áramerősséget' vagy menetszámot kellmeghatár.ozni, akkora térerősséggel, ha a mágneses térben |ezajlő erőlratásokat vizsgáljr-rk, akkor az irrdukciÓval sza:no-lunk.

B.6. A mtígneses pernleűbilitds

8.6.1. Abszolút permeabilitás

A légrnagos tekercs által ]étrelrozott mágneses mező indr-rkciójának (B) és a térerősségének (H) há-

nyadosa állandó. " * hányadossal jellemzett érték a levegő (légüres tér).pernteabilitúsa, űbszolút

p ermeabilitris, j ele : p6, melynek értéke:

8.6.2. A relatív permeabilitás

Ha azátamjÉxta tekercsben nem levegő, hanem más anyag van, akkor a mágneses indukció és a tér-erősség hányadosával megadott fizikai mennyiség az adott anyag jellemző adata, mágneses

permeabilitása: p = +; p = Po 'P., ahol p'gaz abszolút perYneabilitás' p. ped'ig a re-'Hlatív permeabilitás (az adott anyag permeabilitása a p'g-hoz viszonyítva) - mértékegység nélküli vi-szonyszám.

8.6.3. Az anyagok felosztása mágneses szempontból

Az anyagokat mágneses szempontból három csoportba sorolhatjuk:

- diamágneses anyagok (relatív permeabilitásuk állandó, azonos térerősség esetén amágneses indukció kisebb lesz, mint légüres térben: P.<1), ilyenek például a víz, Müveg, vagy aréz;

_ pnamágneses anyagok (relatív permeabiiitásuk állandó, valamivel nagyobb egynél:Pr>l)' ilyenanyagokpé1dául az alumínium és a szilícium;

- ferromágneses anyagok (relatív permeabilitásuk igen nagy és a térerősségtő1 ftiggő ér-tékű, nem állandő: PP>1).

4n.ro-7 []ElLAm-l

24

A fenomágneses anyagok csoportosítása:

- lágy -'*."'':;: T,í,:il,:'ötvözetek: kis térerosséggel körrnyen mágrresezlretők. rnágnessé-

gtiket hanrar elveszítik (dinanrólemezek' tianszformátor-lemezek, vas-rrikkelötvözetek);

_ kemény:^''"l;ff ;:'ffir:il}'Tffi::ilixill; fesztiltségforrás alkalrnazása nélktii

keil rnágneses teret létesíteni (lrangszórók, mérőmŰrszetek, stb. - mágnesvaskő,svédacél, alumínirrrn-nikkel-vas ötvözet, a1r:rrrínium-nik]<e1-kobalt ötr,özet, stb.)

A nrágrresezés, a mágneseáetoség magyarázaÍa aZ anyagok atomszerkezetében keresendő. Azeiektrorrok az atommag kortil meglratározott pályákon kerirrgenek és saját tengel1l1ift körül forgórrrozgást végeznek. Ezek a mozgások töltésvánclorlást, tehát villarnos áranr je,lenlétét mutatj ák'ázígy kialakult villamos áram nágneses teret hoz létre. Ezek a nagyol1 picjny,értékű, úgynevezettmolekuláris köráranrok az elemi áramok.

Külső mágneses tér lratására a ferromágneses arryagokban az elerni körárarnok által létr-ehozottmágneses terek beállnak a külső tér' irányáb a) az anyag telítődik. A dia_ és paramágneses anyagokraaz jellemző, hogy az atornok ,,iláBY'' távolsága miat| az egyes körar'anrok mágneses ter-ei egymásranincsenek lratássaI.

8.7. A nlcignese7ési görbe felvétele

A mágrresezési görbe olyan diagram, amely a mágneses irrdukció (B) és a rnágrreses tér-erősség (H)közötti összefi.iggést mutatja meg. Az ábránlathatő diagranr az első mágnesezési görbét _ úgyneve-zett,,szűzgörbét" mutatja (mágneses tértelkorábban nem volt kapcsolatban a ferromágneses anyag).

Az első mágnesezési görbe szakaszai

AzI' szakasz a gyenge mágneses mező hatása, itt akis térerősség_növekedés hatására egyfe jobbannő az indukció.

A II. szakaszban a térerősséggel közel linearisan és meredeken emelkedik az induk ciő értéke, azLnyag egyre több erővonalat fogad be.

A II]. szakasz az ugynevezett telítőtlési szcrkusz, az etős mágneses tér miatt az anyagmár több erő-vonalat nem fud befogadni, tehát atérerősség növelése csak igen kís indukció-növekedést okoz.

8.7 .7. Az átmágnesezési folyamat (hiszterézis)

A ferromágneses anyagok esetéb en az átmágnesezési körfolyamat során a térerősség váItozása akö-v etkező ábt a szeint v álto natj a az indukci ó mértékét.

B(T)

ÓcL,)

A telj es átmágnesezési körfolyanat

A göüe telvételét az A pontbarr kezdjtik' A mágneses térerősség (H) nagyságát csökkerrtjtlk a ger.-jesztő áramerősség csökkentésével. A mágneses indukció (B) nerri a szaggatott vonal (sziÍzgaibe)mentéir váitozik, hanem a ltiszterézis rniatt késik. Miközben a térerősség (H)"nuilára csc;kken, az irr-dukció értéke nern rrulla' hanem ren7anens (visszamar'adó) ér1ékű (B,.) lesz. A gerjesztő mező (H)irányát nregváltoztatYa az indukció tovább csökken, majci a koercitív (kényszerítő) (H.) térerősségntillára csökkenti az anyagbatr az indukciót. A gerjesztést tovább növeive az indukció ellentétes irá-nyú lesz, majd az anyag telítődik. A mérést a másik irányba is elvégezve kapjuk meg a teljes mág-nesezési (It is zte rézis) görbét.

Alágy mágneses anyagok hiszterézis-hurka sovány, keskeny alakzatot ad, míg a kemén5, mágnesesanyagoké széles. A kialakulÓ alakzatterületének nagysága arányos az átmágnesezés során felemész-tett energia nagyságáva7, tehéÍ. a Iágy mágneses anyagok átmágnesezése kisebb energiát igényel'míg akemény mágrreseké igen nagyot. A folyamat hőfejlődésseljzu'

8.8. A múgneses térbe helyezett, úrammal dtjdrt vezetőre ható erő

A mágneses térbe helyezett, árammal átjátt vezetőre ható erő iránya és rragysága is könnyen megha-tfuozható. AzF erő iránya a mágneses indukcióvonalak és a vezetőben folyó átram általlétrehúottindukcióvona]ak kölcsönhatásaiból adódik. Az erővonal-sur'űsödés (azonos íranyú erővonalak) ta-szító erőt, míg az erővonal-ritkulás (ellentétes irányú erővonalak) vonzerőt ár edményez.

Azígy fellépő erőnagysága: F= B'I ' [N], ahol B amágneses indukció [T], Iavezetőbenfo-

lyó aram erőssége [A], és lavezető hatásos hossza [nr].

Az árammal átjárt vezetőre hatő erő mágneses térben

z6

8.9. Az úramntal citjdrt ptirltulamos vezetők között fellépő erőhattÍs

Párhuzamos vezetők között. ha berrntik áranr tblyik. erőhatás tép fel. Az eú irán1,3 a vezetőben tb-l)'ó álamok ir'ányától függ (azonos áranrirányok esetén vonzeLő' ellentétes áranrirárr1,ok esetérr taszí-tó erő).

Ir\

ó)t:((@.,..,/ \\'1,y' \12N'lr7

i

Az áramjárta vezetők között ható erő irárrya

B.10. Mozgúsi indukció. Lenz törvénye

Az eddigiek alapjan trrdjuk, lrogy a mágneses térbe helyezett fuamjárta vezetőre erő hat, és lra aznincs rögzítve, akkor az erő hatására elmozdul. Ez a jelenség teszi lehetővé a villarnos ener.gia át-alakítását mozgási enelgiává, valamint foldítva, a mozgási energia átaIakítását villamos ener-giává.Ebben az esetben a mágneses mezőben e1mozduló vezetőben feszültség indukálódik. Ezt ajelensé-get mozgási indukciónak nevezzük, a keletkező feszültség pedig az indukált feszültség (U;).

A mozgási indukció során a vezetőben indukált feszültség egyenesen ar'ányos a mezó indukciójávai(B), a vezető hatásos hosszával(l) és a mozgatás sebességével(v).

A mozgási indukció Iétrejötte

Ui = B' t'v [v], a harom merrrryiség irányaegymásra köicsönösen merőleges:

Az i n d u káIt feszülts ég i rányán ak m eghat ár ozás a

27

Zárt aramkörben az indukált feszültség (U) inclukált áramot irrdít meg' illetve lrajt át.

Az indukált áram irárryának nreghatározására votratkozik Lenz törvéttye, mely szerint gz indukúItdrantirtínyn nlindig olyan, hog1l c1x tÍItala gefiesztett mtígneses ltattís akaddl1lozza az őt létrehozóvtÍItordst (ntozgtíst). Jeien esetbenaztjelenti. hogy az irrdr-rkált árarrr mágneses lratása a rrrozgást fé-kez|, anrrak ellenében irat. A rrrozgási inclrrkció pélclár"ú a clinarnók, generátorok, jeladók, stb. mtikö-désének alapja.

8.]1. A ttyugalnti és u köIcsöttös inrlukció

8.11.1. A nyugalmi indukció

Kísérlettei bizonyítlrató, hogy ha egy nrágneses térben lévő nyr-rgvÓ tekercs belsejében a nrágnesesflurus (O) rnegváltozik, a tekercsben feszültség indrrkálódik. Ez a jelenség a nyugalnri irrcirrkció.

Ha a változó rnágneses erőtér'ben lér,ő másik tekercs kivezetéseire feszültségnrérot kapcsolunk, aváltozás tartarna alatt az feszültséget je\ez.

Az ily módon indr'rkált feszültség egyenesen arányos a tekercs inenetszánrával (N) és afluxusváltozással (^o), fordítottan arányos a fluxusváltozás időtar'tanrával (At).

u, = N. aQ lvl

'ÁtLJ

8.I1'.2. A kölcsönös indukció

Két tekercsben, ha mágneses körük részben, vagy teljesen közös, kölcsönhatás lép fel: ha az egyiktekercs fluxusát megváItozÍatjuk, a másik tekercsben feszültség indukálódik.

A kölcsönös indukció során indukáIt feszültség nagysága egyenesen arányos a szekunder (második)tekercs menetszámával és a fluxusváltozás nagyságával, fordítottan arányos a fluxusváltozás időtar-tamával. A szekunder tekercsben indukált feszültség itényapedig a tekercselés irányától fiigg.

A kölcsönös indukció létrejötte

A transzformátorok a kcjlcsönös és nyugalmi indukció elvén működnek.

8.11.3. Az önindukció

A tekercsben (vezetőben) foiyó átam váItozása esetén a mágneses tér változása a tekercsben(vezetőben) feszültséget indukál: ez afesziltség az önindukciós feszültség'

Az önindukciós feszüitség nagysága egyenesen ariínyos az étramerősséggel (arurak váItozásávaI LI)

és fordítottan arányos az éramváltozás időtartamával (Át)' o, = "' # [v] ' aZ L aranyossági

tényezőt önindukciós tényezőnek, vagy öninduktivittÍsnak nevezzik. Mértékegysége: [H - Henry :VyA]. Az induktivitás a tekercsre jellemző adat, de csak légmagos tekercs esetében állandó, vas-magos tekercsnél az fuarnetősséggel bonyolult módon váItozik.

1- lrlr

28

vosmogos tekercs

Az örrindukció keletkezése

Az öninclukciós fesztiltség lehet hasznos és káros egyaránt. Nagy induktivitású teker:csek, árankö-rök kikapcsolásakor, áramának gyol'S, lrirtelen megszakításakor az önindrrkciis fesztiltség a tápfe-

szriltség sokszorosa is lelret - ez káros lehet, mely ellen r'édekezni ke1l. A véclekezés módjait a ké-sőbbiekben tárgyaljuk. t

Az áranrmal átjár't irrcluktivitásbarr tárolt errelgia nagysága: wL = L I' _[J;

ws]

B.I2. Örvénytiramok

A mágneses térben mozgÓfém vezetőben feszültség indukálódik. Ez azindrrkált fesztiltség (ktilönö-

sen, ha jó vezetó, kis ellenállásir a férnlemez) átamokat indít az önnragában zátt vezetőben. Ezek az

áramok örvényszerűen folynak a fémlernezen belül, ezér1 ör'vényáramoknak nevezzük. Lenz törr'é-

nye értelmében a keletkező örvényaramok amozgás irárryával ellentétes irányban hatnak, fékeznek.

Az örvényaramok az útjukba kerülő fémrészeket melegítik, járrrlékos veszteséget okoznak, mivelminden olyan vasmagban örvényárarn keletkezik, amelyben a fluxus foiyamatosan változik. Az ör-vényaramok csökkentésére a vasmagokat, motortesteket nagy ellenállású' egymástól elszigetelt ie-

mezekbői állítják össze.

9.VÁLraro zÓ ÁnaMÚ HÁr,Óz,q.ror

A vtÍItukozó feszültség fogalma' tibrcizoltisa {

nagy s ágát i d őb e n fo lyam ato s m v áIto zLatj a, v tí l t a k o z ó 1f e -

1

2

9.1.

Az olyan feszültséget, mely az irányát és

szültségneknevezzik.

+ :frekvencio

Lz egyen és a szinuszos váItakozó feszüItség időbeli lefolyása

Sok esetben előfordul a szinuszostól eltérő váItakoző feszültség is. Ilyen például a következő áfuán

Iáthatő négyszög-, haromszög-, futész-, vagy ttapéz hullámformájú feszültség is. A váltakozó fe-

szültség leheÍ szabálytalarr hullámformáju, vagy periodikus is' de lehet olyan, hogy sem a periódus-

ideje, Sem az amplitúdója nem állandó. A váltakoző fesniltséget 1egtobbször forgógépekkel (generá-

UU.ot

omplíludó

torokkal) állítják elő, cle lelret elektronikusnrás hullámalakú váltakozó feszültségből.

úton is váltakozó feszültsé-qet előállítarri egyen_, vagy

színuí

t ropéz

néqyszö9

hóromszög

Íúrdsz

szoboly lo lon,periocJikus

zo vo rj el

KüIö nféte h ull á m fo rm áj ú váIta kozó feszültségekA mágneses térben megforgatott vezetőberr fesztiltség indukálódik' Az indukált feszültség pillarrat=

;*[1?'r rragysága a mágneses indr-rkcióvonalak Zs a vezetőkeret egffiho' ,rir'on),ított he1y-

UJ

;__z*mleges vonol

-B-

._a------_

f

A szin uszos an v áItakozó feszülts ég keletkezéseA feszü]tségindukálás szempontjából a kerületi sebesség-vektornak az indukcióvonalaka merő'egesösszetevője a mértékadó, azmetszi az indukcióvonalakJt. A semleg., uonáriot szétrnítotttetszőlegesszögelfordulás esetén avezetőben indukálódott feszüitség piltanatnyi értéke: u = B.l.vr, mivelV, = V. sino,,ezért u = B. I. v. sinct.A feszúltség maximális értéke (U',') tehát sincr: 1 értéknél, 90 o-nál és 2]0o-ná1 van. ÍgyU'". = B. I. v, tehát U = U*u* . sina .

A váItakozó fesnittséget körmozgással állítottrrk elő, ezért az u szögelfordulást kifejezhetjü k az aszögsebesség segítségével is: Ct' = cD 't,tehát ü = U'u, .sincot, ahol t a tetszőleges szögelfordu-lás rnegtételéhez szükséges idő. max ' qrvl l q L.LJ

Egy teljes körülfordulás ideje a periódusiclő, jeie: T [s]. Ennek reciproka a frekvettcia, je.e: Í[1/s: Hz -Herz].

fr;el--._:{._ -_

30

A szögsebesség számítása: o = + = 2r' fT

latbarr kötfi ekvencidtlak szokás nevezní.

trlL r-l

. A váltakoző átam szögsebességét (o) a gyakol-

9.2. A vtíItokozó fesziiltség és -drom tibrtízoltísa

A váltakozó fesztiltséget és áranrot legtöbbször szinuszgörbével ábrázoljuk. A szitrr-lszgörbe a körcli-agranrban ábtázo|t o szögsebességgel forgó vektor függőleges vetiiletét adja rneg a cterékszögÍi ko-ordináta rendszerben. A pillanatnyi ér1ékek a folytorros görbét adják: ü = Un'n* .sincr

.

u),-- I

t2

A kördiagram és a szinuszgörbe kapcsolata

Ábrázolhatók a váltak oző áram- és fesziiltség-ér'tékek vektorábrában is, amely a vektorok hosszávalaz áram-, illetve feszültség nagyságát, irényávat pedig az egymáshoz képesti szöghelyzetet adja nreg- igen szemléletesen. A vektorábra a periodikusan változó mennyiség egy adott pillanatában történőábr ázolása a szö gheLy zetnek me gfe leiő en.

A vektorábra értelmezése I

Nem szabad azonban elfelejteni, hogy minden periódus alatt a vektorok 360 o-os fordulatot tesznek,ezértje1ölnikel! azol szögsebességgel való forgást is'

A vektorok felbontása, összeadása csak a matematikában megismert szabályoknak megfelelően vé-gezhető el (paralelogTamm4 haromszög, stb. módszerek).

9.3. A vtíltakozó tiram és feszüItség effektív értéke

A váltakoző átam és feszültség értéke pillanatról pillanatra változik, ezértha a váltakoző áramhatá-sát össze akarJuk hasonlítani az egyenáramhatásával, akkor a pillanatnyi, vagy a csúcsérték ísmere-te nem elegendő.

Mivel az átam áItaI fejlresrt.eft hőmennyiség fugget\en az áram irányátől, így alkalmas arra, hogyilyen aiapon hasonlítsuk össze az egyen- és váItakozó áramot.

<,r I

d

+f

A váltakozó aram effektív értékén (négyzetes középér'tékén) olyan egyenáramnak az áramerősségétértjrik, nrely ugyarrakkora ellenállásorr, azonos iclő alatt Ll$y61uppora hőmennyiséget fejleszt, ,ni,rt akérdéses váltakozó átatn. Lz effektív és a csitcsérték között - tisztárr szinuszos áranr és fesztiltséoesetéberr - a következő összeftiggés á11 fenn:

I"n=b:0,707'I,,o*i U"n=b =0,707.Uu,'*.

Arrrikor a váltakozó fesztiltség és áram értéliét általában adjr-rk tneg, akkor azokon minclen esetbenaz effektíi' értékeket értjtik, c1e kti1ön nein szoktuk azt jelölrri.

9.4. A vrÍItukozó úrum teljesítnténye

L v áItako zó árarrr e s etén hárornfé l e telj es ítmérry - faj ta érte lme zhető .

9.4.1. A látszólagos teljesítmény

A feszültségnek és a vele tetszőleges fázisszöget bezáró aramnak u ,rorriru, Itítszólagos teljesít-tnénynek nevezzuk. Ez gyakorlatilag a hálőzatból felvett teljes teljesítmény mérőszáma, azonbarrf,rzikai tar talma nincsen.

Szárnítása: S = U. l [va, kVA]

9.4.z. A lratásos teljesítrnény

AváLtakozó áramú háIózatok teljesítrnényének számításánál figyelembe kellvenni, hogy azáram ésa feszültség eitérő fázisban is lelret, telrát közöttük faziskülönbség átrlhat fenrr. Az ábrán látlrató,hogy az U feszültséghez képest azI árarn qfázisszöggei késik.

|. sin ÍAfázisszög

A ltatdsos (wattos) teljesítményt minden esetben csak a fesailtség és a vele azonos fázisban ievŐáramösszetevőItozza létre: P = U. I. cos<p = S' coscP [w, t<w, Mw] .

Mive] a cosQ = l' a hatásos és a'Stényezőnek neveznlk. A coscp értékefordítódik hatásos telj esítményre.

A hatásos teljesítmény fizIkailag andítható.

6

látszólagos teljesítmény hanyadosával egyenlő, teljesítmény-

aú' mutatja, hogy alátszőIagos teljesítmény (S) hényad,Észe

a teljesítményt jelenti' amely mechanikai munkavégzésre for-

aa)L

9.4.3. A meddő teljesítmény

A nterlrlő teljesítnúny a feszriltség és a vele 90 o-os szöget bezáro áramösszeterlő szorzata:

Q = U.I.sinQ = S'sincp ivar, kvar, Mvar]. AZ,.r"-betűareaktív-nredclő-!zór'atrtal'

Az átam a fesztlltséghez képest fazisbarr késhet, vagy Siethet. Az ár'anr és a feszültség fázisviszo-

rryaitól függően beszélünk nreddőteljesítmén1,-f6gyasztásrói és -ter'me1ésrő1.

Áramkésés esetén (inciuktív jellegii terlrelés) a fogyasztó mec1dő teljesítnrérryt vesz fe1, áramsietés

esetétr (kapacitív jeliegti terhelés) meddő teljesítményt ternrel (ad le).

A rneddő teljesítrnény csökkentése igen fontos, rrrivel a meclcló áram is terlieli a hálózatot, irolott

l-iasznos munkát nen végez' Egyes gépek. berendezések viszont meclclő áram nélktil nem mtiköc1-

nek. Ezért varr sziikség fázisj avításra, tehát arra' hogy a meddő telj esítményt - lelr.etős ég szeúnt - az

azt igénylő gép, bererrdezés közeiéberr állítsuk elő. Erre alkalrnasak a tiügerjelztett szinkrongépek,

illetve a kondenzátorok.

9.4.4. A teljesítmény-háromszög

A következő ábrából látható, hogy a lrárom küiörrböző teljesítmény között szoros rrratematikai ösz-

szeftiggés varr. A lrarom teljesítményt ábrázoIva azok derékszögű har'omszöget alkotrrak:

P it a g o r a s z t é t e l e értelméb en:

S'=Pt+Qt

9.5.

A telj esítmény-háromszög

Vtiltako zó tÍramú dr amkör ö k

9.5.1. ohmos ellenállás aváItakozó áramú áramkörben *

A váLtakozó áramú ár-amkörbe helyezett passzív elemek (ellenállás, tekercs, kondenzátor) viselkedé-

séÍ, azaram és a feszúltség flízisviszonyait oszcilloszkóppal tehetjük láthatóvá.

AváItakoző fuarnű áramkörbe ohmos ellenállást kapcsolva a^tapaszLaljuk, hogy a feszültség és az

áramerősség egymással fázisban v&Ír, Q =0o' Az áram és a feszültségarányát minden időpillanat-

b an az e il enál1ás értéke hatátr o zza me g: R=9 leilILJ

rt'---; t':

ui

"h,

Jelalak avá|takoző áramú áramkörbe kapcsolt tisztán ohmos ellenálláson

JJ

9.5.2. Induktivitás a váltakozó áramú árarnkörben

Ha tekercset egyerrárarnÚl árarrrkörbe kapcsolunk, akkor' - ellrarryagolliatóan kicsi ohmos ellenállásarrriat1* valószíriúlleg zárlatot okozunk.

Ha a"z irrdrrktivitást (tekercset) váltakozó áramÚt ar'amkorbe kapcsoljtrk, akkor a tekercsberr a feszlilt-ség fol)'amatos változása rniatt önirrdukció jön létre. (A tekercsben a nrágneses mező felépiil, rrrajclösszeorn1ik, közben áranrot indukál és terrrrel r,issza a lráiózatba, majd ismét felépi-il _ elientétes értetienrmel _ a mágneses tér, és a kör:folyarrrat folytatódik.)

Lerrztörvénye értelmében rninderr idopillairatban ol1,6n ir'anyú irrdui<ált fesztiitség jön iétre, amelyhatásíval akadáIyozza az éppen foiyó (őt létreliozÓ) á'anrot, telrát látszólagosan viszonylag rrag1,ellenállást is mutat - szemben az egyenátammal szernbeni elhanyagolhatóarr kicsi ellenáliásával.Az ideális (ohnros ellerrállása ellrarryagolhatóarr kicsi) indir]<tivitást tartalmazÓ váltakoző áramtlárarrrkör'ben az fuamerősség a feszültséglrez képest minden időpillanatbarr 90

o-kal késik.

Az áram és a feszültség viszonya icleális incluktivitás esetén

Az indukció miatt létrejött - csak váItakoző aram esetérr jelentkező - ellenállást ltítszólagos ittclttktív

o)

e l l e n tÍ ll úsnak nev ezzuk és X1-lel j elölj ük

induktivitása' ú) a körfiekvencia, illetve f a frekvencia.Láthatő tehát, hogy a teker'cs elektromos jellemzőin (induktivitás) túl a látszólagos ellenállás a Íáp-feszültség frekvenciájától is függ, mégpedig egyenes arányban - minél nagyobb a frekvencia, annálnagyobb a tekercs látszólagos ellenállása.

9.5.3. Kapacitás a váltakozó áramú áramkörbenHa a kondenzátort egyenárarnú ríramkörbe kapcsoljuk, akkor aú. tapas^aljuk, hogy a feltoltődése u-Íán az átamot nem vezeti, szakadásként jelentkezik az aramkörben, telrát ideális esetben végtelenrlagy az ohmos ellenállása ' Ha azonbanváltakozó áramra kapcsoijuk, akkor az fuarrkorben áram fogfolyni.

Ahhoz, hogy a kondenzátor kapcsain feszLiltség jöjjon létre, előbb a töltéseknek rendeződni kel1 afegyverzeteken' tehát töités-felhalmozódás szúkséges. Ehhez az áramnak a töltéseket a fegyverze-teke kell szállítani, ezért az áram a feszültséghez képest sietni fog _ ideális kapacitás esetén - 90

o-

kal. (Az ideális kapacitás ohmos ellenállása végtelen nagy )

X, =f = l.or = L .Zn.f [ei], afrof L a tekercs

)+

r'I

a....:r':l'

Az áram és a feszültség viszonya ideális kapacitás esetén

A konc|enzátoron átfolyó áram erőssége és a fegyver'zetle kapcsolt fesztiltség között a kö'letkező

összefüggés áll ferur: I = + , ahol X6 a korrcle nzátor váltakozó áram esetén jelerÍkező IútszóIugtlsxc'

1 I lol.kopacitívellentillcisa: Xc:.a=2n f.C L J

A korrclenzátor látszólagos ellenállása telrát forclítottan ararryÓs a konderrzátor viiiamos jellemzőjé-

vel (kapacitásával) és a tápláló feszültség fr'ekvenciájával - nrinélnagyobb a kapacitás és a fiekr'err-

cia, annál kisebb a látszólagos ellerrállás.

9.5.4. Az impedancia fogalma

Az olrmos ellenállást, induktivitást és kapacitást tartalm azó váItakoző fuamuáramkölben u, ! nu-I

nyaclossal jellemzett fizíkaí mennyiség az éramkör váItakoző árarrrir ellenállása, inryeclanciája:

Z =y' Sorosan kapcsolt ellenállás' tekercs és kondenzátor esetén - mivel az egyeseiemek összeg-I

zése vektoriálisan történik, a Pitagorasz-Íétel szerint ' Z _

'1

Soros RLC áramkör

LC

* (X' - X")' [er]

35

cosQ -

cos Q

xL xi_Xc X6

Az inipeclarrcia áb rázoIása vektorábrárr

9.6. A hcÍrontfdzisú vtíltakozó tírum és előríIlitdsa

Ha tér'berr eltolt tekercsekben időben eltolt fázishelyzetii áramok folynak, akkor 'többfúzisti drantő7

beszéitink. A gyakorlatban - egyes speciáIis esetek kivételével (pl.: KandÓ V50,'V40 és V60 sol.oza-tú l'illamosnrozdonyainak sokfázisÚr villamos erőátvitele) - a lrárorrrfizisÚr-feszültség-rendszer al-kalmazása terjeclt el.

Az egyrnáslroz képest 120 o-os szögberr ellrelyezett három tekercs között rúdmágnest, vagy egyen-árarnmal gerjesztett egyenes tekercset (szolenoidot) for'gatva mindhár-om tekercsben resátseg in-clukáiódil(.

.A/<\ lLreae?

Y-Á"l H

vl

A háromfázisú áram előáltítása ' '

A tekercsek elhelyezkedése miatt a feszüItségek ídőben I13-ad,periódussal (I2O o-kal) eltolva köve-tik egymást'

A har'omfázisú rendszer rnindharom ágfuakülön-külön lehet fogyasztót kapcsolni.

9.6.1. A háromfázisú rendszer kapcsolási módjaiA tekercsek parhuzamos és soros kapcsolási lehetőségei folytan úgynevezett csillag-(r_) és ltd.rom-szög' (delta-) kapcsoltk aIakítható ki és nincs szükség mind a hat tekercskivezetés elvezetésére,elegendő három, vagy négy vezető. A kapcsolások elnevezése a fazistekercsek által kialakított képalapján történt - a harom tekercs csillag-, illetve háromszög -alakzatotmutat (Iásd, az ábtákat).

9. 6. ]. 1. A csillagkapcsolás

A lráromfazisú rendszer egyik elrendezési módja a csillagkapcsolds,vagy Y-kapcsoltís.

RZ

-ú-X,\ .í 2'ÍI

36

A csillagkapcsolás és a gépek kapocstábla-bekötése

Az ábránjól látható a kapcsolás iényege: az egymáslioz képest 120 o-r'a elhelygzett tekercsek egyikvégét egy pontban, a csillagpontban kapcsoljuk össze. (Így u tekercsek iényegében pállruzarnoskapcsolásban vannak.) Az így kapott lendszer lrár'onr-, vagy négyvezetékes léiret, attól ftiggőerr,hogy a csillagpontot is kivezetik-e a hárorrr fázisvezető mellett. A kivezetett csillagporrti vezetőtn uI Iavezetőnek is nevezik.

Egy-egy fázisteker'cs két végpontja között (U-x; V-y; W-z) mér'lrető feszültségetftizisfesziiltségnek(U), míg két tekercs kezdőpontja közötti feszültséget vonalfeszüItségnel< (Uu) nevezziik. A vonalfe-szültség lényegében a két fázistekercs egyrnástól l20 vil]amos o-1:a eltolt feszültségének - tehát kétfázisfeszriltségnek - a vektoriáiis összege. A vonal- és fázisfeszültségek között a következő össze-

fuggés van a szimmetrikus haromfazisú rendszerben: TJ., = J3.U, = lr73.U t .

Európában aszabvényos fázisfeszriltség a 230Y, a vonalfeszültség pedíg:

I),,: I,732' 230 V: 400 V.A fázistekercsekben folyó aramotfrÍziscírantnak (I1), rníg a vonaii vezetőkberr folyó á'amot vonal-tírumnak (I,) nevezztik. Csillagkapcsolás esetén a fázistekercs kezdőpontja és a vonal közöttsemmilyen elágazás nincsen, ezért avonali vezetőkön is a fázisáram folyik' tehát itt ru = It.

A csillagkapcsolású haromfázisú rendszer hatásos teljesítményét (P) _ szimmetrikus terhelés esetén- egy fázis teljesítményéből lehet kiszámítani:

P = 3.Ur.Ir.cosQ : fri.JJ.ur.Ir.cosrp' mivel J5u, = U; és I, = I", ezét1

P = J3 .u, .ru 'cose .

9.6. 1. 2. A háromszt)g- (delta) kapcsolás

Ahátomfázisú rendszer másik kapcsolási módja a háromszög-, vagy deltakapcsolíts, A tekercsekkezdőpontjait a következő (szomszédos) tekercs végpontjával kötik össze, így haromvezetékesrendszer alakul ki. (A tekercsek lényegében soros kapcsoiásban varrnak.)

1,,( T)-lLo I

rf

(R)

lu,(s)

A delta kapcsolás és kapocstábla-bekötése

37

A f,áisfeszültségek effektív éfiéke ebben a kapcsolásban is egyenlő, de egyrnáslroz képest fázisban12oo-ra eltolódva. A hár'onrszög-kapcsolásbarr a vonalfesztiltség egyenIő a fázisfeszriltseggel, rnivelnrinden tekelcs kezdő- és rrégpontja is ki van vezetve: IJ" = Ur.A vonaláramok lényegéberr két fázistekercs időberr 1/3 periódussal eltérő fázishelyzetÍl áramánakr'ek1oriális összegeként adódik és így közötttik a következo összeftiggés van: I' = .,6' I,.Delta kapcsolásban a szimmetrikus terheiés lratásos teljesítrnénye megegyezik a csillagkapcso1áseseténadódóval.teliát P = 3.Ur.I,.cosq = JJ.U,, .I., .cosp.

(A látszólagos teljesítrnérry és a mecldoteljesítmény értelenszer:tien S = ..E. {J', . r', ' il]etve

Q = JJ. {J,, ' I,. .sin cp .)

1 0.ÁrupNrrr rnr,nxsÉcpx

Az ecldigiekben a villamos háiózatoknak csak az tíllantlósult tíIlapotál vizsgáituk, amikor a generá-toro]t és az áramköri elenrek fesztiltsége és árama vagy időben állarrdó (elyerráramú körök) vagyperi odikus an ismétlődő (váltakozó áramÚt lrál ózatok).Az áL|andisult állapot nern jön létr'e rogtörr, amikor a generátorokat a hálőzatra kapcsoijuk, hanentcsalcbizonyos idő elteltével, azcítmeneti jelenség (tranziens) lezaj|ásaután. Ennekaza)oka, lrogyabá\őzat elienállásokon kíviil energicttcíroló elerueket, ittcluktivitdsokat és kctpacitúsokat is tartal_

maz- Egy I árammal átjárt induktivitásnak wL : Lrr', illetve egy U fesztiltségű kapacitásnak1

wC = ,CU' rragyságú mágneses, illetve viliamos energiája van. Ezek átama, illetve feszriltségerrem érheti el bekapcsolás után azonnal, ,,ugrásszerű en" az áliandósult értéket, mert ez végtelentilgyors energia_felhalrnozódást, azaz végtelen nagy teljesítrnényű, a valóságban nem létező gerrerátortigérryelne. A bekapcsolás és az állandósr:lt állapot létrejötte között telrát lgy átmeneti, tranziens fo-lyamatnak kell lezaj lania.

'Az átrneneti jelenségek nemcsak bekapcsoláskor' lépnek fel, hanem kikapcsoláskor (aramkör meg-szakításakor), a feszültségfonás feszültségének megváltozásakor, ri.j fesztiltsegforrás bekapcsolásá-kor, a hálőzat passzív elemeinek hírtelen megváltozásakor is. e villamos há"lózatot"" i.:ar.'.aoátmeneti jelenségek vizsgáLata, az átmenet során fellépő - az áIlandósultnál sok esetben jbval na-gyobb - aramok és feszültségek meghat fuozása a hálőzat územbiztonsága, az egyes elemek mérete-zése, izemeltetése, kezelés e szempontj áb ó1 e gyaránt lénye ge s.

I 0.L InctuktivitrÍst tartaImtazó dramkör rttmetteti jelenségei

1L

r+I ll. | -ü.v'r

38

1. A ..K''_jel[i kapcsoló zálása (t6):

ll = 0; U' = U*. = U, ' --\.?-

2. Az áIIandÓsrrjt állapot:

tlr-=0; Ir=+-I*, .L " R,

3. A ..K''-jeltl kapcsoló n1'itásának piilanata(tr):

I,' = +i Ul = _I, 'R, (ternreiő!)." Rr' L

4. Végállapot: IL = 0; U1 = 0.

I0.2. Kapacitdst tctt fulmazó árcmkör ritrueneti jelenségei

JÉl_,"q,l

i"c

1' A ,'K''-jelű kapcsoló zfuása (t):

Uc=0; I.=I*, =-5.'Rr2. Az állandósult allapot:

u. = u*, u, *jfu;; Ic:0.

3. A ,,K''-jelű kapcsoló nyitásanak pillanata(tr):

u.=u*, u, -32-, rc=-u'R,+R, ' R2(tennelő!).

4. Végállapot: U6 = 01 16: 0.

L

?oJ/

-

11.A vrr,r'avros cÉppr

l1.1. A szinkrongépek

A r'áltakozó áramil r'illanros gépek nagy csaiádja az indt'tkciós (aszinla.on) gépek mellett a sziltk-rotlgépek. Elrrevezésr"ik arra utal' lrogy a gép csak egy adott fordrilatszárnon mtiködik. rrrégpeclig ak-kor. jra a forgórész for'dr-rlatszáma megegyezika for'gó nrá-qneses nrező nn itgynevezett szinkronfor-dulatszcímóval. Ha a gép fordulatszána ettő1 eltér, akkor nriiködésében zavar á1l elő.

1 1,1.1. A szinkrongépek felépítése, nrriköclési elve

A szinkrongépek szerkezeti felépítése rnind a lrrotoroknál, nrind a getrerátoroknál alaprletően azo-nos. A kivitel módját a gép teljesítménye és rendeltetése határozzameg' Teljesítménytanoniányr:k anéhány W-os jeladóktól a közepes teljesítményű aggregátorokon, rnozdony-főgépcsoportokon(1 k1A-4500kVA) át az etőművek több százMYA-es generátoraiig igen széles skálán IT}oZog.Terrné szetesen a szinkr onmotorok telj esítmény-tarto rnánya i s i gen tág.

A szinkrongépek ál1órész-tekercselése a lemezelt állórész-lráz lrornyaiban helyezkeclik eI, anreiy 1e-lret egy-, vagy többfázisú. A leggyakoribb a lráromfázisú tekercselés.

A forgórész Vastest is legtöbbszor lemezelt - de ielret tömör - kialakítású, ezen helyezik el az egyerr-árarnnal gerj esztett forgórész-tekercselést.

Ha a szinla'ongép forgórészét külső, meclranikai erőforrással ng szinkJon fordulatszánrmal forgatjr-ikés forgórész-tekercselését pedig egyenárammal gerjesztjük, akkor az áI|őrész-teker-cselésberr válta-

kozó feszültség indukálódik' melyrrek frekvenciája: f : q+ lrr"l' ahol f az indrrkált fesztiltség

60 L J'frekvenciáj afHz], p a forgórész pó1uspárjainak száma, ng pedig a forgórész szin]<ron for-duiatszárna.Amennyiben a háromfázísu szinkron motol áIlőrész-tekercseire hráromfázisú feszriltséget kapcso-lunk, kialaku| az állőrész-tekercse1és árama által létrehozott for'gó mágneses mezó. Az álIő helyzetűforgórésá a mágneses mező nem képes forgatni, mivel felváltva vonzza, iolletve taszítja afotgotészpólusait. .

A szinkron motor működési elve

A szinkron motor forgórészét aháIőzatta kapcsolás előtt vaiamilyen móds zercel n6 szinkron fordu-IatszÍrtlra,vagy arnakközelébe felkellpörgetni. A forgó mező pólusai így már képesek a forgórészpóiusait azonos fordulatszámmal',magukkal viruri''.

11. ]. ]. ].A szinl<rongépekforgórészének kialakítási módjai

.Az egy póluspárú (p:1) gépek forgórészeí dZÍlg:3000 1/perc fordr-rlatszáirr rniatt csak hengereskialakítással és törrrör acéiból készítlretők a nagy nreclranikai igérrybevétel rniatt'

Elterjeclt a radiális, a párlruzamos hornyÚr és a kereszttekercses kialakítású forgór-ész-típus.

rodiólisI

pórhuzomos kcreszl-hornyú 1eicrcses

Hengeres forgórész-szel'r,énytípusok

A két póluspárú szinkrorrgépeket rnár készítik kiaItó pólusúrais, a kettőnél több póltrsú forgÓrészekkialakítása általábarr ilyen.

A szinkr'orrgépek gerjesztéséhez sztikséges egyenáramot csirszógyűrűkön ker.esáül vezetik a gépbe'Íorgórósz lekercselk:vz(ger)eszlőlekercsek)

KiálIó pólusú forgórész

1].].1'2.A terhelési szc)gfogalma :A szinkrongép forgása közben az ugynevezett pólusfeszültség (U/ maximális értéke az armatúrá-ban mindig a pólusközépnél indukálódik. (Az urmatúra aZ a teker'cs, amelyben a feszültség induká-lódik, a szinkrongépeknél ez mindig az állőrész_tekercselés.) Üresjárásban a gép pólusfeszúltsége éskapocsfeszültsége egymással egyenlő (Uo : Up)' ilyenkor a pólusközép és a kapocsfeszültség vekto-rának irányaazonos. Terheléskor U, + Uu és akétírány sem egyezik meg.

Terhelési szögpek (ö) neveznik a póluskö zépneküresjárásban és terheléskor elfoglalt helyzetei kö-zöÍIi szöget (illetőleg ennek megfelelően a kapocsfeszültség - Up és a pó1usfeszi1tség - Uo közöttiszöget).

A terhelési szögugy is értelmezhető szem1életesen' hogy mekkora szciggel ',bíllen'' e1őre, vagy hátra

a forgórész az áII&ész forgó mágneses mezejének tengelyéhez képest.

Á1.tl

Á terheIési szög ábrázolása

lL,7.2. Szinkron generáto rok alkalmazá S á rra g}lyi1súti j árművekb en

AzM42 és - a n-rár' forgalonrból kivont - M63 sorozatÚt dízel-villarnos nrozdonyok főgenerátora lrá-romfázisú szinkrorrgenelátor. Az egyerra:anrÍt votrtatómotorok táplálása lráromfiizisir, lrídkapcsolásiidiódás egyenirárryító közbeiktatásával történik. AzM62 sorozatit dízel-villaÁos mozc1on),o} szabá-Lyozásában fontos szerepet tölt be a szinla'on-gerjesztőgenerátor. A dízel-villamos vonatfr-itő kocsiegyflízisú szirrJ<rongenerátora irtján szoIgáltatja az I5OO V, 50 Hz névleges fesztiltséget a vonat vii-lamos ftitési fovezetékér"e kapcsolt fogyasztóknak. E gépek kialakítása lényegében ne,'' tél el a rrrártárgyalt alapelvektől.

1].].2.].Az M4] sorozatú dízel-hidraulih'ts ll'tozdonyok segédüzenli szinl<rongenerci-lora

A mozdony villamos vorratfrítéssel és villamos segédtizemi rendszerrel (lrűtővíz- és kenőolaj-hűtősze|Iőző-motorok, légsűrítő hajtórnotor', stb.) rendelkezik, e berendezések táplálására közös ftrtő- éssegédüzemi generátort alkalmaznak. A gép egy egységet alkot, á11órészén talái1rató az egyfázisu,1500 V névleges (1150 _ 1650 V) feszüitségű frítési és az egyfázisu,250 V névleges (165 - 255 V)feszültségű segédiizemi tekercselés, míg a forgórész közös. A gép forgórészét a dízelmotor a hid-raulikus hajtómű, rugalmas tengelykapcsoló és kardántengely útjan hajtjaA generátor önszellőzésű, a szel\őzőlapát a hajtásoldalon van elhelye zve. Az állórészhegesrtetház-ban' jó minőségű dinamó lemezekből készrilt, a lemeáest koszorúban axiáiis furatok vannak a hűtő-levegő számáta. *

Az álIőrészen a haromfázisű generátorokhoz hasonlóanhelyeil.ék.el a teliercseket. A frÍtési tekercskét f;ízis helyén található, két tekercs-részből á1l, melyek egymással sorba varrnak kapcsolva. Aharrnadik,,fázis-tekercs'' a segédüzemi tekercs.

A generátor öngerjesáésr1, tehát a gerjesztő aramot az ál\őrészben indukálódó feszültségből veszi ésgerjesztésszabályoző utján szabályozza, azonban áItó helyzetből történo indítás esetén - a kis lema-nencia miatt - a felgerjesztés nz akkumulátorból, előgerjesaő kontaktorok segítségévei történik.A flitési feszültség nagyságát - az alső és felső határok között - a terhelés nagysága is befolyásolja.A fiítési feszültség frekvenciája a maximális, 1500 l/perc dízeimotor-forduiátszam esetén 50Hz,míg 1000 llperc fordulatszám mellett 33 Hz. Ha a vonatflítés be van kapcsolva, akkor a dízelmotoraz 1000 - i500 llperc fordulatszám-tartományban üzemel, mivel a nemzetkö zi szabványok szerintaz 50 Hz névleges frekvenciájú flitési feszültség minimális periódusszarr-ta 33Hz. A gerjesáés-szabályozás ekkor a gerjesztést úgy áIlítja be, hogy a fiítési feszültség 1500 V legyen. Lehetőségvan a korlátozott, 1200 V-os flítésre is - ha a vontatási teljesítmény ndvelésére Van szükség - eászintén a gerjesáés-szabályozás útján érjük el. A fiitési tekercselés legnagyobb teljesítménye280kVA, a vontatási teljesítmény cstjkkenése nélkül 184kw lehet a fiítési te1jesítmény, *"ty ilu.9 db Bhv sorozatú kocsi flitéséhez elegendő.

42

AzN{4l sorozatít mozclonyok fűtési és segéclüzenri generátorának kapcsoIása

A fr-ltési tiriáramvédelmi reié nregszólalása esetén nem a fiitési kontaktor, lranem a generátor gel-jesztő kontaktora kapcsol ki, a generátor legerjeci

A fesziiltségszabályozó a segédiizenri teker'cs fesztlltségét 650 1/perc (tireSjárati) foldulatszámon,azaz22 Hz-en - aterheléstől ftiggetlentiI - 165 V feszültségre állítja be. 650 - 1030 1/per-c for.dulat-szám, iiietve az ennek rnegfelelő 22...33 Hz között a feszriltséget a fi'ekvenciával arányosan rrove1ikb.255 V értékig. 1034 - 1500 1/per'c fordr-rlatszárn, i1i. 33.'.50 Hzközött- működő légsŰrrítő esetén' állandó, 2z0 v egyenfeszültségre szabá.lyoz a légsűrítőt tápláló diódás lrícl egyenár-amii oidalánmérve. A segédüzemi tekercs névleges teljesítménye I12kW. A dízelmotor ht1tőventillátor.át hajtókét db viilamos motor a félig vezérelttilisztolos híclról kap táplálást, melynek szabályozása a htitésiigénynek megfelelően történik. Bekapcsolt vorratftités

".éter' a feszultsé gszabáIyozó a vonatflítési

feszültséget tartja a szabvényos fesziiltségér1ékek között, korlátozott futés esetérr pedig 1200 V-raszabáIyoz, ekkor a segédüzemi feszültség a terlreléstől fiiggően22O - 25O v közötti érték.

1 ]. ] -2.2.Vasúti kocsik energiaellátdsát szolgáló körmöspólusú tengelygenerátorok

A hagyományos vasúti kocsik akkumulátor telepének töltéSét, a világítási, a flités-ve zédésiés szel-lőzőmotor-iárarnkörök, energiaellátásáú. a forgóvázban elhelyezett,á tengelyről kúpkerekes hajtó-művel és kar'dántengellyel meghajtott generátor biztosítja. A korszerűbb genárátorok körmöspólusúszinkrongenerátorok. t

Az egyenétamú generátorokkal szemben jelentős elonyt jelent, hogy e1ma ad' az igenfenntartásigé-rryes kommutátor- és szénkefe-rendszer, illetve az, hogy a polaritás nem változik meg a menetirÁy(forgásirány) megváltozásával. A körmöspólusú generátor is váltakozó feszültsé get ál1ít e1ő, ame-ly et azutén szi líc iumdió dás e gyeniranyítóval al akítunk át e gyenarammá.

A körmöspólusú generátor forgórésze

(s9rsetra6ug) 1nzssaa 19q8es1111zseJ }leu]J31 elell? Tu t?s?pse[ra8 lqq9^ol Jo1€Jeu

-a6 1pe[:e6ieJ V u9t}'l ozo',\.plqezs6es111rzse3 3 {ru?uQ} i9q:ol9lnulÍWe ze ase]zseÜe81eJ rot9:eue8 y

v1v .m tv [Bvvt {eu? sgp g}ttllrr r o}9 J auaB r.r s n 1 I d s I utr 9{ Y

a

t

'eJqg gzeTl&rg>í ? ehtlnruueselel9luazs |augEéze^ eJlleilrle ze rysgpg|oscde4 s? ryFr-' snxnu Y'ueq>1ad98uo:

._{uFs soÁu9ruoÁ63q ? 1uitü 'pqs1 ueÁ1ouuÁEn s?IescJole1-€JÍr}"uJJp }Iér. 0I ? s9 1sa}sP^-zs?J9Iv zv,uelesgrBgp{untll v tg eupeEq ureu zp sg $nxng 3 gulQluQs ueqlesa 920{uelle ileul

.peuzs?l 1er1 1gq6eÁue ('.iáuá9*'1uu)'gpt1zasau6gur rueu t9Á1e8ue} r-tle| o dqa y 'ar4p$89zsl'lsc

Egs44zs scuru zeqs?1eza^ezzoq-*n_r-n9l"i'tp? e Á6} s9 4e:urzowl zeqzs?Jgllg zE {escJe{elgpsalre8n' xáoq '4euut ery n - e69sepsg^ >IuuIIE s? - s?J89I 19{ lqq9n zv 's9:691 I}IQZoI lezs

-9: s9:ffi 49:e4sn1od u s9 4oszled e 8rped 9na1 'sg:E?r?{unu P19z9{ 19IIIJ9{ € s9 Fe}sE^-zspJ9II9

ze gp'{ilnza{ lnT_upuleql9 1e4 uesg_r8?I '€9u {Burl"I€uo^gJe 7v 'l;lpgryz InpseJe{ uoz-3q-zs?J9ll?

+ieí; t'sf .ros'red +tg| l E 'ue1?J-4are1snigd $ér' g t 'ua$g1s€,r-zs9J9lB 'tle|

-c z2 'uel9J-{ile>1sn19d

íi;r, t uosziBdilátg" Á1eure'rgsnxngg' o dp6? 'JL'I 4pzzoq'as'Je{elgpselre6 He|e s?IZv

p.rr.o. 4sauEglrl Bs-u p grgz 9 slgq r oig r auaE q sn 19 ds glur gX

ot s t ti "o'u3^ oJo{seu8gru Í}sgpgryz 9sID1 {0u

-Á1eule .{Jzou?} zoqjopJouat qrsn1gds9uIJQ{ ueÁ1o zs9:98ro3 l}uuázs €Jq9 gtrEqryi uoIBpIo 9z9Íe zv

-.red 1gqluodruezs sessu8etu Á6} s9 H-ÁEo Á6o {R1e^ u 1osn1od 1sgtue1od-{aurra{ 1osn19d I9p sP Ixuzso olig^

'e,n'1oscde4 {€uu?^ uesou'?znq

>1uqqÁu l9qlezs?J s'ulffi o^e^InJQ{ {1a6uet B s9 91oTx p89s

souoz€ zV 'u9lueru o}elruo{ zs9:o6:o3 ? 1o 1eupo{zeÁieq lu91

iseruÁEe zy 'e1de4l9J9s91ppl?n1 zs9:98:o3 B }9s9ze^euJata8 y

w

Lr

1 ].1.2.3 ' Fordulatszánl-jeladók

Egyes forciulatszán-jeladók is szinkr'orrgenerátorok. Ezek ál1órésze egyfazisir tekercselés, míg for-gólésztik permanens nrágnes. Az áIlőtészben a forciulatszámnak rrregfeielő fi.ekvenciájir váItákozófesztiltség irrclrrkálódik, mely feliraszrrálható, értékelhető forclr'rlatszárrr-jeleket acl a járrntl szabályo-zása számára. A fellrasznáiástói ftiggően ielret clízeltnotor for'dulatszám_jeladója, keiékpár-tengeiyreszerelt sebesség-ellenőr'zó jel adója, mely egyben benenő je1et szolgá1tat1rat a perdt1lés- és csúsás-r,édelern számára is.

11.1.3. A szinkrongépek nyomatéka

A szinkr'ongenerátort terlrelr,e az atmatűrábarr folyó álam és a pólrrsok fluxusa olyan M rryorrratékotlétesít, rnely a forgórészt fekezi (Lenztörvénye!).

A rryorrratékok egyensirlyban-tartása érdekében a gép forgórészét Mn*i,o : M-nagyságÍr nyorrraték]<alforgatni keli.

A hengeres forgórészii szinJ<r'ongép nyonratéka: M = *Mt,itt"no.sinö, airol Mbitt.nő a gép ö:90 o-

os terhelési szogéheztartoző Útgynevezett billerrő rryomatéka (maximális rryomaték).

]1.1'3.].A szinh'ongép teljes nyon1atéki jelleggÓrbéje a terhelési szÓgfi)ggvényébell

Üresjár'ásban a gép fékező nyomatékot nem fejt ki, M:0;6:0. A gépet lratásos teljesítménnye|terhelve már van fékező nYomatéka. Ha a gép.et tr : [0 fordulatszámon akarjuk tartani' akkorM' : N{6, rragyságir hajtórryomatékkal hajtani kell, a két nyomaték a ö1 ter1relési szögnél leszegyenlő. Az M6 hajtón1'66até]<ot tovább növelve eléltlrú aZ Mn,"* billenűryomttték értékélrez, aho1a fordrrlatszám még mindig az n6 szinJ<ron fordulat szám. A hajtónyomatékot tovább növelve a gépnrár tovább fog gyorsulni, mivel MMn hajtónyomaték tirllépte aZ M..* billenőnyomatékot, u*"rvnem tud vele egyensúlyt tartani.

GENERÁToR

A szinkrongép teljes nyomatéki görbéje

L

45

Generátor rizemberr a gép alckor rrrtiködik stabilan, ha a terlrelési szögre a következő összefliggésteljeslil: 0o<ö<90oltiIotoros tizemberr a tblgórész a forgó nrágtreses mező rrrö-qött lra]aci - E terlrelési szöggel. tlrel,,ngpelőj ele így negatív' Ha a nrotort fékező Nl[i rryonraték rrag1,6sb lesz, n'rint a motot" M,'o* naximálisnYolxatéka, akkor a ntotor for'dulatszánra csokketuri kezd, majcl - mivel a szirrklonjárásból kiesett -leál] és állórész-tekercseilr rör'idzár]ati árarn folyik . Ez az állapot a rnotolla ternrészetesen igerr ve_szélyes. ]r4otoros tizernben a stabilitás szerrrporrtjábói a következő összefitggésrrek kell teijestilnie aö ter]ieiési szöggel kapcsolatbarr: _90 o < E < 0 o.

ÍL.7.4. A szinkronizálás

A szinkr'ongenelátor áltaiábarr nem egymaga táplálja a lrálózatot, hatleitt eg-v-iclőben több gép is c1ol-gozík Llgyanaffa az álanrkörre.

A generátorok pállruzalrros kapcsolásánál (IláIozaÍrakapcsolásárrál) követelmény, lrogy ne incluljorrnreg kiegyerrlítő árarrr a generátor és ahá\ózat között. A kiegyenlítő áram a rrevlegesnek 10_20-. sze-rencsétlen esetben l00_szorosa is lelret, anrit senr a gép' selrr a háIőzatneirr visei el. Nem irrduínregkiegyerrlítő árant, ha ahálozat és a generátor feszültségei egyrrrással szirr]<rorrban vannak és azotrosnagyságilak.

A s zinkrorrgenet'átol hálő zatr a kap cso 1 ásárrak feltételei ;azonos fesztiltség: Ug.,,..,itn. : Ul,ntórnt,azollos tázissorr'ertd'?]Zoll oS fi'eI<vetrcia : fg.n..,ito,. : firátóznt,azolloS fázislrelyzet a fbsztiltségek között.

11.1.5. A szinkronmotor

A szinkr'onmotofi elsősorban közepes- és nagyteljesítnrérryti lrajtásokbarr alkaltnazza1< ked'ező tr'r-lajdonságai miatt' melyek ellensirlyozzáknagy háttányát, a bonyolult indítást.A szinkronmotort vaiamiIyen ktilsó erőfon'ás segítségével fel kell pörgetrri a szinkron forclulatszátnközelébe, mivel inclítónyonratéka nincsen (M;,,4i16 : 0), telrát cinrnagátó1 nenr képes felgyotsulrri,majd csak azttÍán lehet a háIőzatta kapcsolni. Egyetlen üzemi for'dr-rlatszáma a szinkr.on fordrrlat-szám (n : no). Stabilarr a 0-90 o-ig t.4.-dő ö telhelesi szög-tartonrarrybarr tigemel stabilair.A szinkronmotor az ót terhelo nyomaték hirtelen megváItozásála nem tud azonnal megfelelően rea-gálni, ezért a gép forgórészér'e úgynevezett csillapitti ruilakut (örrnragában rörlidle zártkalickát) lre-lyeznek el' melyek a hirtelen nyomatékváltozások következtében eloato lengéseket rnegsztirrietik'A gép lengése azt jelenti, lrogy rövid időszakokra a fordrilatszáma hol rnagaúbb, 1ro1 alácsorryabbegy kissé a szinkron fordr-rlathoz képest. Szinloon fordulaton a csillapító ruáakban nenr irrdukálóclikfesztiltség, mert a forgó mező és a forgórészen levő kalickák azonos fordr-r1atszánrmal forognak,egymáshoz viszonyítva nem mozdulnak el. A lengések esetén nrár van némi elmozdr'ilás. nreiynekhatására lassulás esetén gyorsító, gyorsulás esetén lassító nyomatéko t előídéző áramok indukálód-nak a csillapító rudazatbul' mely nyomatékok a gép forgórészét visszakényszerítík a lengésektőlnentes szinkronjárásba. A csillapító rudazat a gép indítása során is felhasználható.A szinkrongépekné1 - az előállható lengésela_e tekintettel, a stabilitás növelése érdekéberr - a ö terhe-lési szöget 30-35 o-nál

nagyobbra nem választjék.

Az egyfázisú szinkronmotorokat több régi vontatójárművünkben alkalmazták, például aY4l,Y42sorozatú, Ward-Leonard rendszerű villamos mozdonyok forgó átalakítőját egyfázisu szinkronmotorhajtona.

Lr

] 1.1 5' l 'A teljesítntény-tén7'ező javítása túlgerjesztett szinh'ongéppel

A váltakozó árarn teljesítményének targyalásánál foglalkoztr-urk a lratásos- és a nreddő teljesítrnényfogalmával. A medciő teljesítrrrény nem r,égez lrasznos munkát, azonban a hálózatot terlreli, ott fe-sztiltségesést okoz, azonban szükségszeriíen jelen van hálózataink, gépeink üzerneltetése során.

A szinkroirgép az egyetlen r'illanros gép, nrely a hatásos teljesítrrrény terrrrelése, Vagy fogyasztásanrellett képes rneddő teljesítmény ter'rrrelésére is.

Ha a szinkrongép eg1,etiáranrir forgórész-gerjesztését irgy állítjuk be, hogy a sztikséges rnágnesesrnező kialakításához képest többlet-gerjesztést adunk Qragyobb gerjesztőárarrrot á11ítunk be), akkor- a

''fölösleget'' a gép meddő teljesítrrrény formájábarr továbbadja a hálózatnak. (Terlnészetesen alulger-jesztés esetén a ,,hiány1'' aháIőzatból fog;a pÓtolrri - meddő teijesítrnér'ry felr,ételével.)

11.1.6. A villamos tengely - a szelszin

Szinkrongéppet - agy acló és egy vevő segítségévei - megoldlrató a szögelfor.dr-rlás villamos átviteletár,adása. Az erre a célra kialakított kisnréretű szinkongépet s7'e[szitttrek nevezzük.Az adó trrlajdonképpen egy szinkrongenetátor, míg a vevő szirrktonmotorként tizernel' A primer.te-kercsek áramaváItoző fluxust gerjeszt, mely a lrárorn szekunder tekercsben feszültséget indrrkál. Ha& = 0, akkor a párba kapcsolt tekercsekben nem folyik átam, a gépek nyornatéka nulla. Ha cr * B,aid<or kiegyenlítő áram folyik az adő és a vevő összekapcsolt tekercsei között, mir'el az irrdukált fe-szúltségek is különbözoek a szögeltérés miatt. T.enz törvénye érteirrrében a tekercsben folyó ár.am ésa flrixus olyan nYomatékot hoz létre, mely a szögeltérést igyekszik kiegyerrlíteni.

Alkalmazása: péIdár-rl aY43 sorozatú rrrozdonyokban a fokozatkapcsoió fokozatáIlás-jelző bererrde-zésekérrt. Az adő a fokozatkapcsolót hajtó iégmotorral (fokozatkapcsoló tengelyével) együtt fordulel, míg avezetőáIlásokban elhelyezett vevők követik annak rnozgását'

A szelszin kapcsolása

1l.1.7 . Az elektromechanikus Hasler-Teloc seb ességmérők haj tásrendszere

A villamos hajtás három fő része:

a vevőmotor (a sebességmérő hajtócsonkj áta csavaroma);

VEVó

47

-azAZ

adókésailék (a kerékpár-tengelyvé_qre szerelve) ;

összekötő kábe]'

Vevó

Az elektro nreclranikus Hasler-Teloc sebességnrérő elvi nrűköclése

A járnrű tengelyére szerelt adó ahozzávezetettegyenfesztiltséget (a jarrnil akkurnilátor_feszr-iltségé-hez igazodva24,48, vagy 60 V) háromfázisú váltakozó fesztiltséggé alakítja át, anrelynek per-iódrrs-száma (frekvenciája) arányos az adő forgórészének fordr'rlat számávaI, és aztáp|áIja a vevőmotort.Az adő for'gó rnozgása egy, vagy két vevőmotor felé szirrkronban kerril továbbításr-a. Az utóbbiak asebességmérőkhöz közvetlentil kapcso1ódnak.

Az adő egy homlok-konrrnutátorral ellátott forgórészből, r,illamos ellenállásokból (kommutátonakivezetett osztóellenállás-lárrc) és öt darab kettős szénkeféből ál].A vevő goiyóscsapágyazoÍt tekercsből és csúszógyűríl nélküli (állandó rnágnesű) forgórészből ál1,amely háromfazisú állórészben for'og. Arrnak érdekében, lrogy a különböző fordulatszámokrrál éskülonösen a jérmu, 1I1. az adó á11ó heiyzetében az árarnviszonyok leIretőleg egyenletesek legyenek, atápláló vezetékbe beépítettek egy átamszabáIyozőt (vashidrogén-e1lená11ás). Ez a lámpakivitelű el-lerrállás a terheléstől fiiggően válto*'atja az ellenálIását (nem lineáris karakterisztikájir ellenállás) ésígy atápláló iíramot egy meghatétrozott legnagyobb megengedett értékre korlátozza' (Kedvezőtlenkörülmények kozott a vashidrogén lámpa híánya a vevőmotor állandó mq$nesének demagnetizá1ő-dását okozhada')

Az adÓkészuIék és a hajtórész összekapcsolásának olyannak kell lerrrrie, hogy a vevőkészülék(mutató) végkitéréséhez (v-*) az adő tengelyének fordulatszfuna 8OO, vagy 1000 i/min legyen.Ezért (hogy eZ a fordulatszám elérhető legyen) a hajtótengely és az ad,ő közé a jatmú futómű-szerkezetétől fiiggően egy fordulatszám-növelő, vagy -csökkentő áttételű kúpfogaskerék-pár vanbeépítve. Cseréknél fontos' hogy a mozdonysoi,tozatnak megfelelő méréshatarú sebességméiőt sze-reljék fel, mert a kerékátmétő, a fogaskerék-áttéteI és a sebességmérő egymással össze varr hangol-va.

IL2. A transzform(itorok

A transzformátor olyan mozgő alkatrésil. nem tar1almaző villamos gép, mely az adott feszültségűváItakoző áramot alakítja át - változatlan frekvencia mellett - a kívant fesniltségú váItakoző áram-má.

48

lI.2,I. A transzformátorok működése

A tr'anszformátor a kölcsönös inclukció eIr,e alapján miiköc1ik. Az N1 menetszámit tekercsre kapcsoltU, r'áltakozó feszriltség A(D fluxr-rsváltozást 1roz létre. Mivel N, és N, tekercs azonos vasnrag kör-éi'an tekercselve az N' tekercsben a fluxttsr'áltozás rniatt fesztiltség irrdukátódik.

Ur=N,O*,-Attele, rrrely rrregadja a feszültségek, illetve a menetszámok ar'ányát.

A tratrszformátor működésénel< elemzése során riélkülözhetetien fogalorn a gerjesztés . A getjesztés(Jele: @) a tekercs menetszámának (N) és a rajta átfolyó a_r'amerősségnek (I) aszo zatávaljellenrzettfiz1kaimennyiség,tehát @ = N I [A_ menet]. (Amértékegysége:

''ampe1'-menet''.)Agerjesztésre érvényes, hogy az N, menetszánú tekercsben kialakuló gerjesáés egyenlő az N2 nre-netszámú tekercsben indukalódó fuun áItallétrehozott gerjesztéssel, telrát r' .N, : r, .Nr'

Azelobbiekalapjan +=:=+=a,így ]'= 1.Tehát

azáram-áÍtétel afeszültség-ésme-N2 I1 U2 Izanetszám-áttétel reciproka. 'AháIőzatrakapcsoit(táp1ált)tekercsetprimertekercsneknevezzüli,afogyasztókattáplá1ó(fesailtségforrásként működő) tekercset pedig szekuncler tekercsneknevezzik'

1 ]. 2. ]' 1.A drop (százalékos rcjvidzárási feszuttség)

A transzformátorok egyík jel1emző adata - mely az adatÍáblén is szerepel - a százalékban kifejezettrövidzárási feszúltség, a drop (Jele: e). Eú. az adatot a következők szerint mérik meg, illetve szétmít-jak ki.

A transzformátor egyik tekercsét (lehet bármelyik, primer, illetve szekunder tekercs) rövidre zwjákés a másik tekercsét folyamatosan növekvő feszültséggel kezdik táplálni' A fesniltséget addig nö-velik, míg a rövidre zárt tekercsben folyó áram erőssége el nem éri a névleges értékét. Ekkor leol_vassák atápIáIt tekercsen levő feszültséget és eú. ugyanannak a tekercsnek a névleges feszültség-éÍIékébez viszonyítják, a viszonyszámot százalékban fejezik kí'A drop lényegében a transzformátor tekercseinek látszólagos (induktív) ellenállásar őI ad tájékona-tást. Minél nagyobb az értéke, alátszőLagos ellenállás arrrrál nagyobb' Ez természetesen aá is meg-hatátozza,hogy zfulat esetén a transzformátor mekkora korlátorzást (fojtást) jelent akialakulő zén-lati áram számára'

A trarrszformátor elve

AO U. U. N. U.-'- = -j = J ; ezekalapiárr ----! = ---l = a . alrol a a transzformátor áfté-

^t N, Nr' N, U,

L

49

A clrop alapján a transzformátor látszólagos ellenállását a következők szer.irrt lehet kiszánítani:

\z t Uiu,Xt.*fo =

''0 fu** [O], anol e a dlop, Unévleges a fuanszformátor nér,ieges feszr-iltsége snévlcges

pedi ga transzfornrátor' nér'leges 1átszÓlagos teljesítménye.

II.2.2. A transzformátorok felépítése

A trans zformátorok l e gfonto sabb szerkezeti eletrrei :

_ aktíV részek:o v&Sl11&9 (trafólerrrez' porvasmag, ferrit' stb. A

a tekercsek ellrelyezkednek oszlopoÉnak, mígket j d r mo k n a k nev ezzttk.) ;

o tekercselés (szigete\t ftzhuzal);- járr-riékos szerkezeti elemek:

o tekercstartó' vagy csévetest (a biztonsági - leválasztó - "transzforrnátor primer,i lletve szekunder- tekercsei kiilön csévetesten vannak) ;

' kaloda (a vasnragot rögzíti, biztosítja a tr'arrszfortnátor rÖgzíthetőségét);n kapocstábla (a kivezetések és hozzávezetések számára);

: ;::ffí"'J':Tásj3:'fiíY}J:?}JJ::1#Íl?:'.1'.*'':fl:"Jttri:1l,J't, olajgá-zosodás elieni védelern - gázrelé, azazBucltholz-relé).

A trans zformáto ro kat az alább iak szerint c s op orto sítlratj uk :

_ FázlsnszáffiT'H:..

. haromfázisú transzformátorok.- A tekercselés kialakítása szerint:

tárcsás tekercselésűek (Tárcsás tekercselés esetén a tekercsek az oszlop tenge_Iyével párhuzamos irányban váltják egymást' Általaban mind a primer, mind aszekunder tekercseket több rész'e osztják fel és az egyes részeket egymássalsolosan' illetőleg párhuzamosan' vagy Vegyesen kapcsolják, az igényeknekmegfelelően');

' hengeres tekercselésűek (Hengeres tekercselés eseté-n a tekercsek az osz1optengelyére merőleges iranyban váItják egymást, szigetelési okokból a kisebüfeszültségű tekercset helyezik az oszlophoz közelebb. Ezt a teketcselési módotelsősorban a nagyfeszültségű - 60 kV-nái nagyobb - transzformátoroknál al_kalmazzák.).

r'asnragnak azt a tészét, amelyenaz oszlopokat összefogó elerrre-

Tárcsás tekercseIés [Iengeres tekercselés

50

(Az előbbi ábrán 1-es szánrnral a primel - rragyobb fesztiltségil -, míg 2-es számnral a szekunder _

kisebb feszLiltségÍi - tekercsek elemei vannak nregjelölve.)

A transzfot'mátorokban a rleszteségek (vas- és rézl,eszteség - tehát az örvényárarnok és a vas átrrrág-nesezése - lriszterézise - okoáa, vaiamitrt a r'ezetők ellenállásából adódó r,eszteségek) ar.ányában 1rőkeletkezik, melyngk elvezetésérői a gép lrtltése gondoskodik.

A hiltés (és eg5'bg1r a szigetelés) rnódja szeritrt a transzfolmátorokat két nagy csopottla osztjr-rk:

- Száraztrarrszfornrátorok: A szátaztrarrszfortrrátorok htitőközege a levego. A teker.-csek szigeteIését ma már legtöbbször úgy oldják nreg, }rogy a tekercselcet nriigyarrtávalörrtik ki. A szárazttanszformátorokat általában középfesztlltségszintig készítik. HŰrté_süket természetes, vagy szellőzőventillátorral mozgatott légálam biztosítja. Tenrrésze-tes iéghtitésű szár'aztrarrszfoltnátorokat általában kb. 100 kVA- teijesítrrrényig, nrígkérryszer-lé glrűté ssel mirrte gy 2 0 0 0 kV A te lj esítmérryi g ké s zítenek.

- Fol}'aeléktranszformátorok: A folyadéktr'anszformátorok h1itő- és szigetelőközegecseppfolyós halmazállapotir' Mivel a irtltőközeg aZ ene a cé.Jra készített ktiiörilegesola1, ezért ezeket általában olajtruns41formtítoroknak nevezik. Az olaj azonban tűzye_szélyes, ezér1kiilönleges esetekben, ahol a körtilmérryek szükségessé teszik az olaj lre_l)'ett nenr églrető folyaclékot alkalmaznak, ameiy ugyanakJ<or jó r'illanros szigetelo is,Erle a célra a klórozott szénlridrogéneket szoktak fellrasználni.Az olajtranszfotmátorok o1aját a tekercsek között áramoltatni keil a jó lroátadás ér-de-kében. Az olaj árarnlása az olajedényberr keietk ező hő hatásár'a önrrragától is megindul,azonban rragyobb teljesítmények esetén ez a telmészetes olajár'amlás nem elegendő, ésvillamos motorral lrajtott olajkeringteto szivattyúval mesterséges olajáramlást (kény-szer-olaj áramlást) lroznak létre.A felmeiegedett olaj a környezeti levegőnek, vagy másodlagos lrűtőközegnek adlratjaát a vesztsséghőt. Az úgynevezett olajradiátoron atantriló olaj a radiátor bord.áirr(megnövelt hőleadó felületen) kereszttil adja át a hőt a környező levegonek és 1elrűl.Ha a levegőáramlás csak természetes módon történik, akkor természetes léght|tésrőlbeszélünk. Igen nagy teijesítmények esetén ez azonbannem elegenclő, ilyerr.kor a hűtő-radiátoron szellőzőventillátor(ok) segítségével - mesterséges úton - erőteljesebb lég-áramlást hozunk létre. Általában l0 MVA teljesítményig-$yfutanak természetes légá-ramlású transzformátorokat. Ennél nagyobb teljesítménye( esetén mar mesterségeslégráramiást alkalmaznak' A hazai gyáttók gvakorlatában kb. 500 MVA a legnagyobbteljesítményű transzformátor. A kényszer-olajáramlású transzformátoroknál különféleolaj-levegő hőcserélőket alkalmaznak, melyek alapvetoen a bordázat kialakításábankülönböznek egymástói.Különleges esetekben olaj-víz hőcserélőket is alkalmaznak, ahol a kényszeráram1ásriolaj szintén kényszeráramlású víznek adja át a vesáeséghőt. Ezek a transzformátoroktöbbnyire zárt, meleg környezetben üzemelnek és kemencéket, egyenirány ítőkat táp-lálnak.

A transzformátor hűtési rendszeréről a gép adattáblé|áról is tájékoúatást kapunk. A hűtési módotnégy betű segítségével adják meg a következők szerint:

_ Az,,o''-behí az olaj áramlásta,_ az,,A"-betri pedig a levegő aramiására utal'_ míg aZ,,N''-betu atermészetes-,_ az ,,F"'betti pedig a kényszeraramlást mutatja (az mgo| ,,oir' - o)'aj, ,,air" - levegő,

),n ut ur at' - természet es és, fo r c e t' - kény szer szav ak kezdőbetűiből).Egy természetes oIajátamlású és természetes léghűtésű transzformátor hútési képlete tehát ,,ONAN,,Iesz, míg akényszer-olajáramlásra és kénys zer-légbútésÍe M,,oFAIl'' je1ötés utal.

51

1 1. 2. 2. 1 .Az e gyfázisti transzforntdtorok

Az e gyfázlsú transzfornrátorok egy. vagy több tekercsből á11ó plirner tekercselést és egy. vagy többtekercsből á1ló szekurrder tekercselést taltalrnaznak. A fluxusr,áltozást egyetlen fázis árarrra hozzalétre_

Az e gvfázisít trairszforrrrátor'ok r'asnragiának kialakítása, forrnája és a teker'csek elr'endezése szerintlerretnek:

:ilT.T,trj#"

tliiI

Egyfázisú, láncszem- és magtípusú transzformátorol<

Egyfázisú köpenytípusú transzformátor

] 1'2.2.2.Autotranszformátorok (takarékkapcsolású-, vagy takarék tt.anszfornútot.ok)

Autotransz1formtítoroknak neveznjk az olyan transzformátorokat, amelyeknek takarékossági okokmiatt közös primer és szekunder tekercsük van. Az egyetlen kozös tekercs megfelelő számú meg-csapolással, kivezetéssel van ellátva. Így a megcsapolásokon mindig a menetszámnak rnegfelelő fe-sniltségszint mérhető. Az autotranszformátor nagy előnye, hogy jóvai kevesebb tekercselési anya-got igényel, méretei' vesáeségei is kísebbek, erre utai elnevezése is.

Hátránya viszont, hogy nem ad galvanikus leválasáást a két háIőzatrészkozott, a tekercselés meg-csapolás alatti szakadása esetén a kisebb feszüitségű oidalon is megjelenik - terheietlen áliapotban -a nagyobb feszültségű háIőzat fesailtsége, illetőleg rövidzfu esetén a zárlatt áramot a primer oldaloncsak a zátlatba nem került tekercsrész fojtó hatásakorlátozza, teLlát a zárlat gyakorlatiiag igen kisfojtással a tápIáIő háIőzatban is jeientkezik, ezen felül a zfuIat dinamikus hatása a transzfotmátorszetkezetéte igen kedvezőtlen lehet.

52

Az autotranszformátor kialakítása és rnűködése

lL.2.3. Mozdonytranszfo rmátorok

A következőkberr a Magyaror'szágon tizemeltetett nagyyn5irti villamos Vontatójár'rrrtlvek főtr'arrsz-formátorainak általános, köZös ismérvei, valamint a legfontosabb speciális-tulajdonságai kertilrrekismertetésre.

A főtranszformátorok mindetr esetben egyfazisú, tárcsás tekercseléstl nrag-' illetve köperr1ltípq5i1olajtrarrszfortnátor'ok. villamos motorral (egyfázisú, állandó korrdenzátoros segédfázisÍr indd<ciósmotorral) miiködtetett oiajkeringtető szivattyitval, telrát kényszer-olajárarnlással és villamos rrrotor-ral lrajtott olajhúitő-szellőzővei, telrát kérryszer légárarnlással. Enrrek megfelelőerr a tratlszfornrátorokhtitésénekjele: oFAF.A tr'anszforrnátor'-olaj nrelegedéskor kitágul, az olaj felett levő levegőt kinyomja a táguló ec1érryből(o1ajkonzervátor). Lelrűléskor a tattáIyban lecsökken a nyomás és levegő áramlik be a szitikagétttartalmaző léIegző rryíláson keresztül. A sziiikagél - miigyanta - erősen nedvszívó anyag' mely re-akcióképes állapotában kék színű és vízfelvétel hatására elszíntelenedik, illetve felrér lesz. 200-300 oC-ra történő feihevítéssel néhányszor regenerálható. otajjal érirrtkezve az anyag elveszti nedv_szívó tulajdonságát, tönkre megy, ilyenkor színerőzsaszínű, ezéttazolajtól jó1ei varr váIaszÍva.

A transzformátorokon lrőfokmérő (kontakt-lrőmérő) ellenőrzi az olaj hőmérsékletét és 85 oC elér.ése

esetén kikapcsolja a főmegszakítót. A hazat viIlamos vontatójármúveken a MESSKO gyártmányÍrkontakt-hőmérők két fajtáját aIkalmazzék A régebbi típus három mutatóval rendelkezik. Az egyikmutatója mutatja az olaj tényleges hőfokát, míg a másik kettő úgynevezgtt ,,vonszolt'' mutató, me-lyek közül az egy|k a főmegszakítő vezérlő aramkörében lévo érintkezőt működteti, míg a másikegy külső, kézi visszaforgató gombhoz csatlakozik és az územben előfordult legmagasabb hőmér-séklet-értéknél ál1 meg. A másik típus-változat csak két mutatóvalrendelkezlk, az érintkezőt közvet-lenül a mindenkori hőmérsékletet jelző mutató működteti, míg avonszolt mutató - az eIóbbivel azo-nosan - az úgynevezett maximum-mutató.

A transzformátorok másik fontos védelmi eszkoze a Buchholz-relé,vagy gtízrelé' E védelmi készü-léket a tágulő-ta*'ály (konzervátor) és a transzformátor edénye közé, acsőrendszene helyezik el. Haa transzformátorban villamos hiba (átívelés) következik be, akkor a transzformátor olajában gazfejlődik, meiy felfelé szál|va eljut a gázrelébe és a berrne lévő úszót elmozdítja. A Buchholz-reIékétfokozatban rnűködik. Kismérvii gázfejIődéshatásáta csak az e1ső fokozat működik és ez jelzést ad' amozdonyvezető részére. Hirtelen fellépő, nagyobb zfulat erőteljes gázfejtődést és az olaj nagy se-1,bességű áramlását okozza, melynek hatása:'a a másikq'rsző is elmozdul és működteti a második fo-kozat éríntkezőjét. Ilyen hibával a transzformátor már nem tartható tovább fesniltség aIatt, ezért aBuchholz-védelem második fokozatamegsző\alásanak főmegszakító-kikapcsolás a következménye.

53

A mozdorrytranszformátoroknak meg kell felelnirik a járrrrii mozgásából eredő dinamikai követe1-nrérryeknek, r'alatnint a vasúttlzem álta] tárnasztott egyéb követelrnényekrrek is (pl.: a táplált áram-körökben - pl': a votrtatómotorok ár'amkore - tirlterhelés, illetr'e zárIatgyakrabbarr alakr-rl1rat ki, nrirrtegy stabil hálózatorr), ezéfi a mozdonYtt'afók dr'opja az átlagosirál rnagasabb (\0 % köLtil).

] 1 . 2. 3. 1 . A V4 3 s or o z ct tL't nl o z do nyo k fő n" a ns {orrrtcit o r a

A V43 sorozatit nrozdorryok főtrarrszfor'mátola AEG licenc alapjárr késztilt, BLTH 120c típLrsirmozdonytranszfor'mátor. A lrár'omoszlopos, köpenytípusÍr tlanszformátor ',A'' oszlopa taúja a pri-mer, yagy szabtilyozó tekercset (Lor) - rrévleges feszr-iltsége: 25 kV, a fíítési szekuncler tekercset(L) _ néi,leges feszültsége: 1500 V, és a segérliizemí szekrtnrler tekercset (Lr) - nél'leges fesztl1tsé-ge: 250 V.

Az ,,Á" oszlopon a foflttxust a szabáIyozó tekercs állandó fesztl|tsége hozza létre, tehát az áttétel asegédtizerni és a fŰrtési tekercsre is állandó' { '

A szabáIyoző (prirner) te]<ercs gyakorlatilag e9), olyan altotranszfor.nrátor, me]y egy nrásik(második) primer tekercset táplál. A szabályozó, tekercs 33 kivezetésének (32 fokozat + 0. fokozat)rnegfelelő kapcso1ását a főtranszfornrátorra ráépített fokozatkapcsoló végzi.A kétszeres keresztmetszetŰl ,,B'' oszlopra tekercselték a mdsoclik pritner tekercset (Loz) és a mo-torkört szekuncler tekercseket (Ln,r - L,nz). A szabályozó tekercset és a második primei- teker-cset -az előbbiek szerint - a fokozatkapcsoló kapcsolja össze egymással, illetve nr-rl1a fokozatbarr a nráso-dik prinrer tekercset a fokozatkapcsoló zárja rövidre' Ilyen állásban &,,B'' oszlop tekercseiben áramrrern folyhat, feszültség nem indukálódhat, mert a r'övidre zárt második primer tekelcs a inágnesesfluxust az oszlopbó1,,kiszorítja''.

A v43 sorozatú mozdony főtranszformátoraA fokozatkapcsoló felfelé vezérlésével a második primer tekercs rovidzárásamegszűnik , a fokozat-kapcsoló kb. 700-800 V-onkénti lépcsőkben növeli armak feszttltségét. A második primer és a mo-torköri tekercsek menetszám-áttétele uányában - kb. 50 V-os fokozatokban - növekszik a motorköritekercsek fesniltsége is.

A ,'C'' oszlopon tekercseket nem helyezt ek el, klzárólag a fluxus-vezetésben és -kiegyenlítésben ját_szik szerepet.

54

Az ,.A'' oszlop fluxusa a fokozatkapcsoló nr-r1la állásában te1jes egészében á ,,C'' oszlopon záróclik.Az első fokozatban az,,A" oszlop fluxttsának e9). Iésze á ,,B'' oszlopon, többi r'észe 3 ,,C'' oszloponzárődik. A fokozatkapcsoló középáilásábari (16. fokozat) aZ,,A" éS a,,B'' oszlop flrixusa egyerrlő, a..C'' oszlopban ekkor nem megy erővonal. A fokozatkapcsoló 16. fokozat feletti áilásaiban á,,C''oszlopban ismét lraladnak erővonalak, azonban ellentétes iránybarr' A legmagasabb (32.) fokozatbaná ,'B'' oszlopon aZ,,A" éS a ,,C'' oszlopok fluxr:sainak összege lralad át, rníg az ,,A'' éS ,,C'' oszlopokfluxltsa egyenlő.

Összefoglalva te1rát az ,,A" oszlop fluxusa átrlarrcló értéktl (@), a ,'C'' oszlopban a fluxtts +Q és -Ökozött változik. telrát abszoiirt értékben maximálisan O nrennyiségii erőr'onal lel'ret benne, míg a,,B'' oszlopban a fluxus 0-tó1 2@-ig rtáltozhat' telrát a ,'C'' oszlop1roz képest kétszeres az eróvonal-száma, ezért kéÍszeÍ es az o szl o p -kere s ztm et s zet i s .

+i ('rlü

Aia a -21c td - -l

24. fokozat

A v43 sorozatú mozdonyok főtranszformátorának erővonaI-rendszere

A transzformátor lemezelt vasmagja vízszintesen van elhelyezve, így a mnozdony gyorsulása és las-sulása közben a nagy tömegű vastest és a tekercselés tehetetlenségéből származő billenő nyomaték alehető legkisebb. }

Az aktív tész atranszformátor fedeléh eZ vanerősítve és az olajed ény a|járatámaszkodik. A fedéllela Vasmag és a tekercselés kiemelhető' A transzformátor aIjárl vezetőlécek vannak felhegesáve,melyek a vasmag és ezze|együtt az egész transzformátor elmozdulását akadáIyozzák meg. A vas-magot és a tekercseket összefogó vasszerkezettéz vezetővel van összekötve és az olajedényhez föI-delve.

A fokozatkapcsoló válasáóhengerének olajtere a fotranszformátor olajterétől ei van váIasúva, ígyaz a telj es olaj meruryiség leeresáése nélkül is le szerelhető.

] 1 . 2' 3' 2' A Vő 3 s; or o zatú mo zdo ny o k főtr ans zfo r míttor a

A V63 Sorozató mozdonyok EoV 5001/25 típusú fótranszformátorának tekercselrendezése és ki-alal<tása a következő ábrán látható. A mozdony szabáIyozásakövetkeztében a transzformátor min-den tekercse állandó áttéteIú.

^lÍt+

[!]í6. Íokozat

lo'f/fr

mo. lakazat

^É |zQ 1!zlü|

i t]I üilT2.fokozat

55

Lt*'

tr

A v63 sorozatú mozclonyok főtr-anszformátora

A két oszlopra tekercselt, magtípusú transzformátor' tekercsei megosztottak, aZ egyes forgővázaIdtoztartoző vorrtatási (motorköri) tekercsek külön osziopon helyezkednek el. Enneic előrrye, lrogy kisebbkeresztmetszetű huzalból tekercselhető és kisebb a szórásból eredő vesáeség a tekercsek közelségerniatt.

A pr'imer tekercsen kívül 4 db vontatási (motorköri) (568 V), futési (1500 V) és segédüzemi (250 V)szekunder tekercsei vannak. r

a

1 1. 2. 3. 3.A V46 sorozatú nlozdonyok ftítranszfornlátora

A transzformátor MTo 1I00l25 típusú, padló alatti kiviteiű, magtípusú, állandó áttétetű. A plirnertekercsen kívül segédüzemi (250 V) és 2 db vontatási (motorköri) szekund'er tekercse van.

Egyéb tekintetben a korábban ismer1etettek érvényesek erre a transzformátorra is.

] ] . 2. 3. 4. Kulanlleges mozdonyÍranszformátorok

A legkorszerűbb' hátomfázisú aszinkron hajtású vontatójárművek esetéb en a szabáIyozás igen nagyés gyors áramvá7tozásokat ttozlétre a primer tekercsben, mivel így éri el, hogy a bemeneti áramirá-nyító után a kialakuló egyenfeszúltség a táplil,ő váItakoző feszültségnél magasabb legyen. Ehhez azszükséges' hogy a transzformátor dropja és így az induktivitása, induktív ellenállása az átiagosnálmagasabb legyen. Ezeknél a transzformátoroknál a drop elérheti a 60 Yo-otis.

A több aramr'endszerű járművekben olyan főtranszfornrátorokat ke1l kialakítani, amely megfelelőerrirrűköclrrek pI.: az ÖBB, DB, SBB, stb. 15 kV 16 2l3 Hz-eshá!őzatánes a iraÁv, cysÉv, zT*, e n,CFL. SNCF, stb. 25 kV 50 Hz-es Ilálőzatán is. A két íesztlltségszintre vaió alkalrnassá tétel a primertekercs rrregcsapolásával, illetr'e több. egymással soros an (25 kV). r,agy párlrtrzarnosarr (15 kV) kap_cso]ható tekercselenr.ből törtérrő kialakításával is eg1'szertien rnegoldlrató . Az átkapcsolást - a kor-szerfi r'oirtatójárrnűveloél - mindkét feszültségsziirten a feszültség-érzéke1ő automatika által rnL'ri<öc1-tetett fesztiltség-átkapcso1ó r,égzi.

Az eltérő frekvencia nriatt a nagyobb fi'ekl'enciára nréretezett vasnrag eSetében a kisebb fl.ekverrciárra transzfornátor teljesítnrénye kisebb. nrágnesező átarna peclig na$5l6|]r. Így a tr.anszfor.rrrátor.t a ki-sebb fl'ekverrciára kell méretezni és tizenri r'iszonyai a nag1l6|s fi'ekverrciájú hálózatorr is nregfele-lőek. illetve jobbak leszrrek.

Il.2.4. Háromfázisú transzformátorokFázistekercs: a lráromfazisú transzforrrrátorok egyik teker'cselésériek (prirn.i, ,rag1, szekurlder) az aharmada, amelynek az ár'amkörbe iktatott minclen r'észében ugyanolyan fázisti az áram.A fázistekercs több tekercsből is állhat' A hárorrrfázisit transzformátor ugyanazon névleges feszr-ilt-ségil tekercsei a transzformátoron beltil összekapcsollratók. A kapcsolás áiup1u aháromfázisú r'á1ta-kozó áranr tárgyalása során ismer1etett csillag, ill.t.," delta kapcsolás. A pri-", és a szekunder.te-kercsek kapcsolási csoportja egyrnástól eltérő is leiret - ezt afelhasználási cel ]iatar oZZalTteg.A lráronrfázisú transzformátorok vasmag-forrnája és tekercs-elrerrdezése alapjárr lelret:_ három darab különálló' egyfazisú egységbol álló;_ háromfázisú láncszem-típusú;

- háromfázisú magtíptrsú;

- haromfázisú köpenytípusú;

- ötoszlopos.

1 1.2.5. Mérő transzfo rmá to ro kNagy feszültségek és árarnok rnérése közvetlen módon, nrűszerekkel nagyon körüIményesen való-sítható meg, adott esetben igen balesetveszélyes. Ezért a mérőrnűszer és a mérendő mennyiségekközé olyan transzformátorokat kapcsolnak, amelyek a mérés - vezérlés' sZabáIyozás - céljárá ak'al-masan és megfelelő pontossággal csökkentik a feszültséget, ilietve az árá,11'ot.. Közös jeilemzőjtlk,hogy teljesítményük igen kicsi, kizárólag a mérés, illetve vezérlés, szabá]yozás céljaira elegendő.Mérőtranszformátorok at áItalában az atábbi esetekben alkalmaznak :

_ a primer (25 kV_os) aramkor feszültségének, illetve az ott folyó aramnak a méréséhez.védelmek (feszülts é g -s zint, primer tulér am, stb. ) műkö dteté s éhez;_ ba a mérőműszereket és iíramköreiket a nagyfeszültségű hátőzatÍőt el kell szigeteini;_ a mérőmiszert a nagy áramú vezetékektől távol kell elhely ezni, így a vezető mágnesestere a mérés pontosságát nem befoiyásolja, biztosítható a központi mérés, ellenőrzés.

A műszerekhez hasonlóan a mérés hibája alapjána mérőváltókat is pontossági osaályokba soro1ják.

1 1. 2' 5. ]. FeszítltségválÍók

A fesniitségváltók kis teljesítményű feszültségtranszformátorok. Primer tekercstiket a mérendő fe-szültségre kapcsolják, szekunder tekercsükre pedig a fesniltségmérő műszert' a teljesítmény-, i1letvevillamos fogyasztásmérő muszer feszültségtekercsét, uugy uálu-ilyen re1é tekercsét, elektronikusét zékel őt 1*ap c s o lnak.

57

A nagyvasirti vontatójárművelaré1 példárrl az a\ábbi áranr]<örökben alkalnr aznakfesztiltségváltókat:_ prinrer feszültségváitó - a felsővezeték feszr"iltségérrek rnérésére;_ motorköri fesztiltségr,áitó - a vontatómotor'ok r'áltakozó feszr-iitség-oidali fesztiltség-

mér'ésére;

- frltési fesztiltségváIto - a rrillanros r'orratfritési főr,ezeték feszültségének e1lenőrzésére,stb.

A fesztiltség''''á1tók névleges szekunder feszriltsége általában 1-50 V. (Telrát pélcláirl a primer feszlilt-sé_el.á]tó áttéteie: 25000/1 50 V.)

A fesztiltségváltó prirrrer és szekurder álanrkötéberr egyarárrt alkalrrrazható biztosító.

A feszüItségr,áltó kapcsolása

1].2.5.2.Árcmv(tltók

Az íranváltók lényegében rövidrc zárt transzfor'inátorként rnŰü<ödnek. Primer tekercsüket gyalaarre9)'et]en menetből alakítjak ki, tehát a szekunder tekercselést a primer fuam áItalátjárt sínr-e erősítikfel - rriegfelelő szigetelés beépítésével' A következó ábrán az áramváItó bekötése látható.

Az ár amv áItó kapcsolása

Az áramváltó szekunder tekercse túláramvédelmi relét, á'ammérő műszert, teljesítmérry- és villa-mo s fogyas ztásmér ő műszer áramtekercsét, stb. táptálhat.

Az áramváitó úqán bekotott árammérő tekercsén ugyanolyan fázishelyzetú átam folyik, mintha aműszefi közvetlenül a primer ar-amkörbe kapcsoltuk vo]na.

Az áramváltók névleges szekundet átatta általában 5 A'Az áramváltó szekunder kapcsait nyitott áLlapotban nem szabad hagyni, mivel a gerjesáésekegyenlősége miatt a szekunder körben minden esetben megpróbál - áraÁgenerátorként - áramot át-hajtarri (I,'N, _ Iz' Nr). a szekunder tekercs feszültségét a szekunder kör eilenállása határozzameg, tehát nyitott szekunder kapcsok esetében annak ellenállása igen nagy' ezért a szekunder körígy nagyfeszúltségre gerjedhet fel, mely a szigetelést átüti és a kezelő személyzetre is veszélyes, va-lamint a nagy mágneses igénybevét el az átamváItő hibáját megnöveli és a késnilék használh atatlan-ná válik.

58

Sok esetberr sztikségessé r'álik ar'arrr-jelek átvitele vasÍrti jár'rnÍivek között (p1.: a r;ontatónrotor-árarrt-erősség jelzése a r'ezérlőkocsi vezetőállása:r). A csatlások nenr adnak megfelelő átmeneti ei1enállásirés biztos lezárást az áramr'áltók számára, azok szekrtrrcler kör'érrek zár't állapota a csatlások rrregbon-tása. kirázóclása. stb' esetén nem biztosítlrató. Nenr liilrető be tol'ábbáaz átatnváltó szekurrder árarl-köre közvetlentil a korszerti r'orrtatójárrrrtlvek közpoirti elektrorrikrrs szabályozÓ-ber-enclezésébe senr.Ebben az esetben az átamváItó eg1, állarrc1Ó értékŰr olrmos ellenáIlással ttrerevetr ]ezárlrató. a zártszekuncler áranrkör íg'v biztosítlratÓ. Az ellerrálláson esó feszültség - o1r'rrr töt.r:étrye alapjárr - azáran'rváltó szekrurcler árarrrától ftlgg, azza|egyenesen alányos: U = I' R . Ez a fesztiltség - az el-lenállás na_91'ságának nregfele1ö rrregrláIasztásávai - a szerelr'én1'-g'.,1i'okotr veszé]1{g]gnii} {11;g-zetlreto. elektr'onikába bevilrető. Ha erre a fesztlltségre eg.Y fesztiltségnrérő rrriiszert kapcsolunk, ak-kor az Llgyan fesztlltsé_eet mlltat. de kitérése a mér't áramnral ar'árryos, tehát a nriiszer skáIája áramr.akalibrálható' a csatlás árarnkör'ébe olvaclóbiztosító is beiktatható. Ezen az elven nrtlköciik a V43 so-rozatÍt nozdorr5zok távvezérlésére alkalrnas BDt (BDb| 300 solozatúl yezérlőliocsikon alkalilazottl,ontatónrotor-aranrnréré s i s.

A nagyy2si1ti vontatójárrntivekriél példáirl az aIábbí ár'arrr]<örökben alkalnraznak árarrrr,áltókat:_ prirrrei'álanrváitó - a járnrűr által a felsővezetékből felr'ett áram rrrér-ésére;

- konrpenzált fö]dárarnváltó - a jármÍibő1azizemí fölcleléserr eiíolyó álanrok rrrérésére;- motot'köri árarnváltó - a vontatórnotorok váltakozó fesztiltség-olclali árarrrnréréséte;- fúitési áranrváltÓ - a vilianros vonatfrrtési fővezeték árarnának ellenőrzéséle;- szekutrdel áratlváltÓ - egyg| szekrmcier árarrrkörök áranrának nlét-ésére. stb.

1 1.z'6, Szó rótra nszfo rnt :í f o rokA rlormál trarrszformátorokkal szemben alapvető követe]rnérry, lrogy a szeklurcler kapocsfeszÍ.i1tsé_gtik a terlreléstől rrrirrél l<isebb nértékberr friggjör'r, feszriltségváltozásLri< kicsi leg'elr'. Ezel''rie]< atranszfornrátoro krrak a kapo csfe szr-ilts é g -terirelő ararn j elte ggörbéj e meleV.Varurak azonbatl fogyasztók' amelyek épperr az ilyerllT}erev karakterisztikájil tápforrásokkal nenrtar'thatól< tizetnbeti. Ilyerrek példáLrl a neln iirreáris ellerráilás-kar'akter'isztikájú (2z ár.arntÓl és fesztilt-ségtő1 fugg az ellerlá]lása. rrreiy változlrat) berenclezések. Akj<unrulátor töltéslrez, ír,lregesztéslrez,Stb. tehát olyarr 1ápforr'ás kell, arnelynéLaz áram rem túrlzottarr nagy intervaliumban tor:ténő rnegvál-tozása igen csekély,kÓze|rrr-r]la feszültségváltozást okoz, a készülék telrar felfoglrató fesziiltsegsta-bilizátornal< is.

.

Ezekre a céiokra alkalmas az úgynevezetÍ szórőtrans4fornttítor, melylrek mágtresköre tneg 'anszakítva, légrést ÍarÍalmaz és a nregnövelt rnágneses szórás tniatÍ az alábbi ár.am-fesztiitség jelleg-

gör'be alakrr] ki (szaggatott vorrallal a normái szórású - nem megszakított rnágneskor.ii - tranúion''á-to r feszr"iltsé g- ar'arrr di agr am j a 1 átható) :

A szőr ótranszformátor karakterisztikáj a

59

Í1.2.7 . Mágneses erősítők (transzduktorok)

A rnágneses elősítő olyan fojtótekercsekből á1ió és egyerrirányítókL-al kiegészített kapcsolás, rne1yaz egyenátanrir előgerjesztéssei r'ezéreit fojtótekercsek nerrrlirreális má-9neses kaiakterisztikájaalapj[n rrrtiköclik, Így a l'áltakozóár'arnir áramkörberr az áratnerősség. il1etye a fesztiltség rláltoztatá-sál'a' szabály ozásár a felhasznállrató.

A nr-ágneses erősítő két fő részből á1l: a rragyobb teljesítm énytl nlttttkotekercsbőI. atlrel1' a szabáIyo-zatldó váltal<oző álanrú áranrkörbe van kapcsolva és az egyenirányítókka1, a váitakozó áranrit tapibr-rással és a terlreléssel a nrunkaáranrkort alkotja, rlalanrint a kisteljesítmén1,ii, egyetrárarrrűvezéilőte-kercsbőI', nreivnek áramával a rnunkatekercs áranra, és a kör'fesztiltsége szabályozlrató.

'l

--_JA transztluktor elvi kapcsolása

A rnágneses erősítő uk kimeneti fesziiltségét - rrrivel az u váltakoző tápfeszültség állandó - csak azer'ősító munkatekercsének elierrállása szabja meg. A munkatekercs (látszólagos, induktív) etlenáIlá-sa annak incluktivitásától fiigg (X' = L'C'l : L.Znf ). Egyenáramú gerjesztés nélkü1 csak a ÍIun-katekercs átama hoz létre mágneses teret, nrely a vasmagon keresztül zárődik, ekkor a tekercs in_duktivitása nagy énékű. Az egyenanmű vezér!ó tekercs gerjesztését növelv.e az egyenáram álta1 1Jt-lehozott mágneses fluxus is a munkatekerccsel közös vasmagban zérrődikrnove1ve az abbanhaladóerovonalak számát és csökkentve a munkatekercs L induktivitasát (hisz.n u *agn.ses teret már nemegyedül aváLtakoző fuamu áramkörben folyó áramnak kell ferrntartania). az inouktivítás csökkené-sér'el a tekercs látszólagos eilenállása is csökken, tehát aváItakoző fuamuáramkör átamaés a terhe-lésre jutó feszültség is növekszik. Amikor az egyenáramú gerjesáés eléri maximális értékét, akkor aVasmag gyakorlatilag telítődik és a munkatekercs ellenáilása minimális értékre csökken' tehát arnaximális áramerőssé get áLlítja be annak áramkörében'

A mágneses erősítő vezérlő itrama (I") és a kimeneti feszültség (up) között mutatkozó összefiiggésta vezérlési jelleggörbe adja meg. Bár aje1leggörbe egésze - a Vasmagos tekercs mágneses tulajdon-ságai miatt - nemlinearis, azonban középső szakasza aá mégis jól kc;zelíti' tehát vezér1ő áramko-rökben j ól alkalmazhatő'

A mágneses erősítőket ahazai vasúti technikában például aY4l-42sorozatú vi11amos és azM62 so-rozatu dízeL.villamos mozdonyok teljesítményszabá|yozásában, valamint a Y43 sorozatú mozdo-nyok régebbi, HTV típusú akkumulátortöltőinek töltőáram-s zabáIyozásában alkalm azzák.

--1

ÜI

R

I

lu'II

,r,vezérlő tckercs

munkotekercs

60

A transzduktor vezérlési jelleggörbéje

1 1.2.8. Egyenárarnú árarnváltók

A nrozdonyainkban alkalmazott egyenaramú áranrváltók lérryegébenduktorok) eivérr rrrűködnek.

a mágneses erősítők (trarrsz-

Az egyenáramú áramváltó felépítése

A szimmetria biztosítása ér'dekében két telítődő fojtótekercs van sorba kapcso1va. Az éxa;nváItómunkatekercseit állandó értékű váItakozó feszültségről táplálják. A vezérlő egyenáram 0 értékernellett az u tápfeszültség megoszlik a két munkatekercsen és az R ellenálláson' A telítődo fojtóte-kercsek csak telítetlen állapotban képesek feszültséget magukra venni. Ha a vezérlőkörben a ger-jesáéshez saikségesnél nagyobb aram folyik, akkor a fojtóteker'csek telítodnek. A két fojtótekercstekercselésíiránya egymással ellerrtétes, tehát eilentétes értelemben vannak sorosan kapcsolva, nertígy a vezérlőarammal létrelrozott gerjesztést az u tápfeszültség hatása:a folyó áram az egyik te-kercsben növeli, a másikban pedig csokkenti (így biztosíthatő a két félhullám szimmetriája). A táp_feszültség csúcsértékénéi a kimeneti éxam (ip) egyenlő lesz a vezérlő áram (I") gerjesáésével, teháta kimeneti aram nagysága csak avezérló aram fuggvénye lesz, a kimeneti fuamközépértéke arányosavezér\ő árammal.

A konkrét kapcsolásokban a vezérlő áram lényegében a mérendő áram, tehát például a vontató-motol, vagy segédüzemi motor főköri átama, aztkell az ánamváltó kapcsain átvezetni.

Ezen az elven igen pontos áramváItő készíthető.

61,

Az egyenáranrú áranrr'áltó kap csolás a, aIkalmazása

-,1I.3. Indukciós (aszinkron) gépek

A leggyakrabban alkalmazott villarnos gép azaszirrkron - inctr-rkciós _ gép Eisősor'barr trrotorkérrt al-kalnazzák, de egyes esetekben generátorként is rnŰrködtethető. Felépítése igerr egyszer:íi, miiködésetizembizto s, fenntat tás i i génye' gyártási költsé ge aiacs ony.

Hátrénya viszont, hogy folyamatos for'cltrlatszán-szabályozása csak borryolrrlt, clrága e1ektr.oniktrsbererrdezésekkel valósítlrató ineg. Az aszinkt'otr eirrevezés arr'a utal, hogy a gép tizerrii forc1ulatszárnaa szinkr'on fordulatszárntól e1tér. Az irrdtrkciós szó pedig az álIő- és a forgórész-teketcselés közöttikölcsÖnö s indukcióra vonatkozik'

11.3.1. Az aszinkron gépek működése és szerkezete

A lemezelt áIlőrész hornyaiban helyezkedik el a többfazisú - általábarr lrarom fázisu - tekercselés. Atekercseket megfelelő fázisszámtthálozatta kapcsolva a tekercselésben foiyó áramok forgó rnágne-ses rrrezőt hoznak létre, amely a szinkr'ongépek tátgyalása során megisrnert módorr kiszámíthatószinkr'on fordulatszámmal forog. A szinkron fordulatszámmal forgó mágneses mező etővonalaimetszik az állőrész-tekercselés vezetőit, a lemezelt forgórész hornyaiban elhelyezett ruclakat is ésazokban feszúltséget - aramot - indrrkáInak. Lz állórész-tekercselésben inclukálódó feszültségegyensúlyt tart ahéiózati feszültséggel, különbségük létesíti a forgórész '.J-at

-'- - a

A forgórészben indukálódott feszültség és a zárt áramkör eredményeképpen a forgórész vezetőibenáram folyik, mely saját mágneses teret létesít. Az álIőrész forgó mágneses mezejének és a forgórészárama által létrehozott mágneses mezőnek a kölcsönhatásaként nyornaték keletkezik, mely a forgó-tészt a forgó mágneses mezőve| egyező irányban forgatja.

A forgórész tekercs eiésének kialakítása lelret :

- rövidre zárt (kalickás);

- tekercselt, csúszógyúrűs kivitelű.

Z'

A kalicka kialakítása

11.3.2. A szlip

A forgórész fordulatszáma á|tdtános köflilrrrérryek között rrenr élheti el a szinkrorr for-drrlatszámot,nrert akkor a for'gó mágneses rrrezővel egyr-ltt for'gó for'górész-tekercselésben netn lenne többé er.ő-vonalnretszés' így abbarr nem indukálódna feszültség, telrát a gép nyonratéka megszŰrrrrre' Ir4i'el kisnyomatékra a meclranikai vesáeségek (csapágy-sirr1ódás, légeilenállás) miatt ter-lrelés nélktil isszükség van, ezért a for'górész fordulatszán o' aZ \nszinkron fordulatnál rrr|nclig kisebb.A forgó mágneses mező fot'dulatszámának és a forgórész for'dr-rlatszámátrak arányát a szlip (,,csúr-szás'') fejezi ki. (Megmtrtatja, hogy a forgó mágneses mező egy fordulata alatt a forgórész merrnyi-

vel - egy teljes fordulathányadr'észével - teszmegkevesebbet') Kiszárnítása: s= no_n

- f,

no ftahol n6: a szirrkron fordulatszám; n: a forgórész tényleges fordrrlatszáma; fr:feszültség flekveíciáj a; f2: a forgórészben indui<álódó feszültség fr-ekvenciája.A szlipet szokás szÁzalél<ban is kifejezni.

az állőrészre kapcsolt

11.3.3. Az aszinkron gep telj es nyo m aték-fo rdu latszám (M-n) j eI Ie ggö rb éi e

Ídkmoloros motoros generaloros územ

Mou

RsT

Az aszinkron gép teljes nyomaték-fordulatszám (M-n) jelleggörbéje

Áz aszini<ron gép n'vomaték-fordulatszám jeiieggÖrbe1e aiaoján mincien üzemáiiaootbeii viseii<e<Íéseeletrczhetó.

IvÍolorosüzem:agépszlipjeÜ<s<Í'ÍbrduiatszámaÜ<n<ng.AZM1 terhelónyomatékésamo-tor nyomatéka egy pontban" a muni<apontban metszik egy-mást. E pontot ievetítve kapjuk a raotoriorciuiatszámái.Láthato, hogy a gép M; indítÓnyomatéka kisebb, mint az úgynevezett Mu biilenőnyo-ma-tik. A -qép stabil egyensúlyi üzemi tartománya a biiierrőnyomaték és a szini<ron fbrdulatszá-in kÖ-zÖLtirész, mivel itt a terhelés csökkenése hatására gyorsuló motor nyomatéka csöi<ken, illetve a ter-helés nÓvekeciése hatásá'ra lassuló motor riyornatéka pedig a biiienoriyornaték-értéi<ig nő.

Generátoros íizem: ha aháÍőzatra lcapcsoit mo_rort a szinJ<ron forriulatszám Íbié gyorsÍtjuk (pl.: von-tatónotorként alkalmazzuk és a jánnű iejtőben halaci) - s < Ü - !:atásos teljesítmény keietkezik és agép minden átkapcsolás néIkül generátorkénf üzemel tovább' NzÍinéI nagyobb mértékben gyorsui agép a sáirkron forduiat lo1é, arinál nagyobb lesz a keietkező fekezo nyomaték, mig ei nem éri a gene-rátotos üzern billenő nyomatékát.

A gép mágneses terét továbbra is ahiúőzatbol fbivett meddő tefiesítmény hozzaiétre, miko zbenhatá-sos {eijesítményt termei vissza ahiíIőzatba. Az aszinkron generáior tehát egyedrii, i<tilső meddőforrásnéÍÍ<ul tegeqfed és nem képes tovább ahá]őzat táplátására.

Fékrrotoros íizem {eilenáramú fékezés}: a kÖzei sán}ron tbrduiatszámon iieemeiö motort a haló-zatroÍ lekapcsoÍv4 mqtd ]<ét fénisát megcserélve - tehát forgásitányát megváltoú'atva - ismét vissza-kapcsoljuk a hálőzatra. Igy az állőrész mágneses mezejének forgásiránya ellentétesre váJt' A gépszlipje:l<s<2.A t-brgórésszel eiientétes irányban forgó mágneses mezó a forgórészt saját kányába igyekszik forgat-

'ri, íry Íékezó nyomaték lép fet' meb a motort megálítja. Ekkor a gépet aha1őzatrői te kell vÍt[as-zta-

ni, mert i<riionben az - a megáIiás után - ellentétes iranyba kezdene forogni.Ez afékezési mód igen durv4 nagy áramlökéssel jar, men a gép a zárlati aramránal is nagyobb áLra-mot Vesz fel és a teljes meclranikai és eiektromos teljesítmény a gépben aÍakui veszteség-hővé, teháta terrnikus igénybevétel is igen nagy, ezért mirrden esetben szúkséges valamíyen aramkorlátozásrőIgondoskodni Mindamellett a keletkező fékező nyomaték üszonyiag kicsi.

11.3.4. Áz aszinkron motorok indításaAz aszinlaon motorok egyszerú felépítése, kis fenntartási igénye eiőnyt jeÍént. Nagy hátrányuk azon-ban a uszonyIag bonyolult módon megvalósítható fordulatszám-szabaJyőzás és a.szabályozott indí-tás.

I L 3.4. I 'A kalickás motorok indíta-sa

1 t . 3.4' l . 1 .Klzvetlen indÍtás

A legegyszenibb indítási mód a motor kÖzvetlen háIózatra kapcsolása. A bekapcsolás piiían atában agép az áiÍorész-tekercs rÖvidzárasi áramávai megegyező1;ndítő áramot vesz fel ahálózatbol, mely andvleges áram4-iÜ-szerese is iehet. Ekozbentengelyénmegielenft azfuÍiindítónyomaték.KöanetÍeninriítássaí csak a icisebb teljesítmenyú motorok indíthatók, melyek méretezése oiyan, hogy a nagy in-aítási áramot károsocÍás nétlnii eiviseiik. AbáIőzat terhelhetőségének fiiggvénye, hogy áekkoá t"i_jesítmenyíi gép kozvetlen indításanak aramiokése engedhető meg.

64

1 1 .3.4. 1'2.Előtétellenállásos és előtét-fojtótekercses indítás

Az állőrész-tekercselés korébe iktatott ohnros előtét-ellenáIiássaI, l'ag), indító- (előtét-) fojtótekeLcs-cse1 - mel,v az áII&ész-tekercseléssel sorosan l,annak kapcsolr'a - az indító áramlökés korlátozlrató.Az átfoi1,ó áram az előtéterr az áratnerősség arányában fesztiltséget ejt, így a motol'tekercselésérekisebb t-eszr-iltség jrrt. Az olrrrros ellerrá]láson igerr nagy lroveszteség keletkezik, ezért a (vasnragos)fojtótekercs alkalmazása - krilörrösen nag1l6$b teljesítmériyii gép esetétr - előnyösebb. IvÍir'el azaszinkr'on motorok rryorrratéka és a rákapcsolt fesztiltség köZött rrégyzetes ar'ány655ág á11 ferrrr(M - U'); ezért amotorra jrrtó csökkent fesziiltség halrrrozottan csökkenó indító nyonratékot 1roz lét-re. Meg kell telrát vizsgáIni, 1rog5'- - lra a gép ter'lreléssel irrdr_rl - egyáltalárr elegenclő-e a kialakr-rlóinciító nyomaték az elinclrrlásiroz. Az inclító ellerrállást (fojtót) a rnegfelelő iclőpontban ki kel1 iktatrri(rör'idre kell zárni) és a gép tor'ább gyor'sui az eg}iensÍtiyi fordrilatszárrr eléréséig.

Kalickás motor incIítása előtét-ellenállássat

1 1 .3.4.1 '3.Transzformátoros indÍtás

Transzformátoros indítás esetén a feszültségáttételnek megfelelően kisebb feszr-lltségről indítjuk amotot1 és így a prinrel háIőzatoÍ. is kisebb áram terlreli. Mivel a motorra jutó feszültség ebben azesetben is kisebb, azíndítő nyomatékr'a az előtét-ellenállásos indításnál tar'gyaltak érvényesek, tehátaz a teljes feszültségheztartozőnáljóval kisebbre adódik. +

RsT

RsT

,W

Kalickás motor transzformátoros indítása

65

Indításrrál a K] és K2 jelű kapcsolókat kell zárni' a notor a csokkent fesztiltségrrek megfelelő rész-ieges fe1gyorsulása után a K2 je|u kapcsolót rryitni, a 1(3 jelŰrt peciig zarni kel1 és a motor így közvet-1errtl] a háIőzatta kapcso1ódik. E nregoldáslroz általábarr takarék-transzfortrrátor alkalrrrazása célsze-rti.

1 1 .3.4.1 '4.Csitlag-háromszÖg indítás

N4int isirreretes a hárorrrtázisir teker'cselés csillag-kapcsolása esetétr a tekercsekre fázisfesztiltség,nríg lrár'omszog kapcsolásban atrrrak 16 -rro.ora. votralfesztiltség jLrt. Ha telrát a motor a névlegesr'onaif-esztiltségre van méretezve. akkol elinclítható - csökkent fesztiltségr'ől - csillag_kapcsolásbarris. rrrajd a fordulatszám állandósulása után átkapcsollrató hárorrtszögbe. Il1,g11 nródorr a lrá1ózatotterhelő inclító áram 1/3 r'észe a delta-kapcsolásban kialakuló irrdítóáramtrak. Mivel a tekercsekr.e jr-rtó

t-esziiltség indításkor * ,urindítÓ nyornaték I/3-fuacsök]<en. ,'J3Ha a nyomatékviszorryok ezt az indítási rrródot megengedik' akkor igerr előrryös lehet, mír,el eg},nregfelelő kialakításil kapcsolór'al kis és közepes teljesítrrrérryii motorok indítása egyszerŰren rneg-oldlrató'

A csillag_háromszög indítás feszültség- és áramviszonyai

11.3.4'2.A csúszógyíírűs aszinl<ron mÖtorok indítása no

A csúszógyrirűs aszinlrron motorok forgórészén szintén háromfazisú tekercselést helyeznek el és atekercsek végeit csúszógyiírűlo'e vezetik ki, így a motor indításába, üzemébe a forgórész-ár-amköré-ben is beavatkozhatunk.

l i .s.q.z.1 . tndítás a forgórész-kÖrbe Íktatott eilenátlásokkal

A csúszógyűrűs aszinkron motorokat a csúszógyűrűk és így a fotgőrész-tekercsek közé iktatott e1-lenállással indíthatjuk ' Az el\enállás több fokozatból is álllrat és az indítás több fokozatban ,Iágyantörténhet. Az elienállások beiktatásáva]' a teljes nyomaték-fordulatszám jelieggörbe megváItozik., azindító nyomaték a billeno nyomatékig növelhető, az indítő áram csökken, miközb en az ellenál1áso-kon jelentős veszteség keletkezik. A motor felgyorsulása után az ellenáIlásokat te1jesen ki ketl ik-tatni, tehát a csúszógyűrűket rövidre kell zárni.

66

Csúszógr'íir'űs motor forgórész-köri ellenálIásokkaI történő inrlítása során ki-alakuló jelleggörbe

11.3.5. Az aszinkrolr m0torok forclulatszám-szabál-vozása '

Az aszinkr'on motolok for:dr-rlatszáma aZ alábbiak szerint szárr'ríthatÓ: *

/- t 60f /- \ ^n : n0 .(1_ rJp

táplá1Ó ár"am fi'ekverrciája; p a gép póluspáriaitrak szátrra: s a szlip.

.{ ké1lletet rrregvizsgálva a gép forc1ulatszám-szabályozására (és terrrrészetesen aZ ezzel összeftiggői n,:1 ítására) a kör'etkező 1ehető sé gek adódnak :

az áIlőrész-tekercselés fl'e]<r,enciájárrak váLtclztatiisa (i'r frekl,encia trörleiésével a Íbrc!ir_latszánr is rrő);a pó1uspár'ok szánráraI< váLtoztatása (a pólr_rspár-szánr csök]<entéséveI a fordtrlatszárrlnő);a sd'tp változtatása'

1 ] .3.5. ] .Az állórészre kapcsolt árant fi ekvencidj á.nak szctbitlyozásct

Az aszinkron n-}otol szin]<ron foi'dr-rlatszáma (n6) egyeneS arányban vá1tozik az áIlőrész-tekercselést'ekapcsolt áram fl'ekvenciájának változásával. E szabályozás alkalrrrazásá\oz olyan árarrrforrásra VallszLikség. mellyel a tápfesziiltség nagyságát és annak frekr.enciáját is folyarrratosan lehet szabályozrri.A frekvencia felftrttatásál,al egyidejiileg a feszültséget is nör,elni kell, nrért egyébként a tnotol flu-xusa és nyorrratéka csökken. A fi'ekvencia növekedtével a rrotol te]<ercselésének indrú<tív - látszóla-gos - ellerrállása is növekszik (X.: L'co :L'}rf )' A feszriltség növelése során a motor e1őbb

ér'i el a maxinrális feszriltségét' mint a legrragyobb frekverrciát, telrát a tor'ábbi gyorsítás - csökkenőfluxlts és nyonraték irrellett - nár l<jzárólag a ír'ekvencia növelésér'el folytatódik és fejeződik be. Ezaz ttzen:'áIlapot igen ]rasonlít az egyenátarnir gépeld<el foglalkoző fe1ezetben tárgyalancló nrező-gverrgítéses gyorsításlroZ, így e gépeknél is mezőgyerrgítésnek nevezzük' A korszelŰt félvezetők al-kaimazásával a nrotorok fordulatszám-szabáIyozáséhoz sziikséges átalakítók viszor'rylag egyszeriienme gépíthetők. (B őr'ebben az 12 . fej ezetberr kerr-i1 ismertetésre . )

A 1egújabb i,orrtatójárművek lrajtásrendszere mát az előbbiekben ismertetett eilzek alapján tizemel(p1.: Ir4ÁV Rt. BDVrnot, BVmot és BVlrmot sorozatú víllamos motorkocsik, ÖBB I0Í4l1114 soro_zatur villamos mozdonyok, DB AG ICE villamos motonronatok, stb.).

A kalickás forgórészű aszin}ron vontatómotorok alkalmazása mát hazárlkban is hossá mirltra te-kint vissza, hiszen a GANZ-Ratkovszky-féIe Y44 sorozatú fázis- és periódusváltós villamos moz-donyokba mar ilyen vontatómotorokat építettek be, de táplálásuk és szabályozásuk - a kor techlikaiszintjének megfelelően - még forgógépes átalakítók segítségével tortént.

b/

1/min)Do= 3om 3600

Az aszinkron motor frekvenciaszabályozásos iizeme esetén kialaktrlój elleggörbék

] ] ' 3, 5.2.A póluspárok szánlánnk vdltoztdtáSa (Dahlallder-kapcsolás)

A póluspárok számának csökkerrtésével a nrotol forclulatszánra növeksz1I<. EzzeI a módszet'lei ter-nrészetesen csak fokozatos forcltrlatszám-váitoztatás érhető el. A konkrét rrregvalósításnál a gép hor_

nyaiba tcibb, egymástól fuggetien tekercselést építenek be, de egyszerre mindig csak egyet kapcsol-nak }e, így a tekercsek kihaszrráltsága alacsony szintŰi. A tekercselések helyigénye nagy, mely a gép

méreteir'e és tömegére hat irátrányosan.

A póluspar -szám váItoztatását - tehát a tekercsek közötti átkapcsoiást - külső kapcsolók végzik.(I{asonló eir'en valósult meg a Kandó-féle V50 sorozatú kísérleti és V40, V60 sorozatir tlzerni fá-zisváltÓs mozdonyok menetszabályozása is. Itt az egyetlen vontatómotor négy küiönálló, eltérőpóluspár-számúr tekercsből állt. A fázisváltó az ennek rnegfelelő fázisszámu feszültségeket állítottaelő és a bonyoluit kapcsolÓ-berendezés 'légezte az átkapcsolásokat' Így a mozdony négyféle átlandósebességfokozatta]' lendelkezett, rrríg az átkapcso1ások között beiktatott folyadék-ellenál1ás csökkerr-tette az átkapcsolások során kialakuló árarnlökéseket.)

]1.3.5.3.Szlip-szabétlyozás +

Ezzel a módszerrel lényegében mar a II.3.4.2.1. fejezetben - a motor ihdításával kapcsoiatban -

foglalkoál-rnk' E módszet kizárőlag a csúszógyűrűs motorok esetében alkalmazható. A hár'ornfázisútekercseléssel ellátott forgórész tekercsvégeit a csitszógyűrtikörr és a szérrkefeken keresztül ktilső,váItoztatható ellenálláSokhoz kapcsolják' A forgÓrész-körbe iktatott ellenállások segítségével anyoÍxatéki görbe jelentősen megváltozik.

Az ellenái]ás fokozatos' Vagy folyamatos kiiktatásával a fordulatszétn növekszik. E módszer hátrá-nya azonban, hogy az ellenáIlásokon igen nagy vesáeség keletkezik, a gép hatásf,oka leromlik és ér-zékenyebbé válik a terhelés-változásokra'

1 1.3.6. Az aszinkron motorok forgásirányának megváltoztatása

A forgó mágneses mezó fotgásiránya és ezzel a gép forgásiránya is megváIto*"athatő, ha a háromfázisvezető köztil kettőnek a Sonendjét megcseréljtik'

A forgásirányt természetesen álló állapotban szabad megváIton'atni - jármű esetében - mert egyéb-ként a gépet és aháI'őzatot erősen igénybe vevő elienáramú féküzem - Vagy fékmotoros üzem - ala-kul ki. AzoknáLa gépeknél, amelyek uzemszeruen működnek fékmotoros uzemmódban is a kialaku-1 ó árarn ot ell enálIás beiktatásáv al korIáto zzák.

68

11.3,7 . Különleges aszinkron motorok

] ].3.7 1.Az egyfítzisti aszinh,on nlotorok

A háronrfázisú tekercselésben fbl1,ó 1-'5'o'''fázisÚr álaltlrenciszer hatására tiszta, forgó rrrágrreSes me-ző alakul ki. Ha egy tekercsr'e eg1;f{2i.Ít áramot kapcsolurk, akkor a tekercs mágneses tere a sinlrs-hr-rilárn lefutása szerint alakr-rl, tehát itiktető jellegtl. A tekercs környezetében kialakr-rló lLiktető rrrág-neses mezo - matematikailag - felbontlrató két, egynrással ellentétes irányban, szinklorr for-dulat-számmal forgó rnágrreses nezőre (vele forgó és ellene forgó rrrezok). Ha tehát az egyfázisilr.a teker-cselt állórész lüktető rnágneses rnezejében elhel1,g22iik a forgór-észt, akkor aZ nem fog nregmoz_cltrlni, hiszen a két forgó mező nyomatéki ereclője iru]la. Az egyfázisű aszinkron motor indító nyo-matéka nulla. Ha azonban külső segítséggel a forgórészt r'alamelyik irányba rrregirrdítj.uk, akkor anrotor mar elindul, hiszen az egyik irányba forgó mező által ai<]<or már képes nyo'rnatékot kifejteni.Az előbbiek követkeáében az egyfázisir aszinkron motolnak nincsen el.lenáramir (fékmotoros)tizerrrál1apota.

Az egyfázisir gép teljesítménye és fordrrlatszárrra kisebb' nrint a hasonló teljesítményi1 lrár-orrrfázisirtrrotoroké.

kz egyfázisir gépeket úgy teker:cselik. lrogy ne ,.berántássa1'' kelljen inclítani, hanem a villarnos irrclí-tás lehetséges legyen. A forgó - Vagy legalábbis kozelítőleg forgó - mágneses mező 1étrejöttérrek aza feltétele, hogy a legalább két fázistekercs térbeli ellrelyezkedési szöge és a tekercr.kb.,-, fo1y6árarnok fázisszögének ktilönbsége - fáziseltolása - egyerrlő legyen.Az előbbiek érdekében a főfázis-tekercs mellett segédfázis-tekercset is beépítenek a gépbe. Ezértezeket a gépeket egffixisú, segéclfcíztsos aszinkrott gépekneknevezik. A fő- és segécifázis tekercseiírgy varurak eihelyezve az áIl&észben, hogy a tekercsek terrgelyei 90o-os szöget zátnak be egyrnás-sal.

A kalickás egyfázisű, segédfázisos aszinkron motor kapcsolása

Ha a segédfázis tekercsének árama 90o-ot siet a főfázis élramáhozképest, akkor a kiaiakuló mezőáI1ő helyzetben is \étrehoz nyomatékot. A segédfázis áramának fázistolását általában kondenzátorbíztosítja, de a segédfázis-tekerccsel sorba kapcsolt ellenállás segítségével is előállíthatő akellő fa-zistolás.

A rnotor kialakításától fiiggően lehet csak indító-kondenzátoros, amikor a motor felgyorsulása utána s e gé df ázíst l ekap c s o lj ák, v agy áI1 andő k o ndenzáto ro s .

Áowi

scaédfózi s lakopc soló so

segódfcíziseselén M= M.

nkÍl'

Az egyfázisú aszinkron Inotor jelleggörbéje

Az egyfázisit motor forgásiránya a kapcsok nregcselélésével nem változtatlrató meg. A forgásirány-váltásl'roz a segédfázis tekelcsvégeit ke1l megcseléiní. Ez a rrrtiveiet a halornfázisit nrotoroknál is-mefi €tett fázi s sorrend- cserével arraló g nrŰtve let.

Az egy fázisú aszinkro n mo to r fo rgásirá ny-változtatás a

Az egyfázisú aszinkron gépek hátrányai:_ segédfázis nélkülnincs indító nyomatéka;_ nyomatéka az azorlos teljesítményű haromfázisú motorhoz képest kisebb;_ teljesítménye csak a fele az azonos nagyságú háromfiízisú motorénak;- nincs fekmotoros üzeme.

Egyfázisu, áIlandő kondenzátoros segédfázisú aszin]<ron motorok hajtjak a villamos mozdonyokfőtranszformátorának olajkeringtető szivattyúját, valamint a V43 sorozatú mozdonyok fő$zemi si-mító-fojtó tekercseinek sze\Lőzőventillátorát és a segédrizemi egyenirányítő szellőzóventillátorát, aV46 és V63 sorozatú mozdonyok vezetőfülke kalorifer ventilláto rát, valamint a V63 SoIoZatú moz-donyok fő- és segédiizemi egyeniranyítőinak sze7lőzőventillátorait (egy főuzemi egyenir ányítő-szekrényben 3 db ventillátor van, míg a segédüzemi egyenirányító-szekrényben egy db).

1 1. 3. 7. 2.Az aszink"on fítzisváltó

Ha a lráronrfazisir tekercselésű aszinio'orr gépet egyfazisú lrálózatról tápláljLlk és egyik fázisán - azirrclítás tartanrár'a - pl. egy ellenállás, vagy konclenzáÍot segítségével fázistolást lrozunk létre, akkor agép a báLőzatra kapcsoláskor felgyorsul rrrajd kapcsairr megjelelril< a lráromfázisir feszriitségrend-szer, melyre hátonfázisir fogyasztók kapcsolhatók. A gép az egytázisil lrálózati fesztiltségből 1rá-rorrrfázisirttsztiltségr'endszert1rozlétre. afázisszánlotnregváltoztatja,tehátfrÍzisvríltókénÍnrtiköciik.

A háronrfázisú motor egy fázisra kapcsolása

A tárgyalt elv alapjan rnűködő forgÓ átalakítőt Ferraris-Arno-féle fúzisvcÍltónak nevezik, ilyerr gépszolgált aY41-42 sorozatú mozdonyokon a segédüzemi háromfázisű'lláIőzatelőáilítására es tap1áá-sáta, valamint hasonló elven állítják elő a segédüzemi gépek - légsiiríto- és sze11őzőmotorok -]sajátrnaguk szétrnétra alláromfázisú feszültségrendszer1 a BDVmot sorozatú viliamos motorkocsikbarr.Az aszitt]gon motorok kar'bantartása a kommutátoros gépeld<el szemben sokkal kevesebb nrunkátigényel. A csapágyak zsírozásán kívül csak a csúszógyűlűs nrotorok csúsáógyrirűit és a keféket keilellenőr'izni. E kedvező tulajdonságok miatt alkalmazásuk a vasútüzem terü1etén egyre gyakoribb.

II.4. Az egyenttramít gépek

Az egyenáramú gépeket az igen egyszerű indítás és fordulatszám-válto üatás,valamint a vontatás i-gényeinek megfelelő, nagyon kedvező fordulatszám-nyomaték jelleggörbe szinte egyeduralkodóvátette a villarnos előátvitelű jarművekben, arurak ellenére, hogy szerkezetükből adódóan számos hát-rányos jellemzőjtik van. A teljesítmény-elektronika fejlődéséve|, a félvezetős fuamirányítók egyrekönnyebb és olcsóbb előállítási lehetősége folytán mind szé1esebb körben veszik át szerepuket azigénytelen aszinkron gépek.

v

71

11.4.1. Az eg1'gnáiramil gépeli rrrűköclési elve

A rrrozgási indukció tárgt'alásárrál (8.B. és 8.10. fejezetek) foglallioztunk a 1ronrogérr nrágneses tér.be1relvezett ár'arnjárta r'ezetőt'e lrató erovel és annak körletkeznrén1,gi'.1. A lrorrrogérr mágneses tér.berrlér'ci írarnját'ta rzezetőre er'ő hat. nely enrrek körretkeztében elrnozclrr]. Az erő r-ragvsá_qa egyellesellarátr1os a nrágtreses tér'irrdtrkciójárrak iragyságával. a vezetőberr fol),s árarl erósségér'el. és a'ezetőhatá _sos ltosszár'al.

A tnágrleses térben elnrozduló r'ezetőben lesztiltség irrcirrkálóclik. rrrely - zált á.atrrköi esetérr - olr,anirár'r5'Í1 át'anrot indít' ame1Y tlágneses tere segítségér,el az ót keltő rláltozást akaclál1,O22a (Lettzíöl.-t,étt);e)' Az irrdtrkált fesztiltség rragvsága egyellesen arán1,35 a tlágtreses tér irrcliikciójának na$y5{-gár,al. a vezető lratásos hosszárlal és a r'ezető rrrozgási sebességél,el.

Az e-q,\'g11frarníl gépeket aZ enelgiaátalakítás ir'ányától friggőerr két nagy csoportl-a oSZthatjLlk:$enel'átor - nrozgási errer'giát alakítunk át (egyenfesztiltségti) vi]1atl-ros errergiárlá,_ rnotor - (egyenáramúr) r'illamos errergiát alakítr-rrrk át rnozgási enbr-giár,á).

Az egvenáramÍr gépek szerkezeti felépítése lérr1'eo{sgn nelrr határozzarne$. 1rog' azok tllotolok-kétrt= \lagY genelátorokkétrt tizetrreltetlretok. Az egyerráramÍl votrtatónrotolJk pélclául e_g1,szerti át-ltapcsolással generátorokként iizenreltethetők és felhaszrrá]lratók a jánrrÍi fékezéséle. i]]etr;e az dízel-r''illanlos előátvitelÍi .jár'rrriivek tizenrszertien a vontatónrotorok táp1álására szoJgá1ó tőgerrerátor.átlrroiot'kétlt tizenreltetr'e fei]-raszrráilrató a dízelrrrotor.beir'rdítására.

A gépek senratikr"ls nletszet-ábráin a merÖleges lrel1z7g16 r,ezetokben folyó áranioli iláll),ártali je1ölé-sérc akövet]<ező - a koriibbiakbarr is nrár]raszrrált - jeleket alkalnazzttk: 6l _ a t1rc:t.őle-gesen bef'eléfolr,ó ár'^nr ilárrr,át. O - a nrerőlegeserr kífe1é Íblyó ár.am iráiryát jelzi'

A nyomaték keletkezése aZ egyenárarnú gépben

11'4.2. Az egyenáramú gépek szerkezeti felépítése

- Állőrész-ház: lregesztett. örrtött. vagy 1emezeltmelYngk leladata a gép szetkezeti egységének és1atnak a biztosítása.

kii'ite1t1. 1ágyacélbó1 készített elerrr.a pólrisok kozotti nrágneses kapcso-

_ Főpóius: szigeteletlen, kis széntartalmú lágyacél lemezekbő1 összeszelelt vastest, melya gerjesú.őtekercseket tartja és biztosítja az egyenletes erővonal-elosztást.

- Gerjesxőtekercs: négyszög-, vagy körszelvényű Ézhuza\ből készített tekercs, me1y agép műkö d é séhez szüks ég e s mágne s e s ter et létr eho zza'

72

- Segédpólus: kialakítása hasonló a főpólrrslroz' a segédpóltis-tekercset tartja, feladata a -késóbbiekben ismertetendő armatitra_visszahatás következtében előál1ó semleges t'o_rra1_e1toló dás rrregszürrtetése.

- Konlpenzáló tekercs: nagy ]ig'..zttnetszetit vörösréz vezetőből á11ó tekercselés. tne-i)'et a főpólus-sar'r_r lrornyaiban lrelyeznek ei. feiaclata az arnratitr'a lzisszahatás körzet-kezményekérrt j elentke ző mezőtorzul ás nre gszrintetése a főp ó lr-rs ívében.

_ Ket-etartó: sajtolt, vagy öntött sárgaréz, bronz, vag1, kor-rózió-védett acél. rrrelyben akefék fogialnak 1re11'g1, biztosítja a kefék rrregfelelő lrel1zzetti (nrerőleges) r-ögzítését ésa nregÍ-elelő nyomóerőt a kefe szátnára.

_ Pajzs: örrtéssel és forgácsoiássai kialakított acél, esetleg örrtöttvas eletrr. mely biztosítjaaz áIIő- és forgórész mechatrikai kapcsolatát éS egytengelyr-lségét (csapágyazás).

_ Tengeiy: olyan forgácsolt acél tengely, mely tar'tja a forgórészt. biztosítja a nrechanikaikapcsolódást a géphez (egyes esetekben a gép hiltéséIrez szelIozo' lapátot is felszerel-r'rek rá).

_ ForgÓrész-vastest: hornyokkal e11átott, szigetelt ciirrarnó-lenrer"i.uoi állítJák össze.mely jól vezeti a mágneses erőr'onalakat, horrryaibarr lrelyezik é1 az armatiua_tekercse-lés rlörösléz rÍrdjait'

_ Arnatiua-tekercselés: azatmatítta-áramot vezeti, kétr'éteges hurkos, vag5l irrr]lámos ki-alakítású vörösréz tekercselés, melynek a for'gór'ész-1rornyaiban eilrelyezkeciő elenreirúid alakÍrak.

- ]<ommutátor': mechanikus egyen-' illetve váltóirányító, nely gener'átor tizetrrbetr aZ ar-rrratirrában indukált váltakoző fesztiltséget egyenirányítja, motorüzernben pedig azegyenár'amot az atmatúra számára váItakozó árammá alakítja. Völösréz sze]etekből ésrnikarrit szigetelőanyagból összesajtolt hengeres feltiietti elem, 1ehet rntiarryagba saj-tolt, acélra szerelt fecskefarkas és zsugorgytrrűs kivitelii.

11.4.3. Az egyenátramú gépek gerjesztési módjai

A gerjesztési módokon azt értjuk, hogy az armatr]rráho zviszonyítva a gép gerjesztőtekercseit hogyankapcso lj rrk, illetve azono s, vagy ktilönb ö ző át amforrásból táplálj uk.

- Külső gerjesáés esetén a gerjesztőtekercset és az arrnatÍrr:át különböző, egymástó| frig-getler-i aramforrásból tápláljuk' +

- Soros gerjesáés esetén a gerjesztőtekercset az armaturáv4l sorosan kapcsoljuk, azilyen gépet szokásfőtÍramköríí gépnek is nevezni.

_ Párlruzamos (sönt-) gerjesáés esetén a gerjesztőtekercset az armaturával párhuzamo-san kapcsolva azonos áramforrásból tápláljuk, az ilyen gépet szokás mellékúrantköríígépnek is nevezni.Á rleoy95-ge4jp52g9s azt jelenti, hogy a gép legaiább kettő, vagy több gerjesáőte_1r

-€'kerccsel rendelkezik, melyek soros, párhuzamos) vagy külső gerjesztőtekercsek lehet-nek. Ha a gép gerjesáőtekercseinek gerjesztési fuánya megegyező' akkor kompaunclgéptőI, ha pedig a gerjesáésiiránya ellentétes, akkor anttkontpauncl (ellenkompuuntl)géprőI van sző.Az ábra a következő oldaion a Vegyes gerjesztésű gépek egy lehetséges kapcsolásátmutatja (kompaund SoÍoS, és párluzamos gerjesú.ésu gép), természetesen más kapcso-lás is iehetséges.

A kü1ső- és söntgerjesáésű gépeket tíllandó fluxusú gépeknek, míg a soros gerjesztésű gépeketvtiltozó fluxusú gépekttek is szokás nevemi.

Az egyenáramú gépek tekercskivezetéseit a következők szerint jelölik:

-1t.)

:A,.te rcsmegn-e\.ezese

;A2,új,,5iabvá,ily. ls'z'0'rintÍ' j clölés A régi szabván1. szerinti jelöléi+'kápoÓs ",kapocS + kápocs -, kápocs

ArÍizrtu-tiá^r Ll A) A B

Segé{pó_lus Br DD) G H(vag,r: csak sp'. \/ag\l sp. és konrp. eg1,iitt)Ko.mp ená,áló:l:tét{é rcse l és cr C?

S o r o s' : geij,e s2'tőf .é-kercs Dr D? E FP á lhúzamós.l.lÉet:j,eSztőtékér,cs Ll E) C l)KÍilső gerj esztőteke rcs Fr F2 Í,I\

qrmoturot eke rcs

soros gcrj.le.ke.rcs

pórhugomosgarj. tekercs

segédpolus tekercs

Soros gerjesztésű gép Párhuzarrros gerjesztésii gép

ktilsó gerjlekercs

Külső gerjesztésű gép Vegyes gerjesztéiű gépT

A különfele gerjesáési módú motorok és generátorok tulajdonságait, jelleggörbéit a későbbiekbentárg1'211uL.

LL.4.4, A kommutáció

A kommutáció soriín a semleges vonalban áthaladő, a kefék álta1 rövidr e záfi.menetekbe n az átamiránya megváltozik. A kommutáció tehát gyakorlatilag az átam irányának megváltozását jelenti -tágabb értelemben véve is.

11.4.5. Az armat(lra-reakció (forgórész-visszahatás)

Az egyenátamú gép I* gerjesáő áramahozza\étre a @o pólus-fluxust. Terheletlen állapotban a gép-ben csak eZ aZ egy fluxus vanjelen, a generátorban ez indukálja a feszültséget. A gép terhelésekóraZ MmatÜÍa-tekercselésben azI^ armatiua-áram folyik, mely létrehoZZa a l* atmatúra-fluxust. Ter-heléskor e két fluxus vektori eredője indukálja a feszültséget.

Az armatűra-áram mágneses terének a főpólus-fluxusra gyakorolt hatását nevezzük cu.mcttti-ra-reakciónak.

74

Az arrrratúra-visszalratás következrnényei :

_ A senileges vonal eltolódik: az eredo flltxus nenr nrerőleges a semleges t'onalra, ha-nem aZ arnratúla-álarrr nagyságától ftiggő cx_szöggel e1to1ódik, a -eeometriai és a vilia-rnos semleges vonal nem esik egybe.

Etrtrek következnrérryeként a geornetriai sem1eges vonalban ellralacló arnratitra-tekercs_elenrekben is iircld<álódik fesziiltség, áram folyik rajtuk és a hozzájuk tar'tozó konrtnu-tátor-szeieteken. telrát a szénkefék rrenr áranriletrtes komnrutátor-szeleteket zár'nakrövidre és ez kefeszíktázást okoz. A szikrázás a kefék leftrtó élérr jelentkezik és a ter-heléssel nör'ekszik. Ha a konrnrutátor'-szeletek közÖtti feszüitség-ktilörrbség nagyobb,mirrt 36-42 V. ak]<or a keletkező ívek rnálnenr tudnak kialudrri és a konrnrutátor men-téil körbeftltva összekötlk az ellentétes polaritásir keféket, kefetartókat, zénlaÍ aiakirl ki.Ezt az igen káros jelenséget körtfíznek nevezztik.

- Afőptillts közel hotttogén ntógneses me7eje torzul: e tnezőtolz.,íárt u főpólr-rsorr ke-re.szttil zárődő erővonalak akozzák' Azitt áthaladó erővonalaka főpólr-rs egyik oldalárrgyengítik, a másik oldalán erősítik a mágneses mezőt, cie összességében a terhelésnövekedtével a gép hasznos fluxusa csökken, nrivel a gerjesztések összegződése kö-rzetkeztében a vas telítődése is jelentkezik. Ennek következn'iérryekérrt a genelátor in-clrrkált fesztiltsége csökken, a motor fordulatszánra - válto za:lan kapocsfeszriltségmellett - rrövekszik (mezőgyengített állapot jön létre).

indukcióvonolsűrÜsödés

'. S _ S€ill€_ges vonot

DI

Az armatűra- reakció létrej ötte

indukcióvonolritfutós

a

11. 4.6. Az armatűra-re akció következm ényein ek kiküszö b ö lés e

Az armatúra visszahatás csökkentésére - megszüntetésére - és így következményeinek kiküszöbölé-sére az egyenár'amú gépekbe segédpólusokat, vagy segédpólusokat és kompenzáló tekercselést épí-tenek be.

] l . 4' 6. I .Segédpólusok alkalmazása

A segédpólusok a főpólusokhoz hasonló kialakítású, de azoknál kisebb és a geometriai semlegesvonalban ellrelyezett elemek. A segédpólus-tekercseken az atmatuta árarnának kell átfolynia, azon-ban gerjesáésének azzal elIentétes értelműnek kell lennie a\thoz, hogy a geometriai semleges vo-nalban semlegesítse az armatura áIta|Iétrehozott és a semleges vonal eltolódását okozó mágnesesteret' Ez az elhe7yezés és kapcsolás biztosítja, hogy minden terhelési állapotban kiegyenlítő djon azarmatúra-fluxus torzító hatása. Ezzel a mődszeruel a kefeszikrázás, mint az armatúra-visszahatásegyik _ a semleges vonal eltolódását okoző _ következménye megszúntethető.

75

Erur-ek megfeielően a segédpólus-tekercseket ellentétds értelernberr - ellerrtétes irányban - So1.oSankapcsolj trk az arnratitrával.

A segédpóIusok beépítése és kapcsolása

] ]. 4. 6' 2. Kompenzáló tekercselés alkalmazása

A segédpólusok beépítésérzei a semleges vonal eltolódását meg lehet szüntetiri, azonbalr az armatit-ra-reakció másik következrrrényét' a főpóir:s mezőtorzulását rrem.Ha a fópólus-saruk feltiletérr - hosszanti iránybarr - lrorrryokat a1akítunk ki, azokba tekercs-elenreketlrelyeaink, melyeket megfelelőerr összekötünk és villamosan szintén az armaturával sotosan, de el-lentétes ér'telemben kapcsolunk, akkor' az utlatuta-visszalratás fópóluson érzékellrető kör,etkezrné-nyéÍ, amezőtotzulást szintén kiküszöböllretjtlk, mert ez a tekercseiés a főpólus nrezeje alatt minderrterlrelési állapotban kompenzálj a az armatúra-fluxust.A segédpólusokat önmagr-rkban is alkalm azzák, de a komp enzáli tekercselést csak a segédpólusok-kal együtt. E két módszer egytittes alkalmazásával az atÁatura-visszahatás minden kcivetkezményea gép mirrden üzernállapotában megszüntethető. +

kompenzóló lekercselés

R

iD

CzB' 82

A kompenzáló tekercselés beépítése és kapcsolása

76

Í1.1.1 . Az egyenáranrú villanos gépek jellemzői, üzene és alkalmazásuk

A tor,ábbiakban az e-{yená:anrú l,illamos gépeket - nrivel szerkezeti felépítéstik gyakor'latilag azol1oS- a -qerjesáési rrródjuk alapján csoportosítl,a vizsgáljttk, rnett tizemi trrlajclonságaikat és a]kalnrazási -lelietőségeiket ez határozza nreg alapvetőerr' A gerrelátorok és rnotorok szétr'álasztása csr_rpán aztizemi jellegzetességek rrregér'tése szenrporrtjából forrtos és arra utal, lrog1' a gép fő fr-rrrkciÓja szer'intál'arnot ternrel' Vagy fogyaszt' Ez azonban nenr zátja ki, lrogy a generátor bizonyos esetekben nro_torkérrt nrtikÖdjék (pl.: dízelrrrotor inclítása a fógenelátor segítségér,el), illetr'e a motor a járrrrtl egyeStizemállapotaiban generátor-tizenrben dolgozzék (pl.: vi11anios fékezés a járrnii vontatÓmotqÜaisegítségér'el).

I 1.4.7.l 'Az eg1;endramti generá'torok

A ntechanikai energidt eg1tenríramú villanlos ettergirivű átalctkító gépet egyittriramú gelterriÍot"-nak nevezziik.

Azegyenálanrit genelátor indr'rkált fesziiltsége: U, - c.' [email protected], ahol c2 a gép tekercselésére jellerrr-ző áIlandó (tehát a gép kialakításátói filgg, értéke lleln változik), @ a gép főpóIus-fltrxltsa és n a gépfolclulatszáma Ez gyakorlatilag azt jelenti, hogy a gép inc1ukált feszüitsége annál tragyobb. rrrirrélrragyobb a forclrrlatszánra és a gerjesztése.

A generátorok tárgyalása solán a következő jelleggörbéket vizsgáIjuk:

- Üresjárási jelleggÖr'be: a gép áilandó fordulatszámmal jár (n : áIlandó), tellreloálama'tehát az armatúra áram nulla (Io:0) és a gerjesáő árarn (I*) friggvérryében vizsgáljr-rka gép irrdrikáit f-esztiltségét (Ui).

- Belső terlrelési jelIe:ggörbe: a gép állandó forddatszámrnai jar' (n : állandó), tellrelő-áÍama, tehéÍ' az armatúra átam áIIandó éftékű (Io = állandó) és a gerjesztő á1am (I*)ftiggvérryében vizsgáljrrk a gép kapocsfeszriltségét (U|. Ez gyakorlatilag egy gör'bese-reget jelent, hiszen minden egyes almatr''tra-áram ér1éldrezmás gölbe tartozik.

_ Külső terhelési jelle=qgörbe: a gép áilandó fordulatszámmal jár (n : állandó), gerjesztőárama állandó értékti (I*: állandó) és a terheloáram, tehát az armatura áranr (I)fuggvényében vizsgáljuk a gép kapocsfeszültségét (U',). Itt is gyakoriatilag görbese-regről vansző,lriszen minden egyes gerjesztőá'am-értékhe|más és más görbe talto-ZTK. T

_ Szabályozási jelleggörbe: azt mutatja, hogy állandó fordulatszám mellett (n = állandó)az arnlatura-áranl (I^) változása esetén, annak fliggvényéberr hogyan ke1l változtatni agetjesúőáramot (I*), hogy a gép kapocsfeszültsége (U) állandó értékillegyen.

11.4.7.1.1 'A külso gerjesztésú generáto

A fopólusokon elhelyezett ge{esáőtekercseket az almatúra körétől fuggetlen, külön külső egyerr-ár amu árarnfo rrás tápláIj a.

A gép üresjárási jelleggörbéje nem a nuila pontból indu], mert a gép vastestének remanens fluxusa agerjesztő áram nulla ér'téke mellett is indukál feszültséget az armaturában, melyet remrrnencia-feszültségnek nevezünk' A gerjesztő áram növekedtévei az indukált feszültség először arányosannövekszik, majd - a vastest te1ítődése követkeáében - a görbe ellaposodik , tehát a ge|esztőátam jó-val nagyobb növekedése is csak csekélyebb mértékben növeli az induká|t feszültséget.

77

Ru = Ro + Rrp

A külső gefjesztésíí generátor kapcsolása

ler

A konrpenzált kiiIső gerjesztésíi generátor tiresjárási és belső terhelésijeIleggörbéje

A gépet terhelve a gép belső ellenállásár. az atmatirra-áramtól ftiggó feszültségesés jön létre. így akapocsfeszüitség: Uu = U, - I" ' R', " alrol U; a gép indukált feszültsége (az tiresjárásbeli ,,kapocs-fesztiltség''),I^ az armatúIa-áIam éS R5 a gép belső ellenállása (meiy lényegében a tekercsek ohmosellerrállása).

A gép rövidzárási uama- azállandő gerjesztés következtében - igennagy értékii, teirát g1,or-s ieger.-jesztő zárlatv édelernro1 gondoskodni kel].

UK

Uxo

Külső gerjesztésű generátor üresjárási és külső terhelési jelleggörbéje

UiUx

- lq = névl'

n = óll.le = oll.

78

kompe nzólo'lton

Ktilső gerjesztésíí generátor szabályozási jelleggörbéje',

A kiilső gerjesztésii generátor'okat - azok körrnyti szabályozhatóságrrk miatt-_ elterjeclterr alkalnraz-zák a vorrtatójárnrűvekben is. A Magvarországon üzemelő ]1440 és M62 sor'ozatir clízel-r'il|aiirosmozdotryok fogenerátcrr'a is tisztán ktilső gerjesztésii, rrrelyek villarrros teljesítnrény-szabályozása afőgerrerátorok gerjesztőteker'cseinek áramszabáIyozásávai valÓsrrl meg. AZ M62 sorozatít nrozclo-nyok gerjesztő generátora is kiilső gerjesztésű. A V63 sorozatú r,illamos mozclonyok votrtatótnotot.-jai vilIarnos fékiizernben szintén külső gerjesztésrí generátorkérrt rrrűködnek, a szabályozás a külsőgerjesáőtekercset tápláló tirisztoros gerjesaő egyenir'ányító Írtján valósr-rl meg. Hasonló rrróclorrmtiködik azM42 sorozatÚt dízel-villamos nrozdony villamos fékje is. ]r4indkét esetben fékellená11á-sorr aiakul hővé a mozgási energia, a V63 sorozatú mozciotly esetében a fékellenállás állandó értéktl,mig azM42 sorozatú mozdonynál két íokozatban kapcsolóclik, telrát a fékáramot nemcsak a gerjesz-tés szabályozásával, hanem a fékellenállás értének váItoúatásáva|szabáIyozlratjr-rk.

1 1 .4.7.1 .2.A sonf- (párhuzamos) gerjesztésű generátor

A söntgerj esztésű (mellékáramkörű) generáto r kapcsolása

Ez a kapcsolás nem igényel külön gerjesú.ő-áramforrást, a generátor öngerjesáésű. A párhuzamosgerjesáésű generátor felgerjedését Jedlik Áryos fedezte fel és clinamó-elvnek nevezzük' A clinamóelv szertnt az tíllórész vastest reműnens múgneses terében forgó armctúru-tekercselésben kis fe-sziiltség induktílódik és ez kis tíramot inclít meg a gerjesztőtekercsekben. Ha az így indított tírantirrÍnya olyan, hogy az tiltala keltettfluxus a reműnens fluxussctl azonos irtÍnyú (a gép nincs ,,ön-gyilkos kapcsolásban''), akkoÍ ű remilnens fluxust növelve a gép inrlukrÍltfeszültsége is növekszi.kés a gépfelgerjed.

10It

A nrellékárarrrkö rii ge nerátor ü resj árási j elleggö rbéj e

A pár'hirzamos gerjesáésúi generátor (dinarnó) fe19erjeclésének te1iát a következők a fe1tételei:

- legyerr a gép vastestében remanens flrrxrrs (@');

- az irrdukált Í-esztiltség által megindított gerjesztőálam nrágneses tere a renranens fltt-xuslroz hozzáadódYa aZL erősítse.

A generátor gerjesztésszabáIyozása a gerjesztőtekercs árarnszabályozása útjan egyszertien trreg'a-lósítlrató.

A párhuzamos gerjesztésŰr generátor üresjá'ási jelleggörbéjében a söntvonal az R" _ Ro + 1l' eI-ienál]áson (a gerjesztőkör teljes ellerrállása

^ R*

_ a gerjesztőtekercs ellenállásárrak - hn - é. o.'uua-

Iyozőellerrállásrrd. - R." - az összege) eső feszr"iltséget rrrutatja a gerjesztőárarn ftiggvJnyéberr. Ha asöntvonal és az üresjárási jelleggörbe nem nretszi egymást, akkor a gép lege{ecl' mert aZ irrclr'rkáltfeszültsége egyr'e csökken. Ez azt is jelenti' lrogy a söntgenerátonal a ne"tég"st'ez viszonyítva kisfesztlltséget nem lelret tartani.

A gép belső terhelési jelleggör'béje gyakorlatilag a ktilső gerjesztésii gener.átoréval nregegyezik.

"n , nuu,unu, terl'eróórom)

A mellékáramkörű generátor külső terhelési jelleggörbéje

A külső terhelési jelleggörbéből a gép egy igen fontos tulajdonságát vehet;ük észte. A generátorrövidzárásakor _ mivel az armaturával párhuzamosan kapcsolt gerjesáőtekercs is rovidzárbakerül -megszűník a gerjesáés és a gép legerjed. Ennek követkeáében a rövidzárási áram anévleges átam-nál kisebb.

A tisáán söntgerjesztésű dinamókat a vasúti vontatójárművekben - korlátozott szabáIyozJratóságukmiatt - nem aikalmazzák.

U; =Re'tgol = Re

z 'söntvonol

LlI

Ib80

1 1.4'7.1 .3.A soros gerjesztésű generátor

A soros gerjesztésii generátor gerjesáőár'an1a az ailIatÚll'a áramáva} azonoS. FelgeLjeclése szintérr aclinarrió -elv alapj án, tehát orr-e erj e szté sse i törtérrik.

Üresjár'ásban az aruTratitra áratna nul1a (I,. = 0). csak a remanells fluxus irrcltlkái kis fesztiitséget. aIelnanens t'esztiltséget. teirát a -eépirek tiresjárási jelleggörbéje lritrcsen'

A soros getjesztésű generátor kapcsolása

Ha a gépet terlieljtik és a retnanens fesztiltség által irrdított áram iránya olyan, ho_sy nrágneses tere aremanens fluxust erosíti, akkor' a gép fesztiltsége és árama növekszik (dirrarnó-elv). A gépnek be1sőterirelési jelleggörbéje szintén nincsen, rnivel gerjesztőárarna nem szabályozhatő, az elsősorbarr ater'lrelés r-iagys ágátó1 flig g

!

*

A soros gerjesztésű (főáramkörű) generátor külső terlrelési jelleggörbéje

A külső terhelési jelleggörbe alapján látbatő, hogy a soros gerjesztésű dinamó kapocsfeszültsége isalapvetően a terheléstől függ, tehát állandó feszültségű táplálásla neln alkalmas. Rövidzárás .r.tén ugerjesztőararn igen rragy értékű,tehát a gép tövidzéxási áramais igen nagy' a gépre káros mértékűlehet.

Mivel a gép szabáIyozása gyakor1atilag nem lehetséges, így a vasútüzernben felhasználása igenkorlátozott. A kisebb teljesítményúközúti vasúti, elővárosi vasúti és egyes szintén kis teljesítményűnagyvasúti villamos vontatójárművek egyenáramu, soros gerjesztésű vontatómotorjai soros generá-torként villamos fekezésre felhasználhatóak. A motortizemhez képest - megfelelő kapcsolókJszüléksegítségével - a gerjesáőtekercs éramirányának megfor'dításával a gép generátorként felge{ed, hakapcsait fékellenállásra' vagy áramírányítóra kapcsoljuk. A fékarani a jármíi lassulásánalcmegfele-]ően a fékellenállások fokozátos kiiktatásávaI szabáIyozhatő, illetve félvezetős fuamirányíto á11.a-mazásával és anrrak szabáIyozásával a háIőzat felvevőképességének fiiggvényében fokozatmentes.kevert ellenáIlásos és visszatápiáió villamos fékezés valósítható meg.

81

1 1'4.7.1.4.A Vegyes gerjesztésű generátor

A Vegles gerjesztésÍr gerrerátor'oknak legalább két, eltéro kapcsolásű gerjesztőtekefcse VaIl' ."{ gépektLilajclonságai attól ttiggően alaktrlrrak. lrogv rlrel'vik jelleg|i uerjesztés van túrlsirlybarr. A traqvlas[ttil'orltalójárrrrilr,ekben elsősorbarr a Soros-. párlrrtzarrros- és li|ilső aerjesztőtekercsekkel rerlclelkezőVeg}'€s ger1esztésúigerrerátorokat alkalnlazzák. Attól ftiggőerr. lrclgy'a soros gerjesztotekefcS

-ueLjesz-tési irán_va a sötrt- és l<Lilső gerjesztőtekercsek gerjesztési it'átit'ái'al azonos. vao1, ellerrtétes. nregkti-lorrbÖztettirll< kotttpctttnd és ntttikotttpuuntl (eIlenkontpuuttr[) gépeket.

-

A konrpenzrilt, vegyes gerjesztésű, atrtikolrrp:runcl gcnet'átor kapcsolása

Ha a ger'jesztési irárryok azonosak (kompatrnd gép). akkor a tet'helés rrör,ekedése ]ratására a Sorosaerjesztés rrövekszik és íg1'a gép fesztiltsége. teljesítrrlérri is rlő. r\ cetrerátort lrajtó díze1nrotor tel-jesítnrénye állarrdó. rrreiylrez trör'ekvő generátor-fesztiltség nrellett csökkerrő árarrr és kis fesztiltsé'Inrellett nagy áratrr tartozik, e kovetelrnényeknek a konrpauncl getrerátor llem teSZ eleget. Ha azonbaira Soros gerjesztés a párhuzamos- és a ktilső *uerjesztésseI ellentétes érteltrrÍt, akkor a terlre1és tröt'e-kedéselratására a Soros gerjesztotekercs legerjesztő hatása érvénvestil. tehát a gép feszriltsége csölt-kerr. nríg kísebb áratrrok rneliett a sönt- és a ktilso gerjesztések tÍrisúlr'a nriatt a kapocsfeszr-i1tség nö-vekszik. Ezze\ a gép teljesítmén'vtartóvá r'álik, rnely látliató a gép ktilső terlreiési jelleggörbéjéből is'

Vegyes gerjesztés ű, antikom prru nd gene rátor kü Iső te rh elés i j elleggörbéj e

A generátor tr-rlajdonságai különösen alkalnrassá teszik arra. lrogY dízel-vil]anros erőátvitelű rrrozdo-n-v"ok főgenerátoraként felhasználják. A télvezető-teclir'rika elterjedéséig széles körberr alkalmaztákea a megoldás. A hazai gyakorlatban az NÍ44 és IvÍ6 1 sorozatú dízel-víllamos és a forgó átalakítós -a forgalomból szintén már kivont - V41 . v42 sorozató villamos mozdonyok _ szinkronmotorralliaj tott - fógenerátora Vegyes gerj esztésű' antikonrpaund generátor.

Rurt*yoro

ÍÚlkompoundólí

elle n kompou ndcill

82

A vorrtatójárműr,ek főgerrerátorai gerjesáéséhez viszonylag rragy teljesítrnény sztikséges. Az akktr-rrrulátor-telep álta1 szolgáltatott gerjesáóáIam nem elegenclő a gép teijes felgerjesztésélrez, a7lhoz,lrog-v a rrrozdony a nér'leges teljesítrrrénvét leadja. ezér't egy kisebb teljesítrrrénltí _ iigynglrezettgerjesztőgép - gerjesztő árarrrkörében olc1ják nreg a nozcloni, teljesítmérryszabályozását. rrrelylrezelegendő az ak]<unrulátorból r'elrető áramerősség is. a gerjesztőgép pedig rnintegy felerosíti ezt afő-generátor részére szlikséges szintre. A gerjesztőgépek az igénygkhezigazodo kialakításir és gerjesz-tésiÍ - álÍalábarr szirrtén egYenáramir - gépek.

1 ].4.7'2.Az egyenáranlú ntotorok

1 1.4.7.2'1.Az egyenáramÚ motorok indítása és fordulatszám-változ-tatása

Lz egYenáranrit inotorok nyornatéka (N{) a körletkező összefti-egés alapján szánrítlrató ki:M = C, 'o'I,, alrol c1 a gép teker'cselésére jellenző á1landó (tehát a gép kialakításatól fiigg. értékelrenr rláltozik), O a gép fópóltts-fluxusa és I^ az armatÍtra-árarn.

Az egyenáranrÍt motot fordulatszáma a következők szer'int alakul: ,, - U* - In_'Ru , alrol U* a gép

c, .@kapocsfesztiltsége. Ro a tekelcselési anyag ohmos ellerráilásából adódó belső elierrá]]ás és c' a géptekercselésére jeilemző rrrásik állandó (c, = 2n.cr). A képletbő{ Iátlrató,hogy a motol forclulat-száma növekszik, ha a kapocsfeszültség nő és az armatítra-árarrr által a be1ső ellenállásorr létrehozottfesztiltségesés csökken, valamint ha a főpóltts_fluxus csökken.

Az előbbiek alapjárr az egyenáramú nrotolok irrdítására és fordu7atszám-szabáLyozására a kör,etkezőmegoldások adÓdnak:

- A kapocsfeszültség változtatása: változtatlrató kimenő fesztiltségű egyenaramir tápfor-rás rencleikezésre állása esetén a motor' for'dr"r]atszáma a kapoqsfeszültség rnegfelelőnövelésével a teljes fordulatszám-tartományban körrnyen és gazdaságosan változtatha-tó.

Ilyen módon valósul meg aZ egyenáramú vontatómotorral rendelkező vontatójár-műveink sebességszabályozása (dízel-villamos mozdonyoknál a főgenerátor feszti1t-ségszabály ozásáv al, a Y 43 sorozatú mozdonynál fokozatkapesoló és egyenirányító út-ján a vontatómotorokra jutó feszültség kb. 50 V-os lépcsőkben növekszik, míg aY46és V63 sorozatú mozdonyoknáI vezételhető egyenirányítóról folyamatosan váItofrat-lrató e gyenfeszültséggel tápl álj uk a vontatómotorokat).

_ Ha állandó feszültségű egyenáramú áramforr'ás áll rendelkezésre, akkor előtét ellenál-iásokat kapcsolunk sorba a géppel, mintegy a belső ellenállását megnöveljtik olyanmértékig, hogy a háIőzati feszúltség bekapcsolásakor az ellenáilásokon eső feszültségnagy legyen, így a gép kis áramlökéssel tudjon indulni. Az ellenállásokat azután - akialakítástól fuggően fokozatosan, vagy folyamatosan - kiiktatva, rövidre zárva a mo-tor felgyorsul.

Ert a megoldást alkalm azzuk a Y43 sorozatú mozdonyok vontatómotor-, főtranszfor-mátor szeLlőzőmotorjainak és a légsűrítő-hajtómotornak az indítására, vaIamint azM41 sorozatu mozdonyok légsűrítő-hajtómotor:janak indításar'a. Mindegyik esetbenkétfokozatu az indítás, először a te1jes indítóellenállás be van kapcsolva, majd ezt -időrelés vezérléssel - rövidre zárjuk,tehát kiiktatjuk. Ugyancsak hasonló módon szabá-lyozntkegyes egyenaramú, il1etve több áramrendszerű' régebbi gyártásuvillamos von-tatőjármuvek (pi': köáti viliamosok, elővarosí - HÉV _ motorvonatok, ZSR 350 soro-

,83zat, stb.) sebességét. A több fokozatÚl előtétellerráilásos szabáIyozás kiegészül a tlonta-tómotorok többféle csoportosítási lelretőségével (soros, iiletr'e párhuzarnos kapcsolás)'+ ...I9)' törtérrik a V43 sorozatít tnozdon1lgk vontatónrotor-szellőzőmotorainak téli-nyáriátkapcsolása is. Téli állásban a szellőzőrr'rotorok nerl pállrr-tzamosan: lranenr Sol.osallkapcsolódrrak és fél-fesziiltsé-qen (kb. 110 V) - alacsoi-ryabb for-clr-rlatszánrrnal _ tize-melnek.

Egyenáramú motor inclítása eIőtét-ellenálIással- A gép @ fofluxusának csökkentése, az Útgynevezett nrezog}'etr:qítés segítségérrel a nro-

tor fordulatszáITIa növelhető, azonban eZ a nyomaték csök]<enését is eredrrrérryezi,hi-szen a fordulatszánr és a fluxus között for'dított, a nyomaték és a fltxus között pedig e-gyenes arányosság ál1 fenn. A csöld<ent főpólus-gerjesztés miatt az armatúra-gerjesztésnöl'ekszik és így a motol árama rrő' A növekvő áram következtében a motor továbbgyorsul. (Összességében megállapítható tehát, hogy a rnezőgyengítéssel törtérrő gyol-sítás kisebb és rolramosan csökkenő nyornatéki<al törtérrik' rniritha a kapocsfeszriltségettr-rdrránk növelrri.)Mezőgyengítés segítségével a motor nem irrdíthatÓ, csupán arra alka]mas, hogy a ma-ximális kapo csfeszültsé gen üzemelő motor' fordr-rlatszámát tovább tudj uk növelni.Egyes esetekben a motor kis kapocsfeszültségénél, indításkor is alkaLmaznak nrező-gyengítést, mely - az egyébként nagy - indító vonóerőt csöki<entve lágyabb indításttesz lehetővé.

A mezógyengítés tényleges megvalósítási módszerei a következők:

' Scjntellenállások alkalmazása.' a fópólus-tekerccsel párhuzamosan _ megfele1őkapcsolókészülék segítségével - ellenállás(oka)t iktatunk be' így az áramosz-tásnak megfelelően kisebb gerjesztőáram folyik át a fopólus-tekercsen.A felsővezetéktől közvetlenül fiiggő vontatómotor-áramkörrel rendelk ező von-tatójárműveknéI az ohmos söntellenállások meilett ind'uktív söntöt is aikalmaz-nak. Erre azélL van szükség, mert számítani kell arra, hogy a felsővezeték-á-ramszedő villamos kapcsolat nem mindig tökélete s, az áram megszakadhat,majd rövid (tranziens) idő alatt ismét létr'ejöhet az érintkezés. Ha ez - pl. egyátamszedő-lepattanás miatt - a vontatómotorok nagy széza\ékú mezőgyengítettállapotában jelentkezik, akkor a visszatérő tlanziens növekedésű vontatómotor-áram számára a votttatómotor nagy induktivitáSú főpólus_tekercse nagyobb el-ienállást jelent, mint a vele párhuzamosan kapcsolt söntellenállás. Ennek kö-vetkeáében az áramszedő-lepattanást követő áram-visszatérés első pillanatában

84

aZ áram kiker'üli a vontatómotor' főpÓltls-tekercsét és 100 %o-os mezőgyengítésjön iétre. Ekkor az atmatttr'a-gerjesztéssel nen tart egyensirlyt a főpóltrs-gerjesztés és az armatítla álam olyan rrrér'tékberr nör'ekszik rneg. irog1, a konr-trrutátoron körtilz keletkezlret. A leírt jelenség r'rregelőzlrető, lra a söntel1errái1á_sokat oiyan indrrktír, söntellenállással egészítjrik ki, trrelytrek inclr'rktir,itása afópólus-tekercs irrduktívitásávai köze1 azonos rrag1,'ságii. IlyenJ<or a tranziensárarn beiekényszelril a motor főpólus-tekercsébe is. telrát nenr jöhet létre a100 9/o-os mezőgygngített állapot. Dízel-villanros, r,agy for'gÓgépes átalakítójirvillanros nrozdony6]i1á1 az előbbiekben isnrer'tetett jelenség előfordulására nernkell szárnítani, ele gen dő az o lrnro s söritel 1 erráll ás o k al kaln nzása.A V43 sorozatit rnozdonyoknál hárorl kontaktor segítségél,el - a foko-zatkapcsoló 10. fokozatától kezdve - négy fokozatban kapcsollrató a két közelazolloS értékŰr olrrnos és az irrcltiktív söntellerrállás.

A V46, az (M4O, IVI42, M61) }y'.'44 és az Iv162 sorozatit rrrozclonyok nre-zo gyerrgítése is söntel]enállásokka1 törtérrik'

l. {olcorctt

Itt. fo L.7.{

A v43 sorozatú mozdonyok vontatómotorjainaksöntellenáIlások segítségével

lv. f-tolaLmezőgyengítése

l(, {eLoral

E

4V1,2IRI, 2 ,

Kl,2K3-6L7f2L3,4Ml-4us l, 2,7, 8

US3-6

Motorköri ríramváltóIranyváItóMotorkontaktorMező gyengítő kontaktorSimító-foÍóIndulÍív söntVontatómotorÁllandó söntellenállás

tő ellenállás

A V46 sorozatú mozclonyok vontatómotorjainák mezőgyengítésesöntellenállások segítségével

r--í')ffi12 J{

Az NI44 sorozatú rnozdonyok vontatómotorjainak mezőgyengítésesöntellenáIlások segítségével

. Ha Vegyes (soros- és küiső-) gerjesáésű vontatómotorokat alkalmazunk' ame-lyeknél a fő gerjesáést a soros gerjesztés adja, a küiső gerjesztést pedig a solosgerjesztéssei arányosan növeljük (a motor szabáIyozáSa soros jellegű), akkor amotor maximális feszültségének elérése után a külső gerjesáőtekercs áramánakfolyamatos - adott esetben egészen nuliara - csokkentésével fokozat- és veszte-ségmentes mező gy engítés valósítható meg.

En a megoldást aikalmazuJk aY63 sorozatú mozdonyoknál.

r(' *at o polrotö

',fint I tcJ@BrclEm.. 19 K IL . .U Ljv^nn=4í1-|____-J

Jrv

r--1uaíi,í,a

-*_ _l-

r1Eí,ipnwd.

scjq!e:i

86

lr--oYÖ

hl[ezőgyengítés a kiiIső gerjesztés csökkentésével

Fol<ozatos mezőgyengítés valósítlrató rrreg itgy 15, ha a n1otor főpólus_tekercsérrrrregcsapolás(oka)t alakítrrnk ki és rnegfelelő kapcsoJóltésztilék segítségévelmeneteket iktaturrk ki a tekercsből. E rrregoldással is a főpólr:s gerjesztését ésezzel a főpólus fluxusát csökkentjük. Ezt a megoldást ]raszrrálták fei a már se-iejtezett M63 sorozatÚl dízel-viilamos mozdoiryok r;otrtatónrotorjainak nrező-gyerrgítésére.

Mezőgyengítés a főpólus-tekercs meneteinek kiiktatásával

1 1' 4. 7 . 2. 2. Az egye n á ra m ú m oto rok fo rg á si rá n y-vát toztatá saA motor forgásiránya megváltoz1k,hamegvá|toztatjuk a nyomatékának irányát. Ennek megvalósí-tása két módon lelretséges:

_ Az atmatut a- áram (kap o cs fe s zülts é g) irányanak me gváltoztatás ával._ A főpólus-fluxus tányánakmegváltoztatásával, a gerjesztőtekercs kapcsainak felcseré-1éséve1.

A kapcsolást megfeie1ő kapcso1ókészülékek végz|k'

Av46,v63,M42,M44,M6I ésM62 sorozatú mozdonyok menetiránya(avontatómotorok for-eás-iránya) az armattlra áramitányának megfordításával történik, míg aY43 sorozatú mozdonyoknái agerj esztőtekercs kapcsait cserélj ük meg.

A továbbiakban az egyenáramú motorok gerjesztési módjaibó1 eredő tulajdonságait vizsgáljuk meg.

1 1 .4'7'2' 3.A kulso ger1esztésŰ motorok

'{ külső eerjesztésti rrrotorok arirratirráját és geijesztőtekercsét e-et,rllásttii Íli_qgetlerr. liti1ön ár.arlfbr.-Lásból tápiáljuk' Az inclítás és a for'c1u1atszánr-szabá1y676, az al'nrat|tta-körben v'égezlrető. L;;;;;t'eszultség r'áltoztatásáy2]. 1l2q1i előtét-ellerrállások se-eítsé_ué,,.l. A gép - az áliar-rcló ér.tékű ktilső geI.-jesztés iniatt - ál]anc1ó t]urusút. A tbr'c1ulatszám áilanc]Ó kaf,ocsfesztittseg és gerjesztéS esetén csa]< azarl11alÚlra-ál'arlrtól fiigg. A gép viszon1'1agosair forclr-rlatszán-taItó.

rJ

ls

Á küIső geljesztésii rnotoroI< ka;:csolásrr

A r'asÍltr'izenlben tisztárr kLilső gerjesztésti egyenáraltrú nrotoroltat csak igerr r.itkán a]]<alrrrazna]<

1 1 .4.7.2'4.A párhuzamos geriesz tésú (mellékáramkorú, sont-) moto-rok

',\ ltliiső_ és a söntger.jesztésű motol.o]iSöl1tlllotorok is á1larrdó flr-ixr.rsÚt gépek.teket'cset táplá1ó árarrrfolrás egyrnástó1kapo csfesztilts égre csatlakozik.

A sotlttlotol fontos tr-rla.idonsága, lrogy forclr-rlatszám-tartó, teliát a fbrciulatszánra a terhelés rröve]<e-dése' vagy a kapocsf-eszültség viszonylag nern tÚtl nag},' csökkenése hatására csak kis nrérté]<berrcsöklien' E tr'rlajdorrságai rniatt vilianros Vontatójárnrűr.eirrk akkurrrr-rlátor-fesztiltségről tizemelo se_géc1légsúirítőirrek hajtórnotorja söntge{esztésű. lVorrtatórrrotorként - elsősor'barr az igen egyszertierr megva]ósítható féktilem miatt - (fogasl<erekű)liegyi vasutak villamos vontatójárrrrtíveinél, i]letve tro]ibrlszok náI a]I<almazzák.

lu]aj:loTágai és jelJeggötbéi gyakoriati1ag illegeg\/ezneli. AA ktilörrbség csupellr atrnyj. irogy az arnratútrát éi a-gerjeszto-rrenr ktilörrbözik. tehát az artlatÍlra és a gerjesztokoi js azLI,'

I

E!

Et2

A párhuzamos gerjesztésű motorok kapcsolása

88

1 1 .4.7.2.5.A soros gerjesztésu (főáramkÓrú) motorok

A soros gerjesztésti n1otor arnratirrája és gerjesztőtekelcse sorba vatr kapcsolr,a. te1rát rajtrrli 2-IZ.1]OStragr'sá''it árarr-r tb[1'ik. ez&t r'áltozó fltrxtrsú géprrek is szokás lterreztti. Anríg a t1lotot \1tlsteste llell1telítodilt' adc1ig a Q Í-lr_rxtrs agerjesztőálatnrtlal arátr1'os: O = k.I", alro1 kazarátr-v6lssá-ei tényezti.

Telrát h{ = Cr 'o.I" = cl .k.trn .I" = cl .k.I] . Latirató. hog1' telítetlen \,.astest esetéll a SofosIxotof t'tvotlratéka azátanl rrég'vzetérze1 arárryos. A telítésben lér'o rlastestbetr a flltrus tlát lrenl trö-l'ekedlret tor'ább. teliát rlá'rrem fr-igg az ár'arntól. a nvonratél'i görbe kiegyel'resedik'

Soros gerjesztésíi motor kapcsoIása

A soros nrotor nyontaték-áram (M-I) jelleggörbéje

A n-t'onraték-Íbrclr-rlzrtszárrr (M-n) jelieggörbe a forclrúatszánr-l'áitoztatási rnódszeleklrek nregfe]előellaz U' és @ f|iggr'érryéberr nrutatja a niotor r-r1,omatékát. n

oo trr n2 nl n nonb n

A so ros gerj esrtésíi nroto r rryomaték-forcl ulatszánr (M-n) j elleggörbéj e

Kis terlrelés rnellett a motol forclulatszáma nagy, ezétt a Soros motort ter-helés nétkü1 netrr szabadcsak igerr kis feszültségre kapcsolni, mefi nagyobb feszültségen a motor ,,megszalad'', foldulatszá-ma a gép számáta káros, ezért megengedhetetien mértékben növekszik meg. Ugyanezen okból o-

,J

vólloztotóso

89

l1'ar-rira-jtásolarál sem irasználható a soloS nrotot'. airol a terlrelés tizem közberr megsztirrhet (p1.: szíj-hajtás _ a SZíj elszakadása)'

A terlrelés nör,ekedtér'ei a forcllrlatszáirr csölikerr. de az árarrrf'eh'étel és a n1lol''u,no lrövekszik. EtLrla_jdorrsá-uok nriatt a SoIoS lllotol liiváIóalr alitalnras járrrrtivek hajtásár'a. mivel a járrliivek inctítei-sához szr-ikséges az állo hel-r'zetbetr és kis sebességeknél rerrclelkezést'e á11Ó nagy tr\'otrraték'

A ]1'1.7'2.1. fejezetberr tár'_uyaltak zrlapján a tlotolindítása a kapocsf''esztiltség rrtrllárÓl a trér,legesttsztiltség eléléséig tör'ténő növelésér'el. il1etve itldító (előtét-) el1errá1lások kiiktatásával. rrra.jcl rne-ző g1'etigítéssel tÖi'télr1ret.

A soros tnotorokkal - egvszer'űt átkapcso1ás után - konn1,en nregr'alósítlrató a r'il]amos fékezés is. I{aa 1l]0to1'oS r-izenrlrez képest - a tápÍ'esztiltség kil<apcsolása tttátr - a trrotot'gerjesztőteker.csérrek kap-csait trle'qfele1ő kapcsolókésztiiék segítségér,el fe1cseréljtik és a -uépet el1erráliásra kapcso1jrrk akkor afenlanens t'luxus a clirrarrróeh' alapján a gépet felge{eszti és az a korábbarr nrár isnrertetettek szerirrtsor'os gerjesztésti gerrerátor'kérrt tizenrel. (Ha a kapcsokat tretn csel'élrrérrk fel. alilior i,áltozat]arr fol-gásiLárry'rrrellett az irrciukált íesziiltség és áranr a remanens fluxltst ]erontarú és a _eép legerjeclrre.)Az elIenállás fokozatos: vagv fo11,311''u1o, ]<iiktatásár'al a gép - és így a jár.rrr{1 - a nregállás közelébeleÍé]tezhető. Az ellerrá]lás kiiktatásár'a azér't varr szr-ikség. n]ert a gép irrdr-rkált fesztiltsége ál1arrcióér'télrii fékelleriálláS esetén a lbrclrrlatszán csökkenésér,el szitrtérr csokken és ígv a fékező nyotrratékis lecsolt]<err. Ezt a nródszet1 alkalnrazzák kisebb teljesítrlén),ű r,,asúti r'il1zrntos vontatójánrrűr'elcLizeitti tékt:zésére (közilti villar'rros. HÉV-szerelvénygk. fo]clalatti]t. 1ogasl<erekű t'onarok' stt.)i\ naer't'asÚrii r'illanros rlontatójárnriive]< esetéberr nregl'alÓsított r'i]]arrlos iéi<kapcsolás esetérr álltrrr-ciii i aur rré,lriinr' fokozatbarr r'iiltoztat]rató fékellenál1ást ajlta]ttta;rtra]t' \',1il]:rtlros 1ékezés]iol a lTel:_jc-sztiitellercsel<et al]<altrlers kapcso1óberendezés segítségér'el lekapcsol.ják és rnás eiranltbrrásbólger'jes;:til< 1aki<ttrrru1átor'. kLilörl gerjesztő áranr]<ör. főgerrerátt'lr. stb.). a roirtatÓnrotcll'ok nem SolOslraLretll liiilső gerjesztésr-i generátor'i<ént nŰtködrrek. 111,err ilegoldást ta1ei]ltlrk azIr,Í42 solozirtit clíze1-vj]lanros irrozdon1''trál is. A tiotrtatÓnrotorok gerjesztőte]<elcsét a clízeln'rotoi alacsortii iir.'.'o.oti for-cltrlaiszálra rrrellett is ert'e a cé]ra elegenc1ő energiát tet'nrelő fÓgerrelátor táplálja. a fé]<ellerrállás pe-clig liét tbi<ozatbarr kapcsollrató. A szril<séges kapcsolásokat a trrozi'iottt,közpolrti szabályozóbererr-clezése vezér1i.

az ÖBB és a DB AG sok villanros vorrtatójárrrrtir'énél alkaln'iazrraksokat (ÖBB 1042, lii0.500.4010. 4O2O,4030, stb.. DB AG 103.1 51. 181 stb.).

Az egt'enál'anrit soros nrotoloknál is elviieg lehetőség l'an ellenáranrú fékezésre. IlyerrkoÍ a motolnyorrratéka és for'gásiránya ellentétes, a gép inciukált fesztiltsé ge hozzáacLóclik a kapocsfeszriltség-ltez. trrel\'trel< [<örletkeztéberr az áratn na9y5{g1'g'.ciekkel trregirör,el<szi]<. Érdenrben csal< az előtét-el-lerrállásos szabályozásíl járnriiveknél és csak kis sebességekrrél - teirát igen kor:látozott nrér-tékberr _alkalnrazlrató az ellenárarnú viilanros fékezés. nrelynek biztonságát tor;ább koiátozza az esetleE,rnegszólaló túlár'amvédelenr.

1 1 '4'7,2.6.A Vegyes gerjesztésú (kompaund) motorok

A r'asÍtttizenrbell fontos \,'eg)les ger"jesztésű nrotolo]< lőpólLrsán soros és l<tilső gerjesztésŰr tel<ercse-l<et hell'eztrel< ej. Ha a litilső geqesztőtekercs áramát a SofoS te]<etcsbetr fo]r,ó áranrnal arán),osat'tszabá)l'ozzák. akkor a motor soros jeilege megmalacl. A motot' legnagvobb kapocsfeszültségénekelérése után a ktilső gerjesztőtekercs áranát nr-rllár'a csökkentve foiyanratos és rleszteségtnetttes ne-zőgyengítés érhető el'

A r'illamos feküzem szintén igen egyszerűen hozhatő létre. Fékkapcsolásban a soros gerjesaőteker-csek ki vannak iktatva, az atmatutát fekellenáLlásra kapcsolva a fékáramot a külső gerjesztőtekercs

lrasorrló r,il1anros_íekkapcso1á_1i0.+111. i12. 113. t39, 150,

90

áramának beállításával szabályozlratjuk. te]rát a -eépet tisztán ktilső gerjesztésŰr gener.átorként tize-meltetjtik.

Az isrlrel'tetett gép serrlatikrts ábrája a 11.4.7.2.1. fejezetberr találliató.

Az e 1ejezetberl isitlet'tetett elvek alapján rrrtiködnek a ]razai V63 és többek kÖzőtt az ÖBB 1044 so-roZatú r'i1lanlos nrozdotl\,ok \/ontatÓlnotorjai is.

] l '1 7.3.'4 hulIantos eg1,enárcultti tl.totor.ok

Hullánros egYetlárzrmot aZ egyfázísir r'áltakozó áran'r félr,ezetőkkel tör_térrŐ egverrir'ányítása és a ka-]rott egyenárarrr sirnítÓ-to1tótekerccsel tötténő sirrrítása után nvertirrk. A l_itr]lárrros ár-arilÚl tlrotorokaiapvetően e-9'r'etlálatlrúl trrotorok. tellát az eloző Íbjezetberr tárgvait lrrúiköclési elvek érr,én)'eseli. Alrr-illánros áranlit trlotot'ok korrstrrrkciós kialakítása sor'áir alkalrrrazIiodni kell a táplálásból adóctÓki.ilonle ges iizert'ri köl'|ilrnényeklrez.

A sima eg}/eni€Sztiltségrol táplált és rrraximális teijesím]én1l{1ig| tizerrre]o egyenáratrrii nrotor kom-n'rrrtáció.|a kitbgástalalr. Ha u$1lnp.', a gépet lrul1án'ros e-9yenáranrtriai tápláljuk. de egyébkérrttrgyaIrakkora terlre]ésse1 és fesztiltségen üzenreltetjtil<. akj<or ltotrrtruttátotátr iragynrérr'ti kefeszi]<rá-zást tbgLrrrk érzékelní. Ennek azazo\<a,lrogy az egyenálarn r,áltakozci átatnit - irr-Lllán'rosságot okozó- összetel'ot is tar'talrrraz. Ez a váltakozó ar'arrrÍr összetevo a gép - eIsosor:barr a segéclpólLtsoJ< - törnörriastestébetr öt'r'én)'áranrokat okoz. a segéclpólr-rs fluxttsa nenr képes ]<ör'ettri az at-Irratúttaárartl vá]to_zásait és az é1rperl ktlt-nilutáló nrenetekben visz-on1'lag rrag.u* Í-eszLiltség inclirl<álóc]ik.

r\ rlastestberr ke]etl<ező ötr'étrr.ái'anrol< nliatt.járr'riél<os VeSZteSég is 1<elletkezik. a gép 1obbarr rnelcg-szili.

Az jstlertetett pl'oblérrrák rlregoldására a tisztán eg-,,etláralttú géplrez' 1<épest a hlr]]átIo*s írratrlit IIO1C)_rok segéclpÓiLrsát. illetr'e a teljes á]1órész-koszotiit eg1'nrástól elsziÍ]ete]l lerrrezel<ből á]lítjá1( iissze'ezze\ az örr'ényá1'2i1r ok korlátozlratók.

Annak érdelteberr. lrog'r' 6 fópólr-rs-flr:xr-rs lrttilárrrossága is elfogaciliató értéktir'e csökkenjen á1taláno-san alka]t-traznak a fópólLrs-teker'csekkel párlruzarnosan kapcsolt rÍlIan.rló ohntos ,st)nte!lenrÍ!1ríst is. Ateket'ccsel párhuzanrosan kapcsolt eilerrállás a ]rul]ános áratrr vá]takozó áranrir összeter,ője számálakisebb látszólagos eilená]lást jelerrt. mint a iragy indr_rktivitásir főpólus-tekercs, íg1, azt kikertilye azellenál]ásorr lieresztiil folyik el. csak kisebb része folr'i]< át az eg1'enárarnnral egyiitt a főpóluson. Azállancló ohnros sönt a notor számára csak kis, 3_5 %-os rrrezőgyengítést jeient.

A ]rtrllánros ár'anrit és a tisztán egyerráranril nlotorok azonos kapcsolásir jelleggörbéi egyp6rru1megeg\ieznek, azonban a irullámos árarnú motoro]< lratásfoka - a htrllárrros álanrit öSszetevokboi ere-dő veszteségek r-r-riatt - rosszabb'

A követ]<ezőkben - példaként - ahazai villanros rrrozdonyok Vontatónotorjaít tekirrtjtik át:

- A V43 solozatú nrozdonyok SW 7309 típr:sú vontatónrotorja iryolc pólusil. iiuliárrrosegyenárarrrit. segédpólusos gép, rrrelynek á1lórész-koszorirja tönrör, fő- és segédpólusaiazonban lemezeitek.A v46 sorozatú nrozdonyok TC 456 típusfr vontatónrotorja hat pólusii, lrrrllárrros e-gverráranrít. segédpóiusos nrotor. l enrezelt fó- és segéclpólusok]<a].

- A V63 Sorozatil rtrozdon1'ok TC101 k típtlsÚl vorrtatómotot'ja r'eQ1,es (soros és ktilső)gerjesztésri. kon,perrzált. né-e1, pólusú. hr-ri1ámos egyenáranlú gép. 1errrezelt fő- és se-gédpó1Lrsokkal' A főpólusok közü] kettőn. a korrrpenzáló tekercs_1rorn,vaiba a perclLilés-r'édelern cé|jaira mérotekelcset (for'dulatszám érzékeiő hurkokat - FEH) építettek be.melyekben a fordulatsz ámmal arányo s fi ekvenci áj ú feszültsé g indukálódik.

91

] ]. 1' 7.1'Az eg.,fázisit kotnnlutíltoros nlotorok

E g ipek csak kialakításrrliban lrasonlítarrak az eg1'errálarlit trlotorolir.a. azonbatr eze]<et e9)'fázisirráltakozó áramntal tápláljuk. Az eg\'etrálanÚt nrotorok nrágrreses tere álialrcló ér'tékti. lníg a r,áLtako-zó áLarrlÍt Soros tllotoroké a hálózati fi'ekl,etlcia titetrrébetr r'áltozik. N4il'ei az áratrritál]V eg];SZe[er'ált<zik I}'Ieg aZ ái1Ó és a for_qórészberr ezétt a nyonatéli eg1'ir'ányút lesz. E nrotorok rlasteste csaklc-trlezelt l'ialakításir lelret. nert az örr'ént'áranok o]iozta veSZteSégeket eltbgacll'rató szintre kellkorLátozrri. E nrotoroltat szokás urrivelzális motorokrrali is trer'ezt-ti. rnir'e1 eg1'arárrt rrriiköc]tetiretőke9)/enát'amrÓl és egy''flizisÚr iláltakozó áranr'Ól. Ilyerr utrillerzális rrrotorokat - a mé_9 íg1' is t-ennál1Ósirly'os konrrrrutációs problémák rrrlatt - 50 Hz-es l'á1takozó álanrta csa1i kis teljesitrlérr.i,elikel( 10 Lw aiatt) lcészitenek.

Elsósorban a Frirrrcia Vasr-rtak (SNCF) pr'óbálliozott -50 HZ-eS egyfázisÍr kotirtnutátolos nrotoroknag;'tzasÍtti viilanros trrozdorryokban l'ontatónrotorkétrt törtér_rő feilraszrrálására' A motorokkai szer_-zett üzerrri tapasztalatok azotrban netrr vájtották be a hozzájuk fr-izött r'enrényekel' ezér{ ez a tenclszeruem terjedt el.

A iragvvasúti ruiilartros r;orrtatás Nénretországbar'i. Ausztriábarr. Sr'ájcbarr. Sl'éc1or:;zágbarr és Norr,é_giábari nrár a l<oraj idől<ben - anrikor rrrég csa]< neltéz Íbrgógépek]<el 1elretett vollla az eg1leni1d1yi-tást negolclani - ittrgr,f-esztiltségil, eg),fázisir r,áltakozÓ áratrrmal tizerrrelt. Eiilrez a riontató-iárnrűr,ek-ben az egr'enátatrrit soros nrotor vontatási szeiilpontból kir'álÓ ttriajclonságair.al t'e ric1elkező egy.Íázisúso]_os lllotor't haszrliiitált f-e1. ilelyet igen eg\,szerű. rr-regcsairo1ásos és fblicl::atLlrpcsoJós tlatlszfcltltrá-ttlrt'uil_ közr'et]errLil tá1;lálttrli. ir4jr'el a nlt)tol'lioirrtilr'ttaicitl.ii'r a frekl'eircia és a l'IlOtol liq;ocsl'eszlr]tsri-a.érlek ,:soltkentéséi'e] néi'niképp jar'ítható. ezér't a táplálÓ lril]ózat f-esz'iiltsé:gét ló 2i3 l_Iz_le. rl]etl,ee!l\les vi]SLltali 25 1-1z-re választcltták. A ltrotorolt sokpólLrsúak. koiirperrzáltal<. itlasitllális liapocs1.e-szLiltségtili általáball 400-650 V l<özött van' ntég a legrragyobb teljesítnrén;,'úi1i,'..1-'-,,'r;eknél is. 1jitllekternrószetesen aZ az ára. lrog-v a nrotoroi< - és így a tt'alrszfornrátor szel<tttrcler' - áianla i'eetr nag;,(3000-4000 A. i1letr'e 8000-12000 A). t]relyhg2 az ál'arrrirtbarr lér,ő kapcsolól<észtiléke]<et illeszterli]<ell. r'alarnint a felsőrlezetéket frekvetrcia-átalakító állorrrásokból ke]l táplálni. nrelr,e]<nek nagy 1{-sze ntég napjainkbari is szinklon-szinkr'on, va_gy aszinklon-szinkr'on _eépcsoport.

I].5. A villamos gépeli melegedése, híítése

A vi]lanros gépek tizeme közberr a tekelcseiken átfolyó áranrok lratásár'a a'ieker'cse1ési arryag oiuroselienállása, valanrint a rzastestben kialakuló örvérryáranrok és a vas lriszterézise rniatt ho ]<eletkezik'Ezeket a lróveszteségeket (nielegedéseket) rrrár a tervezés során figyelerrrbe kell venni. A nrototrrraximális lrornérsékletét is neglratátozzák, me11,91 a gép nern 1éplret tÚri.

A villarrros gépek nrelegeciése szernporrt;ából e]sőc1legesel1 nregiratározó a gép árattra. Háronr jelleg-zetes árarnértéket szokás meglratá'ozrri, nrelyek a gép melegedési jel1eggörbéjével szor.os kapcsolat-ban ál]nala.

- Indító áram: az a Iegnagyobb átam. ne1yet a gép irrdításkol - általában legfeljebb 5percig - kái'osodás rrélkül elvisel.

_ Órás áranr: azazáramér'ték. rneiiyel a szobahonrérsékletű motort terlrelve egy óra alattéri elaz ál]andÓ áralnhozÍattoző - tizernl - lrónrérsékletet.

- ÁllanclÓ ár'am: azaz átanlerősség. airrellyei a illotolt l<orlátlan ic1eig terhelr,e nelegec1é-Se Ílem iépi túl a -eéple nregengedett me]e_qedési ér'téj<et, tehát a gépberr keietkező és aleadott hő egyrnással egyensúlyban van.

,r_A villarrros forgógépek hiitése - szellozése - általában kétféle lelret:

- Örrsze]lőzésÍi gép: a szellozteto légárarrrot biztosító szel1ozo lapátot a gép tengelr,-l'égére szerelik f-el oli'an trródon. hogy bár'trrel,vik irárrl'il forgás esetétt elegerrclő l1let1\l-rlt'iségLi szellljző ler'esőt áramoltassorr át. Az állórészt bor'dázattal látiált el és - a forgó-rész]rez hasortlóatl - légcsatorrrákat alakítarrak ki betrne a ttagr,obb htitőt'eltil..t biztosí-tiisa érdekéLlerr.

Önszel]tizéstielt általában a c1ízel-villanros tnozdotr},ol* fógerrerátot.irr_ a r'illatrros se_gédtizenli nrotoroli (szellozőrrrotot'ok. Iégstiríto-lrajtórrrotorok). i,alar-rliLrt a liisebb te1-_jesítnrérrr'úi r'aslttijárrrrlil,ek (liözilti r'illatrros, fö1c]a1atti. HÉ\/-r'lrotorltocsi és nlozclonr.)r'otttató rll o t tlrj ai.

- Ktilso szellozés[i. r'agy átszellőzött gép: kiilor'r szellőző r'errtijlátor szolgáltatja a gé1lszánráteL a htitő 1ei'egőt. iiyerr 1r[itéssel rerrclelkezirek a naql,r,asúti rlorrtatÓjártrriir,eitvillanlos Volltató1notor-j ai is.

I(orllol,v problénrákat okozhat a nrotoro]t szellőzésérrél a beszívott lei,egő szt-tjlr.r,ez€ttsége. ezért aszelloző let'egot t-trittcletlkor tisztítarri. szúlrrri kell. A szeIlőző ler'egő konrnrr_ttátoros gépek esetébetr aszéri]<efékboi keletliezo l<eÍ-eport is eitár'olítja. J

1 2 "F'Ét vpzrrŐx" Ánamrn_ÁnvÍrÓx

Egi'cs i<éiuiai e]e-tlrek iszjIicitlrr'r - Si. gernrániunl - Ge' szelérr - _Se^ stll.)1l:;;,tir állapotbilrl igl:li _i1tszigeteIiili. de fér'rllllel érillt]tezve átrrreneii e]lená]1ásr-rk je1entóserr iecsölikerl. J]: rirla_jöcrttsireLti< aiirp-

.j án té1r,ezetőliélrt a l lta j rriazh attik.

i\ tiszta félr'ezető 1t]l':tgoliat tőltil.: e1térő ]itilso elekti'oirt'etrcIszerL't (egg1',:i ioL'rb. r,iig}'ker,,:scbL-.i'egyérték-eiektrotitral r'errdel]tező). kis rrrenrryiségi1 arr1'agol<kal szenn1'ezl'e trlyitt-t tttii,agoliat tlr..e_r[ink. rrreivek csak az egr.ili itárt;,i1 álamrzezetésre alkalnrasak.

r\ félr'ezető arlyagoli Szelttr.r ezése tehát l<étféle lelret:

,,N''-típusú félr'ezefő: olyan szennyezó anyagot tartalnraz, nrelytrel< aton1ábari a leg-ktilső iréjoir több elektlon van, tnely könrryen szabaddá tel'rető. teI'lát az atlYagban sza-bacl riegatír' töltések. elektlonok lesznek.,'P''-típusú féIr'ezető: olyarr szennyezó anyagot tat1alnaz, ipei'vrrek atorrrjában a ieg-k|ilső iréjon ]<evesebb elektrorr van. Itt telrát elektrorr-hiárr1, (,,l),uk") i<eletkezik. azanyag pozitír, j ellegti.

A felvezető eszköz tulajclorrképpenazegynrás rrreilé ellrelyezett P- és N-típtrsir réteg(ek) közötti át-menet(ek).

kiuÍilell réle9

A P-N átmenet keletkezése

]2.]. tr{em vezérelhetőfélvezető - a rliócla

Alapáiiapotban a,,lyukak'' vonzzák az elektronokat, melyek szabadon elmozdulva az átmenet hatá-rán átlépnek és egy meghatározott vastagságú ,,kiürített réteg" alakul ki.

L

93

Ha a P-rétegre pozitív. míg az N-rétegrera az elektroirok a pozitír' póltrs. nríg airán\'it (nr' i tó i rárr1,Ír) fes ztil tsé g h atás ár'a

liapcsoláson áranr fo 1t'ili.

negatív fesztiltséget kapcsoltrnk, akkor a fesztiitség lratásá-

,'1,\'Li1iali'' a negatír, töltés felé kezderrek át'alrrlairi. Az ilr'erra i<itiLített r'éteg eh'éltonyodik. az ellenál1ás lecsokkerl és a

o kiÜíttell réleg elvékonYodik/

&d

a

1.:

::

ÉÉ,

t:.

!

A clióda nyitóirányír műköclése

Ha a P-rétegre negatív, az N-rétegre pedig pozitív fesztiltséget kapcsolunk, aj<kor- a P-réteg lt ukait anegatív fesztiltség yonzza, az N-rétegre kapcsolt pozitív fesztiltség pe{ig az elektr-onokat vonzza, akitir'ített réteg nregvastagodik, az ellenáIlás jelentőserr megnő és a töltések nem tuclrrak átjtrtni rajta.EZt zár őir ányir feszültsé gnek nev ezzik.

' A cliócla zárőirányű működése

' on*17**,uo.::..

nyr tóirány

zé.óiróny - .-.

A cliócla jelölése 'A PN-átrnerret a téivezető diÓda. nrely a töItések mozgását csak az egyik irárrybarr teszi ielretől,é. A

dióda telrát kétrétegti féIvezeto.

A clióda karaktelisztikái :

_ N1itóirtittylÍ korukterisztikct: rrrar' kis nyitóirárryú fesztiltség esetén is az átam gyorsanenrelkedik. A ]<arakterisztika egyik jellernző pontja azU7 rryitó fesztiltség, arrrely $eI-mánium-diódák esetén (Ge) 0,2-0,4 V. szi]íciurn-diódáknál (Si) pedig 0.6-0,8 V. Pár-huzamosan kapcsolt diódák esetén a túlterlrelés eikertilése érdekében fontos a nyitófe-sztiltségek azonossága, ezért az így kapcsolt felvezetőket mérés alapján összeválogat-ják.

- Zdrőü'cínyú karukterisztika: zárólrányű előfeszítés esetén visszáram folyik, rnely an,vitóirárryirlroz képest igen csekél-v (1-10 pA nagyságlendti - szivárgó áram). Azá|ta-lános céiir diódákat csak a rnegengedett lnaxinális zárófesztiltségr'e (Urrn'o,) szabadkapcsolni. nrefi torlábbi fesztiltségnövelés lratásara a zárőírányii áranr 1ar'iiraszerűennövekedni kezd, nrel1' a fé\vezetó túlmelegedéséhez vezet és törr]<rete szi a diődát'(zátlatossá válik, tehát mindkét iranyban vezet). A maximális zárófeszültség értéke atípustól fuggően 10 V-10 kV között lehet.

l nyi{ó+

-t--u*

kiijrllell !99y holónéleg

94

A diód a kat'akterisztikáj a

A Íélr'ezetők és terrrrészetesen a ditldák szálrrála a SoIoS kapcsolás iqerr kecll,ezotlerr igérrr'ber;éteit.ielent. ll1ert a rr1;j16' es a lezárás solrtrsetrr r-ig1,anabbarr az ic1ópillanatbatr törtérrili. i\z eltérő rrr'itási észárási ictopillar-ratok tliatt a később rlezettri kezdő. illetr'e korábbarr lez.áró Íéli'ezetőkr.e jtrto zárófe-sz|iltség rneghaladlratja a trregenuec1ettet. trreir; a télrrezető tötrkrenretreteléhez Ve7-et. Etrnel< meg-akadályozása érclekébetr eg1'részt karal,.terisztikáik a1apjár'r r'álogatják a félr'elétőliet. rrrástés-zt el-ienállásokbói és korrclerrzátor'okból Lrgyrrer'ezett ,.RC'' fesztiltségosztó láncgt alkalrrraznak. nrel1, 3diódákra iLrtÓ fesztiltség eg},gn1gtes elosztását biztosítjar\ tltai ltorszertí félvezető-technika nagi,zárófeszti]tségti és n5,i15i16nyú árar-nii e]etrteli eiőállítiisár,allehetové tette. lrogy rre kelijerr {élvezetöket Sorosan kapcsolrri ezérÍ az előbbieliben r,ázolt problérrracsalt a ré_eebbijármŰrtípr-rsokbar-r.ielentkezik (V43 sor.' rrrozdorryok).

A clitic1áIi leg1ontosabb aciatai: U' rr,vitÓt-esz-i.iltség, Í,,,.,. naxinrális rrlitóitátrr,ú áttitlt. {'' l,issziirall.LJ,.,,'., rltaxint1rl is zárófeszti l tség.

12'1.1. tr{iÍlöntegcl; cliritllt - a Zcner-c!iirda

i\ 1e ll'ezető cliódák eg1'klilönleqes változata a Zetrer-clióda,viszotrvlag kis letÖrési feszr-iltség nrellett a záróirányÚr ar-arrr

.j. ..

F"E :'T

rrre l yrre lt j e l J ernzőj e. lt tl u r, z.it'ó i t'án;' i11o'.'

rohamosan nÖr,ekszik. Fj_uy-egy diódatí-:.

=:.i:r:'

':.

':-

a

t

ptrs litilörrböző letörési feszliltséggel rerrclelkezik.'!

::tA Zener-cliócla rajzj ele

A Zerrer-dióclakat általában fesztiltség-stabilizálásra (állarrdó ér1él<ű fesztiltség előál1ításár.a) lrasznál-ják

]2.2' VezéreIhetőféIvezetők

ÁPt n1 P2 n2 K

r Rilc Rr

L2.2.L A tirisztor

A tirisztor felépítése

95

fi,

-?: :

A ti_risztor'négyréte_eii. lrár'onr PN-átmerretet tar'talmazó,vezételirető télr'ezető. Azanóclon és a kató-dorr kírri.il r'ezériő elektróc1ja is l'an ('.G'' - Gate:kapr-r).

Ha a tir'isztor negatíri záróf-esziiltsé-eet kap. igerr kis értéiirli r'isszái'atrr fo11'ik r'ajta (trtA rrtrgrságretl-C1úi).

Ha 1ozitír'fesztiltség kertil zrz aiiÓdt'a. akjtor zárt á1lapotból a G_r'ezéritleiektr'ódra aclott pozitÍr té-sztiltséggel vezeto állapotba r'ezér'eihető. A rrezér'io árattr né]rár1), l00 rrrA llagyságrerrcl[i' .,\ nritás ar'ezerlőáranr nreghatár'ozott ér'tékérrél kovetkezik be,

A tiLisztor net'trcsak a r'ezérlo elektrÓdára adott pozitír' áranrirr-ipttlzussal g1,iLjt1rató be. Iratleitl Llc--kapcsol akkor is. ha a trvitÓir'ut'v"ú fesztiltség tirllépi a tilisztorr'a jellenrzo billeriő fusztiltség (Lls,,)érté]iét. \/a-qy ha a pozitír,' lésztiltsé-u igerr rrreredeketlnöl'ekszik. Ezabeliapcsolás azorrblill a i!!ii_:ze_to nreglribásodásálroz \iezet. itrely'et nreg lie1l akadáIyozrri.

A tirisztor l<iliapcsolásárta]t t'eitéteje. lrog1'az árárn rrreglratározott icteig a tartÓzit'atn (l,,rai:i r--söI(-kerrjerr. Ez az iciőtartanr.ie'letrtoserr csökken. lra a'tirisztor'arrócljára a kikapcsolási Í'ol1'arrrr.t liözberrnegatírl fesziiltséget adtrnk. A tirisáor kikapcsoláSa eredrrrényes- azaz a pozitív arrócll'esz|iltség. r,isz-szatérésekor neÍl kapcsol be isrrrét vezérlójel nélkül. ha az áram rrullaátmenete és a visszittérii Fe-sz|iltség rnegjelenése koz-ött eltelt ..kínréleti idő'"nagyobb, nritrt a tirisztor'rar jellerrrzo 10-2{]0 !ts_Ös..szabaddáválási ic1o''. Ha telrát árarnköri sajátosság folytarr a tirisztor árama nenr csökkerl a iartó-ár'arnná] kisebb értékre' úrgy i<Liiön oltÓáranrkörle van szükség. t

it

72.2.2. A GTO 'l

GTo Gate-Tur'n-oÍT tirisztor, tehát a vezérlő elektródján át kikapcsollrató tirisztor.. Négylétegű.PNPN szer'kezetti és a közönséges tirisztorhoz lrasonló felépítésii. A tir'isztor szerkezetének lllegf-e1e-lő kialakítása teszi lelretővé. liogy a kikapcsolás a vezérlő elektr'ódorr kelesaül is bekörletkezzerl. Akikapcsolás feltételeilrek Íigyg|gnber,éte1ér'el a vezér1o elektlódot a katódfeltileten úgl' kell kiala]<í-tarri (célszerŰrerr kör'körös lenrezek fonrrájábarr), hogy az az egészkeresztnretszetben hatásos 1eg-1'g11'

A vezé rIőelektródj án át kikapcsoIható ti risztor v ezérlő elektró dj án a k kial akítása

A kikapcsolásltoz szükséges vezéilőáram ellentétes iranyú az anódfuamhoz képest és nagyságrendi-leg hasonló értéku, míg időtartama a szabaddáválást időve1 azonos nagyságú'

.,9:. :j+!

lerrrzi és g1'irjtóárarrrul' is na-et'obb. rrririt a kozoriséges tir'isztoroké. eirlrez jánrí még az igerl '.'ug1:Li-kapcsolási ár'arr'rirrtpr-rlzrrs. Előrir'e visztlt-tt. lrogv nincs sztiksée egyerrálanrit körben borrr,oltrlioltó-

árl Ilr körölrre.

12.z.3. Á triac

A tirisztor csak pozitír'f'esztiltség esete11 grirjtlratci be. a triac rlrincl]<ét ilánybatr. A triac beg;,r_r.,tásal''oziiír' és negatír't'esziiltség esetéir is pozitíl'r'ezér'lőínrpr'tlzlissai lelretséges. Kisebb teijesirilrén'lir'áltakozó álairrtt S7'aggatóliban al]<a]rlazzáli eilerrpiirlruzatnosan kapcsoli tirisztoroli lrel','r.:11. n.'.,.,í gt' az árattt]tör j e1entoserr leegyszerÍisocI i li.

A triac Í'elépítése és jelleggörbéje

12.7,.1, A tranzisztor i'=al; ':' :, * l.i

l)?,t l Áhinolúri's'!t'rtn::i'tzÍt;r e +!', :l Itl!-'!'\:í{ll

L)_osíto és kapcsoló eleirr. Fele1lítése NPirl.\'ag)'I'NP le]ret a ]iái'otl r,á}takozÓ vezeléSii 1cli,czctől'élegsorrendje szer'int. A trarrzisztorok rt{tegeihez- csatjaközó fénres kivezetésej< a kör,etkezök: liol-te}1o1(C), en'ritter (E) és a középső pec1ig abázis (B) Abári. e. az emitter közé ka;rcsolt n1;i1$1,.6-rlrjú 'fusztiltséget változtatva a kollektor áralrra (tC)is megVáltozik. Mivel az enritterolclaliátrllerreterra 'n-r'itóiráni'ú á11 létrelrozásálroz r'iszotr\']a_Í_i ](iS (1 V_nál kisebb) feszültség elegerrclő. ezér.t kisteliesítrnérrrryel befolyásollrató a sokszolta rragt,obb feszüitségű kollektor olcla.1i, az enritter ál.anlmirlkcjzel azonos kollektor á:anr' A báziselel<tróclorr át csak ai-emitter_ és a ]<o{lektoráran:r kis kiilorrbsé-gé rotyit E trrlajdonsága révén vált a trarzisztot' o, *o.iio áramkorcik meg1ratározó elerrlér,é.

cc?

r_l fL^ ü t1-

ffi'^fu Ff',,,ft'?,ll st'll-d.)

A PNP (a) és az NPN (b) tranzisztorok rétegelrenclezése és rajzjele

A traIizisztort elektroriil.'us (érint]tező néll<LiJi,) ka.pcsoiÓkéni is szé]es körberr alkalnlazzak. Ha a bá-zis-ernitter' határrétegerr elegendő nagy nyitófeszüitség van, akkor a ÍranziszÍo]:on nagy ár.arrr alaktl]ki' Ha mindkét rétegre zárőfeszi\tség kapcsolódik. akkor' atranzisztor zártkapcsolóként r'iselkedik.A kapcsoló-üzemmód sajátossága, hogy alezán állapotban levő ttanzisztor koliektor-maradékára-

+.B +-:.

.E ''.:.':

b.1

L

97

rrlát a lehető le-ekisebb rnér'tékŰue keli csökkenteni, ntelv a bázisár.agel lehetséges.

N{arinrális áralrruk 300--100 A. a rrrúiköciési tr-ekl,errcia nrar' 4-5 lil]z.

kapcso lt záró irárrvir fe szÍ.ilts é _q-

1 2. 2. 1' 2. A tén'ezérl é.yii tt.anzi's.ztor

1FET - Fielc1-Effect-Tlansistor: térr'ezérlésii trarrzisztor) A FET_e]< és a bipolár-is tt.atlz-iszrorok rnii-liödesi elr'e közötti lén1'e_ees kLilörrbség. lrog-t' a bipoláris tranzisztcrr kollektoráralnát egr rl;;|15i. .

_n1'Lr PN-átrrterret fesztiltségével és át'anlát'al. tehát viszorrylag rragy teljesítnrétrrrvel lelret

'ezérelrri.tlríg a térvezér'lésii tr'arrzisztorok csatorttaáratrrát vezérlő tesitittseggel' renclkíi,tit t<is ..ii.jr"'j".._]tlr'étel árálr ielret vezér'elni.

Az oxiclált szilícitrrllenrez l'ell-ileti jeleriségeit fellraszrráir'a alalijtották ki a jrzÍoSFET-et (Jv1etal_oxt'cle-Setrriconciuctor-Fielc1-Effect-Tratrsistor' : térrroxicl félrlezetos tér.vezér.lésti tranzisztol) Ezek a'télr'ezetők rlrax. 50 ]<Hz fiekr''errciái-e kis teijesítnrérryek szabáIl,ozására alkalnrá;"i ii;;;;';;;;;.',,'tra-9t'. de alikor a feszLiltség kicsi. r'asY forclítva.).

I2.2.1.3.A2 IGBT

(IGBT - Isolated-Gate-Ripolar-Trarrsistoi = szigetelt eIektróclÍr bipolár-is trarrzisztor) r\ bipclitir.istranzisztot' és a ir4oSFET konrbináciÓjaként kialakr-rlt korszerii eler-rr. 20 kHz fr-ek'errciáig l,jszott)'-lag rrauv tel.jesítrrrérryek k.apcsolására zil]<a]nrirs. kis vezérloteljesítrrrénY tlreiiett.

r i.:. .4 Jétveletők h íítése'.-l',

<l d.l

A félvezetők kialakítása és a hűtőtönkök felszereléseegyoldalú (a) és tárcsa (b) tokozás metszete, egyoldalú (c) és kétoldalú (cl) hű-

tés hűtőtönkket

A téli,ezetők igen ér.zéken1,ek a tÍrlrnelegeclésre, rrr9|rn1k eiobb-utÓbb zár\at a kör'etkeznrénye'

Goncloskoclrri kell telrát a rreszteséglrő ninel hatásosabb elr'ezetésérol. Az egyik legegyszer'irbb hii-

tési rrród. arrrikol.a fél'ezetoli eg1,ik. 1,2gy r'trincli<ét tiielektrócliáLa (ez r-rtóbbi az itgytrer'ezett tárcstr-

kialakítás) - a nag,vobb 1roleacló t-eli'ilet biztosítása érdekéberr - bordázott- jó liőr'ezető tLrlajdorrságir

fénr htitőtörrköt szeteirrek és a lriitötörrköket tnesterséges. rlagr' ternrészetes légát'arrrnrai lrtitili'

A GTo-k a irtrg'otrrán-vos tiriSztorokrrál rrag1,obb r'eszteséggel tizerr-ieinek, a légirtités lratásossága

áitalában lrenr is elegerrclő sz-átrlukla. ezért kialaltítottáli a fbl'ac1él<]rŰrtésii (elsősorbarr olajlrtitésfi)

áranrir.ár'iyítókat. trlroj a ]rÜrtőltözeg - áItalába'l - a cso ltil<épzésit ár'atrr'ezető sinezés belsejéberr

ár.arrrlilt. Ezekr.e a sínekie szereiilt Í'eI a félr,ezetőket iig1'- lrogr'a tetlodött irőt hirtótorrkjeikerr át az

áranrlÓ ÍblYaclél<nali átaclhassák. A lrírtőközeget szivattr'Úti,ai iterirrgtetik és lrőcserélőlrben ttrestersé-

ges légárarrrlással - esetleg r'ízhtiréssel - hirtilt vissza. Készítenek tisztáir i'ízlriltésű ár'arnir'árr)'ító]<at

is.

olajhiitést nrár régebbi epÍtésűr rlirg.vobb teljesítrrrérr,r'ti tir'isztoros vorrtatójárrrrtivek áranrirán1'ítóirlál

is aikalrriaztak (pl.:Ögg l044 sor'' r'agy DB 120 sor' nrozciorr1'ok)' "

12.4. Az rÍÍamirúnyítók legfotttosabb fajtríi

- Eg1,elrirrinyítók: a r,áltakozó fesz|iltséget e g1'ení'eszirltséggé alakídák át'

. e ,r|,rri l,ezéreIltelő klióclús) egl;etlil"ittt):ítók' akinretreten rrlegjelerrő eg)'ení-esz-tiit_

ség rlag;iságia csa[< a bentetrcti vá1takozó l'esztiltség rrtrg1'ságx1ilt iligg

': . ve zét.t:Lhető egyenil.an1;ítók.. zt l<itrreneten nlegje ieno eg).etri.eszLiltség kÖzépértti.

€ * llri,l'ff;m*:lmlis

ertel<i5l lotvarri1tosu".u"É:''*:''u Veszteséggel sz-ahiir-

.vrilrói.ányítót< (inverterek): az egvetrt'esztiltséget v;iitakozÓ fesz-ültséggé aiakítjáit át

- , hc,iózari kon,tntutítcíi1ú i,r,irterek; azátaiakító"T"gl.'ui]váltakozó áranrir lráIó-

É :

zathozkapcsolódik, telrát rrrrikodési fi'ekverrciájéLt" abálóZat szabja rleg, rnel-Y

?: nélktii nenr is rnűködik' .a- .

': ' 'l' -!:''l :'^^'^'"1^]'^l'' az ő+qlnL ít'\ nPm ('-satlal(o7'lK lllcgleVu ValL'I-I\\JZ(' erq-

-i . .szabatlonJitló inverterek; az átaiakító nem. csatlal".:1': nreglevö válta]<ozó ára

' nritlrálózatlroz,ezétatetszőiegestr'ekverrciár'alrntlködiret.

- . v,llruro'; ;'.;;; .';ggatól<: 'u.'1l,u\:':.|:'',''''.Í9

nu*l:,ug,unuk folyarnato.s' váitoz-

,-tatására. nrozgó a]katrészek, érirrtkezok t'e1haszrráiás4 nélktil, vezérellretó félvezető

elernekkel' ' +

- Egy-enáramú szaggatók (choppereli): KözeI áJ'"19: fesziiltségű egyenáranrú álarl-

Íbrrásbói váItoző nagyságÍi egjenfesztiltséget igénylő bet'endezések' gépek tápláiására'

Az egyenáranr ac1otúr.tí.'.iJia.1t', illetve idotartarlrÍr -be- és kikapcsolásása| az iclóegy-

ség aiatt a ter-he1ésre jutó egyenárarn l<özépértéke folyanratosan vá|toztatlrató, szabá-

lyoz1rató'

A fenti árarrrirányító-fajták korrrbinációjával bárrrrilyerr átalakító ber'enc1ezés előá11ít1rató'

Í2.4.I.Egyenirányító kapcsolások

Az egyenir ányítokapcsolások jellemzésére, csoportosítására a következő fó adatok szolgálnak:

Ü l e n t s. z tm;az e gy elltt áLr-v ított te lj e s fé 1 p e ri ó d r.r s o k szájm a-

Ur'zúnl.att.alrszformátor.ágban Íbl1,'ó árarnol< irányának (ilán-vainal<) szárrra'

- Uo: kimenő egyenfesztlltség'

- A kimerreti közepes- és csúcsáram éltéke'

az e gyenfe szültsé g v áItakoző ö sszetevój e'

,"rr.]2'4.].I.l fázisti, ] t'ttas ] litenií (]F]U1Ü) egr-eniritry'ító-kapcsol(ts

A transzfortnátor- szekuncler tekelcsén rrregjeleriő r,áltakozó feszriitséget a cliócla eg-v-enirán.vítja' Adióda csak abbalr aZ esetben rryit, lra unoája'' pozitíi fesztiltség val'i a katócllroz képest' ellenkező

esetbetr lezár. A c1iócia tehát csak nrinclen pozitív féllrullánr esetérL Vezet'

Lz1 FlU 1Ü egyerrirányító és ki nrerreti egyerr feszii ltségén ek j e1alákj a

A kapcsolást a gyakorlatbarr igen ritkán a1i<aimazzák. A tratrszfornrátor számara igerr kellemetlen

iizerrrállapotot jelent, nrivel csak az egyik félperióclrrsban folyik rajta álanr'

l2.4.1.2.I ftzisú, 2 utcls 2 ütemű (1F2U2Ü) egyenirítnyító kapcsolás, egyfazisú híd-

kap c s o l ds, Gr ae t z kap c s o l ású e gl e nil' ányít ó hí d

A Graetz-kapcsolású egyenirányító híd és kimeneti egyenfesziiltségének jel-

alakjaj cpÍ;n q n. - D^ .{il

-' '.

u negatív félperiódusban pedig aDz'Pözitív félperiódus esetén a Dr -D3 diódaágon folyik *,T,

, e- .','-r'' '--:-'1-l+".l'^''llÁ*Á+;;il*É' 'yi .'a.' egyenirányítóiehát hasznosítja avá|takoző feszültség mindkét félhullámát

Nagyobb áramok vezetésére több diódát kapcsolrrak par'lruzamosan, míg nagyobb zárófeszültség

esetén több diódát kapcsolnak egymással .oibu. Ilyen kialakítású a V43 sof. mozdonyok főüzemi,

valamint segédüzemí egyeniranv1iasuis. A főüzemi egyeniranyító egy hídágában 4 diódát kapcsol-

nak sorosa n az I4IOV-ós zarófeszültség nagy blnonságú elérése érdekében, míghídáganként 8 db1 r, ,lla1-l\. JUr\J)cul 4ó r Tv\

párhuzamo s ágatalakítottak ki, mely zsóo Á árrando 11am.',:""é:é]'' '':''? iy:nl':1;1?:,::{jj_á;;;;*ö i{auai,^4x8 db, összesen tehát 128 db dióda van a ktilső és belso oldaiakra szim_

rnetrikusan elosáva.

A V43 sor' mozdonyok főüzemi egyenirányítóit a vontatómotor-szellőzők' segédüzemi egyenirányi-

tóját pedig saját szellőzőjehutt.

Ezazegyenirányító kapcsolás a legelterjedtebb, annak ellenére, hogy 1egalább 4 db félvezetőt igé-

nyel. Elo nye viszont, ho gy e gyszerű transzformátorral tápiálható.

i00

1 2.1. ] .3..4 hín'onf(tzi st| l,ezéreleÍl en (di ódás) hídkapcsol(tsti eg1'enil'án"ító

A hárorrrtázisú 1ríclkapcso]ásbarr a fbgi'irsztót ltét sor'osarr kirpcso1t dióclái'al niitrdig a votlalfeSztiltst{g

tápláLia. a kapcsolás a 1rárotlr r'otlalfe.sztiltség rnirrdeg1,ikérrek rlir'idliét télhtrllárlát ilasznosítja'

A lrárorrrfázisil híclkaprcsolásrrál az eg1'erlit'átl1,ított t-eszliltség liiktetése - tclrlit irtrtrak r'által<ozti Ösz_-

szcter,(ije - igen kicsi' az egr,lázisil euvetrirálr1,ító lríci liirrletlcj eg-l'eItfesziiltségének htrllárrrossága

48 %. ,.'.,íg a irár.onfázisiré csal.. -{.2 9''o. ]rrdLrlitír, terhelés esetéll ez az- értéli tor'ább csökken. c-zért a

l'rárorrlfázisÍL híc1]i.apcscl1ásil eg\'enirárryítÓ tttátt - ke1iőerr irrr1rtktír' tog1'asztó nle1lett - gr'akor'li'itilag

rrincs sztikség ktilön sillrításra.

lrícl l<a'ilcsoi:isri cg1'crrir'áiryító és

-A il

kilneníj fesy_üttsége

A irárclrrlf}izisú ág1,enirárt;,,ító hictart ar va:litti r'or:tatójál'rlr[ivek gt'akoLiatátran e]siisorlran it ]<ot's:zcrÍl.

clízc]_r,illarrros mozclotlyol< eróátvite1i renclszerébert találjLll< l]1eg. ''\ dízelrnotcrr ]-rár'oi-r-ilázisir szirrl<-

t.t--rtrgenerátort lrajt' trtel1,ttek feszuiitségszabáIyozása irdán ralóstrl rneg á járnrű teljesítrrlér'ry-szzrbá-

ly'oiása. A gerrei:átor. által termelt - fordLilatszámtól fliggö frel<r'ericiá_jrl= - váltakozó ái'anrot azr'tiárl

r'ezére1etlen lráromfázisir ilic1l<apcsolásir egyerrir'árryítór'ai egi,enirányi1i4t !1 1 \:].]:l:,'t'járrrriir'ei_r'iél közvetlenü1 ezzel táplál.ják a lrullárrros egyenálanrÍt vontatótnotoroliát (N4AV T1463 és M4? sor'o-

zat). A legirjabb'fejlesztésii jár'rnűr'ekrréI - a késobbiekber-r L]elllLltatott rrtódotr - itJabb ár'anlirán5'ítÓ_

val isntét irárorr-rfázisit, változtatlrató fi'ekvenciájú és fesztiltségŰi r'által<oZó áraitnlá alakítják áÍ az e-

^_-;'-l,'-^,. ',^,^+a+Á,lrn+^.,-l' cz4rrrÁrq .gyerrÍ'esztiltségef az aszinkron vontatónrotorok szánrára'

12.4'].1.Aszitlln'tetrikus, féligl;ezérelt. eg;J'azi'sú. híctkapcsoldsú' lirisztot'os eg',-enirá-

tt1;i1o

Arrny'ibarr ]<ti1ör'rbözik a Graetz-lrícltól. lrogy az egyik ágábarr a diódák helyett tirisztorok varutak.

Nag,i i114.,Ltírl terhelés esetén nrindkét tirisztor lezárI' á11apotánál (..szabadorrftrtó á1lapoÍ") az irrdr:k-

tiviiás fenrrtartj a' az áranlot, az áramkor az L,. R,, D 1 és D2 álanrúton záródik. telrát a diódákorr akj<or

is folylrat árant,amikor a tirisztolo]< nenr vezetnek.

Vezérlés: az a-gyujtáskésleltetési szög beállításával, illetve változtatásár'al a kimeneti egyenfesztilt-

ség és áram folyarnatosan szabáIyozhaÍő, az egyenirányító-hícl alkalmazlrató pélciául egyenáramir

m o t oI fo rcl r-r ] at s zárrr - s zab á l'v o zás ár a ls .

Az ábtán az L]d kinrerrett eg1,errf-eszültség jelalalqa látható. cr.-g-vii1táskésleltetési szög rrrelletÍ. Az

Ir_r(t)' Ip(t) diagramok a tirisztor'ok áramáÍ,migazlol(t)' Ioz(t) diagrarrrok a diódák árarnát nutatja

az td,Ó (t) fuggvényéberr' Az ábta legalsó diagramján a háIozatt feszültség (Uil időfuggvényét raj-

zoituk fei, melyhezviszonyítva vizsgálhatő aberendezés által felvett áram (Ig) időfiiggvénye. AzábrábőIláthatő.hogy az egyenírányító szinuszos tápfeszúltség mellett nem Szinuszos-, hanem négy-

-;->tS

:5,.''€: ::* i=::A hár'ornliizisti

rOT

szog-jela1akir áranrot vesz fel a lrálózatból. Ir4egfele1ó nratenratikai átalakítások segítségér'el belátha-

,o, togy a periocliktrs rrég'vszög-jeI felborrtlrató r'égtelen sok. folt'alrratosarr csökkerrő csircsértékti- az

utopfrlt,,.ncia egész szárrru többszöröseit tartaln'razó szirrtrszlrtrllárrrok összegéle. Az 50 Hz-es ösz-

szete.,ót olrtplturntoniÁttstrak, trríg ennek egész szánril többször'oseit (100 Hz. i50 Hz' stb') pec1ig

felltarmottikrlsoÁrrak trevezzrik' A felharrrroriikttsok a táp1áló iráIózatbalr Szetrnyg2é5t jeieriterrek.

,.,'e.t az 's0 Hz fr.ekyerrciára késztilt bererrciezéselt szátrrálzr kzirosalt (pl.: a kondenzátorok látszÓiagt'rs

ellelrállása a frekl,etlcia nöl,ekecitével csöl'kerr' telrát a felharrrtor'rikLrsolt tii]árainokat okclzhatrralt

rajtr-rk). telrát a kapcsoiás egyik nagy hátr'árr)i a a terlTlelt felirarrrrorlilii.rsok rragy száma.

SziL'rtén a le-oalsó cliagrarnbarr tr_irrtetttik fe1 szaggatott r'onallell a kapcsolás alaplrarrlotiikr-ts áranra.

tehárt az 50 Flz-es ár-árrrosszeter'őjérrek iclőbeli letutásiit (IHtsorrrl). N'Iivel a te[jesítményt a táplá1ó

lrálózatbarr csak az a1apharinonikr-rs összeter'ő szállíÜa (a felirarrrrorril<r.rsokat kizárólag aZ eg1lgni1a-

rryítÓ berend'ezéshozza létLe). entrek a fázisl'relyzete beÍbi1'ásolja rr feivett ilatásos és irrecldó álanrolt

' cÍ'

nagvsá_uát. Az ábra aiapján r'rregállapítlrató. 1rog1,' az aiaplrarnronikus ár'anr épi7er, 1=

rp szöggel

késjk zl fesztiltségliez képest. Mivei azábták a kapcsolás ideá]is nrŰrködése esetérr érl'én)'esek- ezért

trregállapítlrató. 1rog1, a fázisszög (q) közel egyer'rlő a g-vúrjtáskésleltetési szög feiével (a r'alóságbarr

kissé nag'r'obb), tehát a cosQ teljesítrlérry-tényezó ér'télte is arrrrá] kisebb. nrirrél rrag,vobb a g1''itjtás-

liésleltetési szög.

Le'orilratÓ az a kovetkeztetés. hog1, v7eg1'er'rirárr1,íÍcs zlz áitalar táplált motol ir-rclítása icleién. anrikor et

$-r,tlitásltéslcltetési szög nrég l1agy. rerrclkír'til nag1,nleclclőál'arrrot r'esz tel a lráiÓzatból.

.i ::+

:# : 4.1

.:l

':i

a

'11

:'-:-

.I! ;T i;

!t, io,

D2

Lt

u.{ Iu.I

T.

i 1,,, i"i

A fé|igvezérelt aszimmetrikus egyenirányító híd és jelalakjai

r02

A rneclc1őáranok csöld<entése érdekéberr a gyakorlatban a rragyobb teljesítmén),ekrrél két féligi,ezé-t'elt aszitrrnretriklis 1ric1at 1iapcso]trak sorosatr és ezeket köllető vezérlésseInrtiköc1tetik . Ez azÍje1erlti.htlgl' közr'etlentil az elsii híd telies itivezérlése előtt kezc1ik a rnásoclik hidat tryittti. íg1' a teljesít-trréirr' ltét télre oszlik és a l'rálózatot kisebb meciclő álamok terlrelili. rlrég1rozzá rör,ii-1elrlr ic1eig. l.-a-lanrirrt lészteliesítrrlélrr'eli esetén is kisebb a berenclezés rrredc1őát'am-igénl,c.. A Liipcsolás rlrási]ttragr'hátt'ár1'a telrát ir tlég ígr' is rrragas nieciclőáram-fellraszrrálás.

liét sorosarr kapcsolt aszitlrllrettikr-rs lrir_1at tartaltlraznali a V46 és a Vój sol'. tll,.lzclorrro1r tőiizeIl'rieg1'enirátr1'ítÓi. rrlíg a ltis teljesítnrétlt'[i iégstirítőköri és sze]1ozőj<öri segec1tiz-errri ,-.c-t,etlirá1nítÓkcsak eg}/-eg\i féligvezérelt aszitrrlrrett'ikus lrídbÓ1 ál]trak. Mirrc]eg1,'ili e*!.r,etrilátll,ító tárcsa-féh'ezetőkboi éptil f-el es le_chiitésii. a\''6j sor' nrozdonylrá] a fótizerli eqyeItirátrr'ítti szekrcitrye]iet 3-3. a segéc1tizenri egyeLliriiny'ító sze]trénvt 1 c1b saiát szelIőzó lrÍrti' A V46 sor. lllt)Zc]ol-lvoii főiizerllieg)"etrirárryítója közös }iázbirtr \/all a segéclLizemi egyerrirányítór'al és lrtitését a7 1. Ír-lr.gtir,áz rlolrta-tótrlotor-szellőzője végzi. A légstírítő-köri egyerrilárryító orrrrragábarr t-izernelhe1 nresterséges sze1lő-zcs tr,-ilkr-il is.

.. L -

- \u,Í_

"'1lFn"'I

f- r,

f. ''

(

tsTr-t /[", i

\lFrs

fTrL\or

Sorosan krrpcsoll

a

TeIie.sen yezérelt'

u,üLT

QT

+ ."1

i

F

':,

l:í

.:l

.::

téligvezérelt aszirrr nrett"ikus hicl a k

e g1lfd z i sti e 53, e n i l' d t 4; í t ó - t t í t]I1 t1!.+.

,a

Teljesen vezérelt egyfázisú egyenirányító híd

Ha a féligvezérelÍ egyetlirárr.i,ítÓ-1rícl két diódáját tirisztorokkal lrel),ettesítjiiit. a]<l<or aZ eg1;e1jp{n1;i-tó teljesen vezéte]tté teheto. A kapcsolás előnyös lelret finonrabb szabál1,ozhatósága szenrporrtjábóJ.Ilyerr egyenirányító végzi a V63 sor. mozclonyok vegyes gerjesztébűr lzontatónrotor3ai kr-ilső ger-jesz-tőteket'cseinek táplálását. A gerjesztő egyerrirányító a nrozdony segédtizerrri egyenirátr),ító-bererr-dezésének része.

Az árarntrányító meglratározott g'vigtáskésleltetési szög felett váltóirányítóként - hátozati konrnru-tációjú ittr'erter]<ént lntiködil<. nrelyngk sotán, az egyenárarnú oldalon terrnelt fesz|iltséget - a fél'eze-tők által rrreghatározott. riáltozatlarl áranrírány rriellett - a megJer,ő váltakozó álanr[l liálózatba. r:á1-takoző feszr-iltséggé alakítr'a vissza tudja juttatrri' alkairnas telrát a yisszatáp]áló r,il]arnos fékezésre.ilyenkor azonban - szintén nagy felharmonikus-tat'talom nrellett - rendkívril rossz teljesítmérry-té-nyezővel dolgozik'

103

1 2.4.1 .5'1 .Közepkivezetésű, - takarék-kapcsolás ú - teljesen vezérelt,

e gyfaLi so egye n i rá n yíti h Í d

A következö ábran a med.dő teljesímény csökkentése érdekében kialakított - úgynevezett takarék-

kapcso'ású - teljesen vezérelt .év."i'*íító híd elvi kapcsolása látható. Az aramiranyító működése

;ű;, ;"*u tet t"t...o u.'er".lt hidat sorosankapcsolnank. Ezze\ a transzformátor-középmegcsa-

poláscis módszerrel u ,oro.Á tapcsolt hidakhoz képest még h'arom tirisztor is megtakarítható'

€ o.l *rék-kapcsol:{sÉ teljesen vezérelt eryeniránynu *lu.'"lr-

vízlzta : l ''E '-' ótrzemi egyeniranyító-

Ilyen kapcsolÁú a'ÉDVmot sorozatri villamos motorkocsi\ teljesen Yéi":'l: Ija.Megyenirány rtd *egyeniáramúkozbenső kört és annak "ljT:;i+itorgjtó

tekercs közbeiktatá_

sáva1 _ a vontatómotor-váltóiÍánftót tÍryLánja. A teljesen vezérelt hídra avissatÍtpláló villarrros fé_

-:x É;;;il;; szukség. Vi'ouiapr'a,a'kor - mint an at2.1.4.5. fejezetben is említettiik _ a

il;|f,r;í'íá iordu1 meg a-vontatlskor érvényeshez képest, az tt arryt afé|vezetők kijelölik' -

A kapcso1rfu rendkíviil ,o.ri t"13"rítmény+ény eiőve| és nagy felha:monikus-tartalommal műkodik,

,ij ja'*ti*tue mar nem ezt a hajtasrendszert építik be'

i . r--!LL ^t^ ' t

p.4.2;Az eryenirányítóknéhány kiegészítő eleme , '

I 2. 4. 2. 1 . Simít ó'foj t óteker cs

A diódas egyeniranyítók kimeneti feszíiltsége és arama liiktető egyenfeszültség, ill. -aram' A tirisz-

toros egyeniranyítók egyenaramanak és _fJsdiltségének ltilrÍetése még nagyobb mérvr:' főként a

nagy gyújtaskésleltetési szogek tartomanyáb*. e' ily.n ltiktető egyenfesztiltség közvetlenül nem

alkalrnas sem motorok, semledig egyéb á'uo'i'*yitók táplalására' ezértazt simítarri kell'

;"*a"u*"itasú fojtót.t.r"set kepesek arr1 hos1 a ltiktető egyenfe9zültség hullámvölgyeiben

4.rajtuk átfo1yőáram által keltett mrígneses teriikben trirqlt energiát leadjak és így a hullrímvölgyeket

kitöltsék és a ltiktető egyenaramot a villamos gépek, készülékek és egyéb aramiranyítők szÍtmára

már elviselhető mennyilegti váltakoző aramú összetevőt tartalmaző hullámos egyenarammájlaklt-

. jak. A diódás hidakhoz kisebb, a tirisztoros egyeniráayítókhoz nagyobb induktivitású fojtótekercse-

ket hasmálnak.

Üd

tr F7

To,.

T""

Ir

r04

A hullámos egyenáram kialakulása a simító_fojtótekercs után

A simító-fojtók altalában léghiitésűek. A V43 sor. mozdonyok két fojtótekercse (motorkÖrönként 1-1) alumínium vezetékből készÍ'ilt, alló helyzetű vasmagos fojtó, melyet saját szellőzóje hűt. A v46sor. mozdonyok fojtótekercse a mozdony első felében taláiható. Kivitele csak aruryiban különbözik aV43 sor. mozdonyokéitól, hogy fekvő helyzetii és a nagyobb induktivitás elérése érdekében réz ve-zetékből tekercselték. (Aréz fajlagos ellenallása az alumíniuménalkisebb, tehát a kisebb keresámet_szetű huzalból nagyobb menetszám tekercselhető fel azonos térfogatban. Így érhető el a nagyobb in-duktivitás.) Hűtését az l. forgőváe vorrtatómotor-szellőzője látja el. A v63 sor. ,mozdonyokban for-góvazanként sziirtén 1-1 fojtótekercs vaÍl' melyet azt71ető vontatómotor-sze[Bző hűt.

I 2. 4. 2. 2.Levalasztó fojtótelcercsek

A tirisztoros aramiranltók általtermelt felharmonikusok és egyéb zavaráramok és zavarfesailtségekátjutnak a masik aÍamiÍanÉó tirisaoraihoz is és ott szarrdékolatlan gyujtast okoáatnalq ezért a tt-risztoros aramiranltókat a valtakozó aramú oldalon célszerű egymástól elválasaani. A fojtóteker_csek alkalmasak arrq hogy ezeket az áramttiskéket letompítsák és ne engedjék ki a hiúózatha.

A levalasáó fojtótekercsek* kozvetlenül a tirisáoros egyeniranltók Üé, a valtakozó aramú oldalrahelyezik e\ az éramranyítóval sorosan kapcsolva. Ilyen levá{asaó fojtókon keresztúrl tápláljak aY46és V63 sor. mozdonyok segédtizemi egyeniranyltó hídjait.

:t:

] 2.4.2.3.Kommutaciósfojtótekercsek i

Ha egy aramiranyít ő ágat ínusy aramok míatt parhuzamos ágakból ketl HalakítaÍfi, a}&or számolnikell azral, hogy kommutáclőkor a félvezetők vezetésbe billenése sohasem egyszeÍÍe, ugyanabban azidőpillanatban történik. Ha a parhuza.uros ágakköziil az egyikben előbb indul .meg az áram akkor er_re az árarnágra jut a nagyobb terhelőárarr1 mely rohamosan növekszik és y itt lévő felvezetőket tul-terhelheti. Ennek megelőzésére mindegyik fuanágba a félvezetókkel sorqsan kommutációs fojtóte-kercseket építenek be, mely induhivitasa folytán késlelteti az áran növekedését, mintegy ,seváratjd'a később vezetésbe billenő (gyujtó) felvezetőket, illetve korláttozza az írarnnövekedésének ütemét ésezze|megvédi a gyorsabban vezetntkezdő felvezetőket a tulterhelődésből eredő meghibásodástól.

t2. 4.3. E gyéb áramirányítók a vo ntatój árműveken

] 2. 4. 3. 1.VáItakozó aramú szaggató

A hazai villamos mozdonyok segédüzemi feszriltségének névleges értéke 25O v,mely a feisóvezetékfeszriltségtriréseí miatt kb. 190 és 275 V között ngadozhx. A járművekbe több olyan késailéket isbeépítenelq melyek a kereskedelemben kaphatók és igy a 220-230 V-os feszúltségszintre, illetve an-nak tűréseire méretezettek (pl.. hűtőszekrény, kalorifer-sze|lőzőmotorol stb.). Ezek táplilásfua a!-kalmaaak aY63 sor. mozdonyokban egy úgynevezett feszúltség-stabilizátort, mely kb. 230 V se-gédüzemi feszriltség felett biztosítja a rajta keresztul táplalt berendezés ek számára a megfelelő fe-szültségszintet.

105

r--frt---rffiu,.'A v63 sorozatú mozdonyok fesziiltségstabilizátora ( egyfázisű' váltakozó

áramú szaggató)

A váltakozó áramú szaggató kimeneti feszültsége cr gyújtáskésleltetési szögesetén

A feszültség-stabilizátor - mely tulajdonképpen egy teljesen vezételt váltakozó aramú szaggatő -kettő darab, ellenpfuhuzamos kapcsolasú tirisztorból áll, melyek a kimeneti vríltakozó fesziiltségktizépértékét a gyújtaskésleltetési szog váItonatásáva| szabáIyozzék A fesztiltség-stabilizátor a se-gédi.izemi egyenirrínyítő tésze. ,,.€,t :'.;

t 2. 4' 3. 2. Eglenóramú szaggatók+ '-j'

Az egyenétamt szaggatókat fő- és segédtizemi erőáwiteli célokra elsősorban a közelmúlt korszerűegyenaramú és töbE iíramrendszeni (egyen_ és váltakozó feszi.iltségti hiílózaton egyarrínt közleked_tethető) villamos vontatójármiiveiben alkalmazzák A több aramrendszeriÍ jármúvek is alapvetőenaz egyenérarcru taplálásra vannak megszerkeszfve (3 kV, vagy 1'5 kV) és kiegészülnek még egynagyfeszúltségii (25 kV, 50 }Jz, vagy 15 kV, 16213 Hz), állandó áttételíi főtranszformátorral és ahozzá kapcsolódó diódás egyenirányítővaI, mely az egyenríramú rendszgr névleges tápfesziiltségétáIlítja elő. A szaggatók közvetlentil táplálják az egyenéramú vontatómo|orokat, illetve segédtizemigépeket és lényegében. Működéstik lényege, hogy aféIvezetőket a szabáIyózás adott alapfrekvenci_ával bekapcsolja, majd kioltja' A bekapcsolt és kikapcsolt állapotok időtartama a kimeneti egyenfe-sztiltség középértékét _ időbeli átlagát - meghatarozza' a kimeneti egyenaram és -feszültség a nullaés a maximalis érték között folyamatosan és gyakorlatilag veszteségmentesen váitonathatő.

Sok szaggatós vorrtatójármű iizemel a közúti, előviírosi és ftildalatti vasutakon, illetve az egyen-arammal villamosított nagyvasutakon (Belgium, Hollandia, Franciaország, olaszország, Csehor_szág, Szlovákía, stb. ilyen rend:-.'ii például a Cseh Vasút - Ön - 163 sorozatu 3 kV-os, illetve aSzlovak és Cseh Vasutak Zsn'Öo 362-363 sorozatu 3 kV egyenfuamra és 25 kV 50 Hzváltakozőfe szültsé gr e e gy ar ánt alkalmas villamo s mozdonyai).

A közönséges tirisáorok vezetése a begyújtás után addig tart, arníg a tirisztor árana a félvezetőtejellemző hatfuáxan aLá nem csökken a szabaddáválási időt meghaladó időtartamig. Egyenaramúáramkörben az e|őbbi feltétel nem teljesül, mert a bekapcsolt tirisztor fuama csak akkor sziinik meg,ha az fuankört kikapcsoljuk, ezért a tirisztoros egyeniíramu szaggatőkban ktilön oltó aramkönel kella tirisáorokat kikapcsolni. Nincs sziikség az oltókörre,ha az egyenaramú szaggatőt - a vezérlőelekt-ródj án át olthatő tirisztorokb őI, azaz - GTo-kból alakítj ak ki.

106

Egyenaramú szaggatókat nem csak erőátviteli célokra alkalmaznak. Gyakran van sziikség szabáiyo_zott és stabílizált egyenfesziiltségekre az egyes elektronikus' vagy kisebb teijesítményú egyéb aram_körök tápl.á|áséna. Ezeket a berendezéseket szaggatós tápegységeknek nevezzük.

12.4.3.2.1 .Kapcsotóüzemű - szaggatÓs _ Íápegys égek

E viszonylag kis teljesítményu készülékek központi felvezetői a tranzisáorok, melyeket a vezérlésfolyamatosan be- és kikapcsolgat. Működéstik közös jellemzője a - tirisÍoros szaggatókhoz képest -nagy működési &ekvencia. Ilyen elven műktjdő áramkörök hozzák létre egyes korszerii vontatójar-miiveinkben az akkumulátor feszültségéből a szabáIyoző berendezések múködéséhez, alapjelek, ti-risztor-gyújtóimpulzusok, stb. szárcÁra sztiksóges ktilönfele feszültségszinteket, de néharry vontató_jármű 24 V-os halogén fenyszóróját is szaggatós tápegység látja el.

A kapcsolótizemű tápegységek faj tai :

_ Primer oldali kapcsolóüzemíi tópegység: a háIőzati feszriltséggt egyeniranyítja, atranzlsztor a táptranszformátor primer ríramkörében szabályoz.

_

_ Szekunder oldali kapcsolóiizemíí tápegjlség: aT1tranzisztof viszonylag nagy frek-venciával kapcsolgatva szaggatja uUa" bemeneti feszültséget. A D_jelrí díóda a tran-zisrtot lezarasakor keletkező fesztiltséghullrímot vezeti le. A tranzisáor kikapcsolt á1_lapota mellett azL-jelti tekercs a D diódan kereszttil és a C-jelű kondenzrítor együttbiztosítja a kimeneti aram folytonosságát.

:4.

u".l ,

t.-

éI.:

.,=

.::l

=:a,

t

.T

Szekunder oldali kapcsolóüzemű _ szaggatós _ tápegység

lz.4.4. Yáltóirányítók (inverterek)

A közelmúlt még ma is korszeninek tekinthető jármríveinek bemeneti tirisztoros egyeniranyítói - haazok teljesen vezéreltek - akkor megfelelő gyújtáskésleltetési szög mellett a feszüitség iranyanakmegfordításávalháIőzati kommutációjú inverterként működve képesek az energia-visszatáplalásosfékezésre (p1.: BDVmo|. A teljesen vezérelt egyenirrínyítók vá|tóiranyítő iizemmódjanak bővebbismertetése meghaladja e jegy zet kereteit'

A villamos vontatómotorokat és segédüzemi gépeket, egyéb berendezés eket szabadonfutó (auto-nóm) inverterek táplálják. A következőkben a BDVmot sor. villamos motorkocsik vontatómotorjaittápIáIő inverterek működését és legfontosabb jellemzőit, tulajdonságait ismertetjtik vázfatosan.

] 2.4.4. 1.A BDVmot sor. villamos motorkocsik főüzemi invertere

A motorkocsik rövidre zárt forgőrésni hfuomfáÁsú aszinkron vontatómotorjait egy-egy főüzemiáraminvertet látja eL. Az araminverteÍ megnevezés art jelenti, hogy a kapcsolást szabáIyozott egyen-

É;]

t:,l'

t-.

:::.

lu-,I

.Í.

r07

rírammal ahozzá tartozó foüzemi egyenirányító táplálja és az inverter lényegében a kimenő váltako-zó feszültség frekvenciáját állítja be' A következő ábra a BDVmot sorozatú villamos motorkocsikvontatómoto{át tápláló haromflizisú araminverter' illetve a jármű foaramköri elvi kapcsolását mu-tatja. *"{i

,-F

nek elvi kapcsolása

Az inverter a szabáúyozott .egy2nríramból hfuomfazisú viíltakozó fesztiltsé get áIIít elő, amelynek

frekvenciáját nullától a maximális értékig folyamatosan képes viíltoaatrri. A motona jutó fesztiltsé_get és ezze| egyitt a motor áramerősségét lényegében az egyenirány ítő el|it1abe szintén folyamatosszabályozéssal. Villamos fékezéskor az inverter egyenirányítóként működii és a É'ózbénső Ltirbe e-gyenfesztiltséget táplríl vissza. . ,

A berendezés hátranya" hogy a váltakoző fesziiltsége szinte tisztan rregys#g_iel, mely a felharmoni-kusok széles skáIáját tartalmazz.a és ez a vontatómotoron is felharmonikil oyon1átékok kialaku-lésához vezet, egyéb hátranyos hatások mellett' Előnyként lehet viszont említeni, hogy a jrírmű fő-aramköre a főmegszakítón kívtil érintkezőt nem tartalmaz' amenetitányvéiltast és azaramkör kikap-csolását afélvezetők útjíín a szabáIyozás irányítja.

12,4.5. Korszerű áramirányítók és áramirányítós hajtások a vontatójármíívekbenA legújabb fejlesztésű villamos (és dízel-villamos) vontatójárművekbe GTo-_k, vagy IGBT-k fel_használásával olyan fő- és segédüzemi atamiranyítókat fejlesztettek ki, amelyek lehetővé teszik akozel egységnyi teljesítménytényezőjú és felharmonikusokban rendkívül szegény (tehát közel szi-nuszos) fuamfelvételt a jármű minden ÍlzemálLapotában, beleérlve a visszatápláló vi11amos fekezéstis. Hasonló paramétení ríramokat képesek abátomfénisú aszinkron vontató- és segédtizemi motoro-kattáplátő áramtányítók (inverterek) is előállítani. Így a motorok finoman,rángatő,liiktető nyoma-tékok néllail indíthatók'

Az ilyen típusú aranitinyítók és hajtások felépítése, mikropÍocesszoros szabályo zása és működéseigen bonyolult, azonban legfobb tulajdonság aikat cé].szeriinek tartjuk ismertetni'

108

A fotranszformátorra kapcsolt aramirányítót hálózati, vagy bemeneti aramirányítónak nevezik ésimpulzus üzemű. Ez nagyon leegyszenisífie artjelenti, hogy a félvezetőket a szabályozó berende_zés atápIáIó váltakozó feszültség egy felperiódusa alatt többször begyujtja, majd kioltja úgy, hogyközben a főtranszformátor vontatási szekunder tekercsén a vezetés időtartamara rövidzarat létesli.Az inatrt rohamosan növekszik, majd a kioltást követően csökken' Az intenziv tranziens aramválto-zások a transzformátor nagy induktivitasan feszültségemelkedést hozrrak létre (a transzformátordropja 60 % körüli érték!), mely egyenirrínyítva az egyenéramú közbenső kör feszültségét adja. Ez-zeI az eljarással elérhető, hogy az egyenfeszültség a közbenső körben magasabb, mint a szekundertekercs feszültsége. Az álrarniranyító az egyenélramú közbenső kör feszültségét állandó értéken tart-ja' A közbenső kör egyenfesztiltségének igen kis hullrímosságát kondenzátor-telep simítja tovább. Arendszer sajátsága, hogy elmaradnak a hagyományos funkciójú kapcsolóelemek. A ftitranszformá-torra egy főkontaktor údán kapcsolódik az fuarrtírrínyító. A jarmű főaramkörének üzembe helyezé-sekor a közbenső kört fel kell ttilteni azijzemi feszültségszintte, ezért meghtn az úgynevezett ioltő-kontaktor. A közbenső köri kondenzátorok bekapcsolási aramlökését a töltő_kqntaktor által bekap-csolt töltő-ellenállás korlátozza,. Azilzemkész áIlapot kialakuiásakor a tölt'ö-ellenrállást a meghúzófőkontaktor rövidre záqa. A főríramkör kikapcsolásával egyidejűleg az egyenatamú közbenső körnem lesz fesztiltségmentes, mert a közbenső köri simító kondenzátorok még energiát tiírolnak, ezértaz fuamirényítő egy kisütő ellenrállást is tartalmaz, melyet a kikapcsoláskor meghuzó kisütőkontaktor kapcsol be. Villamos fekezéskor az energia a közbenső körbő1 visszafelé arurr;,k, az á-ramirárryító húőzati kommutációjú inverterként működik.Az egyenaramú közbenső körre a motor-iíramiranyítók v'annak kapcso1va., melyek szintén impulzustizeműek. Az áJlandó értékű egyenfesziiltségből folyamatosan változtatható fesztiltségű és frekven'ciájú - az imptilans-tizemnek köszjnhetően-: a szinusáullánnot igen jól közelítő, elenyésző fe1har_monikus-tartalmú háromfrízisú fesztiltiéget allítanak elő a vontatómotorok számrára (fesztiltség-inverter). Az árarnirányító villamos fékezéskor a vontatómotor ríltal termeltbaromfázisú feszültsé-get egyenirarryítja és a közbenső körnet adja tovább. A vontatómotor előtt egy űgynevezet1előtét_fojtó található, mely kis frekvenciákon megnöveli a vontatómotor látszólugo, éu"oailámt, a fojtót ahozzátartoző kontaktor nagyobb frekvéncirín _ és nagyobb sebességen - rövidre zÍrvakiiktaÜa, mi_vel ekkorra a frekvencia1övekedtével amotor látszólagos ellenálHú is jelentősen megemeldair..A következőkben az Ögg l0t4lt114 sórozafu villamos mozdonyának főáramköri kapcsol ási váz]a-tát mutatjuk be, mely atárgya|telvek szerint működik. .

_rsr.v/rettr ZSr.v/sOnz

q er$z{ -l.il\-

É,+._

st !"31tIt tl46ácq;p\1lll[ kotor -

drauitált'l!\

$ddl_{-,itó

Az ÖBB I0I4/11Í4 sor. mozdony főáramkörének elvi kapcsolása

109

Az inismertetett elveken működő aramiranyítókkal i.izemelnek a tr,tÁv Rt. Bvmot és BVhmot so-rozatuvillamos motorkocsijai, valamint pl.: a DB egyes 401 sorozatu (ICE) és a legújabb 402 soro-

zat1(ICEz) villamos motorvonatai, valamint a 101 és 145 sorozatú villamos mozdonyok is.

Az ismertetett aramiranyítók segítségével egységes elven működő és közel egységes kialakítású, kü-1öníóle aramrendszerű villamos, vaiamint dízel-villamos erőátvitelű mozdonyok építhetők.

A korszerú egyenaramú vontatójárműveknél értelemszerííen elmarad az egyenaramú közbenső körtelőálító ha|őzati aramiranyító, az aszinkron vontatómotort ellátó motor-aramiranyító bemenetét

közvetieniil a felsővezeték feszültsége táplálja' a közbenső kör névIeges feszültsége 1,5 kV, vagy3 kn. Az egyenáramú vontatási rendszereknél a felsővezeték-háIózatot diódás egyeniranyító

aláLlomrísok látjrák el energiával, melyek nem teszik lehetővé az energia aramlási iranyanak megfor-duleását, ezért visszatápláló villamos fékezés csak akkor alkalmaáatő, ha a halózaton közlekediko1yarr jármií, amely a visszatermelt energiát - legalább részben - feltudja hasznalni, emellett a háló-zati feszültség megemelkedése is csak igen korlátozott lehet, ezért sziikség van fékellenállásra, melycélszeruen a vontatómotort táplaló aramirányító egyenaramú oldalara kapcsolódik' szintén félveze-tős szabáIy'ozással, mely az ellenállást akkor és olyan mértékben kapcsolja be, amikor abáJőzatfe|-vevöképessége korlátozott. Ilyen kapcsolású az olasz Vasutak (FS) 3 kV egyenaramú ETR-500 so-rczatűnagysebességű motorvonatának foaramköre is.

Több (3-4) iíramrendszeni vontatójárműveknél, a többfele váltakozó aramú táplalhatóságot a fő-trarszformátor prÍmer tekercsének fesztiltség-átkapcsolasával és 16 2/3 Hz-es típlálásra való mág-nes}ör-szerkesáéssel biztosítjak, míg az egyenánamú közbenső kör feszültségét az egyenLíramú

rendszer névleges bálőzati feszültségének megfelelően váIasztjők meg (1,5 kV, illetve 3 kv). E-gyenaramú tizemben az egyenáramú főmegszakítóról a feszültség közvetleniil a közbenső körbe jut'lE= visszatáp|atő fékezés a valtakoző ératnt hálőzaton"korlátlanul a]ka1maz}rató, mert a hálőzatníindig felvevőképes (az 50 periódusú rendszerben az alallómasi tanszformátorok közvetleniil azorságos hánőzanákapcsolódva tudnak üsszatáplálni, a csökkentett periódusú rendszer forgógépes,vágy elektronikus periódusváltói pedig szintén alkalmasak az energia táramlási iranyanak megfordí-tá5;fua, tehát az orságos hel]őzatba történő visszatáplálásra), azonban az egyenátamúhá|őzatoÍ| azüiernbiztos villamos fékezés az előbb említett okok miati sztikségessé teszi az egyenátamú közben-ső körre kapcsolt fékellenríllás beépítés et. Ez a működésj elve az oBB 1 822 sorozatÚ (,,Brenner''-)

mozdonyrínak, vagy az FS ETR_460 sorozatú (,,Cis'alpino") motorvonatarrak melyek 15 kV16 2/3 }JzváItakozó fesziiltségti és 3 kV-os egyenaramú béú,őz"aton közlekpdhetnek.::-+

Korszení dízel_villamos erőátvitelii mozdonyokban az egyenánamú ktizbenső kört a dízelmotor általhajtott hráromfazisú szinkrongenerátorról vett és haromfázisú diódás híddal egyenirányított fesziilt-ség táplálja. Gyakran erre a közbenső körre csatlakozrak a villamos vonatflítési és a segédi'izemi há-

|őzatokat ellátó arurrtiányítók, átalakítók is és elmaradhat a flltő- és segédtizemi generátor, vala-mint villarnos fékezéskot az enetgia felhasznáLhatő a vonat energiaellátására, és a segédi.izemek táp-

lálásarra. Ha az energia-elvétel kisebb, mint a fékezéskor felszabaduló energia, akkor az szintén akozbenső körre feivezetőkkel szabáIyozható módon kapcsolt fékellenálláson hővé alakítható.

s€gédilrcml atrlrHÍó(segédüzcmeIl' aklrm_

töltés' stb.)

Srlnlcongc-ncr{tor

1' Forgó-vÁl

Aszlnkronvontrtónotorok

2' Forgó-vÁz

Árlmlr{_nyÍtók

Egycní_mmú

lrózbcnsólór

Fóegj'.nl-rÁnyltó

Korszerű dízel-villamos mozdony erőátvitele

110

Végezetül egy igen érdekes hajtásrendszert mutatunk be. A Francia Vasutak (SNCF) 25 kV 50 Hz-es váltakozó- és 1,5 kV egyenfeszriltségű táplálásra alkalmas 26000 sorozatu villamos mozdonyátés a TGV Atlantique nagysebességri vonatokat haromfázisú szin}ron vontatómotorok hajtják. Avontatómotorok állórész-aramkörét hálőzati aramiranyító, egyenaramú közbenső kör és motor-áramirányító táplálja. A szin]<ronmotor forgórész-gerjesaését egy teljesen vezérelt gerjesáő áram-irányító adja. A hajtás alkalmas a visszatápláló fekezésre is, teljesítmény-tényezője közelíti az egyetés primer rírama felharmonikusokban szegény.

A szabályozó berendezés úgy állítja be az állórész-fesztiltséget és frekvenciáját, illetve a forgórészgerjesztőaramát, hogy a motor a maximalis szinkronozó nyomatékkal gyorsítson' A szin]<ronmotorta szinkronozó nyomaték mindig azitjabb frekvenciának megfelelő szinkron fordulatra ,,rántja''.

Az akkumulátorokat a 6.2.3. fejezetben mar isrnertettiik. A korszerű vasúti vontatójárművek iizem_be helyezéséhez elengedhetet]en a megfelelő fesáiltségre feltöltött és sziikséges kapacitású akkumu-látor megléte. A vasúti személykocsik világít'ísát és egyes egyéb berendezéseit iy gyakran kell ak-kumulátorról tríplálni. Töltés nélktil az akkumulátorok _ a jrírmű típusától fiiggően - I/2...3 óra idő-tartamig képesek a jrírmű tizemét ferrntartani, ezért a szÍikséges iizemkészségi szint rnegtartása érde-kében az akkumulátorokat a jármű tizeme során folyamatosan maximális töltottségi állapotban kelltartaní. E célra krilönféle akkumulátor-tcil]ő beren|ezéseket alkalmazrrak.

Az akkumulátorok a következő töltést igény{ik, tehát a töltőberendezéseknek is ezeket az igényekeqkell kielégíteniük: i i_ Gyorstöltés - nagyráramú töltés _, mely a lemerült akkumulátor töltésekor sziikséges.

Ilyenkor a feszültség nern emelledik a maximáIis érték ftilé, de az ararnerősséget kor-.Iátonikell, mert a megengede@élnagyobb töltőáÍam káros tulmelegedést és intenzív..i'gázképződést okoáat, me'|Y az akkumulátort karosítja.

- Csepptöltés - korlátozott fesailtségíi töltés _, mely a feltcilttitt állapot közelében lévőakkumulátort tovább tölti, illewe a feltolt<iu akkumulátort töltött allapotban tartja. A-feszÍiltség nem emelkedhet az akkumulátorra megengedett feszültség folé, mert á tu_tö ltés g azo s o d ás h o z, a kap acitás é s az él ettartam c s ökkené s é hez v ezet._ Puffer ijzem - amikor az akkuniulátor és az akkumulátor-ttiltő együtt látják el a háló- .

zatot és ha a fogyasáók energiaigénye meghaladja a töltőberendezés kapacitását, ak-kot az akkurnulátonalprírhuzamosan táplálja azokat,míg egyéb esetben a fogyasztókatcsak a töltőberendezés láúja el és közben az akkumulátor t is tölti.

Egyes dízelvontatójárműveken és vasúti személykocsikon külön világítási generátort alka1maznak avilágítási (és vezérlési) hálőzat ellátásfua, valamint az akkumulátor-telep töltésére - puffer üzemben.Ezek elektromechanikus (szénoszlopos), vagy újabban elektronikus tciltésszab áIyoiőja (gerjesáés-szabáIyozőja) gondoskodik a megfelelő töltési karakterisztikához (ráramkorlátozás, feszüttseg_torta_tozás) igazo dő működésrőI.

A szénoszlopos szabáIyozőban szén gyiiníkbőIkésniit ellenállás-osziop végzi agenerátor (dinamó)gerjeszLőfuatnánakszabályozását olymódon, hogy egy tekercs érzéke:li az akkumulátor feszültségéiés a feszültség hatásríra a tekercsen áthajtott fuatn mágneses tere egy forgó elemet mozgat, mely aszénoszlopot összenyomja és - a szén gYíriik közötti átmeneti ellenállás csökkentésével - agerjesáőuamot növeli, vagy ellenkezőleg' a szénoszlop összenyomásának lazításávalcsökkenti aa'Ilyen jellegu szabáIyozó-berendezés látja el az M44 sorozatu dízel-vi1lamos mozdonyok te1jesít-mény- szab ály ozását is.

13

iÉ:*!í,

5:

:i

:l::

]::

111

A szénoszlopos szabályozó_berendezés elöl- és oldalnézete

Néhány vontatójármii akkumulátor-töltő berendezésével részletesen is megismerkedtink.

I3.I. A HTV típusú akkumulútor-töhő":A berendezéft a régebbi szállítású V43 sorozatú, és a _ mar selejtezett _ prototípus V63 sorozatúmozdonyokbá, va]amint a BDt-300, BDbt-300 sorozatú vezérlőkocsikba építették be.

A HTv típusú akkumulátor-töltő kapcsolása

A készi.ilék a tápfesai\tséget - mint villamos mozdonyoknáI áItalában - a fotransdormátor segéd_izemi tekercséről kapja (250 V). A tápfeszi'iltség a B] és 82 bínosítókon és a főkapcsolón kereszliiljut a töltőberendezés szórőttanszformátorara (SzTr). Ennek szekunder köre a 83 binosítőn át a TDöntelítő transzduktor munkatekercsére és a D] - D4 snliciumdiódákra csatlakozik. Azegyenirrányí-tott aram a diódálaól az A arammérőn, illetve arurak söntjén át jut el az akkumulátorba, mely aP1'..N] kimeneti kapocspontokhoz csatlakozik. A V feszültségmétő az E előtéttel a töltő egyenfe-

1zv +

nt'*

112

szültségét méri. A TD transzduktornak két gerjesztőtekercse (vezérlő tekercse) van. Ha ezekbennem folyik gerjesáőríram) a transzduk1or névleges viszonyok között aramanak kb. a felét engedi át.E^ az állapotot kézi vezérlésrí üzemnek nevezzúk, melyre a berendezés az automatikus vezérlés 'B8biztosítékanak (250 mA) kiolvadása, vagy kicsavarása esetén önmagátó1beáll'

Normális tizemben a transzduktor felgerjesáő tekercsén át állandó aram folyik, mely afr'teljes nyi-tásra képes gerj eszteni.

A töltőáram beszabályo zását a G1,|egerjesáő tekercsen átfolyó éramvégzí.Ezt azaramot a ZL jelíiZener-diódákból á1ló lanc szabélyozza. A Zener-diódakon küszöbfesziiitségtik alatt nem folyikiíram. Ennek elérésekor belső ellenállasuk végtelen nagyról igen kicsi értékre csökken, 2_3 V fe-szültségemelkedés hatásara ezaz áratn a transzduktor munkatekercsét |ezárja,a töltőaram ilyenkor anévlegesnek kb. 5 Yo-ara csökken, illetve iizemben a mindenkori terhelésnek megfelelően ál1be, atöltőfesztiltséget stabil izáIja.

A késztilék belsejében nyert elhelyezést avilágítási transzformátor is (Wr),a 78 V-os kivezetésre avilágítási háIőzat, a 24 Y -osra a halo gén fényszórók csatlakoznak

Normál tizemben aszabélyozott akkumulátor-feszriltség 90*1 V, mely az akkurnulátor fesáiltség-mérőj éről ellenőriáető.

13.2. Az AT-1 ttpustű tirisztoros akkumuldtor-töhő

Az AT-|típusú töltőberendezéseket azujabbszállítasú V43, valamint a V46 és V63 sorozatú moz_donyokba'építették be. A berendezés segédi.izemi fe"9ziiltgégről muködik és a követk ező fő egységektartomak hozzá;. ': €. '',]Ti.

_ Táptranszformátor (TrD,mely a töltő tápfeszültség-sántjét a jármű segédtizemi háló-. zatánakfeszi.iltségszintjéhez illeszti (170 V, +t2 yo, -3O yo).

- Simító-fojtó tekercs (Z,), mely a töltőfuam hullámossá gátkor1átozza.

segédiizemi fesztiltségből állít elő 78 V_ot a világítási helőzattészére._ Az AT-1 típusú elekkonikus berend ez€s, mely lényegében maga a töltő.

Az ^T-t

típusú akkumulátor-töltő főáramkörű kapcsolása

A töltőberendezés atÍpfesnJltségét a TRF sémajelű illesáő táptanszformátoron keresztül kapja' Azerősiíramú egység egy egyfazisú' természetes léghűtésű, aszimmetrikus féIigvezérelt hídkapósolísú

.,]€ €]l

113

tirisztoros egyenirányító. A soros kapcsolású, ZSl sémajelű simító-fojtótekercs és egy elektrolit-

kondenzátor biztosítjak, hogy az akkumulátorra jutó feszültség hullámossága 15 %-on belül marad-

jon.

Az erősaramú egység védelmét a tirisáoros híd elé kötött illesztett gyorskiolvadású bixosító (B1)

és az RC védőtagok látják el.

A tirisztorokat az elektronikus szabályozó aramkör impulzus-sorozata gyujtja. A tirisztorok gyúj-

taskésleltetési szögét a szabáIyozó kimenő jele ve#érli. A szabályozó feszüitség-alapjelét és ezzel a

töltőfeszültség értékét a késziilék elektronikus vezérlő paneljén lehet beszabályozni - 2 V-os lép-

csőkben. A gyorstöltés aramkor\átozása hasonló módon állítható be (névleges áram 22 A,legna-gyobb aram 40 A).

Túlráram e1len a mar említett B/ jelű gyorskiolvadású biztosító védi a félvezetőket' Az összes se-

gédiizemi \eágazÁs e biztosító után következík, így a biztosító kiolvadásara jelzés nem sztikséges.

Ha bármely okbó| a kimenő feszültség pilIanatértéke 102 v fölé emelkedik (tultöltés), akkor a túlfe-

sziilts ég-védelem |etíItja a töltő működését

Lfesziiltség-hulltÍmossúg védelem az akkumulátor aramkör megszakadásakor avatkozik be. Ilyen_

koi a sziiretlenség miatt a töltő kimenetén az egyenfeszültség hullámossága a haüárértéket megha-

ladja, mely azewes fogyasztók hibás működéséhez vezethet' Ha a kimenő fesziiltség minimuma a

hullámosság miatt periodikusan 55 V alá csökken, akkor a védelem késleltetéssel letil$a a berende-

zést'

Hibajelzések:_ A ,,Tápfeszültség-kimaradds"jelzést (LI) a JI je\urelé működteti. A jelzés ferurall, ha*, .'.

aZ akkumulátor be van kapcsolva és:

. bármely okbólnincs trípfeszültség (segédtizemi fesziiltség - p1': ki van kapcsol-va a főmegszakító);

: ff ilill 1 iíl*''* l;i:Htl::'l::iÍx*; ,;:'trh'ff :::;

A J] rcIé késleltetett működésű és így rövid idejű (tranziens} halózat-kimaradas esetén

nem jelez. E relé feladata még, hogy bekapcsoláskor biztqSítsa a töltő aÍamköreinek

helyes feléledési sorrendj ét.

_ A ,,Kistitő óram van" jeLzést (L2) a J2 je|íi relé működteti. A jelzés elektronikus és a

tti1i'őnríkcidésÍ##lil*f;'l'.,*tíffi#Yfi j1ilffi ,|x?ffi '[fi;,

. belső meghibásodás rniatt nem tölt a berendezés.

_ A ,.Íimenőfeszültség hutlúmossdg és túlfesziiltség" jelzést (L3) a J3 jelú relé működ-

teti. A j elzés akkumulátonól múködik, elekhonikus.

Hibajel esetén az akkumulátor-töltő letilt. A hiba elharítása után a tiltást az NI jelú

,Nyugtazás'' nyomógomb legalább 4-5 másodpercig történő nyomvatartásával lehet

-"':T1T#J:1jl'fr lil:.T'TT1ÍÍ1T',#J;ilH':$xl*"trjiff"'.;ll'

. habármely okból az akkumulátor feszültsége a megengedettnélnagyobb.

A ,,TtÍpfesziiltség-kimaradds" és a,,Kimenőfeszültség hullámosstÍg és túlfesziiltség" jelzések ese-

tén az akkumulátor-töitő JI és J3 sémajelű reléi a mozdony vezetőasúalán elhelyezett hibajelző íz-

zót (piktogramot) is múkodtetik.

IT4

A járműjavítói főjavítások alkalmávalújabban egyes AT-1 típusú töltőberendezésekbe egy kiegészí-tő elektronikus jelző'panel kerril beszerelésre, mely az akkumulátor feszültségének 65 V a1á csök-kenésekor a jármű vezetőasrtalában elheiyezett akkumulátor-töltés ellenőrző lámpát vi1logtatja.

l3.3. A TA 89V/130A típusti akkumultitor-töhő

E berendezést az M41 sorozatu dízel-hidraulikus mozdonyokban alkalmazzék. A mozdonyok se_gédrizemi fesztiltsége és annak frekvenciája a dízelmotor fordulat szánrlátőlfiigg, ezért olyan iott,iu"-rendezés sziikséges, mely a 165'..255Y és 22.'.50Hz ktizött is kifogástatJ'':ű tiz..rr.i. Így;".sztikség lcilön világítási generátorra.

A töltőberendezés harom Íő egységből áll:_ A TR7 jelii transzformátorból, mely a megfelelő tápfeszriltség-szintet biaosítja a töltő-

berendezés szÁméra._ Az FI jelu simító-fojtótekercsbőI, mely a kimenő egyenáram hul1rímosságát csökkenti._ Az elektronikus vezérlő aramkörből, mely egy egyfánsú, tenirészetes léghűtésű, a-

szimmetrikus feligvezérelt hídkapcsolású tirisao.á. "gy".rirrínyító

és ennek gyu3tas-szög-szabályozó, vezérlő áramkörei. A vezérlés aramszabrílyózásnak at,lrenáLil re-sztiltségszab ály ozást valósít meg.

Az akkumulátor-töltő a bevezetőben taglalt követelményeknek megfelelően az akkumulátort kéttöltési feszültségen - gyorstöltési és pufferiizem - töltheti. A fesztiltsJgek közötti átkapcsolás az ak-kumulátor töltöttségi állapotrínak fiiggvényében automatikusan történik. Az átkapcsoláshoz sztiksé-ges visszacsatolt jelet az Árrt jelű egyenríramú tíramváltó szolgéitatja, mely csak az akkumulátor-telepbe befolyó áramot méri. A 83 jelű biaosító a TR7 transzformatár_meghibrísodása esetén olvadki.

rYtB2 TR7 D) \3-....----t

I

I

,l*'u 'vit| +ct2 ct4nllli

I

032

D33

a

+

rtAVI

{.'u

lr'rY2

TI

lwtz

fcr,r

,.rs11Yrtc LvtJ T.i

L- ,s

tl tJ 1,u

VezérI ó órankór

9

,0

,

P2

J{,:

A TA 89v/130A típusú akkumulátor-töItő főáramkörének kapcsolása

A $'ujtáskésleltetési szóg váItoztatása a szabályoző aramkörben lévő mágneses erősítők hirtelentelítődésén alapszik.

A töltőberendezés - az AT-I típusúhoz hasonlóan - rendelkezik feszültség-hul1rímosság- és tulfe-szültség elleni védelemmel, azoÁbanezek működését jelzől ámpanem jeizi.

115

L 4.Kapcs or,ÓxÉszÜr,Érnx

14.1. A villamos ív, villamos kisüIések légköri nyomtísú levegőben

Grízkisülésről akkor beszéltink, ha a gázban (levegőben) aram.folyi!.. A'egymástó1 kis távolságraelhelyezett elektródok között néhany 1000 V feszültségen 10_''-10-o A nagyságrendű ríram folyik.Ez a sötét gázkisülés tartománya. Ha az iíramot 0,01 A-ig növeljiik, akkor az elektródok közötti fe-sniltség kb. 200 V-ra csökken és mar villogást is láthatunk, ezért eá villogó kisülésnek nevezztik.Hasonló jelenség a korona-, vagy csúcskisülés is. (A vasúti felsővezeték, nagyfeszültségű táweze-ték tartószigetelői körül is látható parás, ködös' esős időben.) Az aramot 0,1 A-ig növelve az elekt-ródok között mérhető fesztiltség ismét növekszik, kb' 300 V-ig, eközben a villgsas továbbra is lát-hatő. Az aramot kb. 1A-ig növelve az elektródok között mérhető feszültség tu. zo-gov-ra is le-csökkenhet (kis elektródatávolságnal) és közben megjelenik a folyamatos íy'is. Az áratrl, növelésé-vel az ív fesziiltsége közel állandó marad. 10 kA felett a feszültség lassan ismét növekszik az elekt-ródok között. Ezt atartomLínyt a nagyaramú ívkisiilés tartományanak nevezztik.A villogó kisiilés ríramsűnísége kicsi, az elektródok fesztiltsége viszonylag nagy (kb. 300 V), míg azívkisülésnél az aramsűniség több nagyságrenddel nagyobb.

A villamos ív tehát olyan gázkistilés, amelyet azalábbiakjellemeznek:_ kis feszültség az elektródok között (5_2o v);_ nagy iáramerősség (1 A-nálnagyobb);_ azív oszlopában nagy áramsűrííség (10 A-140 kA/cm2);- *'":'iT:ílff';i;,ffi''fr*T' séklete magas :

ionizációs(az ív fennmaradásót segíti)

_ az érintkezők szétválása (nagy villamostérerősség + az érintkezőkbőI kilépő sokelektron);

- az érintkező széBtál'ó pontjai izzási'g he-vülnek (fémgőzök);

- a magas hőmérséklethatásfua a gánban (1e-vegőben) is ionok keletkemek.

deionizációs atokaz ívben(az ív fennmaradósót nehezíti)

- a töltött részecskék összekapcsolódása,semlegesítődése; ,_ a töltést hordozdrészecskék szétszőrődá-sa;

_ az ívhőmérséklet csökkenése (a bil át-adódik a környezetnek);

_ nyomásnövekedés a hőnaérséklet emelke-dése hatásara, mely a részecskék mozgá-sát lassítja.

14,2. Az eglendramú ív és oltósaAz egyenárarn az ívet fenntartj a, tehátannak oltását meg kell oldani.

Az ív oltását elősegítő tényezők:_ az ív hossziínak növelése, az ív nytjtása;_ az ív hűtése;

azív feldarabolása, több részre osztása.

A mágneses tér ugyanúgy erőhatást gyakorol a viIlamos ívre' mint bármely más ararr|árta vezetőre.(Az ív gyakorlatilag tömeg nélk{ili, atarnjartavezetőnek tekinthető.) A megszakítanaó aramot meg-

1i6

felelően kialakított tekercsen átvezetve és a kialaku'ló mágneses mezőt az étirftkezők terébe vezetvea széwáIó érintkezők között olyan erőhatást gyakorol a keletkező ívre, hogy az elmozdul, kinyú1ikés az érintkezők elé szerelt, szigetelő anyagból készült és parhuzamos szigetelő lemezekből ado ot-tókamrában (langtölcsérben) lehűlve megszakad.Erta megoldást (mágneses) ívf,rvásnak nevezzúk.

Az ívfúr'ó berendezés elve

Wililil{ ilUil WffiWal d, €,

o oltókamra-kialakítások

A levegős ívfuvás szintén kedvező lehet, mertaz aramló levegő is alkalmas azív mozgatásiíra, ki-nyújtásríra, valamint még hűti is azt. Önmagában, egyenaramú ív oltásríra azonbannem alkalmas,áItalában a mágneses ívfuvás egészíthető ki levegős frrvással (pi.: az Öng to++ sor. mozdonyokmotorkontaktorainríl).

I4.3. A vtÍltakozó dram megszakítdsa

A váltakoző arum minden felperiódusban nulla értékre csökken, tehát egy-egy időpillanatra meg-szakad' Ez az idő igen rövid, azonban az ív kialvását elősegíti és oltását pegkönnyíti. (A váltakozóríramú ív könnyebben oltható, mint az egyenárarrtú,) Ha teh'Át az ívet - az'efyeniíramú ívhezhason-lóan - nffitani tudjuk, akkor az az aram nullaátmeneténél kialszik. Ezután csak az íjragyulladástkell megak.adáIyomi az ívmarudékok fetdarabolásával, az ívcsatorna hűtésével, illewe-áz ionok,,kiöblítésével"' Az újragyulladás megakadáiyozhatő az egyenáramnál említett megoldásokkal, va-lamint a'zal, hogy a megszakítást olaj alatt' vagy vákuumbanvégeznsk' illetve nagynyomású ieve-gőt fuvunk az érinÍkezők közé. Az öblítést az érintkezők közé arumlő olaj végzi e1, amellett, hogyigen jó szigetelő tulajdonságai vannak. Vákuum esetén viszont az áramnullaátmenetében rendkívrilgyorsan szétszőrődnak a vezető részecskék, amelynek eredményeként a villamos szilárdság igenhamar helyreáIl az &íntkeztjk között. Ennek megfelelően mágneses oltású, olaj_, vákuu*-, spu-gáaos(kén-hexafl uorid-gáz)éslégmegsz,*ítőkatalkalmaznak.

A vákuum-megszakítók vákuum-kamráit alapvetően azonos módon alakítj{ák ki, az érintkezőkmoz-gatásában mutatkomak eltérések. A vákuum-kamra felépítése, működése és a vákuumban történőér unme gszakrtás folyamata a következő :

A vákuum szigetelési tulajdonságai kittínőek, ezért az érintkezők, illetve a feszúltség alatti és ftjldeltrészek közötti távolság nagy feszúltségen is igen kicsire váIasúhatő. Az érintkezők vákuumbantörténő széwétlása még nagy zátrlati aramok megszakitásakor is csak kismérvii &intkező-erőzióvalját. A vákuumban - ioruzálható gázokLttányában - csak az &intkezők széwálásakor felizző és elpá-

b)

riróneaő ani,y

r1,7

rolgó szintén az érintkezőkbőI szérmazó mikroszkopikus fémcseppekből keletkeznek fémgőzok,melyek az éríntkezők köZül gyolsan szétdiffundálnak és ezzeI az éríntkezők közötti villamos szi-lárdság igen hamar helyreáll, az ívelés ideje igen rövid.

A rnegszakító egy érintkező-párból á1l, mely üvegkerámia házban van elhelyeme' Az érintkezőkkörtjl csésze-szerű hengeres fem árnyékolás található, mely megvédi a szigetelő haz belső felületétattól, hogy a megszakitás során keletkező fémgőzök a kerámia falakra csapódjanak le. Ene azértvan sziikség, mert a fem árnyékolás hianyában a ságetelő falakon csapódnrínak le a fémgőzök és ottvezető réteget alakítananak ki, mely az érintkezőket rövidre zárő á1ívelésekhez vezethet. A rövidívelés során a fémgőztik nagy része így is az érintkezőkre csapódik le. A vákuum-kamra belsejébena mozgó érintkező elmozdulását rugalmas, rozsdamentes acél membrán (harmonika) teszi lehetővébiztosítva ezzel az oltókamra tömítését is. Az oltókamran kívül találhatő az érintkezők villamoskötése, illetve itt csatlakozik a múködtető rudazat amozgő érintkező oltókamrrín kívüli nyúlvanyá-hoz.

Az alacsony olvadáspontu, speciális femötvözetből késziilt foérintkezők etlená}iása igen kicsi, me-chanikai szilrírdsága viszont nagy. A hengeres korong formájú főérintkezők palrísrfelülete általábanívelten fel van hasogatva. Így sok apró csúcs alakul ki, ahol - szétvél,ó érintkózők esetén - a villamostérerősség megnő. Ennek következtében a csúcsokon irrínyítottan sok kis ív alakul ki a megszakítás-kor, melyek gyűriivé zárődnak és a gyűrii kifelé tágulva a villamos ív megszakad, az ionok a vá-kuumtérben szÉtszőtődnak. EzzeL az eljarással elkertilhető az érintkezők beégése.

A vákuum-megszakítők - az erőteljes ívoltó tényezők hatrísara - az árartot és a villamÖs ívet a vál-takozó aram legfeljebb harom periódusa alatt (max. 60 ms) megszakítják.

l&r4"tie 111

A\tS e}intlrcÉ.tiut rplr'lc

Á vákuum-kamra kialakítása

14.4. Kapcsolókészülékek felépítése, üzeme

t4.4.1. Szakaszoló jellegű berendezések

xam megszal<ítására nem alkalmasak , az árarnutak előzetes kijelölését végzík - iírammentes álla_potban' egyes esetekben az árank& zárására (arurn bekapcsolásara) korlátozott mértékben alkalma-sak.

Pl.: felsővezetéki szakaszolők, járművekben alkalmazott szakaszoló jellegű berendezések:

- kapcsolóhengerek: működtetésük lehet kézi (mechanikus - vontatómotorok selejtező-hengere), elektrodinamikus (elektromágnes mozgatja),villamos motorralhajtott (fiitésifeszültség-átkapcsoló egyes vasúti személykocsikban), ep. rendszeni (a mágnesszelep

ft\-harpi

118

útjrín a léghengerbe kerülő levegőnyomás mozgatja - villamos erőátvitelri mozdonyokmenetirányváltói, menet-fek kapcsolói):

Á" ep. kapcsolóhenger (irány váItó henger) elvi működése1. ,relőre'i ep. szelep, 2. ,rhátra" ep. szelep, 3. működtető léghenger,

4. erősáramú érintkező henger (mozgó érintkezők) 5. álló érintIcezot<,6. segédérintkezők

e&véb szakaszoló'kapcsolók: villamos vontatójárművek Íöríramkörének munkavédelmifijldelésére szolgáló ftlldelőkaocsolÓi.A Íbmegszalató kikapcsolt állapotában elválasája az éttartszedő fe1őli tetővezetéket aprimer bevezetőtől és a mozdony fótranszformátorrának primer tekercsétől. A ft'ldelő-kapcsoló - két érintkezője segítségével - mind az éu:amszedő felőli, mind pedig atranszformátor oldali vezetékeket le'ft'ldeli. Működtetésének reteszelése is aá biaosít-ja, hogy fiildelt állásba csak akkor lehet fordítani , ha a főmegszakítót kikapcsoltrík ésaz átamszedőt leeresáették (működtető levegőjét elengedték)

A ftiIdelő-kapcsoló1. fiildelő érintkező kés-pár,2. működtető kar,3. reteszelő (azáramszedő

szele ktáIó-váltó karj a)' 4. kulcsrö g zítő kar, 5. kulcs rö gz ítő szerkezet,6. érintkező r'ógzítő hurok.

119

A tetőn kívüli rész öntött lrazban csapágyazoft vízszintes tengely, melynek végeire vörösréz érintke-ző kések vannak erősítve' melyekhez flexibiiis ftjldelő vezeték csatiakozik. r'ltaett állapotban a ké_sek a főmegszakítón lévő érintkező hurkokba (rugózott allóérintkezők) szorulnak.A ft'ldelőkapcsoló fontos balesetvédelmi szerepet tölt be, hiszen a tetőkijarat és a nagyfeszültségűtér (gépterek) kulcsait a földelőkapcsoló ,,őrzi'' és csak akkor vehetők ki belőle ezek a kulcsok, ha ajárművet előzetesen leftjldelték, ilietőleg a földelés csak akkor sziintethető meg, ha a kulcsok u h"-lytikon, r ö gzített ál lapotban vannak.

14.4.2. Megszakító jellegiÍ berendezések

Az rizemi- és tulríramok, valamint egyes esetekben a zárlati aramok tizembiztos megszakítására al-kalmas berendezések.

]4.4.2.I 'Megszakítók

A megszakítók képesekaz éramkörben kialakulható maximális zarlati ríramok megfelelő időn beltiliiizembiztos megszakításríra is. Ilyenek például a felsővezetéket táp1ríló a1állomÁok *.g.'*itái,valamint a villamos vontatójiírművek főmegszakítói. A fómegszakítóval a vontatójármű villamosberendezését a felsővezctékre kapcsolhatjuk, illetve arról leválaszthatjuk. A rnozdony-fiimegszakí-tóknak - e jegyzet írásakor _ harom típusa haszralato s ahazatvillamos vontatójrírművéten. vtLarra-rom típus a jrírmútet<ín eÍTe a célra kialakított, azonos rnérehi kivágásba szerelhető.

14.4.2.1-1.A BBC DBTF 3oi 250 tÍpusti légmegszakítiBBC (ABB) gyártmányu egypólusú, váItakoző aramú légnyomásos gyorsmegszakító. A nagynyo-mású levegő miíködteti a megszakítót és a szakaszolót' valamint ortiá a kikapcsoláskor keletkázovillamos ívet. Mivel a sűrített levegő a berendezés ívoltó tényezője,"'ért *rruk minimális nyomásátfokozottan ellenőrizni kell.A megszakító névleges iíÍama 400 A és a névleges 25 kV-os fesziiltségen 10 kA zarlatiáram meg-szakításiíra alkalmas. Kikapcsolasi - megszakítási - ideje 55_l00ms.-Működtetéséhez - él,ntkezőmozgatás és ívoltás - 5,5-10 bar nyomású sűrített levegő sziikséges. Yezérlő fesziiltsége u i'l'mtiháIő zatáltoz i ll eszkedik.

A DBTF 30i 250 megszakító nézete és oltókamrája

120

A nagyfeszültségű részek _ az oltókamra a megszakító érintkezőkkel, a feszültségemésztő (oltó) el-lenríllás és a szakas zolő - a tetőn kívül helyezteanet el, míg a vezérlő- és működtető elemeket tar-talmaző doboz a géptérbe nyúlik be. Nagy részben a tető alatt található, de a tető szintje fölé is ki-nyulik a főmegszakító hőszigetelt 12l-es légtartálya. A légkapcsoló vezérlő és működtető mecha-nizmusát a beépített 220 W-os flítőelem védi a befagyástól. A fiítőelemet a termosztát úgy szabá-Iyozza' hogy a fedél alatt a hőmérséklet elérje a t s "c-ot.A kapcsoló elektropneumatikus működtetésű, a működtető (bekapcsoló és kikapcsoló) szelepekethiírom tekercs vezér\í: a rövid idejű ríramimpulzusra mérete)ett ,'bp']_ e. .Kl],-r.k...r, valamint anyugvóaramú, tehát állandó átamraméretezett ,,TARTÓ''-tekercs. A r,i.n.gr"utÍtó bekapcsolásahozszükséges a,,BE''- és a ,,TARTÓ''-tekercsek egyidejtí táplátása. A bekapJsota, roryurnata a követ_kező:

Az oltókamrában a megszakító állandóan zfuva van, csak a szakaszoió nyitott' A ,,BE,,- és a,,TARTÓ''-tekercsek egyidejű táplálása esetén a ,,BE"-tekercs a kilincsműv.i kiolduu megemeli abekapcsoló szelep tány&ját, mely a légtartályból nagynyomar,i r.".gotö;á:; szakaszoló működ-tető dugatt5ruja alá és a dugatt5rut a bekapcsott végállrásüa mozdítva"u"r".g'",j; "

megszakító szaka-szoló kését' A főérintkezővel egyiitt zarnak - iliewe nyitrrak - a szakaszoiót mozgató tengellye'együtt mozgő segédérintkezők is, a megfeleiő.- bekapcsoit helyzetben nyitó - segédérintkező bontjaa,'BE''-tekercset táplríló aÍamkört. A ,,TARTÓ''-tekercs továbbra is táplrílást kap, mely rugó ellené-ben olyan helyzetben tartja akikapcsoló szelepet működtető kilincsművet, hogy a szelep zarthely-zetben maradjon. Ezze7 a bekapcsólás folyamát abefejeződött, a bekapcsolva tartást a nyugvóráramú(,,TARTÓ''-) tekercs gerj esztése biaosítj a.

lgtourfitS

ott$t|a'.Út-fei

i{Str.tpitEs

Szakau.tbLJr

u rlt'

Srakao.té fc; dgllir

f,or3\ sti3c}cÍ{

fesz*L+sétPü1qé (l"onö) elt<r.}ilár Clabloto"1 o.t Afaqstc-

f{.nqd - ^'NA-' eh"thcrö

ueGsLArlt$

s}AravpÉ

!d"aá+v.rot -*rt*sriy+cl3

crcül^kéz!a to,i,+r. bttrcfc+Jr.gl

Lé$o.rüt1(4t)

{a}flk!.+dé .iciltsicro

Tüt{qüt{.l t"(tnol{*1ou)ir) *

C\qLtakorÁI

Lcclap.tl tflcptrr *

Szettét{t*.' pto*

12r

A megszakító kikapcsol, ha megsánik a nyugvóaramú (,,TARTÓ''_) tekercs gerjesztése ' vagy a,,Kr''-tekercset táplaljuk' illetve, ha a megszal<ltó dobozanak aljan lévő mechanikus kikapcsoiógombot megnyomjuk. Mindhrírom esetben ugyanaz a folyamat indul meg: a kikapcsoló szeiepetműködtető kilincsmű kiold és megemeli a kikapcsoló szelep tanyérját. A kikapcsoló szelep stiríiettlevegőt enged a légtartríIyból a megszakítő fő_szelepének vezérlő dugaffyúja alá. Ennek hátásara afő-szelep kinyit és az szintén a légtartályból nagynyomású levegőt enged a légáteresztő szigetelőnkereszriil az oltókamrába, valamint a késleltető szelepbe. Az oltókamráb a étkezo

''ugy''yo*ású le-

vegő huliám a rugó ellenében elmozdítja a cső kiképzésrÍ megszakító mozgó érintkezőt. A mozgó ésálló érintkező kozöÍt keletkező villamos ívet és az ionízáIt géuokat a nagy nyomással a csőérintke-zőn és a hangtompítón kereszhil - így is erőteljes hangjelenség kíséretében - a szabadba aramló ésegyben a megszakító érintkezőjét is mozgató téghullrám elo'ltja, illewe az oltókamrából kiöblíti' Ez-alatt a késleltető szelep útjrán srÍrített levegő jut a szakaszolót mozgató léghengerben lévő dugattyualá is és aza szerkaszoló kést - késleltetve - nyitott helyzetbe forgatja. A késle1tetés ideje ete!e''áoaz átan megszakításéna, így a szakaszoló mrár arammentes állapotban nyithat ki. Mire a szakÁzolókés teljesen kinyit, addigra az oltókamra nyomáshulláma is lecseng és a rugó 3 megszakító mozgóérintkezőj ét i smét zárt hely zetb e to lj a vi s sza.

A következő ábrríkon részletesen tanulmányozhatő a kikapcsolrís folyamata:

I

Ftcj<afodlhrllt|

I

-...-. rl-r.\J

7-Gl

iJ\JI ___-Sr^La-s{o|éntr icdr

k; kap661ttn"i:'ut

A DBTF 30i 250 megszakító kikapcsolási folyamata

t22

A kikapcsoló és a bekapcsoló szelepek között a megszakító védőberendezése, a nyomásőr található.E megszakító{ípusnál igen nagy jelentősége van annak, hogy megfelelő nyomású surített levegőálljon rendelkezésére, hiszen a srirített levegő a megszakító ívoltó tényezője. A bekapcsolás csakakkor engedhető meg, ha legalább egy megszakításra eiegendő levegő áll rendelkezésre, ha pedigbekapcsolt ríllapotban csökkenne le a levegő nyomása a minimális szint alá, akkor már nem enged-hető meg a kikapcsolás. A nyomásőr a bekapcsoló és a kikapcsoló szelepek kilincsműveire hat,4,2bar nyomás alatt megakadáIyozzaa bekapcsoló szelep működését és így a megszakító bekapcso-lását, míg 3,5 bar nyomásnál reteszeli a kikapcsolást is, megvédve ezzel a megszakítót az elégtelenívoltás miatt esetlegesen bekövetkező sérülésekÍől, oltókamra-robbanástól.

Mivela megszakító működésében ilyen fontos szerepet játszik a megfelelő nyomású srÍrített levegő,ezért avezérlő ríramútjába még külön is beépítenek egy kb. 5,5 bana beáliított elektromos nyornás-kapcsolót, mely megszal<ltja a bekapcsolást vezérlő áramutat a beállított nyomásérték alatt (altalá-banez a nyornáskapcsoló vezérli a segédlégsűrítőt is).

íA megszakítót etláttrík a ftjldelő kapcsolót fogadó állóérintkezőkkel is.

E megszakító-típust először aY4I sorozatú mozdonyokba építették be Magyarországon. Nagyfokúrnegbíáatóságanak köszcjnhetően még napjainkban is ez a legelterjedtebben alkalmazott főmeg-szakító-fajta Európa váltakozó aramú nagyvasúti villamos vontatójárművein.

14.4.2.1.2.A GEc_ÁLsTH)M 22 CB tÍpusú vákuum-megszakíto

A megszakító névleges arama 1000 A és a névleges 25 kV-os feszültségen 10 kA zárlati aram meg-szakításara alkalmas. Kikapcsolási _ megszakítási - ideje 30-60 ms. Működtetéséhez - érintkezőmozgatas - 4,8-10 bar nyomású sűrített levegő sziikséges. Yezérlő fesztiltsége a jármű há|őzatéttozilleszkedik.

,a<llroros ltd'liü á Leq& uctt üú

^22 CB megszakító oldalnézete és nagyfeszültségű kapcsolása

A megszakító a tetőn kívüli, két darab kerámia szigetelőből összeépített, fiiggőleges helyzettí nagy-fesziiltségű részből és a tető alatt található - a múkcjdtető légtaÍtályt és a kapcsolási állapot vissza-jelzését szolgáIő segédérintkezőket is magában fogialó - vezérlőegységből á1l.

A felső szigetelő-elemben foglal helyet a vákuum-oltókamra, annak felső pontjahoz csatlako zik azá:ramszedőtől érkező tetővezeték. A vákuum-oltókamra kialakítása a korábban ismertetetteknekmegfelelő' Aközépmagasságban lévő csatlakozőtől vezetjtik az árarnot a jatmÍiprimer bevezetőjé-bez' Aszigetelő-ház alső darubjaüreges, abban taláIhatő nzérintkezőtmizgatő,izigetelő *yuguotkésztilt működtető rúd. A megszakítót felszerelték a foldelő kapcsoló érintkezőinek fogadás áxa aI-kalmas á1ló érintkezőkkel is.

r23

iövtt"ó"1

2áÁn P'.'.-.

hqil.éLc*.i .R Úthhli;ig!

óntué"1 *

\*d:$r (3,Sucr)

f-- unöaüi gt.t+*_z- q""f .\ i<ut$:-

9a+ut4\l _'

Lce*pJ ! r.ot .

(\,ó bRí}('r')

^22 CB megszakító metszete

A megszakít ő vezérlése igen egyszerú. Avezérlőegységben lévő nyomásőr villamos érintkezője ak-

kor za'a a működtető mágnesszelep (ep. szelep) áralrninjft, ha a vezérlő légtartályban legalább

4,5 bar nyomás van. A megszakító akkor kapcsol be' ha M ep.szelep vezér|ő feszültséget kap és

meghúz. A működtető ep. szetep levegőt enged a működtető léghengerbe, mely felfelé nyomja az

érintkezőt működtető rudat. A megfelelő érintkező nyomast és a gyors' zéLÍást rugós mechanizmus

biaosítja. Ez a rugós szeÍkezetmost előfeszített - kikapcsolásra kész _ allapotba kertil.

A kikapcso1ás során a bekapcsolva tartást is ellátó ep. szelep geÍjesáése megsziinik., az elejt és ki-

engedi a srírített levegőt a múködtető léghengerből. Ennek hatásara a működtető rud lefelé mozdul

e! és az előfeszített rugós szerkezet pillanatszerűen gyors miiködéssel leszakítja a mozgő érintkezőt

az aI|ó érintkezőrőL, ezzeLis biztosítva a gyoxs kikapcsotrást. A keletkező ív a vákuum-oltókamrában

igen hamar kialszik.

A működtető nyomás csökkenése esetén - mivela nyomásőr bontja u ep. szelep aramútját - a meg-

szakító önműködően kikapcsol. Működése a kis érintkező-elmozdulás és az ívoltó levegő-nyomás

hiánya miatt igen halk. +

A v ezér!őkáb elek du gaszo lható an c s atl ako znak a v ezérIő do b o áo z.

A 22 CBtípusú főmegszakítókat Magyarországon - egy V46 sorozatú mozdonyon vtégzetlsikeres

üzemi kísérletek után - aY46 046-060, a BVmot 001-003 és a BVhmot 200-20I páúyaszátrrtú jar-

művekbe építették be először már a gyártás során'

1 4.4'2.1.3.A SÉcaenoru BVAC tÍpusÚ vákuum-megszakító

A megszakító névleges fuarrra 1000 A és a névleges 25 kV_os feszültség mellett 16 kA zarIati árart

megszaIcltásara a1kalmas' Kikapcsolási - megszakrtási - ideje 30-60 ms. Működtetéséhez - érintke-

ző-mozgatás _ 4,5-10 bar nyomású srírített levegő szükséges. Yezérlő feszültsége a jármuháIőzatá-

hoz illeszkedik.

A megszakítót felszerelték a foldelő kapcsoló érintkezőinek fogadásána akalmas ál1ó érintkezőkkel

is.

r24

taY[sldé

A BVAC megszakító oldalnézete

A BVAC teljesítmény-megszakító fő részei:

- a vákuuÍn kapcsoló kamrát magába foglaló nagyfeszültségű rész;_ aszlgetelő közbenső rész;

- az elektropneumatikus vezérlés (a srirített levegő csak az érintkező mozgatását végzt,az ív oltásában nem játszik szerepet, hiszen az a vákuum-kamrában történik).

'JOrbtfts

I

II-:-

O-g$n:.l$ulk\)

A BvAc tÍpusú vákuum-megszakító metszete és fő részei

A nagyfeszültségű rész elemei: '

_ a vákuum-kamra (vST) - kialakítása a korábbantéttgyaltaknak megfelelő - és a rugó-

doboz (BR),_ a vízszintes szigetelő-porcelán (IH);

a terelőfej (TR) a villamos csatlakozással (HT);

- ahátsó perem (B) a másik villamos csatlakozással (HT).

12s

A szigetelő közbenső rész arra szolgál, hogy a felső nagyfeszültségű tészt azalsó, ftjldelt résáői ésa szintén fti ldpotenciál on lévő j rárműtetőtől el szi getelj e. íészei :_ a fiiggőleges, tireges szigetelő porcelán, mely a felso résá alátánLasztja (IV);_ az alaplap (E), mely a járműtető kivágásába illeszkedik;- az,,o"-gyrírűs tömítés, mely az alaplap és a járműtető közötti tömítést biztosítja;_ a szigetelő anyagból készült mozgatórud G), mely a szigetelő |orcelrín tiregén átnyú_lik.

Az alsó rész a jrírmti belső terébe (gépterébe) nyulik és tartalmazza a vezérlő- és ellenőrző elemeket.Részei:

-'u*1'T;;trffffiílT;;1, ;temer

:

o LégÍartaly (RE);

' Nyomásőr az érintkező-mozgatáshoz sztikséges minimális nyomrás megléténekellenőrzésére (C1);

:i[*::3ffi '"''':''"f5J*1ffi

::liÍ'**;J.x"r:3ffi ,"..nnőahajtásrend-szet elmozdulásával (R)._ Az érintkező-m ozgatő szerkezetelemei:

o Tartó (nyugvóríramú) elektromágnessel egybeépített henger (M);' DugattYú (K), mely egybe van épífve a szigetelő *y-ug,i mozgatóruddal észarja a miiködtető henger tartó mágneskörét, ná reto t'"iyzeteuen van;

Csuklós rugórendszer (Rd, mely a megszakítót nyitott (kikapcsolt) h elyzeté-ben tartja.

; - -- \--_--l-_v9'É) LLvLJ-VLv

_ Avezétlő aramkör elemei:

: i3"::'"Í.ffi lffi':,T"el-csatlakozó (BT);

l íA kapcsoló működése a következő:_ A bekapcsolás folyamata:

A bekapcsolási folyamat soriín atartő mágnes (M) és a mágnesszelep (EV) gerjesáéstkap' Ennek hatásfua a mágnesszelep kinyit és szűkített keies'ámetszeten (S1) srírítettlevegőt

9nged alégtartalyból (RE) a működtető dugattyú 1K);ilitérbe. A működtetődugatryú és a vele összekapcsolt szigetei ő mozgatőnid (i) felfelé mozdul e1 és a vá-kuum-kamrában a mozgő Jrintkezőtl Cm) hozzÁ&inti azálló érintk ezőhöz(Cg úgy,hogy kcizben a kikapcsoláskor gyors érintkező-s zétválástokozó leszakító-rugót (BR) isösszenyomj a. Ezzel a kis átmeneti ellenállást és jó érintkezést biztosító érintkező-nyo-más is kialakul.

A felső he|yzetébe kenilt dugaffyú tanyétja zafia a tartőmágnes (M) mágneskörét és amágneses erő egyben bekapcsolt állapotban r(l-gzíti is a dutatryit és ezz"1a vákuum-kamrában lévő foérintkezőt. Mivel a bekapcsolj sűrített terrJgore mar nincsen szükség,ezért a mágnesszelep gerjesáését a bekapcsolási folyamat ujgen segédérintk ező segít-ségével avezérlés megszünteti, az ep. szelep elejt es a uet up".solo t.rr.go - most marnagy keresúmetszeten - a szabadbatávoztk' AÍőmegszak rtai a gerJesztett tartómágnes(M) tartja bekapcsolt állapotban és egyben készen ália kikapcroiarru.

126

A bekapcsoláqi' folyamad első ryozzanataiP"1: légköri nyomásrl levegő; Pn; nagynyomású levegő.

A bekapcsolási folyam at b efejező mozzanatai

r27

A bekapcsolt, kikapcsolásra kész helyzet

A kikapcsolás folyamata:

A kikapcsolási parancs a tartómágnes (M) gerjesztésének megsztintetését jelenti. Amágneses tér megsziÍntével a leszakító rugót összenyomó erő megszűnik és az a

duiatryút 1efelé mozgatja.A mozgást a csuklós emeltyri - eddig szintén összenyomott -

*íoju gvorsítja, miv:el ereje hozzáadődik a mozgó érintkezőt leszakító rugó erejéhez.

A-d"g;ti]ni Jatti térben lávő légköri nyomású levegő a nyitott mágnessze1epen át -

ougy k"r". funetszeten - kiríramolhat. A dugattyú csillapítottan ütközik fel alsó helyze-

tében.

Eközben az é;1ntkezők nyitasa során keletkező villamos ív a viákuum-kamrában igen

hamar kialszik, a megszakítási - kikapcsolási - folyamat befejeződött, a megszakító

készen á|I az ismételt bekapcsolásra'

A kikapcsolás folyamata

128

A kikapcsolt, bekapcsolásra kész helyzet

A BVAC típusú főrnegszakítókat a V63 154 palyaszrímú mozdonyon végzett sikeres tizemi kísérle-tekutríntöbbfelújítottV43ésBDVmotsorozatujrírműbeépítettéimrírb"e.

I4.4.2.2.Kontaktorok ;

A kontaktorok általában képesek az aramkör rizemi- és fulríramainak megszaüt áséna, znIathrírításá-ra az'onban nem, illetve csak ritkrán. Sok kontaktorniál mágneses ívfuvá., ar.ur*-i']' ffi#;;áramú kontaktorok ívfirvó vasa lemezelt kialakításű. az orvényríramok és transzformátoros hatasokmérséklése érdekében.

Az áram-megszakítása soriín keletkező ívek az érintkezők feltiletét erőteljesen erodríljak, beégések,kráterek, szigetelő oxidrétegek keletkezrrek' melyek az,ftén az átmeneti ellená1lást jelentősen meg-növelik és az érintkezők kráros mértékű tulmeleged éséhez' összeforriís áttozvezethetnek, ezért akap-csolókésailékek érintkezőittlgy képezik ki, hogy a tartós érintkezés he1yén ne alakuljon ki ív, illet-ve oda igen kis ellenrillású ipari ezüst-lapkát építenek be az érintk ezők Áyagába.Az ívelés és a tartós érintkezés helyének hatarozott elválasáását és a jó érintkezést segíti az érintke-zőklegördülő mozgatása is. A gördiilő érintkező-m ozgás során azegymáshoz surlódó mozgő-és ál-lóérintkező folyamatosan tiszful, mely a kis átmeneti ellenállás eléréi'et segíti elá.A mágneses ívfuvású kontaktorok öntiszruló érintkező mozgasa a következő ábrrán tanulmiányoáa-tó.

II

b!

E gyszeres megszakítás ú éri ntkező (b ill en ő éri ntkező) m ű köd és enyitott helyzet (a), az érintkezés kezdete (b),zárthelyzet (c)

A kontaktorok mtiködtetése - az érintkező mozgatása - lehet:mechanikus: az érintkezőket rugó ereje zárjaés ennek ellenében bütyköstrírcsa nyitja,pl' : V4 3 s or' mozdonyok fokozatkap cs olój anak telj e sítménykontaktorai ;

a?\l

f

129

elektrodinamikus: az érintkezőket elektromágnes zátja és rugóerő és a nehézségi erőnyitja, pl.: V43 sor' segédüzemi kontakÍorok, M44 sor. dízelmotor-indítókontaktorok,stb.;

pneurnatikus: az érintkezőket iéghengerbe vezetett levegőnyomás zfuja, p1.: egyesnagysebességri személykocsik mágneses sínfékének kontaktora;elektropneumatikus (ep.): az érintkezőket mágnesszeleppel vezéreIt és iéghengerbe ve-zetett levegőnyomás zátja, pl.: V43, V63, V46, M44,lld62 sor. mozdonyok vontatásifőríramkörében található motor- és - ha van - mezőgyengítő kontakÍorai, a vonatfiitésikontaktorok, stb.

Az elektrodinamikus kontaktor

szabad larcAl

mükdtctl lercgő

Az elektropneumatikus kontaktor elvi mííködése és felépítése1. csatlakozási hely,2. fúvótekercs,3. érintkezőkr4. érintkező_rugó, 5. oltó-kamra,6. hajlékony kötés,7. léghenger,8. kikapcsoló rugó,9. szigetelő köz_

darab, 10. segédérintkezők, 11. ep. szelep.

130

lél műkodlptá'

szdbadba _

konorpsszoddl.,-:

Az elektrop neumatikus működtetés elvi v ázlata

E gyen á ramú elektro p n eu matikus ko ntakto r (GvM gyártrn ány)

1 4. 4. 2. 3. olvadóbtztosítóh kismegszakítók, motorvédő kapcsolók

Az oivadóbiaosítók alkalmasak a tulríramok, zátlati áramok megsza}<ttására. Lomha kiolvadású tí-pusaik elviselik az aszir^ú<ron motorok indulási aramlökéseit, de a zérlatokés tulterhelések hatásárakiolvadnak . Az áramirrínyítók fé|vezető elemeinek védelmére illesztett gyors kiolvaddsú biztosító-kat alkaImaznak. Lényegében az aramkör ,,mesterségesen legyen gített szakaszai",annak érdekében,hogy tulárarnok, zárlatok esetén itt, megfelelően kialakltott heiyen olvadjon eI a vezeték, megówaezzel az áramkör tobbi részét.

13r

Srirer 7elzól<írcv

Fémsepka

KerghE

Kvorchwnú

olwdóvot

- ieÉazőt

Fémsopko

Az olvadóbiztosítók kialakítási lehetőségei ,

Az olvadóbiztosítók jelleggörbéi aá mutatjiák, hogy a névleges aram közelélen a biaosító gyakor_latilag végtelen idő mulva olvad ki. Minél jobban tullépi az ánameússég a biztosító névlegós ,e..-mát, annálhamarabb olvad ki. A keletkező villamos ív óltrísát a biztosító-betét belsejének kiarcho-mok-toltése segíti elő. A biaosító betéteken lévő jelzőgornb színe utal a biaosító névleges aram-erősségére, a gomb kiugrása pedig a kiolvadt állapotot jelzt. Azillesáett gyorskiolvadasú fé|vezető-védő biztosítók kiolvadását - a jelziigomb kiugrását _ ríltalában mikokaicsoló érzekeli á" i*oszabétly ozását, tizemét így befolyásolj a.

z0 & rü2ü'n

lüo no, 2ao,o2ba 10& ,rqotrAt

Az oIvadó biztosítók j elleggörbéi

A kismegszakítők, motorvédő kapcsolók alkalmasak a hrlaramok, zfulati ríramok megszakításfua'Túlaramvédelmi fokozatuk ikerfemes kialakítású , míg a zulati fokozatelektromágneses, tehát a te-kercsben fotyó aram mágneses tere okozza a megszakító szerkezet kioldását El/fr"y;-;'o-r'ufioil-tosítókkal szemben, hogy kioldás után egyszerűen visszakapcsolhatóak, illetve kapcsolóként is al-kalmaáatók'

A motorvédő kapcsoló lényegében a kismegszakítóhoz hasonló. Túlterhelési, túlaramvédelmi foko-zata íkeffémes kialakítású. A két egymáshoz rögzttelt, eltérő hőtágulású fémiemez(bimetall) fiítéselehet közvet]en - a rajta átfolyő fuamflíti -, illetve lehet közvetett - azikerfémre feltekercselt ellenál-lás-huzal fliti. A tulterhelés hatásfuaakkora a hőfejlődés, hogy azíkerfém.ú; mértékben haj1ik ki'hogy a motor aramkörében lévő érinÍkezőket nyiió kilincsművet működtetve a motort kikapcsolja.

t tblrad.isr

!

L132

A zarlatokat rugó ellenében működő elelctromágnes érzékeli és szintén a kilincsmúvet mtiködtetvenyitja a kapcsoló főérintkezőít.

A vezérlési és világítási ráramköröket a vontatójrírműveken általában olvadóbiztosítók, vagy kis-megszakítók védik' A segédüzemi gépek védelmére lomha kioldású olvadóbiztosítókat szoktak al-kalmazni' A v43 sorozatú villamos mozdonyok tégsrÍrítő-motorját motorvédő kapcsotó védi. A fel-vezető elemek védelmére illesztett gyorskiolvadású olvadóbiztosítókat használnak fel. A technikafojlődésével a segédüzemi gépek védelmére is egyre gyakrabban alkalmamak nagy teljesítményűkismegszakítókat.

]4'4.2.4.osszetett kapcsoló-berendezés - a V43 sorozatú mozdonyok No 32 típusúfokozatknpcsolója

A V43 sorozatú mozdonyok ,,lelke" a fokozatkapcsoló, mely a jármű sebesség szabály6zását végzi.Összetett, hiszen megszakító és szakaszoló jellegű t"i.'"ro.remek egyaránt találhatóak benne ésnemcsak egyetlen áramkör be-, illetve kikapcsotasa a feladata. A főtranszforruítor első (szabáiyoző)primer tekercsének megcsapolásafuól át kell kapcsolni azfuamot".''"dik 1tlildó áttételű) primertekercsre' Ha az átkapcsolás úgy történn": hogy akkor kapcsoloÁa ; il";,k. z(5 fokozat, amikormár az előző kikapcsolt, akkor a vonóerő igen nagy mértékben ugrálna,

';"'í'""y;;t';i#ri;mértékben riíngatna. Ha a következő fokozatattoitapcsolódna uJ, amiío. Áeg *előző fokozat isbekapcsolt helyzetben van, akkor a szabályozó tekerci két kivezetjsét - és ig/ u nit *szformátor emenetekben indukráIódó fesztiltségét - rövídre zárnfuk,mely zrárlati ríramok kialakulásríh ozvezetne.A fokozatkapcsolónak tehát úgy kell a fokozatok közötti átkapcsolásokat elvégezni, hogy a vonóerőaz átkapcsolás közben ne maradjon ki, de a két fokozat kozotti primer tekerci-rés z se zánődjon rö-vidre ezalatt E követelményeknek az No 32 típusú fokozatkap.;il b;'""dezés úgy felel meg,hogy a két szomszédos megcsapolás közé - a záríat megakad?nyőzasa céljából - a fokozatok közöttiátmenet idejére átkapcsoló ellenállást kapcsol be.

A választóhenger' a teljesítmény-kontaktorok és a légmotor sematikus ábrájal ': páratlan szegmensek, 2.: piíros szegmensek, 3.: páros gyríjtősín, 4.: paratlangyrÍjtősín, 5., kiilr;;;tkező gtirgő, 6.:belső érintkező görgő,7': választőhenger, 8.: hajtőkar,í.:Íogazontácsa, 10.: csapos tárcsa, I1.; máltai kerék, 12.:hajtó tengely, 13';kondenzátor-áftezető, 14.;teljesítmeny-konáktor, l5.: bütykös mriktidteto tárcsak, 16.: üreges szige-telő az araldit_tengellyel, 77.: ívflrvó tekercs, 18.: átkapcsoIó e]lenáIlas,19.: kupfogaskerék, 20.: védőellenállás, 21.:

t1 Í l Í I 1 ( FliFr ;rt7..l L' l 291Éji! i ia4*zi41,4i,(1 ;

} z-,! ! i:v r FFi ;1 ii-+í, l|!' Ln n *_i, i] n i,.i ;, ú-i, ;,-'l' ,

í aaIJJ

légmotor-dugaWű,22.: forgattyús tengely, 23.: pontozó tárcsa, 24.: végállás-határoló villa, 25, 26,27 .: fogaskerék, 28.:yezér|o bütyköstarcsa-sor,29.: belső fogazású tárcsa, 30.: vezérlő bütyk<istárcsa-sor, 31.: végállás-határoló tárcsa,32.:léghenger, 33.; vezérlő ep. szelepek (,,AB''-szelepcsoport), 34.: levegő-csatlakozás.

A fokozatkapcsoló legfontosabb elemei a következők:_ A vdlasztóltenger a 33 szegmenssel (a transzformátor szabá|yoző tekercsének kiveze-

tései), a kör alakú paros és a paratlan gyűjtősínekkel valamint a válogató kanal' olajte-re a főtranszformátor olajterétől el van választva, az o\aj külön leeresáhető. Az olajkeringtetésére a választóhenger előlapjara szerelt, stirített levegővel múködő szeÍvo-motorral hajtott szivattyú (,,pisszegő'') szolgál, me|y az olajat aváIasú.őhenger aljaró1szívja és egy szűrőberendezésen átnyomva a henger felső részén juttatja vissza.A vrílasztóhenger tetejébe fém emyőkkel védett 2 db tányér alakú, rugós biztonságiszelep van beépítve, melyek kb. 0,1 bar tulnyomás esetén kinyitnak' Erre azért vansziikség, hogy esetleges meghibásodás esetén, amikor az'olajtétben ív keletkezik, afejlődő génoknyomása ne robbantsa szét a válasáóhengert'

A valogató kat mozgását egy úgynevezett máltai kerekes szerk'ezet úgy biztosítja,hogy a kúpfogaskerekes hajtótengely 90o-os elfordulásríra a válögató kar éppen egy fo-kozatnyit forduljon el.

A váIasztóhenger oldalrín, a hajtó tengely végén került elhelyezésre a két fokozat kö-zött nyitó segédérintkezó,mely a későbbiekben ismertetésre kerülő átkapcsoló ellenál-lás védelmét szolgríló iáramkör. része.

_ A _' teljesítmény-kontaktor,melyek az átam-megszakítást és a terhelés alatti átkapcso-lasokat végzik és biaosítj ék azt, hogy a szegmensről legördülő válogató kar érintkező_görgője ne szakítson meg aramot, illetve a szegmensre rágördtilő érintkező ne zár1a azaramkört. A kontaktorok mechanikus működtetésűek, érintkezőiket - mindkettő moz-góérintkező - rugő zétr1a és elforduló hullrámtarcsa (bütykös trírcsa) nyitja - a rugóerőellenében.Avá|asztőhenger a hiárom teljesítmény-kontaktonal lényegében egy komplett egységetalkot.

- Az dtkapcsoló ellenáIltÍs (,,tetőellenállás'', értéke kb. 2C)), mely korLátozza a kéttranszformátor-kjvezetés között kialakuló zárlati iíramot és biaosítja a vonóerő folyto-nosságát a fokozatok közötti átkapcsolások tartamara. l_ A védőellendllós (értéke 100 kf)), mely rállandóan összekapcsolja a paros és a prírat|angyűjtősínt, hogy a vélogatő kar görgő-érintkezőjével éppen nem érintkező gyűjtősín aválasúőhengerben ne kerülhessen meghatározatlan feszültségre, - mivel ez az olajtér-ben átíveléshez vezethetne - harrem a másik gffitősínről kapjon elő-feszültséget._ A légmotor, meIy a fokozatkapcsoló mechanikailag pontosan összehangolt elemeit(teljesítmény-kontaktorok, válogató kar, segédérintkezők) mozgatja. Felépítését te-kintve négyhengeres, sűrített levegővel működtetett, négy darab ep. szelepp eI vez&eltdugatfyús motor. Az ep.szelepek a sűrített levegőt a nyomáss zabáIyoző berendezósenkereszhil kapjrík, meiy a mozdony főlégtartÍúyrínak levegőjét kb. 3 bana csökkenti'Ennek pontos beállítrísa nagyon fontos, mer-t a sűrített levegő nyomása befolyásolja alégmotor műkodési sebességét és ezzel a fokozatkapcsoló kapcsolási idejét. Egy foko-zat kapcsolása a légnrotor forgat$rus tengely i80o-os elfordulásanak felel meg. A 1ég-motoÍTa van ráerősítve a fokozatkapcsoló segédórintkező-rendszere is. Ez két vezérIőbütykös tárcsasorral működtetett érintkezősort jelent, melyik egyíke a légmotorforgattyús tengely egy fordulata (2 fokozat) alatt, míg a másik a forgaffyús tengely 16fordulata (32 fokozat) alatt tesz egy fordulatot. A tarcsasorok által működtetett segéd'-éintkezők részben a légmotor sajátvezérlésére (pl.: a megkezdett fokozat befejezése,

134

ffi-SzelepcSoportok,'-megfeleIőkapcso1ása),részbenegyébvezér-1ő aramkörök (főmegs zú<ítő,váltakozó- 9;.;sry1n::"':"*}"íIj!i;i;;'L{':"i]iffi ff T*T'$|'ti-ixTll?;#;ő,,t.)iiut.'a,etésére,reteszeléséreszolgálnak'Ide van felékelve a végállás határoló villát *ttoa,"ro tárcsa, vaiamint itt található a

belsó fogazású tarcsa, melynek a kü'ső ;iJ;lá- lévő ská'áról leolvasható a fokozatkap-

csoló mindenkori áilása'

A következő ábran a paros fokozatnak megfelelő állapot látható:

h. $*tu'^'$t'"i'nt

A fokozatkapcsoló sematikus rajza és a fokozatváltás

A paros fokozaton (O,2,4, ...3'')aválogató kar belső érintkező görgője összeköti a megfele'ő pa-

ros - belső - szegmenset a be'ső - pár"r':;Éjrásínnel. l' r"t'a'ir"iouto' szabtlYoző tekercsének

rnegfelelő kivezetésJrol ahozzátartozőr"lgá"or.n és a valogatókar e szegmenssel érintkező gör-

gójén át az átra,.t ;;;, gyűjtősínre, or.,ri* az úgyneve r"'ű *rra"nzótir-dnezetőn (k:altikítása

miatt neve zIk így) ái, allI't"rj"'it'nenvlJo"turcto '-ín yJ"*"'oienko:Ytii1 a második - allandó

áttételú_ primer tekercsbe jut. A u. ,"ri*í*I"y-kontaktor - **rv L a'1up"'oló eilenál'ast kap-

cso'ja be _ szintén zért áIIapotb^r*,.,-Lonban itt - u ,rugyouu euenauas mia_tt - aram nem folyik' a

III. telj e sítme'ry-r<'oiluta o'| L a*upc s o1ó ellenall ást rövidr e zárja'

A fokozatkapcsoló továbbkapcsolásakor a valogató kar belső éintkező görgője tovább halad a paros

szegmensen és a o"i* ,ruriősínen, a" u nirró érintkező g;;;áj. ma'i'."'.r.apcsolja a kovetkező

paratlan, külső szegmenset a kiilső gyííjtősínne] (paros:;áÍ"'lil |:.k":""i*enet)' A külső gyűj-

tősínről azonban "áú, *I. te1jesítmu'i'"fuor egyik áinttezojeig jut fesziiltség, mert az még

nyiwa van. A tontukto, masik erin*"zoien még ará:: ioi.o'u, r.r"titt'eg. van. Ha a kontaktort

bezérnánk,akkor a szabáIyozo tetercs iot Hvátes. r.o"t'oi "'.neteket

és'azok feszültségét (kb'

700-800 V) rövidre zirnétttk'Ebben u i"tvrave krnyit " iii' ,"r;.'ítmény_kontaktor és az ijzemi

(vontatási) ésam a rt*tt.teljesítmény-i.orriut oro n éi azigv |.r.up"so!.re'ik3cso1ó e'lená'láson fo-

lyik. A vonóerő tahát nem ,'uoir. *.;."iliká"b." a.váIffi kar tovább |o1dul' és az érintkező-

görgői tovább gördülnek a páros ,".grí.orrő1 lefelé e, u pí*tt* szegmens közepe felé - tehát még

mindkettő érintkezik -, a7Í'ter:esitrreny-tont ald'otbeztr.Felfelé lépZskor _ így jeten esetben is - a

páratian ".**.o.." *gv"uu fesailtsJg van' tehát T::1íj^iaram

most mfu apáratlan szegmensről

folyik a váLogatőr* r.uiro érifikező;;ru'É" :' : .kYj'ő gyúJ'ő'in" n át

7z' állandó áttéteIú - máso-

dik - prime, teter.sue' Emellett jar.rieio."aru- is fo'yik ^íará'

és apátat'angyujtősín - a paros és a

l. É'"c tJbu+

135

para-{an szegmens és kivezetés - között az átkapcsoló ellenálláson át. E^. az áramot korIátozza azátkapsoló ellenállás. A jarulékos áramot a iI. teljesítmény-kontaktor nyitása sztinteti meg. Végül aválo gató kar is megáll úgy, hogy a külső érintkező görgője a paratlan Szegmenssel és a külső gyúj_tősírrnel' belső érintkezo görgője pedig csak a belső gyűjtősínnel érintkezik. Ezzel a fokozat-kapcsolás befejeződött, a rendszer a paratlan fokozaton áll.

A páatlan fokozatból a paros fokozatba lépéskor a belső érintkező görgő először összeköti a parosszegrrenset a piíros (belső) gyűjtősínrrel, miközben a paratlan (külső) szegmensen futó külső érint-kez5görgó érintkezik a paratlan (külső) gyűjtősínnel. Ezután zér aIL teljesítmény-kontaktor' meg-indula jarulékos é1tam a paros és a paratlan Szegmens között, míg az üzemi (vontatási) aram a mégzitrt l. teljesítmény-kontaktoron keresátil folyik a második primer tekercsbe. Mielőtt az érintkezőgörgó elhagyná a paratlan fokozat szegmensét kinyit az I' teljesítmény-kontaktor, a járulékos arammegszakad és a zárt II. teljesítrnény-kontaktoron és az átkapcsoló ellenálláson folyik az ijzemi(vonlatási) áram a második primer tekercsbe, majd a fokozat befejezésekor - amikor az érintkezőgörgó mar elhagyta a páratlan fokozat szegmensét és a másik görgő a paros fokozat szegmensénekközepéhez ért - zát a III. teljesítrnény-kontaktor és rövidre zarja - tehát kiiktatj a - az átkapcsoló el-lenállást az aramkörbőt.

Az átkapcsoló ellenállás nem maradhat hosszabb ideig bekapcsolva, mert az intenzív hőfejlődésközben elolvadna, felizzana és súlyos mozdonytiizet okozna, méretezése feladatához illeszkedik, te_hát csak 1-2 másodpercig, az átkapcsolás idejéig folyhat rajta ríram. A fokozatkapcsoló hibája eseténazonban - két fokozat között megállva, bármely ok miatt, igen lassan kapcsolva (pl. télen , alacsonyhőmérsékleten hosszú ideig tartó tizemen kívüli varakozások esetén a vá|asúő henger olaja besűrű-södhet) - az e|Ienállás számríra meg nem engedhető ideig lenne bekapcsolva, melyet a sulyos követ-kezrnények megelőzése érdekében meg kell akadóJyozni. Ezért egy - a fokozatok k<lzcitt nyitó - se-gédérintkező ellenőrzi a fokozatkapcsoló helyzetét. Ez az érintkező a mozdony (209 sémajelű) pri-mer nullafesziiltség-védelmi reléjének aramkörébe van bekötve. E relé késleltetése 0,3...0'8 másod-perc közötti érték. Ha a fokozatkapcsoló ennél hosszabb ideig tartózkodik két fokozat között, akkora relé kiejt és a mozdony főmegszakrtójának kikapcsolásával megvédi az átkapcsoló ellenallást. Esegédérintkezőt a választóhenger oldalan kialakított hajtó tengely.csonkon helyezték el, mivel így ahajtó tengely törése esetén is biztosított az ellenálláson folyó aram lekapcsolása.

l5.1. Méréstechnika

15.1.1. Elektromechanikus műszerek

1 5.1.1, 1.Átlandó mágnesű, lengőtekercses (Depréz-) műszerek

Állorosnik átlerrrdő mágnes, melynek légrésében helyezkedik el a finoman csapágyazolt tekercs.Ehhez az árarnot a visszatérítő rugók vezetik, melyek feltekercselési iránya a hőmérsékleti hiba ki-küszöbölése érdekében ellentétes. A mutató kitérítő nyomatéka a tekercsen folyó arammal egyene-sen arányos, ezért a múszet skálabeosztása egyenletes. Mível az áram számtaní (elektrolitikus) kö_zépértékét méri, ezért alapvetően csak egyenfuam mérésére alkalmas. Nagyobb áramokat söntellen-állások alkalmazásával lehet mérni. Előtétellenállásokkal feszültség is mérhető vele. A legér-zékenyebb (pA nagyságrend) és legpontosabb (0,2yo hiba) elektromechanikus műszerek, teljesít-

136

mény_felvételiik igen kicsi (1 0-5-10-' v/)' Egyeniranyítóvalrésére is alkalmassá tehető.

kiegészítve v áItako zó mennyiségek mé-

tele, [l ,

A Depréz-míiszer kialakítása és jelölése

Alkalmazása vontatój árművekben :

- akkumulátor-fesziiltségmérőként;_ egyenaramú Íőgenerátor/fodinamó fesztiltségmérőjeként, feszültségosztó ellenállásról

tápláIva;__ egyen:íramú főgenerátor/födinamó arammérőjeként, mérősöntről tríplálva;_ dízelmotor fordulatszrámmérőjeként (ha a fordulatszrím-jeladó egyináramú kisgenerá-

tor - ún' tachogenerátot -,,melynek fesztiltsége az éirúett tartomrányban egy-enesenarrínyos a fordulatszámával);

_ egyes étzékelő relék mérőmiiveként (nullafesziiltség-relé, feszultségk orlátoző relé,stb.), ilyenkor a mutató helyére érintkezőket ózerelnek

I 5. I. I. 2.Lágnasas műszerek

Áltoresztik tekercs, lengőrészük pedig tengelyre felerősített lágyvas darab, melyre a mutatót is fel-szerelik. A mérendő áramot a tekercsbe vezetik, melynek hatásríra a tekercs könil mágneses tér ala-kul ki. A tekercs kozelében elhelyezett lágyvas darabot a mágneses tér a tákercs belsej'e felé vonzza.A lágyvasas műszer kitérítő nyomatéka az fuasn effektív értékének négyzetével arányos, ezért askálamenet nem egyenletes (és a kisebb értékek tartomrínyában sűníbú a skiílaosáás). Kevésbépontos, fogyasáása viszonylag naEY, de karosodás nélktil trilterhelhető, ránásáI!ó, olcsó, egyarántalkalmas egyen- és váltakozó mennyiségek mérésére. Jrírművekben való alkalm azástakülönösen al-kalmas.

Alkalmazás a vo ntatój ármtívekb en :

_ vontatójármiívek váltakozó aramú feszültség- és rírammérői;

Eelc, r'ra1

n+

A lágyvasas műszer felépítése és jele

r37

1 5. ]. ]' 3. Elektrodinamikus műszerek

Mrík oüési elvtik hasonló a Depréz-műszerekéhez, a különbség az, hogy a külső mágneses teret nernállan-dÓ mágnes hozza létre, hanem szintén egy gerjesáett tekercs. Egyen- és váltakozó mennyisé-gek rrrérésére egyarant alkalmas' A kitéÍítő nyomaték a két tekercsben (állórész és lengőrész) folyóárarnok szotzatáva| arányos (M-I'.I2). A műszer alkalmas közvetlen arammérésre (ilyenkor a kéttekeraet sorba kell kapcsolni), feszultségmérésre (iiyenkor a két tekercset prírhuzamosan kell kap-csolniés előtétellenállásokat kell alkalmazni), teljesítmény mérésére (az áIlórész a feszültséget méri,a leri-gótekercs pedig az aramot). A műszerek fogyasztása viszonylag nagy, azonban a legpontosabbváltalozó aramú műszerek. Áltatátan teljesítmény mérésére aIka\mazzák. N4l-42 sor. szinkroÍImo-tor teljesítménymérőj e).

1 5. ]. 1' 4. Indukciós műszerek

Az indukciós műszer kialakítása1.: feszültség-tekercs; 2.: áramtekercs1 3.: alumínium tárcsa;

4.: permanens mágnes a fékezéshez.

YáItakozőjellemzők mérésére alkalmasak. Áttoresztik lemezelt vasmag, melyre az osztottallórész-tekercsek vannak feltekercselve. A lengőrész a vasmag légrésében elmozduló, nem mágneseárető,de vezető ffiYa1, pl. alumínium. Az állőrész tekercseit gerjesztve a keletkező váJtakoző mágnesesmező a lengőrészben örvényiíramokat indukál. Az áIlőrész és a lengőrész mágneses tereinek köl-csönhatásából alakul ki a nyomaték. Legtöbbszor az alumínium lengőrészt csapágyazott tarcsakéntalakítjak ki és a nyomaték hatásara a tiárcsa forogni kezd. Az állandó mágnes a fékező nyomatékotadja. A vasmagon iíram- és feszültségtekercset helyeznek el, így a tiírcsa fordulatszáma a mért vil-lamos munkával (energiával) arányos, tehát a berendezés fogyasáásmérőként működik. Ilyen ki-alakításúak a villamos vontatój árművek fo gyasáasmérői.

1'5.L.2. Elektronikus műszerek

A korszerű mérőmúszerek mintav ételezési elven működnek, pontosságuk igen nagy és általábarLdigitális kij elzésűek.

A vontatójárművek mérőmúszereinek (felsővezeték feszültség, vontatómotor Íram, stb.) pontosságanem elsődleges szempont. A jarmuvezetőjerészére csupán tájékoúatást kell adniuk amért mennyi-ségek nagyságrendjéről, melyet a ,,szeme sarkából'' odapillantva is hamar érteimezni t-,ld. Ezért akorszeró vontatójárműveken gyakJaÍL alkalmaznak LED-sor kijeizős műszereket, melyeknéI a vi-Iágítő dió da_o szl op magas s ága arányo s a mért menrryi sé g nagy ságáv aI'

A legújabb tendenciák szerint pi.: a vontatómotor éralna helyett a vontatójármu áItaI kifejtett vonó-,illetve dinamikus fékező erőt mutatj a a muszer lö{-ban.

138

15.1.3. A mérőmÍiszerek kapcsolása

_ ^zárammérőt

a fogyasáóval sorosan kellkapcsolni (kicsi az ellenállása);

_ A feszu1tségmérót a fogyasztóval, feszültségforrással párhuzamosan kell kapcsolni

(igen nagy az ellenállása).

1 s.2. Vezérlés- és szabdlyoztístechnika

t5.2.l. Villarnos vezérlések

A vezérléstechnika az írányitástechnika egylk Íqa, a vezérlés alyan míívelet, ,mely valamely folya-

matot elindít, tervszerííen fenntart, megváltoztat, vagy megállít Nagyenergiájú folyamatokat a

v|ezérles sorá:n többnyire kis energiájú hatásokkal befolyásolnak'

A rnegvalósított vezérlés elvileg felbontható vezérlő és vezérelt beyTdezéy'e' A vezérelt berende-

zésben njhk avezérelni kívant műszaki folyam at, a vezér'ló berendezés pedig a vezérlési műveletet

vég^.A valóságbarrilyen élesen nem mindij vilasztható el egymástói a vezérlő és vezérelt egység'

A vezérlési folyamat három fb tevékenysegból all:

_ érzeketés: információk szerzése a vezérelni kívárrt folyamatról;

_ítélet-alkofuÍs.azinformációkatapjanarrnakeldöntése,hogymilyenmódonkellbeavat-kozni a folYamatba;'iro**ri,ts:

azítélet-alkotás alapjan a folyamat kívant iÍanÉ befolyásolása'

A vezérlés feladata a műszaki folyamat tervszení, helyes lefolyásának binosítása" ezt a folyamatot

jellemző fi^kú*.*yireg"t - gailaje[emzők - értékeivel, azokidóbeli változásával hatarozhatjuk

meg. A vezérlési fb';'# soran altdáb-an nem minden fizikai jellemzőnek" hanem közulük csak egy_

nelq vary néhánynak az értékét írjuk elő (pl,: fordul7tszáns nyomás, áramerősség, feszültség' stb')'

Ezeket vezérelt jellemzőknek nevázzuk. d; a vezéreltjellemzók értékét befolyásolni akarjuh azt á1-

ta|ában egy - vagy tÖbb - másik fizikai mennyiség megyáltoztatásávaltesszúk'

A villamos berendezés eiektromechanikus, vagy elektronikus elemekből épül fel' Az étzéke|ő, M

ítélet_alkotó és a beavatk oző szew minden "Jtb'o jól elkülönüIő a]kotórésze a vezérlőberendezés_

nek.

A vezérlési rendszer szerkezeti egységeinek sorozatát - amelyek a vezérlési hatást közvetítik - ha'

tásláncnak 11evezzuk, a hatásvtízlat a hatáslanc e1ü ábrazolási módja' l'

A vezérlés fontos tulajdonsága, hogy hatáslanca nyitott, így múködése mindig stabil. Ez artjelenti,

i';;;;rk*a, .ri"Jita'Jaf.rtéi"1eúő1, azokiomuináóioitól, illetve azídőtőIfirgg és nem attól,

hogy a beavatkozások elérték-e a kívánt hatást. Ennek nem mond ellent az atény, hogy a feltételek

teljesulése kapcsolatban iehet az előzó beavatkozások eredményességével (pi': a vontatójármű

főlégtartálya sűrített levegővel történő feltoltésének vezérlésekor, ha a levegő nyomása a főlégtar-

tá'yban az eLőirtértlk Jísu[yed, ut to,. u nyomáskapcsoló elindítja a iégsűrítő műkodését, tehát a

tÖltési folyarnatot' A töltési paraÍlcs mindaddig fennrnarad" amig a légtartály nyomása a nyomáskap-

csolón beailított maximális értéket elnem éri')'

Vezérléssei csak az előre figyelembe vett zavarő hatások loiszÖbÖlhetők ki, amit nem vettünk figye-

lembe az érvényre jut.

15.2.1. ].A vezérlés szenlei

A vezérléstechnikai feiadatok megoldásához igen sokÍéle késztilék szükséges. Felosaásuk a rend-

szerben elfoglalt szerepük szerint a vezériési fe|adathárom alaptevékenysége a\apjin a kÓvetkező:

I

L

r39

_ Érzékelő és jelző műveletet végző készülékek: feladatuk értesülések szerzése a vezér-lendő műszaki feladathoz. A mérendő fizikai mennyiséget,

_ jellemzőt jól továbbítható villamos jellé alakítjak úgy, hogy kimenő és bemenő jelük

között egyértelmii összefiiggés legyen (p1.: potenciométer, tachogenerátor, kontakt-

hőmérő, nyomáskapcsoló, átarn-, vagy feszúltségérzékelő relé' végáIláskapcsoló, lég-aramlás-jelző, kontaktor_, kapcsolóhenger segédérintkezője, ellenőrző lámpa, mutatós,

vagy digitális rnűszer, stb.)_ Ítélet-alkotásban részfvevo szervek: parancsadó,vagy rendelkező szervek, logikai ele-

mek, stb. A vezérléstechnika igen fontos elemei, segítségtikkel beavatkozhatunk a ve-zérlési folyamatokba. Ezek általában különféle kapcsolók, nyomógombok, vezérlőkapcsolók, kontrollerek. Rendelkezhetnek egy, vagy több érintkezőve|, érintkező rend-

szerrel. A logikai elemek a vezérlések ítéletalkotását végzik. A logikai feladatok meg-

oldásara legrégebben hasmalt készülék a relé fielfogó), melyet ma is széles körben al-kalmaznak, de napjainkban mar elterjedtebbek az &intkező nélküli elektronikus logi-kai aramkörök'

_ Beavatkozást végző egységek: beavatkozó szervek, végrehaj1ó szervek. A vezérlésifeladat utolsó műveletét végzik. Sokszor a végrehajtó szerv közvetlentil végzi a be-avatkozást - pl.: mágneskapcsoló, relé, kontaktor, ep. szelep, stb. A mágneskapcsoló(kontalctor) és a relé között lényeges különbség nincs, a megkülönböáetés alapja a

kapcsolási teljesítmény, a mágneskapcsoló (kontakÍor) emellett jőrészt a főaramkör ré-. sze'

A biztosítók a vezérlésekben a védelmi funkciót látjak el, a beavatkoző szewekzárlat-véde}mére olvadó bizto sítókat, v agy ki sme gszakítókat alkalm amak.

A relék az é11ntkezős vezérlések legnagyobb számban alkalmazott késziilékei. Két jól elkülöníthető

részból áLl: abeh,űzó tekercsbőI és az érintkezőkből. Ha a tekercsen meghatarczott erősségti ríram

folyik át - ezt a névleges vezérlőfesztiltség áthajtja -, a relé érintkezői a kialakuló mágneses tér hatá-

sara egy rugó ellenében elmozdulnak és képesek a:ra, hogy kiilső aramutakat zÁrJaÍLak (,,hí:wa zaúérintkező''),vagy bontsanak (,,kiesve znő éintkező"). Egy relé igen sok érintkezőtis tartalmaáat.

Az időrelékke| előre berítlítható késleltetés valósítható meg. Van késleltetett meghúzasú és késlelte-

tett elengedésű időrelé és olyan, amely mindkét irányban késleltetett.

1 5.2' 1 '2.A vezérléselcrlél alkalmazott logikai alapfeltételek,

A következőkben bemutatásra kerülő togikai alapfeltételeket - a szemléletesség kedvéért - érintke-

zős, e|ektromechanikus, tehát hagyomanyos formában ábrázoljuk. A korszeni elektronikus elemek-

ből felépülő vezérlések azonban érintkezőket nem tarta\maző logikai kapuaramkörökbőt épülnek

fel, de miiködésiik lényege azonos.

15,2.1 .2.1 .Az ,, És'' fettétel

Az ,,ÉS" feltétel aú. jelenti,hogy a vezérlési beavatkozás akkor és csak akkor indul el, ha azösszes

megfogalm azott fe|tétel egyszerre teljesül. Ez a viIlamos vezérlés szempontjáb óI ail.jeIenti, hogy a

beavatkozó szervek vezérlő aramkörben szereplő érintkezői soros kapcsolásban vannak, tehát, ha

mindegyik feltétei teljesül, akkor következik be a parancs végrehajtása.

140

A logikai ,,És'' feltétel villamos vezérlési kapcsolása

1 5.2.1'2.2.A,, NEM-É}',' feltétet

Ez aú'ielenti, hogy, ha a vizsgalt hatások ellentéte teljesül, akkor indul a beavatkozás. Például a

villamos mozdony főmegszakítója bekapcsolható, ha - többek között - atularainvédelmi relék nem

érzékeltek fulríramot. ltt a, előz-ő ponthoz képest nem húzva zaró érintkezők, hanem kiesve zaró

érintkezők vannak sorosan kapcsolva.

1 5.2. 1 .2'3.A,,VAGY" feltétel

A ',VAGY', feltétel azt jelenti, hogy a vizsgált hatások bármelyikének bekövetkezése esetén megin-

dul a beavatko zás. E múvelet egymással p*h*u*osan kapcsolt érintkezőket rejt, hiszen bármely

érintkező zárt áilapota (feltétel teljestilése) esetén megjelenik a kimenő jel.

A logikai ,,VAGY'' feltétel villamos vezérlési kapcsolása

1 5'2. 1 .2.4.A,, NEM-VAGY " feltéte]

A ,NEM_yAGY,, feltétel az előbbiek alapján azt jelerÉi, hogy a vizsgalt események, hatások bar-

meíyike ellentétének bekövetkezése esetén indul a vezérlés. Ez szintén parhuzamosan kapcsoit,

azonbannem húzva zárt,hatem ejtve zétrt érintkezőket jelent.

Az etőbbiekben ismertetett logikai alapfeltételek kombinációival gyakorlatilag az összes vezérlési

fo lyamat me gszerke s frhető -

L5.2.2.A szabályozástechnika alapj ai

Szabályozósnak (szabdlyozó körnek, szabdlyozdsi rendszemek) olyan rendszert neveznek, amely-

ben egy, vagy több összekottet és (negatív visszacsatoltÍs) találhatő a szabáIyozandő mennyiség és

az annak értékét előíró paÍancs között abból a célból, hogy a megkívánt viszony jojjon létre a pa-

rancs és aszabÍlyozandó mennyiség között'

A szabályozó körökben a visszacsatolás lényege' hogy nagy teljesítményii és kispontosságú rend-

szer kimenő mennyiségét a visszacsatolásba épített pontos &zékelő feIhaszná|ásávalúgy befolyásol-

juk, hogy a rendszer Lmenő mennyiségének - a zavarások következtében 1étrejövő - váItozása

t4r

csökkenjen. Amikor a rendszer kimenő mennyiségének nem kívánt vá|tozása létrejön, olyarr hibajelkelekezik, amely az előremenő ágrahatva konigálja a változást

A szabáiyozandő mennyiség és a parancs kcizotti kapcsolat szemléletessé tehető, ha a szabályozásikör egyes konkrét részeire vonatkozó ábrázolási módot elhagyjuk és minden egyes résá egy blokkal(tég ]úap) ábrázoljuk, és azttartjuk szem előtt, hogy milyen fizikai mennyiségeken kereszttil jön lét-re a-Z egyes blokkok közötti kapcsolat. E kapcsolatokat egyvonalas nyílfolyamattal szemléltetjtik.Az ilyen jellegű ábrét szabúlyoztísi hatdsvdzlatnak nevezztik. A szabályozutdő merrnyiség és a pa-rancs között a kívant viszonyt fenntartó kapcsolat lélezése a szabályozási kör hatásvázlat ának zárő-dásában fejeződik ki, tehát a szabalyozás lényege, hogy hatásvázlata - a vezérléssel ellentétben -mitligzért'A szabályozó körok két fő részre osáhatók:

_ a technológiai folyamatot megvalósító részre, amelyet szabdlyozott szakasznak nevez-nek;

_ afolyamatszabályozásátmegvalósító szabdlyouira. 'i

A szabályozási körnek azokat az egységeit, amelyek egy-egy önálló szabrályozási részfeladat elléftá-

sát $gzik, szabályoaíköri szervnek nevezzlik. A szabályoző kör egymáshoz kapcsolt szervek sorá-ból épül fel.

Minden szabályoző kömek tartúmaznia kell egy olyan szeryet, amely további feldolgozásra alkal-mas lormában méri a szabáIyozandó mennyiséget' ez az érzékelő szerv'

Szii}ség van egy olyan szervTe' mely valamilyen formában összehasonlítja a pamncsot a szabalyo-zandő mennyiséggel és az eredménynek megfelelően rendelkezik. Ez az összehasonlító, vagy - amatematikai művelet alapjrín - különbség-képző szerv.

A szabályozás nem valósítható meg olyan szerv nélktil, mely a paÍancsot az összehasonlító szervszérraér a ieldo 1 gozható al akban szolgáItatj a. Ez az a l apj e t- k ép ző s ze rv .

Az előbbi harom szerv (érzékelő, különbség-képző, alapjel-képző) a szabélyozási körben alapvetőfeladatot lát el, tehát a szabáLyoző körből egyikiik sem hiányozhat.Ezeken kívül a műszaki sziiksé_gességnek megfelelően lehetnek a szabályozLásai körben egyéb szervek is, melyek pl. a következők:

_ A végrehajtó szerv (szervomotor) valamilyen bemenő merrnyiséget mechanikai el-mozdulássá, elfordulássá alakít át.

_ Az erősítő abemenő mennyiséget erősíti - esetleg gyengíti._ A beavatkoaí szerv va|arnilyen közeg aramlrísát befolyásoljaT_ A távadóra akkor van sziikség,ha a szabáúyoző kör valamelyik mennyisége olyan kis

értékú, hogy további felhasznáIás céLjéna mrír közvetlenül nem alkalmas, akkor atáv-adóval teszik - általában más ftzikaí mennyiséggé átalakítva - a szabályozókör többieleme szátmfu a felhaszrrálh atőv á.

_ A kompenzdló szeryet azért építik a szabáIyozási körbe, hogy segítségével jó dinarni-kus tulajdonságu szabályozást érjenek el: a rendszer stabilisan vegye fel nyugalmihelyzetét, art gyorsart' legfeljebb néhany kis, csillapodó lengés után érje el.

A szabályozástechnikábarL az egyes szervek kapcsolatát megteremtő ftzikai mennyiségeket (hatás-

vázlatban az egyes blokaok ki- és bemenő mennyiségeit) jeleknek neveznJk A jel ínformáció va-lamilyen fizikai mennyiségtőI. Az olyan jelet, amely egyúttal a szabáIyozási folyamatról is infor-mál, j e ll e mz őnek nev ezik'

A szabályo zás a szabtÍllpzott jellemzőre irányul' mely egyb et a szabáIyozoÍI szakasz kimenő jele. AszabáIyozott szakasz bemenő jele a módosított jellemző. Ez egyben az &zékelő szerv bemenő jeleís. Az érzéke\ő szerv kimenő jele az ellenőrző jel' A szabáIyozott je|Iemző éÍtékét előíró - ez ideigparancsként emiített - fizikai rnennyiség az ulapjel' Az alapjel-képző szerv bemenő jelét' ha időben

142

állandó, bedllító jelnek, ha váLtoző vezető jelnek nevezziik. A szabályozásteclrnikában minden o1y3nmennyiséget, amely hátrányosan befolyásolja a szabáiyozott jellemző értékét - zavarő jelnek nevez-ztik.

A szabályozó körök elsősorban elektronikus elemekből épülnek fel.

l5.3. A villamos védelmek elve, míÍködése

A vontatójármű villamos gépeit, késztilékeit és kábelhálőzatát különbözó berendezések védik ameghibásodások ellen és igyekeznek megakadáIyozni a már kialakult hiba további karokozását.

A védelmi berendezések egyik része a villamos berendezéseket védi, a másik része balesetvédelrnifeladatot lát el.

A villamos berendezések védelme :

_ feszültségvédelemből;

- túlaramvédelemből;_ testzáxlat-védelemból; :_ áramiriínyító-védelmekből és

- hibás kapcsolásokkal szembeni védelemből áil.

15.3.L. A feszültségvédelem

A feszultségvédelem rövid ideig trn;tő (tranziens) túlfeszültségek elleni védelmet, minimális és rna-ximális feszültség-védelmet jelent.

] 5.3.I ' ] .Tranziens túlfeszüItség-védelem

A tulfesziiltség a maximalis tizemi feszúltségnél nagyobb feszültség' melyre a berendezést miír nemméreteú.ék,tehát ettóI an meg kell óvni.

A túlfesziiltségek eredete :

_ légköri eredefti túlfesziiltségek: közvetett, vagy közvetlen villámcsapás (közvetett vil-lámcsapás esetén a villrímaram/fesztiltség távhatas útjan - indukÍív, kapacitív csatolás-sal _ okoz tulfesztiltségetaz elektromos bá|őzatbar)

_ kapcsolási eredetű tulfeszültségek: induktív elemeken lezaj]1ő gyors (tranziens) - álta-Iában valamilyen kapcsolás végrehajtásaként kialakuló - arárüvaitozások okozzák.

15'3.1 .1'1 .Védekezés a Iégkori eredetű túlfesztjltségekket szemben_ sz1|<raköz alkalmazásával: a feszültséghullám a hullámtorlasúó tekercsen (vagy a fő-

transzformátor induktivitásrín) ,,visszaverődik'', miveL az az ríramlökés száníra nagyellenállást jelent és a szikraközbe bekényszertilve a föld felé levezetődik' Az utanfolyóÍrarn aháIőzaton zérlatot okoz, mely a táppont tulríramvédelmét működteti és az átra-mot megszakítva a keletkezett ívet kioltja a sziktakozön. Egyszerri megoldás, azonbanbá.r:ánya, hogy szennyezett környezet és nedves időjrírás ...ten a sziIrtaköz azizemífesztiltségen is átiithet, ami zavarokat okoz. A huIlámtorlasztó tekercs á\taLában né-hány menetií légrnagos tekercs, mely az üzemi aramok szirnátaelhanyagolható mérté-kú elienállástjelent.

r43

hullámtorlasaómozdonyba I-:-

A tűlfeszültség-védelmi szikraköz villamos vontatój árművö n

szelephatású tulfeszültségJevezető alkalmazásával: A levezető fesztiltségfiiggő el-lenállásokból (minél nagyobb feszriltséget kapcsolunk tá, awá| kisebb az ellenállása)és szikraköz(ök)ből áll. Ezek a szikraközök azonban zélrt, tiszta térben vannak, tehát azáhitési feszriltség közel allandó. Minél nagyobb a levezetendő fesztiltség, annál na-gyobb ráram folyhat át alevezetőn jelentősen csökkentve ezze! afogyasáóra jutó túlfe-szültség-résá. A fesztiltséghullrím lecsengése után az ellenállas'ismét növekszik, aziíram csökken, míg azilzemi fesztiltség közelében a szikraközben az ív kialszik, így abalőzatbőI nem folyik utanfolyó áranrt, aháIőzatbatmásodlagos iizemzavar nem kelet-kezik.A villamos vontatójármúveken alkalmazott tulfeszültség-levezető névleges fesziiltsége30 kV, mely aá jelenti, hogy a berendezés 30 kV névleges fesziiltségű háúőzatonwe-meltethető. Megszólalási feszültsége kb. 55 kV-os lökőfesziiltségnél van.

G!u)töszikrokö2

otlöszikro közök

Feszültsá9íÜ99öellrnállosok

FöId ell sh€z

A szelephatású trúlfeszültség-levezető metszete

1 5.3.1 .1 .2.Védekezés a kapcsolásÍ eredetű túIfeszüttségekket szem-ben

_ Az egyeniíramú működtető tekercsekre a feszültség szempontjáb őI znőbánybanigénybevett,ugynevezett szabadonfutó dióddt kapcsolnak, rnely az e\lertétes iranyúkikapcsolási önindukciós fesniltséget a tekercs ellenállásan vezeti le, hiszen ekkornyitóirrínyu az ígénybevétele. Ezzel a megoldással a működtető tekercs iírama kissétovább muad ferrrr, tehát rövid idejű kikapcsolási késleltetés ís elérhető vele, ha ezpéldául egy kontaktor ep. szelepének működtető tekercse.

r44

jj5:HÍi*-üu;a

A szabadonfutó dióda alkalmazása és működése

_ RC_elemek alkalmaása (p1.: V46 sor. trafó csillapítás). A kondenzátorok nem engedikmeg a fesztiltség gyors növekedését, így korlátozzék a túlfeszültségek kialakulását. Azaramkört érintkezővel ellenőrzött illesáett gyorskiolvadású bixosítók védik.

- Szelén tulfeszültség-levezetők alkalmazása (V63 sor. trafo csillapítás). A szelén ele_mek Zener-diódaként működve a feszriltség-növekedés hatásara-ve zetővé válnak, a tul-feszültség_hullrímot levezetik, majd regeneráIódnak és ismét tezamat. A szelén eleme_ket illesáett gyorskiolvadású biztosítók védik, melyek kiolvadását érintkező ellenőrzi._ A hagyomiínyos, BBC-főmegszakítók kíkapcsolrásakor is keletkezik tulfeszültség-hul-lám, melyet le kell vezetrri, egyébként az oltókamrában nem alszik ki az ív és a htíter-helés hatásiíra a porcelán ívkamra felrobbanhat. E túlfeszültség levezetésér e szoIgái azoltókamrával parhuzamosan kapcsolt fesztiltségemésztő (oltó-) ellenállás, mely á sze-lephatású tulfesztiltség-levezetőknél alkalmazott fesziiltségfiiggő szilícium-karbid el-lenállás-elemekből épüt fel.

- A viíkuum_főmegszakítók működése igen gyors' ezért nagy áramok megszakítása So-rrín tekintélyes tulfesáiltség-lökések keletkeáetnek, melyek levezetéséről megfelelő -esetleg pótlólagosan felszerelt - tulfesztiltség-levezetők segítségével gondoskodni kell.E célra megfelelő méretezésű szelephatású tulfeszültségJevezetőkeiis szoktak alkal-maz:i.

A V46 sorozatít mozclonyok RC-r,écIelmének kapcsolása

-c-l,'r

I'

tTf

A v63 sorozatú mozdonyok szelén túlfeszültség-levezetőinek kapcsolása

145

]5.3'1.2.Minirnális (nullfeszüItség-), tnaximáIis feszültség-védelem (tartós túlfeszült-ség-védelem)

A vontatójármúveken általanos iranyelv az, hogy nem hozható létre addig zárt fő- és segédiizerniárarrrkör, amíg az aramkör elemein nem á11 rendelkezésre legalább a névleges feszültség minimurna,illerve ha egy zárt iramkörben a feszültség a meghatározott minimális érték alá csökken, akkor azararrrkört meg kell szakítani.

E védelmek kialakíthatók elektromechanikus mérőműves feszültségrelékből, vagy elektronikusszin1érzékelő aramkörökbői. A védelem bemenő jele - ha az ellenőrzendő aramkör névleges feszült-sége 250 V-nál nagyobb - feszültségváltó útjan, majd egyenirányítva kerül a relé mérőmúvére,250 V alatt pedig egyeniranyítás után közvetlenül. Elektronikus szintéruékelő esetében mindig le-osztott fesztiltségjelre van szlikség, mert az elektronika ekkora feszültséget nem visel el.

Így fldául ha a félsővezetékben nincs legalább 17,5 kv feszültség, akkor a villamos vontatójrlrműprimer nullafeszültség-védelme nem teszi lehetővé a jármú főmegszakítójánák bekapcsolását' hapedig menet közben - bekapcsolt főmegszakító esetén - kimarad, vagy bárÉrely okbót 17,5 kV aiácscikken a vonali feszüItség, akkor ugyanez a védelem kikapcsolja a vontatójilrmű főmegszakítóját.E vedelemnek természetesen késleltetett mtíködésűnek kell lennie (0,5-1 s), mert pillanatszeni á-ramszedő-lepattanasok hatásarunem kapcsolhat ki a főmegszakító. A v43 sor. mozdonyoknál a2o9sémajelű, a többi hazai villamos járműnél a ROP sémajelű reiés' ilietőleg ele}Íronikus védelem látjael eÁ a feladatot.

A V43 sorozatú mozdonyok kézi menetszabályozésa miatt sziikség van a vontatómotorokra jutó fe-sztiltség korlátozásríra. A vontatómotor feszültségvaltóról (303) jövő feszültségjel _ egyeniranyításután - a vontatómotor feszültségkorlátoző teléj&e (2I2) kenil, mely - a motorkörben mért - kb.1400 v esetén meghúz és nem engedi a fokozatkapcsolót felfelé vezérelni, illetve a29. fokozatig le-felé is fidjavezérelni an.

A korszerű, elektronikus szabályozású vontatójarműveknél 0/46, V63, BDVmot, BVmot, BVhmot,Ösn tot+ sor., stb.) sztikség van a tartósan magas (29 kV-ot elérő) vonali feszriltség esetére szolgá-ló túlfeszültség-védelemre is. A primer tulfeszriltség-levezető e fesziiltségszinten még nem szólalmeg. E védelern szintén feszúltségrelével, vagy szintérzékelő elektronikával oldható meg és meg-szólalása esetén a jármu fomegszakítóját kapcsolja ki.

A V43 sorozatú mozdonyok egyenaramú segédiizemi rendszerének minimális feszültségét a segéd-üzerni feszültségellenőrző relé (51ó) figyeli és nem engedi működni az egyenáramú segédtizemeket(vontatómotor- és transzformátor-szellőző, valamint a főlégsűrítő), ha a segédüzemi egyeniranyítóegyenaramú oldalán nem áll rendelkezésre legalább 155Y. Ez a védelem is késleltetett kiejtésű(7,5...2,5 sec.). E védelemre azértvan sziikség' mertüzemben lévő mozdonyon a segédiizemi fe-szültség kimaradása esetén - ha az 5 16-os relé nem ejtené ki a segédüzemi motorok üzemi kontakto-rait - a segédtizemi gépek bekapcsolt állapotban maradnának és a főmegszakítő bekapcsolásakor (asegédtizemi fesziiltség visszatérésekor) a gépek indítóellenállás nélkül, egyszerre indulnanak és azígy kialakuló aram a segédi.izemi egyenirényítőt meg nem engedhető mértékben túlterhelné és a gé-pek, valamint a segédüzemí egyeniranyító biztosítói kiolvadnanak.

A mérőműve s el ektromechanikus relék kialakí tása a következő :

E relékben igen pontosan beállíthatő - améréstechnikával foglalkozó fejezetben megismert -Deprézmérőmű taláIható, azonban a mérőmű nem mutatót' hanem egy meghaténozot|értéknél zárő, iIIeNenyitó érintkezőt mozgat AÍnak érdekében, hogy a mérőmű pontos lehessen, csak kis tömegű lehetaz érintkező, így kialakítása nem teszi lehetővé, hogy a vezérlő aramkörokben található kontakto-rok, ep. szelepek, stb. - viszonylagftagy - atarrtán közvetlenül megszakíthassa. A probléma átl'tldalá-sara e relékbe egy segédrelét építettek be, mely a vezérlő áramkörben sztikséges kapcsolásokat - vi_

146

szonylag teherbíróbb érintkezői útjan - elvégzi, a mérőmű érintkezóje pedig csak eá a kis segédrelét

kapcsolja. A segédrelé tekercse más vezérlő aramkörökből kap táplálást.

A méromű beállításara spirálrugót feszítő, vagy |azító forgató gomb szolgál.

Az egyeniranyított _ mérendő, ellenőrzendő - feszültség a relé Depréz mérőművének tekercsére jut(1) és aá elforgatja. Errnek hatasara annak érintkezője (2) átáII a szaggatott vonallal rajzolt helyze-tébe. Ekkor az akkumulátor arama a ,,*'' pontról a segédrelé (3) egyik, majd másik tekercsén (4' 5)

halad át és az aramkör a mérőmű átváltó érintkezőjón át (2) záródik a ,,-'' akkumulátor vezeték felé'A segédrelé (3) két tekercsének (4, 5) gerjesáése összeadódik és a segédrelé is meghúz. A segédrelé

egyik átvaltó érintkezője (6) előtétellenáliáson (7) kereszliil az egyik tekercsen át (4) öntartást biz-tosít a relének a ,,-'' pont felé' (A relé behúzva tartásiíhoz abehuzásnál kisebb aram is elegendő.)

|Fctatlatotá5

I s*a"uCatttilodr + bvq,tloe-ás

A Depréz mérőtekercses relé kialakítása, kapcsolása

Ha a mérpművön a beallítasi érték alácsökken a fesziiltség, akkor az visszaforog, érintke zője (2) át-valt és ,,+'' pontról az akkumulátor fuana a segédrelé (3) egyik átvá|tő érintkezőjén (6), azelőtétellenrílláson (7) át jut a segédrelé két tekercs&e (4,5), azonban most olyan iranyban folyik azakkumulátor ,,-'' felé, hogy a két tekercs egymás fluxusát lerontja és a segédrelé (3) is elejt. Asegédrelé abban az esetben is elejt, ha a saját tápIáIő ága megszakad.

A relé beavatkozó szerve a segédrelé által működtetett érintkező (7), mely a vezérlő aramkörökbenvégn eI a sziikséges kapcsolásokat. 'A V43 sorozatú mozdonyokban alkalm azott Depréz-m&őre!ék bekötését a követke ző táb|ázat tar-talmazza.

A 235 sémajelű - következőkben ismertetésre kerülő - differenciál-védelmi (transzformátot foldzár-lawédelmi) relé nem feszü1tségvédelmi firnkciót iát el, azonban kialakítása a többi mérőműves relé-vel azonos.

A.,m.ét'őmntéÍ:lÍápllilüó,ii'f;ramköÍ::::i:::,l::::::i:il:::ji::iIi:i ,,,.'^"'- "é,t..iáp.tá!'ó..,;etámktii'''''

b'.intmífpja:.l. ....+.'v..é'Z€Íé]ké',:..'.,l 'll lvezat:éké; ",.véiéték'é1301/1 20r 202 228 700 198

2,I2,,,;:t:,, 30311 207 2071r 230 031 i98

",,'|,'5Í:6517 581 449 227 001 198

',...,,t23.5 252 259 228 700 i98

r47

75.3.2. A TúIáramvédelenr

I 5. 3. 2. I. Egyszerű tú laramvéde Ime k

A r.-ontatójármű, vagy a tápLiút lailső aramkÖrok (pl.: villamos vonatfirtés) egyes villamos berendezé-seinek, gépeinek meghibásodása, vezérlési hibák, a motorok túlterhelése, stb. a tervezettnél, illetvemegmgedhetőnél nagyobb áramÍblvételt okoz, amely további károkat okozhat. A nagyobb aramÍ-el-vételtöl meg kell Óvni a úplalo tbsztiltségÍ'orrást, a kérdéses készüléket, gépet és a vezetékhátózatot.A rdelem kialakításanak módját, beallítását meghatározza az áramkorben fblyó üzemi áram erossé-ge, Ü' esetleges zárlati áram nagysága, valamint a lekapcsolás megkívánt sebessége.

A tuláLramvédelem tárgykörébe egyes kapcsolókészrilékek is beletartoznak. Ilyenek például a kap-cso1ókészúIékeknél taglalt olvadóbiaosítok' kismegszakítók és motorvédo kapcsolók is, hiszentúIarrn- és zár|atérzékelésük biztosított és a túláramok, zárlatok esetén közvetlenül szakítjak meg €Lz

árarnot.

Szííkebb értelemben véve a túlaramvédelem alatt a túláramvódelmi reléket es'elektronikus szintérzé-kelö, védeimi áramkörÖket értjük. A tuláramvédeimi relék érzékelik a védendö késajlék tblé tblyóárarnot éshaaz a relé beallítási értéke Íölé nő, akkor - altalában a beallító rugó ellenében - a tekercs_ben keletkező mágneses tér behűzza a relét és annak érintkezői megszakítjak a jármti főmegszakító-jana.k tartó áramkörét, vagy a dízelmotor alacsony üresjáratra áJlitásétval, esetleg a gerjesztő-kontaktor tarti áramkörének bontásával kÖzvetve lekapcsolják a védendo készüléket. Kikapcsolt al-lapotban altalában mechanikus kilincsmű rogzlti a tularamvédelmi reléket. E kilincsmű visszaallításá-val hozható ataphelyzetbe a védelem. Egyes tuláramvédelmi relék nem, vagy csak bizonyos esetek-ben állíthatók üssza. A visszaárllítás megtörténtének ellenőrzésére e reléket őlamzfura]látjik el, melya visszaáIlitás soráLrr megsénil. A tularamvédelmek visszaallításanak általanos elveh az egyes véde-lem-fajtak bemutatásakor megemiítjülg de az eÍÍe vonatkozó részletes szabályozást azL.l. sz. Uta-sítás és az egyes vontatójármiivek kezelési szabéiyzatatartúmazza

A túláramvédelmek két fokozatban működhetnek :

_ Statikus títlúramvédelmifokozat: A statikus fularam art jelenti,hogy az áram erősségeüszonylag lassan növekszilg nem hirteleq néhany ms alatt. A védelem |rllzárólag azáramerősség mindenkori nagyságát képes érzékelni és értékelni. Az elelrtromechanikustuláramvédelmek általában csak ezzel a fokozattal rendelkeznek. ZÍrlat esetén a védel-mi lekapcsolás ideje olyan hosszú, hogy a zár|at kovetkeáinényeit csak csökkentenifudja, de megelőzni már nem.

_ Dinamikus tuldramvédelmí JbkozaÍ (árammeredekség-védelem). ez a fokozat azaramerősség tényleges értékén túl annak növekedésÍ útemét, időbeti vá]tozását is érzé-t<eli (dildt) - szemléletesen az áram nÖvekedési görbéjének meredekségét - és ennekértékelésével meg fudja allapítani, hogy a tranziens ríramnÖvekedés fbg-e túláramoteredményezni és így a zárlati aramcsúcs kialakulása előtt le tudja kapcsolni az txam-kÓrt. Ezzel a Íbkozattal a védelem képes arra, hogy a zin|atok pusáító hatását meg_elozze, a zinlatt áramot még teljes kialakulása elott megszrintesse.

Az elektromechanikus túlaramvédelmi relék lehetnek:_ Kijzvetett érzékelésíÍ re[ék, amikor az erősáramű áramkorben lévo áramv áItő köntetité-

sével tápláljuk a relé tekercsét, a relét az áramváltő áttételének megfelelően kell beállí-taru. E relék nagy pontosságúak és kis méretuek, mivel csak 1-5 A_es nagyságrendúáramokat kell elviselniük. llyenek például aY43 sorozatú mozdonyok tuláramreléi.

148

_ Közvetlen érzékelésiÍ reld<, amikor a relé érzékelő tekercsén közvetleniil vezetjük át avédendő erősaramú aramkört. A kozvetlen túlaramrelék - tekintettel a nagy áramoka -roboszfus kialakításúak és ezért kevésbé pontosan beállíthatók. Ilyenek pI': azM44 so_rozatu mozdonyok Rt1, Rt2 jelű vontatómotor tularamreléi.

A vontatójárműveken a következő relés, illetve elektronikus tuláramvédelmeket alkalmazzuk:

- Csak villamos vontatójárműveken:o Primer túltÍramvédelem: a jérrrrű átvezető aramváltójan (primer aramváltó) át a

fotranszformátorba befolyó aramot érzékeli és - a jármű névleges és maximá1isteljesítményétől fiiggő - beállítási értékénél nagyobb aram esetén megszólal éskikapcsolja a jármű főmegszakítóját. Visszaríllítani általában csak akkor sza-bad, ha ezze! egyidejűleg a - későbbiekben ismertetésre kerülő _ vonatflitési túl-áramvédeiem is megszólalt (olyan nagy mérvíi zédat keletkezett a vonatflítésifővezetéken, hogy a prirner aramot is jelentősen megnövelte). Mtiködése egyébesetben a jármű szolgálatképtélenséget okozó, súlyos megbibásodásara utalhat,tehát nem ríllítható vissza.Szekunder túláramvédelmek (yi.: segédtizemi, motorieöri, stb.): altalában á-rafrvríltó tltjat érzékelik a védendő ráramkör aramerősségét és megszóla1asuk-kor a jrírmű fömegszakítóját kapcsoljak ki. A védendő motor sénilése esetén azt- a jrírmiíre előírt módon - selejtezni kell és a védelem csak ezután állíthatóvissza.

Dízel-";#:r;;,',:I::n"jffi::1L:?á[T-1Íffi*xtrffi f '#*"",őkÓz-

vetítésével érzékeli af'utőáramot és - a jrírmű fotranszformátora fiítési tekercsé-nek, illetve a fiitési generátorának névleges teljesítrnénye alapjan - beallítottáramérték elérésekor megszólal. Villamos vontatójrírmúveknél a főmegszakítókikapcs ol rís áv al, dízel vontatój árműveknél p e di g áltatáb an a fiité s i g eneirítor l e -gerjesüésével (gerjesáőkontaktor kikapcsolásával) szünteti

^"g u r*Iuti, illet-

ve tulríramokat a fiitési ríramkörben. Általában visszaállítható, de a vonatfiítésikontakÍort csak akkor szabad ismét bekapcsolni, ha a hibát már elhrírítottrík.o Vontatómotor-túldramvédelem: a üllamos vontatójrírműveknél közvetett -aramvríltós - túlaramvédelmet alkalmazrrak, megszólal éLsa - altaléLban - a fo-

r#í*:':jí'J]]']i: :5** (M4 0, M44 s or. i vontatómotor- aramkörétközvetlen tularamrelék védik. AzM44 sor. mozdony túlaramreléi külön vezér-lő {íramköni tekerccsel is rendelkeznek, azért, hogy a meghúzott állapotú relékilincsművének kioldását ne kézzel kelljen elvégezni - mivel ez az etősétamutekercs közelsége miatt veszélyes lehet -, hanem táwezérléssel legyen vissza-áIlíthatő a leoldott (meghúzott) relé. E tularamrelék megszólalása hatására ki-kapcsolnak az adott motor-aramkör főkontakÍorai (motorkontaktorok), vala-mint a dízelmotor alacsony üresjiírási fordulatra áll.

1 5' 3. 2. 2. Differ enc iál+úlár amv é del em

A villamos vontatójrírművek főtranszformátor anak egyiklegfontosabb védelme a d'ifferenciál-véde-lem. Ennek lényege, hogy méri a fotranszformátorba (árműbe) befolyó primer áramot, vaIamint azÍizemi földeléseken kereszftil (mozdonytest _ forgóviu-keret - járműtengely - kerekek - sín) az alál-lomás felé visszafolyó üzemi földríramokat. Hibamentes üzem esetén a kettőnek meg kell egyeznie,tehát a mozdonyba a felsővezetékből befolyó átamnak és a sín felé elfolyó aramok összegének

I

L

r49

egyeúőnek kell lennie. A következő ábta a differenciál-védelem elvi kapcsolását mutatj a. Láthatő,hog yaz érzékelő áramkcjrben (középső ág) nem folyik áram, a védelem alapnelyzetben marad'.

Ir = fz ) Itt = Izt; frt - fzt = 0 Iz = Ir -Ir) 11+12

Iz' = fr' - I"' -) Il +I2,;I1'-I2' ;r 0.

A differenciál-túláramvédelem elvi kapcsolása és mÍiködése

Hiba esetén, amikor a transzformátorban ftjldzírlat keletkezik, akkor az áramegy része - megkerül-ve az'3gynevezett kompenzrílt ftldríramváltót - a zárlati hibahelyen közvetlenüi folyik a m|a rete.Ekkor a primer iíramváltón át befolyó iíram nagyobb, mint a kompenzalt ftildríramv altőn Ít elfolyóararn,tehát a kapcsolas kiegyenlítetlen, a középső ágban ríram folyik. Azidekapcsolt érzéke1ő elem(elektromechanikus relé, vagy elektronikus szintérzékelő) - ha a beállítrísi erteienet nagyobb hiba-ararn folyik átrujta - megszólal és kikapcsolja a villamos vontatójármú főmegszakítóját.Egyesvillamos mozdonyok vezetőfiilke fritése (V43, V63 sor.) o1vadó biztosítón és kapcsolóké-szüléken kereszttil a főtranszformátor flitési tekercséről kap táplatást, azonban a fiítőtestek üzemiftjldelése közvetlenüI a jarmtiszekrényhez van köwe és nincsen áfrrezeyle a kompenzált ft'ldríram-váiton.'Ez aztjelenti, hogy a differenciál-védeiem étzékelő áramköre ezeknél a járművekné1 - a ve-zetőfiilke_fiités bekapcsolt állapota esetén - nem kiegyenlített, a védelem érzékelő elemét úgy ke11beállítani, hogy erre azfuamerósségre még ne működjön.Ha a yezetőfiilke fiÍtőtest e járműveknél meghibásodik és ziírlatos lesz, akkor a fi.ilkeflitési biztosítókiolvadrísával egyidejűleg - a znlati aram nagyságatőIfiiggően - leoldhat a differencial-védelem is.Altalrílos elvként kimondható, hogy a leoldott difFerenciríl-védelem - azo\l, villamos vontatójrírmií_veknél, ahol a vezetőfiilke frítése aY43 sorozatú villamos mozdonyokéval analóg módon valósu1tmeg - visszaál]íthatő, ha egyidejűleg a vezetőfiilke fiítés olvadóbiztosítója is kioivadt. Egyéb ese-tekben általábarl, e védelem megszőlaIása a jármű súlyos meghibásodásarahrvja fel a figylhet ésnagymérvii további sérüléseket akadályoz me g.

1 5. 3. 3. T estzár|at-v é d el e m (foldzárlat_v é d el e m)

Az olyan állapotot, amelyben územszerúen nem földelt vezetéktesthez (foidpotenciálon iévő beren-dezéshez) ér,testzfulatnak,vagy ha a test ftjldelt, ftjldzarlatnak nevezztik.

_

A vontatójárművek nagy részének (szekunder) fő- és segédüzemi ríramköre - néhríny já.mű kívéte-lével _ földfliggetlen, tehát izemszeruen nem foldelt. A hiba esetén kialakuló földzárlatokat &zé-kelni és jelezn kell, mert a másik ágban kíalakuló további foldzárlatok mar rövidzfuIatként jelent-keznek és a jármű szolgáiatképtelenségét okozhatják.A vontatómotorok, segédiizemi gépek, fogenerátorok körttize esetén szintén működésbe lép a fo1d-zulatvéde\em, mert a kialakuló ív testzfuIatot okoz. A föIdzárlatvédelem megszőlalása _ ekkor -fedővédelemül szolgálhat az esetleges tularamvéd elem szérnfua.

TJtrq651-focnÁLor

i50

1 5 . j

. j . 1' E gl s ar kú (e gt s z e r ű) fc) l dz ár l aN é de l e m

Egyesrégebbi építésű vontatójárműveknél csak egysarkú földzárlatvédelmet építettek ki. Ez aú je-lenti ' hogy a védendő, földfi.iggetlen, egyenaramú aramkör negatív pólusát egy relé tekercsén -esetleg ellenálláson és kiiktató kapcsolón - kereszttil a testhez kapcsolják

Ha t€lát apozitív ágban például valamelyik vezeték szigetelése megsérül, akkor az aramkör a fold-zárlatvédeJrni relé tekercsén kereszttil zárődik, és ha a ftjldzárlati aram nagysága meghaiadja a relébeál1íLísi értékét, akkor az meghíz és érintkezői útjÍín beavatkozik. Hasonló foldzarlat-védelmet al-kalrnaanak pI' az M40, M61 és M62 sorozatú dízel-villamos mozdonyoknál is. A foldzrírlafvédelemmegsólalásanak következményeként - általában - a dízelmotor alacsony riresjarati fordulatra áll,kikapcsol a fögenerátor gerjesztőkontaktora, valamint kikapcsolnak a főkontakÍorok (motorkontak-torok)is. A védelem működéséről gyakran jelzőlámpa is tájékoztat. A ft'ldzarlatvédelmi relét meg-húzott állapotban kilincsmű reteszeli. Ha például a ftjidzarlatot az egyik vontatómotor körttizeokozta, akkor a hibás vontatómotort - vagy motorpiírt - szabályosan le kell selejtezrri, a ftildzariat-védelni relét vissza kell allítani és az ólomzrínal ellátott kiiktató kapcsoló segítségével bénítanikeil. Így a menet - ha egyéb hibajelenség, égésre utaló jel, stb. nem mutatkoiik - a vonatkoző utasí-tás oktan me ghatár o zott áll omasi g, j avító b énlsíg fo lytatható.

Az egysarku foldzárlat-védelem nagy hátrrínya, hogy a negatív ágban bekövetkező földzarlatra nemreagál, aztnemtudja érzékelni és e filldzarlat - mivel a relé tekercsével parhuzamosan kapcsolódik -ki is iktatja a védelmet, apozitív ágban esetleg később bekövetkező ftldzarlat teljes zrírlatként je-lentkezik.

=-,I

+{3

, -7t0 7Í,ArnPcfmer&Pzl t.

AzM44sor.mozdonyfőáramkörénekÍtiIdzárlat.védeImeFvr: Íijldzárlat-védelmi relé; P p a foldzárlat-védelem kiiktató kapcsolój a

B5I

II

Fvn

,trint

151

] 5. 3. 3 . 2. Ké ts arku fal dzárl at-v édelem

A kétsarkú földzárlat-védelem lényege, hogy bármelyik ágban következik be a foldzarlat, a védelrnirelé, vagy elektronika aú. étzékeIi. E ft'ldzarlat-védelmek igazából nem védelmi funkciót látnak el,csak figyelmeüetőjelzést adnak, hiszen egyoldali ftjldzarlattal a jármű még - a szabályokban rneg-hatarozott ideig - tizemben tartható.

A kétsarkú ftjldzrírlatvédelem egyszerűen megvalósítható' Két, egyenlő értékű és viszonylag nagyellenállás segítségével a védendő háIőzat fesniltségét leoszfva az aramkör középpontját állítjuk elő.(Lásd a következő ábrát.) A ellenríllásokon az aramkcjr fesniltségének felét mérhetjiik.

A kétsarkr'i fiildzárlat-védelem elvi kapcsolása és miiködése

Haezt a középpontot egy relé (esetleg kismegszakító) tekercsén, vagy valamilyen elektronikus ér-zékelő elemen kereszhilleftldeljtik, akkor olyan kapcsoláshoz jutunk, amely bármely oldali föIdzár-lat esetén áramot índít az érzékelő elemen át. Ha a földzarlati áram az étzékelő beállítási értékétmeghaladja' akkor a védelem megszólal és jelzést ad a mozdonyvezetőnek. A relés ftildzrírlatvédel_mek visszaiíllÍthatók, a korszerri elektronikus foldzarlat-védelmek pedíg a ftIdzénlat megsántévelönműködően törlik a jelzést.

Az akkumulátor kétsarkrú fiildzárlat_védelmének kapcsolása

Az akkumulátor-telepek kétsarkú fö\dzétrlat-védelméhez nincs szúkség feszültségosztó, középpont-képző ellenállásokra, hiszen az akkumulátor cellák egyébként is több elemből soros és prírhuiamoskapcsolás útján alkotják a teijes telepet. Könnyen megÍaláIható tehát az akkumulátor-telep villamos

{\T':.i_

qJ17.

r.l/t2

t'I

.ll-l:r

r52

középpontja, amely kivezethető és az előbbiekben bemutatott módon, relé, kismegszakító tekercsén,vagyelektronikus érzékelő aramkörön keresztül leföldelhető' Az akkumulátor foldzárlat-védelme atoválbiakban szintén azonos módon működik, mint a főáramköri, vagy segédüzemi kétsarkú fold-zát|at-védelmek. Az akkumulátor ftildzarlatát egyes vontatójármúveken nem a ftldzarlat-jelzőlámpa(piktogram) kigyulladása jeLzi, hanem az akkumulátor foldzárlat_védelem az akkumulátor feszült-ségrrrérőjét kapcsolja ki (pl.: V43 sor.). Ha tehát e jarmúveken aú. tapasáaljuk, hogy a jármű rend-ben iizemel, azonban mindegyik vezetőáIláson nulla Voltot mutat az akkumulátor fesztiltségmérője,akkor ez az al&lxrtul áto r (v ezérlő aramkö r) foldzfulatara utal .

L5.3.4. Áramirányító-védelmek

Mintazt a féIvezetokkel és aramiranyítókkal foglalkozó fejezetben mar megismer[tik, a félvezetőelernek (diódák, tirisztorok, stb') igen érzékenyek a tulfeszültségekkel, és a magas hőmérséklettel -így áttétel'esen a tuliíramokkal - szemben. Az aramirrínyító védelmek tehát elsősorban az átarnirÍnyí-tókatfelépítő félvezető elemeket védik.

Az áarirányító _ mint késztilék - tekintetében kétfele zaiatfqtát különbözlethettink meg és a vé-delrnek is errrrek me gfelelően csoporto síthatók :

_ Belső aÍrlat: Ebben az esetben a hiba az étrarrirányítóban keresendő. Ha egy, vagytöbb félvezető meghibásodott - ziírlatossá valt -, akkor, ha több félvezető van egy ág-ban sorosan kapcsolva, akkor a többi féIvezetőrejutó feszültség megnövekszik, túllép-heti a megengedett legnagyobb zrírófesztiltség-értéket. A megnövekedett feszültségnagyobb aramterhelést is eredményez, melyek együttesen a többi felvezető tönkrerne-neteléhez vezetnek.

_ Külső zárlat: Ez azt jelenti, hogy az aramiranyító kifogástalanul iizemel, félvezetőiépek, azonban ataplált aramkörben keletkezet1zár|at, mely a megengedettrrél nagyobbaramot kényszerít az fuarirányítőta, és beavatkozás nélkril e nagy őrarn az fuaminínyí-tót is krírosítaná.

] 5. 3. 4. ]. Belső zárlarvéde lem

Az állaúő nagyságú névleges fesztiltségről ráplalt áramiranyítókban az árarrnrányítóra kapcsolt fe-sailtség - az éilandó transzformátot-áttéteIek következtében - nem befolyásolhatő. Az ilyen ríram-iranyítók felvezetőivel sorosan _ mint aztmfu az olvadóbiztosítók tárgyalásakapcsán megemlítetriik_ illesztett, gyorskiolvadású biztosítókat kapcsolnak, mely a féIvezető eletn bármilyen okból bekö-vetkezó tulterhelése esetén késedelem néllail kiolvad és ezt mikrokapcsoló jelzi a jármű szabáúyozá-sa számára.

A V43 sorozatú villamos mozdonyok diódás egyenirányítőjaru _ és így a vontatómotorokra - jutófesziiltséget a mozdony fokozatkapcsolójával tudjuk szabáiyomi' A mozdony 32 feszültség-fokozattal rendeikezik annak érdekében, hogy a felsővezeték feszúltségének alsó trÍréshatárakóze-iében is leadhassa amozdony névleges teljesítményét. Ebből következően a vonaifeszültség maxi-málís feszültsége közelében alacsonyabb fokozatkapcsoló-fokozat mellett érhető el a kb. 1400 V-osvontatómotor-feszültség. Meg kell tehát akadályoznt aú.,hogy az egyerurényítóra tul magas fesnilt-ség keniljön. Erre hivatott részben a vontatómotor-feszültségkorlátozó relé (212), mely legfeljebb a29. fokozatig képes a fokozatkapcsolót levezérelni' illetve felfelé vezérlését biármikor meg fudjaakadáIyozni.

Az egyenirányíto egy hídágában 4 (esetenként 5) dióda van sorba kapcsolva. A diódakkal ellenaIlá-sokból és kondenzátorokból felépített ugynevezeÍ|,,RC" elemek vannak párhuzatnosan kapcsolva,annak érdekében, hogy a sorosan kapcsolt diódakon a feszültséget egyenlően elosszák. Ha egy dió-da zátlatossá válik, akkor ará jutő feszúltség is a többi - még ép - diódán oszlik meg, tehát a fesniit-

i53

ségiik növekszik. A diódákra jutó fesniltséget feszültségváltók (szimmetria-transzformátorok) útjánérzékeli a belső zéxIat-védelem. A V43 sorozatú mozdonyokban jelenleg kétféle egyeniranyító_

védelmi berendezés működhet.

1 5.3.4.1 .1'ASPERKOG -5 típusu egyenirányíto-védetmi berendezés

Ez a berendezéskizétőlag'a belső zarlatokat érzékeli. Ha a diódákra jutó zárőfesni\tség a megenge-

dett hatarértéket tullépi, akkot a berendezés a2I1 és a 2IIll sémajelű vezérlési relék útjarr amoz-dony fokozatkapcsolój át a 9. fokozatra vezérli le. Ezután meg kell figyelni, hogy a védelern melyikfokozatnál indítja ismét vissza a fokozatkapcsolót és e fokozat alatt I-2 fokozattal kell továbbközle-kedni. Ha a védelem hibás és nem engedi a fokozatkapcsolót a 10. fokozat folé, vagy olyan mérv[íegyenirányító hiba alakult ki, hogy csak nagyon kis motorfeszültséggel lehetne továbbhaladni, ak-kor a hibas egységet az egyerutányítóval együtt selejtezri kell - a műszaki utasításokban meghatá-rozottak szerint.

A védelmi berendezés előlapjan je lzőIámpektalálhatók, melyek azt mutatjak, nory melyik hídágbanvolt a zfulat' A szintén az előlapon található ,,Igen nagy zÍxőfesztiltség leképezése''-felirafu nyomó-gomb segítségével a védelem kipróbálható, megnyomása hatásara a fokozatkapcsolónak a 9. foko-zatig kell levezérlődnie.

A védelem műkÓdésérőLavezetőasáalon található jelzőlámpa is tájékoáatja a mozdonyvezetot.

1 5.3'4' 1 .2.Az EzV-3 típusÚ egyenirányító-védetmi berendezés

AzEZY típusú védelmi berendezés mind a belső, mind a külső zarlatokat érzékeli és beavatkozik a

mozdony iizemébe. Belső zánlat hatrísara szintén lefelé vezérli a fokozatkapcsolót (a2II sémajeitívezérlési relé segítségével), azonban csak addig, amíg a diódárkra jutó feszültség a megengedett ér-

ték aIá nem csökken, közben világít avezetőasrtafon az,,Egyenirányi1$''-jelző1ámpa. Működésekorcsupán tudomasul kell venni, hogy melyik fokozatig engedi a fokozatkapcsolót. Ha ez tul alacsonymotorfeszültséget jelent, akkor az előbbiekben leírt módon szintén selejtezri kell.

A berendezés előlapj én található kismegszakítóval helyezhető iizembe a berendezés. Lekapcsolthelyzetében bontja a hozzá tartoző véltakoző- és az egyenaramú motorkontaktor vezérlési aram-körét, mert hatásos védelem hianyában nem helyeáető feszültség ilá az adott egyeniranyító.

Szintén az előlapon találhatóak a belső (és kiilső) zérlatjelzésére szolgpló jelzőlámprík, valamint a

próba- és törlés nyomógombok. A belső zarlat-próba nyomógomb meghyomása hatásara - arníg a -gombot nyomva tartjuk - a fokozatkapcsoló lefelé vezérlődik'

1 5. 3. 4' 2. Külső zárlarvédelem

A tirisáoros aramirányítók külső zfuIat elleni védelmét gyakorlatilag az aramkör tularamvédelmelátja el, mely sokszor árammeredekség-érzékeléssel is kiegésztil. A védelem míiködése esetén egy-résá tiltja a tirisztorok gffitását, másrésá kikapcsolja a jarmú főmegszakítóját. Egyben elláthatja a

tápIáIt villamos gép tűIararrtvédelmét is.

A SPERKOG-5 típusú egyenirányító-védelemmel felszereltv43 sorozafu mozdonyok egyenirányí-tóinak külső zarlat-védelmét a reléállvanyon elhelyezett2I8/1 sémajelű tuláramvédelmi relék látjákel. Kialakításuk ugyanolyan, mint a vontatómotorok 218 sémajelű tularamreléi, azonban megszóla-

lásuk esetén nem a ,,TARTÓ''-, hanem a ,,Kl''_tekercs útján kapcsoljak ki a főmegszakítót, és ígyműködésük gyorsabb.

154

LzELY-3 típusú egyenirányító-védelemmel rendelkező Y43 sorozatú mozdonyokban nincsenek

218/1re1ék, hanem í uea.t.* elektronikus ktilső zárlat-védelme Í::Í!*,1?^:?]:i''ff'"T:i"il?l1:

ii1'"'''iln;Tffi"r-'-;i#*;;;zakítót szintén a ,,Kl"-tekercs táplálásával. Az elektronikus

beavatkozás igen gyoÍS 'ekapcsolási

idöket eredményez. Megszólalása estén a vezetőasúalon lévő

''Egyenirányito,,-jeuáiampa szintén ::é"A jelzést a védele; elő'apjan lévő törlés nyomógombbal

nyug;azrtikell, kti'onb"o u fő*"gszakító.r"á kup"rolható vissza (a főmegszakító ,,dupláni]'(', azaz

bekapcsoláru "r"terr'*l_*J t itíp"rot;.. Ha a véáetem működését a vontatómotor körttize (zarlata)

okoÁa,akkor a vontatómotort az egyenirányítóval együtt selejtezni kell'

A berendezés külső zarlat-védelme is kipróbálható. A külső zarlat-próba nyomógomb megnyomása

hatásara kikapcsol a fómegszakító és ai"t"ota*pat avezetőasúalon és a védelmen egyaránt világí-

tanal.

L5.3.5. Hibás kapcsolásokkal szembeni védelmek

A hibás kapcsolások elleni védelmek alapvetően reteszelések, amelyek mechanikus' vagy villamos

útonakadályozzékmeg, zfuják'ki az egyrnast veszély ertető kapcsolásokat. Az alábbiakban néhány

péld[t sorolunk fel.

Mechanikus reteszelések _ néhany példával:

_ A vezetőasztal_reteszkulcs - aramszedő szelektaló-váltó - foldelókapcsoló _ tetókijarat

és nagyfeszüttségü tér kulcsok reteszlánc - szabáIyszení kezelés esetén - megakadá_

Lyozza,hogy nagyfesztilts,:g áratt juthasson be a kezelőszemélyzet a mozdony nagyfe-

sztiltség1i terébe'_ Az iranyvaltó kapcsoló csak a

, jesítrnény kifejtése közben ne

járműben, stb'

Villamos reteszelések - néhány példával: . ^ ^

A V43 sor. mozdonyok söntfokozatúnem kapcsolhatók be a 10' fokozat alatt'

_ A v63 sor. mozdonvot ro*"g" uu"d1"n.rr, Lup..olható be, ha a kontroller nem nulla

stb'

A reteszeléseket részletesen azegyesjárműtípusok targyalása során fogjr1k megismernr.

Lz Íramszedők a villamos vontatás fe1szerelési tárgyaí között kiilönleges fontosságúak, mert össze-

kotő szervül szolgálnak a mozgőjármű és a helyhez kötött munkavezeték, tehát az energíafonás kö-

zött. Azaramszedőnek a jármű allo helyzet étói amaximális sebességéig, a legváltozatosabb és leg_

szélsőségesebb időjrirasi t<<irutmeny.k ko'ott is biztosítania kell u megr"t.to minőség1i aramszedést'

karosodás és nagyobb, veszélyes ívképződés nélkiil követnie keli a felsővezeték magasságváItozá-

sait gyakorlatilag allandó értékí érintkezőnyomással amellett, hogy a já.mű saját rugőzása és a pá-

lya egyenetlenségei következtében folyton íanozajárulékos mozgásokat végez, amelyeket _ a mun-

kavezetékh ezviszonyíwa - azáramszedőnek szintén ki kell egyenlítenie'

Menet közben a mozdonyv ezető beavatkozásanélkül nem szabad felemelkednie és ieeresztési pa-

rancsra biúonsággur r. r.órr ereszkedni e' Az tram afelsővezetékkel érintkező csuszősaruról a csuk-

lókat athidaió rugaimas kötéseken és a karokon keresztÍ.il jut el a tetővezetékig. Nyilvánvaló, hogy

azizembiúonstryaÁ a karbant artásíköltségek csökkentése érdekében a lehető iegjobb érintkezésre

kontroller nulla állásában állítható, hogy vontatási tel-

lehessen iranyt váltani - sulyos sérüléseket okozva a

155

és az érintkező felületek kis elhasználódásara keli törekedni. E kettő azonban egymással ellentétbená1l, mert amíg a jó érintkezés nagy fe1ületi nyomást igényel, addig csekély kopás csak kis felületinyomással érhető el' Látható, hogy az egymással ellentétes elvárások csak részben, kompromissru_rnokkal telj esíthetők.

A felsővezetékes üzem áramszedoinek szerkezetében _ rendeltetését tekintve - két fő rész különböz-tethető meg:

_ a munkavezetékkel közvetlenül érintkező csúszósaru;

- a sarut hordozó és rugalmas mozgását biáosító szerkezet.

Magyarországon korábban 6000 mm-es sugánal ívelt, majd később egyenes' középen a kenést biz-tosító grafitos vazelin számára hornyolt csúszósarukat alkalmaáak. A V40, v60, v44 ésV55 sorozatú mozdonyok áramszedőin még csak egy csúszóív volt, rníg aY47 sorozatú villamosrnozdonyok Aop-2|7 típusú teljes ollós aramszedői rnar két csúszóívet hordoztak - így iizem köz-ben elegendő volt egy iíramszedőt tizerneltetni. A váltakozó aramrnal villamosított vasutakon rnamár Európa-szerte - így hazánkban is - 6000...9000mm sugárral ívelt egy d,arabból készült ke-ményszén csúszósarukat alkalmazrrak. Az alumínium jelentősen koptatja a-felsővezetéket és élessorjaréteget képez ki rajta, míg a szén a vezetéket jóval kevésbé koptatja és korrózióvédő, simagraÍitréteggel vonja be aú.. Ívképződés esetén az alumínium hegedésre hajlamos, míg a szén elégveelillan. A mai szénsaruk élettartama többszöröse (10-20_szorosa) az alurníniumból késnilt saruké-nak, a felsővezeték kopása pedig alig fete szénsaruk hasmiílata esetén. Egyes - elsósorban egyen-aramú - vontatási rendszereknél bronzos szenet, esetleg vas csúszósarut is hasmalnak.

Az egyenéttamú felsővezetékes nagyvasúti vontatási rendszereknél a bálőzat feszültsége ,,csak''1500, illetve 3000V, szembena 15, illetve 25kV-os váltakozó ararnúrendszerekkel. Erurek ered-ményeként a felsővezetékből felvett aram nagyságrendekkel nagyobb. (A vríltakozó ararnú rendsze-reknél - a jarmí1teljesítményétől fuggően - 30...800 A primer aram leszedésével kell számolni, mígaz egyenátramú rendszereknél az éuartszedőn levett áramerősség több ezer A.) A nagyfesztiltségűvá|takozó aramú rendszerekhez megfelelő a két, viszonylag keskeny Q0-30rnm szélJs) szénlécölszerelt csúszó, azonban a jelentősen nagyobb áramok miatt egyenararn esetén _ gyakran nagyobb sa-runyomás mellett - 4-,6-szoros csúszósarut kell használni. A több ríramrendszerű jrárműveknél vagykulon áramszedő van az egyeniíramú- és külön másik a valtakozó áramú tizem szétmára (pl.: az ÖBÉ1822 sorczatu mozdonya, mely 3000 V egyenárammal és 15 kv 16 2/3 Hz-es váltakozó arammalüzemel), vagy ugyartad a - gyakran négyszeres szénsaruval ellátott - iíramszedót alkalmazzék, de asarunyomást egy kiegészítő (általában levegős) szerkezet az egyenáramú üálózaton megnöveli (pl: aCD372 - DB AG 180 sorozatu mozdonyai' melyek 3kV egyeniírarnrnal és 15kV 162l3Hz-esváItakoző arammal működnek, vagy aZSR gso, ZsruÖn 362,363 sorozatu mozdonyai, melyek a3 kV egyeniíram mellett 25 kV 50 Hz-es váltakoző árarnú hálőzaton is tizemelhetnek).

Az átatrtszedő palettájanak szélessége nem az áramtendszertől' hanem attól fugg, hogy mekkora afe1sővezetékLr':,győzása az adottvasuthálőzatan. Ennek megfelelően példáut kót eltérő palettaszéles-ségű áramszedővel kell felszerelru az SBB' ÖBB, illetve DB kölcsönösen haszrrált, egymás vonala-ka átjwő villamos vontatój árműveit, mert bar a táplálás rendszere azonos - 1 5 kv 16 2l3 Hz -, a fel-sővezeték-kígyózása Svájcban jóval kisebb. Az eltérő felsővezeték-Iogyőzás rniatt sztikséges másik- szélesebb palettájú - átamszedővel köziekedtetni a vtÁv és a GySEV/ROeEE vonalain az ÖBg1014 sorozatu mozdonyait is.

A vasutakon napjainkban eherjedten alkalmazott áramszedő-hordozószerkezetek a következők:_ teljes ollós (pantográf) fuamszedők;_ félollós (fél-pantogúf) ttramszedők.

r56

r_1 j ^ ^ Á_a.- "-oÁA-q7eÍkezet

A feLsovezeték magasságváltozá:T..i nagy tömeq:' ::'-':h"tetlenségú

teljes áramszedő-szelkeze

nem íinden esetueritudjá a megfelelő *i-.rregg.r tti""*i, J.-"'* i' r"r adata ez' a felsovezeték ki_

sebb nérvú,ougu.ruulár,*asaí _ ,*.*'.ur-"-* ,.u.rreg*.11.* - a csúszósaru ktilön erre a célra

készÉilt elem segítsE*u"", követi, terjeriw.-e' ze. az*u*r".áokke1 szemben megfogalmazott köve-

:':il*1amszedőknét (p1': L"r-.1i]-,^']'?í1':'ffj}T:flTinL!::il:,!:,:Tl1!':;:l'ó:-reltélfel, melyet azugynever,91t ns1o'1"l'*uo igyekeztek .i, ^vágan{9ngelvre

merőleges for-

gástenge'y rcrur niágíí.ges síkban ,*.^^.vZ*Jjorozó "ro"á r'aua'si iranyóí firggően hátrabil-

lent és a kis magasságvaitoza::Y,, o"riil' n*9k'á]:.r**""o dinamikus igénybevételeket vál-

tozo szögú billenesseitodta több-keu"..iiíártékben követni' kiegyenlíteni'

)dő nézete és működéseAbillenőkeretes(ostorozócsöves)áramszt

LzÍ$abbtípusúaramszedőknéleztafela|ato|j"bb:1i].:égbenateleszkóp-szerkezetek,illetveacsúszósaru *earÍrru -;;r, ;típusoknál kerül ismenetésre - látj a el'

1ó,1. AzAop-317 ttpusú teljes ollós dramszedő

A 'egelterjedtebb

aramszedő-típus Magyarors záqo-n.Gyárilag aY42123-5y: aY431001_1379 és a

V63 001_0 12 páLyasnámú mozbooyo*'á t"itir, ía ",

* tlilrredó-fajp Később az összes V41 és

Y42sorozatttrnozdonyAop-2t7,a,u*,".aoiétisetípusracserélték'

AzÍoa*tszedőt a svájci BBC (Brown Boveri & Cie) gyar licenc íájaalapjinhazankban gyártották'

A hegesztett acél a'só keret 4 db támszigetelőre .,-T".+:dik. Az o11ózó rész alsó karjai a csóbő' ké-

sziilt főtengeiyre varurak felékelve, *;í;;;;"{: 9:J{ó'csapaggya: van csapágyan/a' A csőten-

gely és az a'sők*"k il;ekötésénél ii"arir* (töriék) "* i.iíJá*a (egy áramszedőn tehát négy

darab), .""o k"r.r"i'l uáoait at az arÁsÁát rltem"io és iehuzó erő' Durva erőhatásra a törőelem

elnyíródik, u -go.rítobbé nem nut urot'ózó szerkezete, az áranszedő leereszkedik' és így meg_

óvható a többi eleme a nagyobb sértilésektól'

A csőtengelyeket összekötő rud kapcsolja össze.egymással, meiy biaosíd.a, hogy az alsó karok

egytitt mozogjanakl'i Ár'*arokhorJrutrur.o^ur. á-r"r'í"iio)or.ilok, amelyeket merevíto cső kot

össze. A sarutartó . Ár* "rrózókarok

csuk'ópontjához;;'ő'il e és acsak fuggőleges elmozdu-

lást megen gedő tel.eszkóp vesrj fel "

f.irő".';ték-kisebb .gv."or."ségeibő1 származő erőket' A sa_

rutartó v ízszitrtesr""e"ti körül ki s mértékb en elfordulhat'

-'sitittá kc"gL(or+crcü cé)

151

Az Ítramszedő feiemelését két csavamrgó végzí, melyek előfeszített állapotban csavaÍos kötésselvannak a főtengelyekhez erősítve. A rugók húzóereje a csőtengelyt elfordítja, hogy az iíramszedőfelemelkedjen. Az aramszedő lehúzását és - saját rugói erejénekfelszabadításával - feleresztését ajánnűtetőn - tehát foldpotenciálon - Iévő léghenger múködteti. A léghengerben lévő helyretoló ru-gd összenyomásával - amit a bebocsátott levegő által eImozdított dugattyú végez - az emelőrugóereje felszabadul és az étramszedő felemelkedik. Kiengedve a levegőt a léghengerből a helyretolórugó a szigetelő vonórúd s egítségével Iehazza az aramszedőt.

Az átartszedőnek 7-10 másodperc alatt kell legalább két utemben ernelkednie. Célszerű közvetlen afelütődés előtt az aramszedőt megfogni' Az így megvalósuló emelést furulya-szenÍ kiképzésrí beöm-lőszelep segítségével oldottak meg. A léghengerben elmozduló dugattyú következtében egyre többfi'rrat váiik szabaddá és így fokozatosan, több lépcsőben töltődik fel a léghenger és ilyen módon isengedi fel az áramszedőt. A léghengeren lévő ,,emelés'' állítócsavarral a sziikséges levegőszabáIyo-zás ebégezhető.

Igen fontos adat azríramszedő leereszkedési ideje is. Az esés ideje kb. 5 másodperc körül kell, hogylegyen. A leeresáésnek intenzíven kell indulnia, hogy a csúszósaru minél gyorsabban eltávoiodjék afelsővezetéktől, segíwe ezzel' az esetlegesen keletkező ív mielőbbi megszakadását, majd lelassulva'finoman kell az alsó véghelyzetében lévő gumis és rugózott iitközőn felütköarie. Eú. a követel-ményt egy golyós iirítőszelep segítségével oldottak meg. A levegő először nagy keresámetszetenkereszttil kezd kiríramlani a léghengerből, ezért a helyretoló rugó is erőteljesen htuza lefelé azríramszedőt. A golyó később beül a szelep nyílásába és csak kísebb keresztmetszeten át engedi marki a levegőt, ezért a dugattyú megtorpan és lassan éri el a lehúzott ríllapothoz tartoző véghelyzetét' emozgást követi az étatlszedő is. A leereszkedés ideje a léghengeren lévő ,,ejtés'' allítócsavarra], al-lítható be.

A saru nyomásának névleges értéke 70+5 N. Beállítása az árarrtszedő két emelőrugójrínak forgatá-sával (lazítás vagy feszítés) állítható be. Ha a nyomás a magasság változásával a trirésnél jobbanváltozik, akkor a szögemelt5rűt kell beállítani. A sarunyomás optimális értéke és allandósága isfontos feltétele a jő étranszedő-felsővezeték kapcsolatnak és azilzembiÍonságának.

J elmagy ar ánat a következő ábr ához:

j,TéÍel }vÍéEnevd'él Ii TétEI.

::l:l:t3i.i.:.: Csap Mer. szor. anya tt::149 Ütktiző rugó :i;:;::, :;::::: Csukló-csap,:.iI4.,.i KúDos szes i?l':'::::::: Merevítő csukló :::::::51)':::::.: Biztosító anya j:l.*ó8:::Ii Szorító anya

.,1,t,15,,,,,, Rugótengely riii::;33': Keresácső j..51 Lehúzórud lrl.r.l:6'S:l;:r..l Villaló Csúszórugó .34.: Anya ,,, .<t. Feiöntvény ! !:?f.A::::: .:: Hajlékony kötés

':,:.ll'.17 Rugóház ;.:..:35 Tengelv 53::.:. Szögemelt5rü :,:,:,:,7;l Helyező csapl:.:18.ri:.. Anya .:.i36 Biztonsáei ék 54 Feszítő csavttr .t:t.:2:::i Zsírzó somb..:..Ig.il:'. Rueóház-tartó ,37rt,.,:,, Szigetelö rud 55 Emelő rugó ':t:..L5:r: Csavarbiáosító:';,,?ifr" Egvenes bevezető .;...':.58.,,,, Kiegyenlítő cső j....5'6 Utköző Lemezház'27', Csuklócsap ,ti:,3.9:,,,,t, Illesáő csavar t5.,7' KeresÍcső ::nE:.::: Gyűniszár',,,,,21',,,::;; Rögzítő gyűni :::.i.:i40i....l Csap ,.,j,.5Ül:.,., Hajlékony kötés ,t::.,:7:6,,,1,, Emelőcsavat

23,, Egyenes kar |,.,,4,Í,,: Csap :,:1,:,,59,,,,,, Alsókar-csapágy ::.:l.l .l Hossáartó,,24 Villás kar 41 Rögzítő gytini i:,,,ő0,,,i Főtengely-csapágv Lebinő szigetelő;,?5 Tüske ,,rrt4l Emelő ful 6,1.,,,, Fe]ső kar t,79 Támszigetelő,2i6 Szegecs szeg 44.t.l Emelő kar 62 Merevítő li.,i80 Tartó szigetelő

,:,,,21 Csukló t5 Himba 63 Alsó kar 8.1 Léghenger,1,;,28,,',,,,: Csapágy ,:46',;:: Kulissza 1,';;:.:.,64: Csukló 82 Emelőkar29' Merevítő szorító Kulissza csapásv ':,:,55 Csapágy 83,..,: Tartó láb

.l.,30 Mer. szor. csavar ....48 Illesztő csap ,t,,.,,6,6, Csukló ,:,84 Szelep

158

61;:'lQ_l_,

iI

I..i

69-'K

.J

7B

'oo

\71i- ^'

L:II

82

)\,--??

23

-?áN-zs26

i8 17 t6 r9 20

365'o f,/trÉ

?

t

\

11

,r,./f21

*'y///Y4'/.fr''! iÉ

' t\-i >-*4f \.

Az Aop-317 típusú áramszedő szerkezete, felépítése

159

Az árarnszedő a selejtező darabon keresz|iil csatlakozík a jármű tetővezetékéhez. Az áramszedőúzemzavart okozó séri'ilése esetén az árasnszedőt - a biztonsági intézkedések megtétele után - telje-sen lehúzott állapotában rögzíteni kell és a selejtező darab segítségével földelve le kell k,it.'i u t.io-vezetékről, biaosítva ezzel a jármű további üzemeltethetőségét'

Míg pl. az Aop-2l7-es aramszedot - tekintettel a gyors és csillapítatlan felcsapódásra - csak40 km/h sebesség alatt volt szabad menet kozben felengedni, addig az Aop-317 típusú áramszedő ajármtíre engedéiyezett sebességhatáron belülbánnekkora sebesség mellett felereszthető.

1 6.2. Az AFp-I 21' AFp-22I és AFp-22 lP típusú féIollós dramszedő-csaldd

En az aramszedő-típust gyarilag a Y46 001-060, a Y63 013-156 sorozatu mozdonyokra és aBDVmot, BVmot és BVhmot sorozafii villamos motorkocsikra szerelték fel. Több V63 és V43 so-rozatu mozdony Aop-317 típusú aramszedőjét is e a típus-család valame1yik tagjrára cserélték le anagyjavítások során. Az éttanszedő nem licencia alapjan készült, hazai fej|esúés eredménye, mely-ben meghatitroző szerepük volt a vtÁv Rt. szakembereinek.

A félollós ríramszedő műkjdése alapvetően nem különböák a teljes ollós aramszedőétől. Tömege,helyigénye a teljes ollósénril kisebb, így mozgása is könnyedebb. Sarunyomása, működési idJjeszintén megegyezik.

Az AFp-L'2I és22I típusok lényeges lnilo,nbsége, hogy a 121-es változatemelőkar öntvénye he1yetta22l-es típusniíl hajlított csőszerkezetet alkalma*ak. A 22l-es típus emelórugói is eltérőek, azon-ban mindkettő hrárom trímszigetelőn nyugszik, míg a 22IP váItozat 4 pontos alátarnasnású, tehátközvetlenül felszerelh etó az Aop- 3 1 7-es iíramszedő helyére.

Az emelőrügók görgős lánc segítségével fordítják el a nyomókar tengelyét és ezzela nyomókart. Ahúzókar emeli fel a felső karokat a végén a csúszósaruval, mely az Aop-317-es típusnál megismertteleszkópok útjan csatlakozik a keresácsőhoz. Az egyenes vezető rud biztosítja a csúszólapfelsővezetékkel parhuzamos síkú vezetését.

Az AFp aramszedő család működtetés ét is az Aop-317 típusnál targyait léghenger végzi, az fuan-szedő selejtezésének módja is megegyezik.

A félkaÍú aramszedőkbe is építettek be törőelemet. E törőelem ahuzőkar alsó részén talá1ható. Cé1jaugyanaz' mínt azt az Aop-317 típusnál targyaltuk, azonban működésének következménye eltéú.Azitt alkalmazott 1 db {örőelem elnyíródása esetén az áramszedő nem lreszkedik le. A törőe]em el-szakadása követkeaében az ríramszedő huzókarja meghosszabbodik. Az elem eltörését követőaramszedó-leeresáéS után az aramszedő többé nem tud felemelkedni, mivel a törőelem működésemiatt meghosszabbodott nyomókar nem képes a felső karokat felemelni. Az fuarnszedőt oldahólszemlélve látható, hogy az áramszedő a leeresáett helyzetben rnegszokott vízszintes síkhoz képestferde' a csúszósaruval ellentétes oldala felfelé á1l, valamint látható, hogy a működtető léghengeibőia lehúzórúd kitolódott helyzetben van, tehát jól működik. Az aramszedő a továbbiakban szoigálat-képtelen, javítása irant intézkedni kell.

Az AFp álramszedő család is a jrírműre engedélyezettbátmekkora sebesség mellett feleresáhető'

160

35-3lt66

I

\

Az AFp-121 típusú áramszedő szerkezete

I elmugy afirrt az ábt éűtoz:

:l:ltl(il i:tI[$ilnii*iafffii ]iiit.'.Éf.9li;I

iiii;l:4liii:ti;l

Üzési.,:'iiii|] iléteI wtt iSi:':i.

.i..ri[$j Csap Egyenes vez' rÚd Töróelem Láncfeszítő,,:':':,14:,1 Kúpos szes Tengely :i44i::..ii Határoló csavar 59 Biáosító huzal:.::iiÍsa':.:. Rugótengely {5:,::: Külső rugó |:::iió.üiji|:

l.irr:'. *.,:;ii

:.i:i:i#.iii.

::i:::::63;i::..i

Nyomókar tengelyii.i:i.:l'{ Csúszórugó i46:i Belső rugó Nyomókar csapágy

lilt,: Rugóház i:::::i99l:i Biztosító lemez lttt!.:*ilitt:t:l Feszítő csavar Helyező csap:i...:Í8i:]::]i Anya ;ilií$.l Csapágy :|:i'Á Csap Zskzó eomb

.::;]|.;.Í9".:.:::: Rugóház-tartó Hailékonv kötés 9i:il Riigzítő gyűní ii;i6 Csavarbiztosító,,,:,,':?Í)i;i Rögzítő csavar Szorító csavarok Hossztartó iiii.i$s Zártsze|vény,,,,:,:,2:llt, Menetes csap Szorító Rugótartó rrld ,.tttj66il Keresztcső

rt:::: Röszítő anva i::::::alÍ:i::: Emelőkar öntvény Utktiző rugó Rögzítő csavar1;23';,,:,:,: Persely ;,:,,,.3ü:,i Nyomókar rúd i;i::r5Si:i' Lehúzó rud irri:68i:!,r,r;r Göreős lánc

:':;:,,24,,, Egyenes vez. teng. Csap .!.:i:54.:.t.l Kulissza }..i:.:.i Tartószigetelő.::':' J1: Persely :ii:i:41i..i..ti Rögzítő gyűríi Illesztő csap ü:i.iii: Sze|epház

',:,,..2íi..1,.,,Keresácső Htvókar ]il:::::5É Himba ,ii:7ili.:, Léghenger

a)r': .: Felső kar t::a,::id?::tta:: Csapágyak '.::::l 'l: Hailékony kötés '||:.1e::: Emelőkar

16.3. Légrugós óramszedők

A technika fejlődésével megsztilettek a csavalTugó heIyett szabáIyozolt nyomással működő légrugósáramszedők Előnyrik, hogy külön működtető léghengerre nincsen sztikség, illetve a plecíziós nyo-másszabályoző O,}Lbar nyomás pontossággal képes a Iégrugó nyomását szabáIyozns'' így a saru-nyomás és annak állandósága pontosabban beállítható, mint a hagyományos típusoknál. E ktjvetel-mény halmozottanjelentkezik a nagysebességű (200 km/h és afelett) járműveknéI, ezért ezekÍLéI -néhríny régebbi építésti tlpus kivételével -kizínőlag légrugós aramszedőket alka|maznak, de kisebbsebességű villamos járműveken is egyre gyakrabban megtalálhatoat' Áitaaban törőelemre sincs

161

sztikség, csupán egy ütés, nagyobb dinamikus igénybevétel érzékelésére alkalmas elemre, meiy egyszelepet kinyiwa nagy keresztmetszeten át elengedi a levegot a légrugóból és az aramszedő azonnalleereszkedik. A légrugó beömlő- és ürítőszelepének megfelelő kialakításával és beállításával azemelési és ejtési idők, csillapítások is könnyen beszabályoáatók.

A továbbiakban két - hazánkban is iizemelő - légrugós aramszedőt mutatunk be vázlatosan.

16.3.L. A SmmnNs gyártmányú BwLo_128 típusú áramszedő

Ez1az áramszedő típust alkalmazzapI.az Öng toubek között az1O14lI114 sorozatu két aramrend-szení villamos mozdonyain.

Az fuamszedőt két darab fiiggőleges helyzehi légrugó emeli fel. A nyomásszab éúyozőt és a szelepe-ket tartalmaző doboz az átamszedő alapkeretére van felszerelve. A rnűködtető levegőt műanyag csővezeti a szelepekhez, ennek anyagateflon alapú, tehát jó szigetelő, azidőjaúsviszontagságainak jólellenáll és kevéssé sérülékeny

A rugózott csúszólap-felfiiggesztés gondoskodik a kismérvű felsővezeték-rnagasságvaltozások biz-tonságos követésérőlés a keménypontoknál adódó dinamikus igénybevételeÉ csillapításaról.

Sre'u cdürtÁt

Fe\r; Yo. 1tffiIr;Á\catHk!|cl

{r.+$.1s'5

tere.td rláSlrlege:o6srt

AlrJ 1*..-'

,,T;ré.|.-r ---/

cJil\aplt

DnsL:!.leüjt

E\."s\gté1r.^1l

A'ra.,*1a;1g:J

A Síemens BwLo-128 típusú áramszedő nézete

16.3.2. A SCHLINKgyártmányú WBL 85 típusú áramszedő

E típusból egy darabot kipróbálásra kapott kölcsön a vtÁv Rt. és aY63 156 paIyaszámú mozdony-ra szerelte fel. A másik fuamszedő - a WBL 85 típussal azonos csúszópalettával szerelt - hagyomá-nyos AFp-22I típusu. A DB AG néhany ICE villamos motorvonatát is wBL 85 típusú árawszedő-vel láttak el'

Az áramszedőt egy darab ferde belyzehi légrugó emeli fel. A szelepeket és nyomáss zabÍlyzőt tat-talmazó doboz szintén az érarlszedő alapkeretén került felszerelésre, azonban a csúszósaru-felőli

L

r62

végét A levegő hozzávezetése és a paletta rugőzása az előbb ismertetett SiEvENs iíramszedőéhezhasonló.

TeLS 1ot

\Jere{8 ,riÁ

l_liclro*olikxt crirbpltár

lc*r.rtj

A SCIII]NK wBL 85 típusú áramszedő

Ahazu villamos vontatás - néhany helyi eltéréstől eltekinwe - kezdettőI az 50 Hz-es nagyfeszültsé-gű (16kV) váltakoző árarnothasználtafel. Az 1960-as évek elejétől kezdődött meg az áttérés aszabviínyos 25 kV-os fesailtségre. Az európai nagyvasutaknál lényegében négy villamosítási rend-szer alakult ki, melyeket szabványosítottak, ezek akövetkezők] .+

- '*"111;;ndszereko 3000 V.

_ váltakozó aramú rendszerek:

:lifJ; I3?:"Az egyenátamú rendszereknél a kis fesziiltség miatt sűrtín kell egyeni ranyítő alállomásokat telepí-teni, a vonali feszültségesések pedig csak úgy tarthatók a szabványos értékek között, ha nagy [e-resilmetszetri felsővezetéketéshozzátápvezetékeket is alkalmaznak A nagyobb munkavezeték-ke-resúmetszetet álta]ában kettős munkavezeték beépítésével érik el, és a tartósodronyokat is szoktáktöbbszörözni. A tápvezetéklől rendszeresen - meghatérozott számí tartóoszloponként - Ieágazástlétesítenek a fe1sővezeté|<hez, biztosíwa ezzel a pérhuzarnos kapcsolás egyenletes keresámetszet-növelő hatását. A vontatójárművek viszonylag egyszerűbbek voltak, régebben szinte Inzérőlag amotorok csoportosításával és nagy veszteségű indítóellenállások alkalmazásával, vaLarrtint mező-gyengítéssel valósuit meg a sebességszabáIyozásuk' A vonatfiités kontaktor útjan közvetlenül a fel-sővezetékről kap tápláIást, így ugyancsak 1500, illetve 3000 V egyeniíramról mtiködik'

ENERGIAELLÁTÁsA

163

A váltakozó aramú rendszerek egyik közbenső állomása a csökkentett periódusú rendszer. Itt anagyfeszültségű táplálás, valamint a csökkentett periódus miatt kisebb látszó1agos (induktív) el-lenállású felsővezeték-rendszer együttes eredményeként az alállomások távolsága nagyobbr & - a25 kV 50 Hz-es táplálásnál szokásossal közel megegyező nagyságura - választható, azonban az át-alakító állomások vesáeséges forgógépekkel állítottak és állítjak ma is tulnyomórészt elő a csök-kentett periódusú egyfazisú váltakozó áramot, amellett, hogy a vasutak saját erőművekkel és sajátegyfazisú energiaellátő háIőzattal (55, és 110 kV 16 2/3Hz) is rendelkeznek, melynek fenntartásaigen költséges. A hagyomanyos vontatójárművek e rendszerben is még viszonylag egyszerunekmondhatók: fokozatkapcsolós takaréktranszformátor áLtaI tápIáIt váltakozó aramú soros motorokatalkalmaaak. A sok induktív jellegű fogyasáó miatt, valamint a közcélú hálózattől elszigetelt, egy-fazisú táplálási rendszer követkeáében igen hangsúlyozottan jelentkezik a meddő teljesítmény-gazdáIkodás' A vonatfrítés szabványos feszültségszintje 1000V, I62l3Hz, me|y a fotranszfor-mátonól vehető.

Az jnarr periódusú vasút-villamosításniíl az aláIlomások egyszeníek, lényegeben a közcélú nagyfe-szültségti haromfazisú hálózatok két-két fazisara csatlakozó egyszení transzformátorokról vanszó.A felsővezeték-hálőzat egyszerií, tulzottan nagy vezeték-keresztrnetszetekre nincsen sziikség és anagy feszültség miatt az aláIlomások tavolsága is viszonylag nagy 1ehet. EzzeL szemben a vontató-jrírművek mar bonyolultabbak, hiszen az 50 Hz-es fesziiltség közvetlenül nem hasmalható fel avontatómotorok, segédüzemek, stb. táplalásiíra, átalakítókra van sztikség. E rendszerben az 1500 V,5 0 Hz-es vonatfiitési feszültsé get szabviínyo sítottiík.

"'Í% -850Ve.á'

ti{\\\ 15ooV e.á'

j#$I. 3ooov e á.

il$i-E$ iskvl6,ri Hz:: 25kv50Hz

Vasútvillamosítási rendszerek Európában

164

A Xf,. szazad elején háromfázisú vontatási rendszerrel is kísérleteztek. Kandó Kálmán nevéhez fii-ződikaz olaszországi Valtellina vasútvonal villamosítása. A háromfázisú tápláiási rendszerhez kettősfelsolezetéket kellett kiépíteni' a harmadik fáeis vezetője a vasúti sín volt. A kettős felsővezeték

munÍ<avezetékeit el kellett egymástól szigetelni, ezért váltókÖrzetekben, keresztezéseknél igen bo-nyolult szerkezeteket kellett alkalmazni. Az áramszedők ennek megfelelően szintén kettős, egymástóleiszigetelt hengeres görgőérintk ezőveli rendelkezetek. A viszonylag egyszeru járműveket háromfazisúaszinlron vontatómotorok hajtonák. A rendszer fiagy sikert aratott, azonban főként a bonyolultfelsolezeték-rendszer miatt nem terjedt el, bár eredetihez hasonló formájában 1967-ig üzemben volt.

Napjainkra a járművekben korábban mutatkozott kúlönbségek kiegyenlítődnek a lailonboző vontatá-si readszereknél" mert egyrésá a teljesítmény-elektronika fejlődésével előtérbe kerul a háromfazisúaszinkon vontatómotoros hajtásrendszer melyhez bonyolult áramiranyítók szukségesek, másrésztpedigaz állarnhatárok konnyebb átjarhatósága és az egységesülő Európa a vasúton a jánnűvek egyrebőviilo közös használatához vezet, egyre több két-, vagy több áramrendszeni vontatójármű épül.Felrnenil a héil'őzati feszultség egységesítésének gondolata is, azonban a meglévő rendszerek át-alakítasa roppant költséges lenne és nem bizonyított ennek gazdaságossága.

-

1 7. I . Aldllo mds o k (tr ans zfo r mdtor -óllo mds o k)

A transzformátor_áLllomások az országos i20 kV feszultségű táwezeték-hÍlőzathoz csatlakoznak.Az energiaellátás biztonsága érdekében két, egymástól fuggetlen táppontból kapnak e1látást, melyúgy erhető el, hogy.

_ egy két táppontot összekötő egyszer haromfazisú (egyrendszeni) távvezetéket ,,felhasí-tanak", vagy

- egy kétszer haromfazisú (kétrendszeríi) táwezetékről kettős leágazást késátenek.

A primer oldalon a I2O kV-os gyűjtősínre szakaszolóval és megszakítóval két fázisracsatlakoznak a120/25 kV áttételű vontatási transfornrátorok C,A", ,B'). Gd. a következő ábrát!) Az ábrán a120 kV-os gyiijtősínt egyszeriisíwe ábrazoltuh a távvezeték csatlakozást pedig elhagytuk. Atranszformátor szekunder oldalarőL a szakaszolókon, és megszakítón kereszhil jutunk a kitáplalóágakba, melyek kozatt abiaonság érdekében egy tartalék is van. A kitáplaló ágakban keniltek be-építésre az ugynevezett vonaluzsgáió ellenallások. Ezek segítségével korlátozott fesailtséggel és

árarnerősséggel lehet a zárlati hibahelyet vizsgá:lni és behatarolni. A vonalvizsgaló ellenallásokattiepmszerűen szakaszolók zÍq'ík rÖvidre. Ezutrán szintén szakaszolók útj?n jut az energia a vonalihossááncoblaváginyonként széwáLasztt4 illetve egyvágányu pa1ya esetén lailon a hossááncra és

kúlön atápvezeté|ce.

Az alallornások az általuk tápltlt vonalszakasz közepén csatlakoznak a felsővezetél<hez.

A transzformátorá]lomásokban és a felsővezeték-hálózaton alkaImazott kapcsoló-berendezések táv-működtetésűelg vagy helyszíni (kéá) kapcsolásúak.

A magyar vasutak régebbi alállomásain (pl.: KiskunféIegyhÍua' Kistelek, Istvántelek' stb.) 6 MVAteljesítményu, fix áttételű transzforrnátorok kerultek beépítésre. Ahol a teljesítmény-igények növeke-dése szukségessé tette' ott 2-2 db 6 MVA-es transzformátort fixen ikerbe kapcsolva üzemeltetnek(p1. : Népliget). Sokhelyutt találunk terhelés alatti automatikus feszultségs zabályozős (fokozatkapcso-lós) 12 MVA-es transzformátorokat is (p1.: Pestlőrinc' Sopron). A legnagyobb teljesítményú hazaialállomási transzformátorok szintén terhelés alatti automatikus feszültségszabáIyozős 16 MVA-estranszfo rmáto ro k (B i atorb ágy, B al at o n-fo Ldv ár, Kap o sfu red, stb . )

16-s

sZakasZoló szakaszoló

megszakító

..A" transdonni{tor, 120/25 kY -

6, L2,vagy 16 MVA.

szakaszoló

<--szakaszolók->

t20 kV-os g1,űjtősín

vonalvizsgaló

fazisok

megszakító

,'B'' transdorm:ítor i20/25 kV.6.L2.vagy 16MVA.

RS

T

<_megszakítók-+

e-szakaszolók-->a vonalvizsgílóellenálláshoz

<-- szakaszolók.1.

<- vonalikitríplálás a

kezdöpont felé

szakaszolók-+J

+- szakaszolók

vonali -+kitríplrílás avépont felé

->lt ltjobb vágarry - ba]vágáry <- kétvágányuprái án + jobb vágárry - balvágáry

hosszliinc; hosszliinc:hosszlánc - tápvezeték <- e1w_ágánvú pályán + hosszlánc _ tápvezeték

Egy 120125 kV_os vontatási alá]lomás általános, egyszerűsített elvi kapcsolásiváalata

17.2. A felsővezetékJttÍlózat

A felsovezetéki berendezések kialakitása a nyí1t Vonalon és az áIlomáson eltérő, azonban alapvető|elép ítésükb en megegyeznek'

166

A vj]Iamos vontatójárművek a vontatáshoz szúkséges villamos energiát aramszedőjiik segítségével amunlavezetékről kapjak. A munkavezeték - a felft'iggesztés céljából - hornyolt kialakítású 65, 80'vagy t 00 .''*' k.'"''tmetszetií, igen tisáa vörösrézből készül.

Á hazai munkavezeték keresztmetszete

A rnunkavezeték fiiggesztők segítségével a folötte húzódó tartósodronyhoz van rögzífue.A tartósodrony' a munkavezeték és fiiggesztők szorító és kötőelemekkelösszeszerelt, meghatarozotthossáságú szakaszaít - melyek egymástólmechanikaitag fiiggetlenek - hosszltÍncnak nevezztik.Költségkímélési okokból régebben épúltek hosszláncok tartósodrony nélkul' segédsodronnyal is.Ezeket a hosszláncokat tartósodrony nélkülí hosszláncoknak nevezajk és csak kis sebességgel(max. 40 km/h) j rírhatók'

KÜlön _ kütön uiónfeszítet! hosszlónc

Tortósodrony nélkÜli hosszlónc

Közös utonfeszítésr] hosszldnc

Rö9zítelt lortósodronyos ulonfe szítés

Felsővezetéki hosszIánc-típusok

167

A hosszláncok a hőmérséklet-váItozás hatásara hosszukat vríltoaatjak' Az ebből adódó belógás-r'áltozások elkerülésére a hosszláncokat a végükön súlyutrínfeszítéssel kell etlátni.

A hosszláncok közepe az elmozdulás ellen/x ponttaI van rögzítv e. A nagy Jix pont feIadata a tar-tósodrony rögzítése, a kis fix pont pedíg a munkavezetéket rögzíti a tartósodronyhoz'

A hosszláncok rögzítése fix pontokkal

A keménypont amtnkavezetéken koncentráltan jelenlévő helyi többlet tömeg, amely a haladó és amunkavezetékkelérintkező aramszedőn lefeIé irányuló gyorsító erőt hoz létre és ezáItal az i1.antsze-dés minőségét ronda.

17 .2.1. A vonali felsővezeték_rendszer

A vonali felsővezeték - kevés kivétellel - egyedi oszlopokon lévő tartószerkezetekre szerelt, egy-mást követő hosszláncokból áll.

A munkavezeték a vágránytengelyhezképest jobbra és balra kígyózik. A kígyózás miatt a munkave-zeték az aramszedő saruval nem azonos helyen érintkezik, melynek követkexében azt egyenlete-sebben koptatja.

Két-, vagy többváganyu pályrín a nyílt vonali felsővezetékek egymástól mechanikailag és vi1lamo-san is fiiggetlen ríramköröket képeznek, így a villamos energia az egyik vonali felsővezeték kikap-csolása esetén a másik vonali vezetéken eljuthat a mögöttes háIőzatésne. Egyváganyú pályán amásodik vonali vezetéket - villamos szempontből - az oszlopok csúcsián lévő bakoú

''"'"tt ''lg"-te]őkön haladó tápvezeték helyettesíti, tehát a mögöttes szakaszok taplá1ása ezenkercsztti1 oldhátómeg.

nípvez etdk

torió oszlop

Belsó kígyózós

tópvezeték

'9:"Y -:,Eo

vo90 ny m unkove zeték

noqy fixpont

munko-

csöcsotlokozósú szigetelő

KÜtsó kígyózás

A tartószerkezetek és a felsőve zeték kigy ólzása

168

A vo1ali vezeték az állomások előtti villamos szakaszolásoknál elhelyezett iizemi szakaszolónke-resrtü[ csatlakozik az állomások megkerülő vezetékéhez, s azon keresztiil a kapcsolókertekhez. Atáprr ereték kö zvetl enüI az áIlomás i kapcs olókerthez csatlakozik.

A vasitvonalak villamosítása során egymás utan több hosszláncot kell alkalmazni és a hosszlancokváltáÉt áramszedővel járható és aramszedésre alkalmas kivitelben kell elkészíteni. E*. a feladatotlátjrtlei a mechanikai és villamos szakaszolások.

A n-zerhanikai szakaszolús (vonali szakaszolds) csak a hosszláncok szerkezeti fliggetlenségét biz-tosíÉja' villamos elválasztást nem jelent.

órom szedőveI

me neti róny ''€érintkezo munkovezeték óromszedóvel érintkezómunkovezelék

A mechanikai (vonali) szakaszolás kialakítása

A villamos szakaszolós QÍllomds előtti szakaszolds) elsődleges feladata az álomási és a vonalifelsővezeték-rendszer aramszedővel járható villamos szÉtváJasdása, emellett biztosítja az allomásiés a vonali hosszláncok egymástól való szerkezeti fiiggetlenségét is.

A villamos szakaszolásnál a szigetelést a két vezeték közötti kb. 500lnm-es levegőréteg biáosítja(légszigetelés). A légszigetelésen áthaladó aramszedő-csúszósaru a két - üzemszeriien azonos po-tencii{lon lévő - vezeték_szakasá tjsszeköti. Ha valamelyik ríramkcjr fesziiltségmentes és ftldelt - pl.karbantartási, vagy egyéb munkák, hibaelhárítás, stb. miatt -, akkor az arunkötök összekötése csákaz á:lmszedő idej ében történő leeresáésével akadályozható meg.

-

meneiiróny

65m

- --*'1 _f s_*

megkerÜlö vezeték A(SR 150 t 25mn2

I u.;oroti ;.tzo

Á villamos (állomási) szakaszolás kialakítása

Az otszágos távvezeték-háIőzat közel szimmetrikus terhelésének biztosítása érdekében a szomszé-dos alállomások, vagy :ugyanazon alaIlomás két vontatási transzformátora atáyvezeték más és más

fénisairő| kap táplálást (egyfánisú terhelések köze1 szimmetrikus elosztása a fazisok között)' Aszomszédos alállomások, vagy transzformátorok áItaI táplált vonalszak aszokat ftÍzíshattÍrok válasrt-ják el egymástól. Afazishaténokat az állomási szakaszd'ással azonos módon nem lehet kialakítani,mivel art az aramszedő osszezátttá. A különbóző fázisrőI tap|ált szakaszok között kb. 40-50 kV fe-

nem

I

r,0rit

.5-10m

T--T,villomos

169

sniltségktilönbség van, tehát e vezetékek összezarását - és a súlyos územzavafi okozó fáziszárlatkialakulását - mindenképpen meg kell akadályozni.

A fázishatarok rendeltetésük szerint lehetnek:_ vonali fazishatarok és_ alallomás előtti fázishatarok.

A vonali fazishatar többnyire egy, a vonali hosszláncban kialakított semleges (feszültségmentes, denem foldelt) szakasz, melynek hossza általában 60 m. A semleges szakasá a két szomszédos táp-szakasztól légszigetelés, vagy azzalegyenértékű egyéb szigetelés választjael.

A fazishatarok kialakíthatók speciális' e célra szolgá|ő fázishattÍr-szigetelőkkel, vagy szakasazige-telőkkel (lásd később) is.

Flury gyártmányú frízishatár-szigetelő

Fázishatár_szigetelőkkel kialakított fázishatár

L fázishatat semleges szakasza a fáaishatán szakaszolőkkal a két szomszédos alállom ás tápszakaszá-ró1 feszültség aIá helyeáető. Mindkét szakaszo|óbezárása esetén akéttápszakasz összekapcsoIha-tó, ha az egyik a]ríilomás tápszakaszátbármely okbói a szomszédos alállomásnak kell átvennie' Eszakaszolók is kézi-, vagy távműködtetésűek lehetnek ' A fazishatáx szakaszolóinak elnevezése avonaiszakaszkezdő és végpontjaról történik, de a név utai arra is, hogy a szakaszoló a vonali, vagyatápvezetékben, ilietve a jobb, vagy abalvágányban van.

170

szokoszVonoli vezefék

kezd ri po nt

td pvez eié k

Vonoli fózishotór egyvó9ónyÚ pótyón

k ezdőpont

t(j

VonoIi fózishoiór kétvógdnyú pótyón

A r.oll:rli Íiizisli:tt:ir'oii liialakítása és lirrpcsoiása egy- és iiétr'rigaírr1,,r! p jli.1.i'in

T vbb

-f\ttf _..,to

+kezdöpónt vá9ponl* +kezddpont vé9ponl+

FózisholórszigeleIós vonoli fózishotórkétvó9dnyú pilyón

líb Vb

+t4- véqponl.-

a;)rn*vö

Fózishotórszigetelös vonoli Íózishotór

e9yvógónyú pólyin

: _.., -6roJ^-

+!ezdőPont ' ,'^u végpont*E Kv Vv

Szokosz -szigetelös vonoli fózishotóre9yvó9ónyri pólyón

.+ ftizishotórszigetelö

--+* szokosz-sziqeleló

Vd vonolösvekötö 1} szokoszolóTö tópösszekötó J

semle g es

jobb vógóny

-

Ir)í uöj

+N22!Spsnt

Kj

Szoko sz -

vj

szigetelös vonoti fcízisholórkétvrí9ónyú pólyón

Fázishatár-szigetelőkkel kialakított fázishatár kapcsolása

-

Az alállollás előtti fázislratár'bizto::ítja e9}'alállomás kti]önböző ir.ánr,ir tápszzrkaszairrak r,i1lairlosi<tilönl,álasztását. liialaliíttisa a i,otlali 1ázisjratár.ér'al azotroS.

vég ponl

Kv

* Két szokoszolóból is óllhot

Alóltomds elötli frjzishoróregyvógónyÚ prílyón

Az aiálIonrás eiőtti iízishatárok ós az alállorrrásikapcsolása

17.2.2. Az :iliolllii. i fcisől,czeté!i'-rendszer

Keresztmezós elrendezés

betri p! ál ri'sok kjaIrrkíf rísa és

Alóllomós elótti fózi sholrir 'kétvó9ónyLi pólyón

keretótlós

beio nolop

Kereióllósos' eIren dezés

k erqidll{5 rd t -zítetl' K R típu_sú osztop

iípusú oszlop

kereszlf etÍÜ 9 g eszló,, K"tipusú oszlop

vótosrszlgeteló

kereszliortó sodrony

@

Em€

kompenzólt hosszlónc Ema

Íélkompenzólt hosszlónc

iovo\sfl'. -,tépcdis beionolop

t--:ífiÍx

ÍTl 1

t,um

1,8 m

olól lomós hoz

megkerútő vezetéktelsó irciny -

kereiótlós 6 9erendo

tsó ir<1nysodrony

ÁIlonrási felsővezeték-rendszerek

172

Az á]lomások felsővezetéke egymás mellett lévő, a kitérők felett egymást keresáező, általában cso-poít €san felfiiggesáett hosszláncokból áll.

A hosszláncokat a helyi adottságoktól fiiggően :

_ keresztmezők,

- keretállások, vagy_ egyedi tartóoszlopokon lévő tartószerkezetek tartjak,

Az ánomások felsővezeték-há|őzatában a vágánycsoportonként történő kapcsolhatóság érdekébenararnköröket alakítanak ki. Az aramkorök villamos elválasáását az étramszedővel jiírt helyekefi sza-kaszsrigetelők, az aramszedővel nem járt helyeken pedig vdlasazÍgetel(Íkbidosítjak'

Iragyományos és ABB gyártmányú szakaszszigetelő

Flu ry gyártmányú szakaszszigetelő

Az aÍamkörök lehetnek:_ állomasi ríramkörök;

- külön rendeltetésri aramkörök;

- egyébríramkörök'Az áIlomási aramkörök kapcsolása a kapcsolókertben, apedig az árankörök közelében elhelyezett szakaszolókkal

17.3. Földelések

A ftjldelésekfajtái a következők:

- uzemiföldelés;_ érintésvédelmi földelés;

- munkahelyi földelés.

külön rende1tetésűtörténik.

aramkörök kapcsolása

173

17.3.1. Az üzemi fiildelés

A villamos mozdonyok és a felsővezetél<hezcsatlakozó egyéb berendezések az tizemi.ikhöz sztiksé-ges villamos aramot a felsővezetékől kapjak. Ennek az iíramnak a visszavezetése az tizemi föltlelésútján történik. A villamos vonatfiítéssel üzeme]ő dízei vontatójárműveknél a fiítőaram vísszavezeté_se is üzemi földelésnek tekintendő.

o tó ltomds

vógóny( tízemi föHetés )

A vontatási áram útja

Azizemifcildelést avágányzatés a ftild együttesen alkotja. Fontos, t'ogy uiagrínyok egyes sínszá-lai is helyenként egymással jő vezető sodronyokkal cissze legyenek kötve. Egv"' térközbiztosító ésállomrási berendezéseknél csak az egyik sínsziíl szolgál folyamatos an az rírÁ visszavezetésére, amásik sínszalba épített - a biztosítóberendezés mtiködését szolgáló - szigetelt mezőtát kell hida1ni.Az egysínszéias szigetelésiÍ tjnműködő térközbiaosító berendezéssel felúerelt vonalakon, illetve azegysínsálas ságetelésű vriltó- és vágrínyfoglaltságot étzékelő biztosítóberendezésekkel felszereltállomásokon a vágényoknak váltakona csak az egyik sínsziíla szolgál a villamos vontatás tizemiftildelésétil - a másik sínsziíl a biztosítóberendezés mut<ciateteséhez sitikséges aramot vez"ti. Á;;-gányok nem szigetelt sínsziálai egymással ,,Z''-alakis,kötésekkel vannak <issákowe.Kétsínszílas ságetelésű önműködő térkÓzbinosító berendezésekkel felszerelt vasútvonalakon, va-lamint kétsínszálas szigeteiésű váltó- és vágrínyfoglaltság-ell enőrző biaosítóberendezéssel felszereltiíllomiísokon - tekintettel mindkét sínszál ságetelt aLapotata - az iizemi foldelés a szigetelt sínszá-lak közé kapcsolt kieglenlí'tő vágdnyfojtó-trans4formtÍtor (drosszel transzformdto'fiil;ú;;-téséhez femes csatlakoással van kapcsolva' E transzformátorok binosítjil< az ijzemiftildeiés foly-tonosságát és a foglalt ságérzékelő sinaramkcirök elválasáását.

taiattt sinszólszigete{t sí,nszólsínvigetetds

h o sszi rtí nyúótkötés drosszet { jtó) tronszíormólor

oszLop tronszformótoq

'.', u% ;''f ll', i:;i:''

u "Üzemi ftildelések

17 .3.2. Érintésvédelmi ftildelés

Minden érintésnek kitett, územszeriien feszültség alatt nem iílló, de hiba esetén feszültség atrá kerülőfelsővezetéki berendezést érintésvédelmi fcjldeléssel kell ellátni. Az érintésvédelmi foldelés kapcso-latot létesít a foldelend ő férrtatgy és a földelt sítthálőzatközött. A kapcsolat lehet közvetlen fémes,

feIsővezeté k

Z ki'tés

174

vagY.ha a biztosítóberendezés ezt nem teszi lehetővé, akkor - szikraköz közbeikÍatásával kialakí-tott. Ia a fém targy természetes földelési ellenállása kicsi, akkor a közvetlen ftjldelés a vasúti bizto-sítóbtrendezés múködésében zavarokat okoáat, ezértvan snikség a szikraközös floldelésre.

A rnrrnkavezeték közelében - a feisővezetéki berendezés fiiggőleges vetületétől szakmai utasítások-

ban rneghatfuozott távolságon belül - lévő fem tárgyakat szintén érintésvédelmi földeléssel kell el-látni , rnert a villamos távhatás, vagy meghibásodás következtében benniik környezetükhoz képest

veszélyes érintési feszültség keletkezhet. A villamos távhatás a következő módokon jöhet létre:

- a munkavezetékben folyó aram fesziiltséget indukál a közelében lévő fém targyakban(induktív csatolás);

_ a munkavezeték feszültsége hiba (pl.: felsővezeték-szakadás) esetén vezetés, átívelésútjan átadódhat a közeli femtargyakra (konduktív csatolás);

- a munkavezeték és a fém vezető anyagú téngy, valamint a közötttik lévő szigetelő le-vegőréteg kondenzátort alkot és villamos feltöitődés jöhet létre (kapacitív csatolás).

Az érintésvédelmi Íiildelések kialakítása

17 .3.3. Munkahelyi fiÍldelés

Földelés, melyet a felsővezetéki berendezéseken, azoktartozékain, valamint a felsóvezeték tartóosz_

lopaira szerelt - tizemi utasításokban meghatőrozot1távolságon belül lévő - egyéb berendezésekenvégzett munkak tartarrára az éIet és a testi épség védelmének céljából ideiglenesen létesítenek, vagyamelyet az ilzemí ftjldelésen végzett munkák, mérések, stb. miatt az ilzemi foldelés helyett alkal-maznak.

A munkahelyi ftildelés fajtái:_ ideiglenes mrrnkahelyi ftildelés:

A ftjldelés végrehajtásának eszköze aföldelőrúd. Aftldelés xégrehajtásakor jól vezetőfemes kapcsolatot kell létrehozrri az iizemszeriien fesztiltség alatt á|Iő, de a floldelés

telepítése előtt kikapcsolt felsővezetél<t berendezés és az üzemi földelés, vagy azzalfémes kapcsolatban lévő fémtfugy kozött.

_ fix munkahelyi fildelés:Abban az esetben, Lta az ideiglenes munkahelyi földelést hosszabb időre kell telepíteni,abinonság fokozása érdekében az uzemszerűen fesztiltség alatt áIló, de a fix foldeléstelepítése előtt kikapcsolt felsővezetéki berendezés és az izemi földelés között a

ft'ldelőrudon kívül fémsodrony segítségével is kapcsolatot lehet létesíteni. Az így el-ké sztilt fti l delé st Jix mu n k a h e ly i fö ld e lésnek nev ezaLk'

_ gépi frldelés:

olyan állomásokon, ahol az ideiglenes munkahelyi földelések telepítési gyakoriságaigen nagy (yi.: határállomások) az ideiglenes munkahelyi földelések telepítési idejénekcsökkentése érdekében gépi földelő berendezések is alkalmazásta kert'ilhetnek. A gépi

föidelő berendezésben a foldelőrudat ki.ilön e célra készült villamos távműködtetésűszakaszolők helyettesítik, a földeiés látbatőságát pedig automatikusan beálló jelzőtán-

csak biztosítják.

175

17.4. A 2x25 kV-os vasúnillamosítósi rendszer

Azonos hosszuságú táplálási szakaszon átviendő teljesítmény növelése elsősorban a feszii1tség nö-velésével lehetséges, azonban a felsővezeték feszültségének névleges értékeit, illetve a níréshataro-kat szabványok rögzítik. Ha tehát adott vonalszakaszon a nagyobb forgalom, illetve a nagyobb tei-jesítményti villamos vontatójárművek közlekedtetésre teljesítmény-bővítésre van szt'ikség, akkor atápláló alállomások közötti távolságot - a tápszakaszok hosszát - is csökkenteni kell, amellett, hogyaz aléilomásokon beépített transzformátoroknak is nagyobb teljesítményűeknek keli lennitikA vasúti alállomások bővítése, új aláliomások telepítése sziikségessé teheti a l2akV-os háIőzatmegerősítését, vagy esetleg új 120 kV_os táwezeték építését.

A bővítési igényből adódó beruhrízás költségkihatása mérsékelhető a2x25 kV-os vontatási rendszeralkalmazásával, mert az enetgiát 50 kV-on szá|Iíwakisebb aramok folynak. Új vonalak villarnosítá-sakor kevesebb vontatási alállomásra van sziikség, esetenként elkerülhető a I2O kV-os táwezetékmegerősítése' vagy kiépítése. A rendszer járulékos haszna, hogy a távközlési-és egyéb gyengeiíramúhá|őzat zavartatása kisebb, mint a hagyományos, 1x25 kV-os táplálás esetén' Ez arza! magyarázha-tó, hogy azokban a szakaszokban, ahol villamos vontatójiírmű nem közlekedik, az aláIlomás felévisszafolyó fuam nagy része - mely egyébként a gyengearamú foldkábelekben zavarjeleket (pl.: bú-gófeszültség) indukrál - kikerül a fi'ldből és a sínhálőzatből és a felsővezetéken és ahozzáközelitápvezetéken halad.

A rendszer hánánya, hogy a tápvezeték és a felsővezetékközé takarék-transzformátorokat kell kap-csolni, melyek telepítési költsége az |x25 kY-os rendszemél nem jelentkezik, valamint az ríramkórimpedanciája és vesztesége - a takarékhanszformátorok miatt - nagyobb az lx25 kV-os rendszerhezképest.

A2x25 kV-os rendszerrelvillamosítottiák Magyarországon a Kaposvár - Somogyszob _ Gyékényes -Murakeresztur - Nagykanizsa - Ba]atonszentgyörgy (Keszthely) - Fonyoa - siófot - saúadbaityar,vasútvonal -szakaszt.

A2x25 kV_os rendszer kialakítása egyvágányűpályaesetén _ i|yen a fenti vonal is _ a következő:Az 50 kV-os táplálás középpontját közvetlenü!, vagy a mellé telepített takaréktranszformátor útjánlefoldelik, míg egyik végét a tápvezetélce, másik végét pedig a hosszláncra kapcsolják. Miná ahossziánc, mind a tápvezeték feszriltsége tehát aftjldhöz (arósínhez) képe5t 25 ki,míg egymáshozképest 50 kV. Ezért a tápvezeték és a hosszlánc közvetlenül nem kapcsolható össze, egymástól elvannak szigetelve.

A tápv ezeték és a fels ővezeték csak e gyszere feszülts é gmente síthető.

A munkavezeték és a sínhálőzatközött tehát továbbra is 25 kV a feszültség. A palya mentén - meg-hatéltozotttávolságokra - 2:I áttételű takaréktranszformátorokat kell telepíteni.Nagi'on leegyszenísítve úgy fogható fel, hogy a villamos vontatójrírmúvet 25 kV-on mindig két ta-karéktranszformátor táplálja, míg e transzformátorokat primer oldalról 50 kv-taltáplaljuk. p kcizeli-tésben láthatő, hogy az irnpedancia négyszeresére nőtt (a prírhuzamos vezetőket sorosítotuk), azáram a felére csökkent, és így 25 kV-os a feszültségesés azonos teljesítmény mellett akkora iesz,mint hagyományos tápláIás mellett.

A részletes elemzések szerint az impedartcia négyszeresnél kisebb mértékben nő, így azonos köve-telmények mellett 2x25 kY-os rendszerben hosszabb szakasztápláIhatő,mint hagyományosan' Ha atápvezeték és a munkavezeték közelebb kerülhet egymáshoz, akkor a kör induktivitása - és így azimpedancia - tovább csokken.

t76

/2o kv

T/-r)Irlitr;i_l

I:.l

ll

5ottt

hossz/ón"

,c!h

I:l-rlbr!\l

t+ \I

L----.r táe.ezs#}

\.\

to

^2x25 kV_os táplálás kapcsolása és működése

13.vrr,rÁnnos nrzroNsÁcrncmrrx.q., ÉRn{rÉsvronl-rM a vasÚTr .IÁRMuvErÜznnrpr,rrrÉsnsonÁN

A villamos vontatójármű bármely tészét, amely feszültség alá kerülhet' csak akkor szabad megkö-zelíteni, vagy megérinteni, ha a következő feltételek egyidejúleg teljesiilnek:

_ az árarrLszedőket leeresáették;_ a jrírmiivet külső aramfonás (mozdonyszíni csatlakozas, villamos vonatfiités) nem

táplálja;_ a villamos gépek egyike sem forog;_ a kondenzátorok nem tarolnak energiát; r

a vezérIő aramköri hibakeresés kivételével a villamos vontátójárművet a ftldelőkap-csolóval szab ély szeriien leftildelték;

_ tetőmunkálatoknal a felsővezetéket is szabáLyszerűen lefoldelték és a szomszédos vá-ganyok feszültség a\att áI1ő felsővezeték-szerelvényei sem veszélyeúetik a biztonsá-gos munkavégzést.

Véletlen fesniltség aIáheIyezés megakadáLyozása érdekében avezetőasrtal ieteszkulcsát a hibael-harítás tartartira a hibaelharítást végzó magánáI köteles tartani, ha aú' a földelés céljából nem kellaz átamszedő szelektálő vá|tóban tartani. Idegen vasút vontatójárműve esetén a jtmtlre érvényes

kezelési szabályzat és azúzemeltető vasút rendelkezései szerint kell értelemszerűen eljárni.

Dízel vontatőjarmíi villamos vezérló, villamos segédrizemi, villamos fritési és villamos erőáwiteliberendezésein, melyek a mozdonyszekrényhez (sínhez) képest 42Y-nálnagyobb feszültség alá ke-nilhetnek' megéÍinteni, illetve ezekenmunkát végeznt a következő feltételek mellett szabad':

_ a díze\motort leáilítottiík, a vezér|ési rendszert feszültségmentesítették, kivéve, ha ahibakeresés ene iranyul;

_ a jfumn sem mozdonyszíni csatlakozásról sem a fiitési fovezetéken keresztül nem ke-rülhet feszültség alá;

1',77

- többesvezérlés esetén a jrírművek között a villamos csatlásokat (fiítés, vezérlés) meg-sztintették;

_ a segédüzemi és a fiítési berendezéseken végzett munkáknál külön gondot kell ford'í-taní az ezek szabáiyozó berendezéseibe épített kondenzátorok kisütésére.

Bekapcsolt felsővezeték alatt álló villamos vontatójánnű tetőberendezéseit nrég közvetve sem sza-bad megközelíteni' vagy megérinteni.

Az érintésveszélyre fokozottan ügyelni kell az olyan villamos mozdonyoknál, ahol az oldaljardríró1a feszültség alatt á1ló tetőberendezés kézzel elérhető. Az ilyen villamos mozdonyok oldaljardáincsak a tetőberendezés szabáIyszerű ftildelése után szabad tartózkodni.

Villamos felsővezeték alatt dízel vontatójármli tetején' ilietve a járműszekrény azon részén, amely amegközelítési távolságon belül van csak a felsővezeték szabályszeni Ítildelése után szabad munkátvégezni. A megközelítési távolságra vonatkoző szabáIyozást a vasút szakmai utasításai tartalmaz-zák.

A villamos felsővezeték szükségessé váló ftildelése e!ótt azilletékes forgalmi s/olgálattev ő utján azalállomás elektrikusától - a helyszín pontos megnevezésével - kikapcsolást ke1l kémi, a kikapcsolásmegtörténtéről a visszajelentést meg kell várni. Ezutrán az előzetesen elfektetett állapotban összesze-relt ftildelő rúd saruit el kell helyeari a síneken és a csavarszorítóval - jó érintkezést biztosítva - asínfejre kell szorítani. olyan helyet kell keresni, ahol a sínek tisáiík, szerrnyeződés nem kenilhet asín és a ftjldelő saruja közé. Enftan a ftldelő rudat a szigetelő alatt megfogva fel kell akasztani amunkavezetékre, vagy az azzal jő fémes kapcsolatban lévő munkavezeték-tartó oldalkana. Alapelv,hogy mindig legalább annyi földelő rudat kell haszrálni és olyan iriínyban' ahány iranyból és ahon-nan a munkahelyre feszü]tség érkezhet (pl.: egy keresztezésnél akar 4 ftjldelő rúdra is sztikség le-het). A munka befejeztével a ftildelő rudat először a felsővezetékről kell eltávolítani, a sínről .'uk urud elfektetése és szétszedése utlín szabad lecsavaroni. Enatán kérhető az előbbiekben ismertetettmódon a visszakapcsolás.

Leszakadt felsővezetéket megközelíteni, megérinteni. életveszélyes, ezÉrt tilos. A feszültség alattálló felsővezeték leftildelése (kényszerftildetés) tilos, kivéve, ha közvetlen élet-, vagy vagyonvé-delmi okból nincs elegendő idő az ideiglenes munkaheiyi ftildelés telepítése előtt a földelendőríramkör előzetes kikapcsolásara. A kényszerft)ldelés végrehajtását a vasút miiszaki utasításaibanszabályozza

A villamos vonatfritési kapcsolatokat csak feszültségmentes iíllapotban szabad össze-' vagy szét-kapcsolni, mert a feszriltség alatt történő kapcsolás életveszélyes. 'A kulccsal zánt fővezetéki kapcsolatokat ftapcsolati doboz, vakdoboz, vagy míndkeltő) az ezel<hezrendszeresített egységes kulccsal (fiítési reteszkulcs) kell kinyitni. A kapcsolatok záxásaMagyaror-szágon egyelőre nem kötelező' A lengőkábelen lévő dugaszolót a kapcsoló dobozba történő behe-lyezése után a ftgzítő fogantyú karjának lenyomásával rögzíteni kell, majd a kapcsolódoboz fedelé-nek lehajtásávai is biáosítani kell a kapcsolatot szétcsúszás ellen.

Két jármű között lévő villamos flitési kapcsolatok köZül esak az egyiket szabad összekapcso]ni. Amásik kapcsolódoboz fedelét be kell csukni és a kapcsoló dugasá a vakdobozban kel1 rogiíteni'A iengőkábelnek használaton krvül a vakdobozban kell lennie, lépcsőre, kapaszkodóra, illetve bár-hová máshovátörténő elhelyezése még ideiglenesen sem hirhető meg.

Kiolvadt frítési olvadó biztosítót csak fesniltségmentesítés utan szabad' a megfelelő értékűvet pó-tolni.

Minden szeméIyszáilító vonatban a villamos fritési kábeleket egész éven át feszültség atatt állőnakkell tekinteni, kivéve, ha a vonatot gőzmozdony továbbítja és nincs a vonatban villamos vonatflitőkocsi és a villamos előfiités lehetősége isl<lzárt.

178

Vill arrros fiités alatt á1ló szerelvényeknél a fékpróba megtartható, azonban a kocsik között, vagyalatC É gzendő b ármily en munkáho z fe s zült s é gm ente s íté st ke 1l kérni.

A vj]lamos vonatfiitési berendezés kapcsolatait össze-, illetve szétkapcsolni, biztosító-, vagy bárrni-lyerr rnás nagyfeszültségű készrilékszekrényt kinyitni, biztosítót cserélni, fiítőtesten, kapcsolókon,vezetekeken javítást végezni csak akkor szabad, ha a feszültségmentesítés megtörtént, vagyis ha:

_ a mozdonyvezető, a villamos f,ítőkocsi kezelője a fiítőaramot szolgáltató jármtivön lé-vő f,itési fokapcsoló, illetve vezetőasúal reteszkulcsát a munkálatokat vezető, vagyvégrehajtó dolgozónak átadta, vagy ha,

_ a mozdonyvezető' villamos vonatfiÍtő kocsi kezelője és az előfiÍtőgép/telep kezelőjefeszültségmentesítést bizonyító írásos engedélyt állít ki és artsajátkezti aláírásával e1-Iátvaátadja a munkálatokat vezető, vagy végző dolgozónak. Az írásos engedélyt olyánesetben kellkiállítani, ha reteszkulcs nincs, vagy meghibásodás miatt nem vehető ki areteszből.

- a villamos előfiítés csatlakozó fejét a dolgozó reteszelte és a retészkulcsot magáhozvette.

A reteszkulcsot, vagy az engedélyt csak az összes munkak teljes befejezése utrín szabad a mozdony-vezetönek, a üllamos fritőkocsi kezelőjének visszaadni. A visszaadás előtt az engedéIyen a munkákbefejezését alríírással kell igazolni. A reteszkulcs, va1y az engedély visszaadása utiín a vonatfiÍtésiberenlezést fesáiltség alatt állónak kell tekinteni.

179

Felhaszndlt irodalom

e uÁv Rt' hatályos műszaki utasításai.

Varga Jenő: Vasúti dízel vontatójárművek

Lovas - Mezei: Vasúti dízeljrírmű-vezetők zsebkönyve

dr. Kassai - Kőhalmi - oroszvary - Szládik: Nagyvasúti villamos mozdonyokLovas - Mezei - Zádori: Villamosmozdony-vezetők zsebkönyve

dt. Czére Béla: A vasúti technika kézikönyve I.

Hanzel András : Elektrotechnika

Hunor LászLi: Vasúti járművek félvezetői l.-il.HorváthViktor -ZádoriZo|tén: Villamos mozdonyok műszaki leírása és',kezelési utasítasa a

mozdonyvezetőkrészére I.-il.Hunor - Barcá: Útrnutató aY43 sorozatú mozdony menetszolg áIatáhozHunor László:Útmutató a villamos mozdonyok menetszolgálatáútoz,IV. rész, V63 sorozatú

rnozdony

Hunor Lász]ó: A V46 sorozatú villamos tolatómozdony szerkezete éskezeléseBencsik - Lovas - Mezei: Vasúti vontatójárművek iizemeltetési zsebkönyve -Rónai Endre: Vasúti villamos felsővezeték

Bakos István _ Fodor Csaba: A2X25 kV-os nagyvasúti villarnosenergia_ellátás rendszerterveVerebélf Laszlő _ Sztrókay P"ríl: Viilamos vasutak

Csríki - Ganszlgy - Ipsits - Marti: Teljesítmény-elektronika

dr. Domonkos Siándor - dr. Papp György: Villamos készülékekdr. Bausz Imre: Irányítástechnika

dr. Tverdota Miklós - dr. Nagy Lászlőné: Villamos vezérlésekTéglás Imréné - Szlávik Lásztőné - Mersich Ivánné - dr. Papp Árpaane - Nagy Géza -MajorLászIő: Villamos méréstechnika 'n -'

Bakos Istvan -Balcző Zoltén: Villarnosságtan

Barabás Miklós: Villamos gépek

Ön g - Leitfaden fiir Triebfahrzeugfiihrerausbildung

ÖBn - DB 822: Beschreibung und Bedienungsanweisung fiir die TriebfahrzeugeDB AG' - Arbeitsmappe ftir die Aus- und Fortbildung von TriebfahrzeugfiihrernDB AG. - Arbeitsmappe - Grundlagen der LokomotivtechnikDeutsche Bundesbahn - Beschreibung des Druckluftschnellschalters Bauart DBTFAz egyes gépek, készulékek gyríri leírásai és kezelési utasításai.

r80

Tartulomjegyzék

1. ANTAGSZERKEZETIALAPISMERETEK """"""""""""'2

z. ncrr,NÁnu,nj gÁl'Óz'tror És 'lzox ÖsszBr'ÜccÉsnr"""" 3

.3

-3

- - z- tt Az áramerősség"""""""' .'.'.....'.'........'""

2.5.1. Kirchoff I. (,,csomóponti,,) tÖrvény", o'riarhrro.oro, nop"roi; "it"rauarot,

eredője""""' '"""" "6

2.5.3. Elleruáu^ -nii'"i-Á 'aa"á'ia phn tarvinye alapján)""

3.1.3. Forrá.s- és kapocsfeszültség, ideólis )r"iliiroirr-ferrattsagforrasok.-....""' """"""'9.103.1.3. Forrós- és Kqpocveszul'Daéi', 'q9w-'' -- ..........................10

4. Á vELAMos TELJEsÍrvrÉtw És twuxxa: ín

5.

181

8.5. A MÁGNrsrs rÉnrnossÉc'............

8.6.3. Az anyagokfelosztása mágneses szempontból.................. ......'...,'.,.'..23

8,8. A uÁcNrSEs TÉRBE HELYEZETT, '$'qyp61ÁrlÁnr vEZETÓRE HATÓ ERŐ .....................258.9. Az ÁnqvIraar ÁrlÁnr pÁruruZAMos VEzEToK KÓZÖTT rpu.ÉpÓ pnoHATÁs.......... ........26

8'] I.]' A nyugalmi indukció......' '...'...'...'.278. 1 1.2. Á kc)lcsÓncjs indukció.'..... .................27

r82

1l.2.2.2. Autotranszformátorok (takarékkapcsolású-, vagy takarék transzformátorok).''............'. .......''..'....'..'. 51

]Í.3,1.Azaszin]qongépekműkÓdéseésszerkezete.'..'.,,,.',',...

I7 -3.3. Az aszinlaon gép Íeljes nyomaték-fordulatszám (M-n) jelleggörbéje.......''.'... .'.....62

1Í.3.5' Az aszinlaon motorokfordulatszám-szabályozasa '.,....66

1I .3.6. Az aszin]ton motorokforgásiránydnak megváltoztatása .'

1 I '4.2. Az eglenóramú gépek szerkezetifelépítése. ...............l'.... ..'...............71I L4.3. Az eglenáramú gépek gerjesztési módjai......... .'.....'...'....:........... j:...........

'...'.'.'...72

1 1 .4.6. Az armatúra-reakció követltezményeinek kiküszcjbÓIése.................'. ....'..'........'..'.'74

] 1.4.7. Az eglenáramú villamos gépek jellemzői, ijzeme és alkalmazásuk.........'....... '......76

ll.4.7,z.1. Az egyenárunú motorok indítrása és forduiatszám-véltoztatisa.'. ...............'......,.. 82l|.4.7 '2.2. Az egyenárunú motorok forgasirány-válto^atása........ '..'''.......'... 86

I|.4'7.2.4. A parhuzamos gerjesztésű (mellékáramkörű, sönt-) motorok'........ .''.'.........'....... 87

183

t2. FÍ:LvEzETÓK ÁnavuruNyÍrÓx....... ..'.'..'............'....92

I2.4. Az ÁRÁMRANyÍrÓr I-eGroNrosABB rerrÁ.......... ............98

l2'4'l'1' l fázisú, 1 utas l ütemü 1trtutÜ; egyenirányító-kapcsolás..'..... ........ 99l2.4'l .2. 1 fazisú, 2 utas 2 ütemű ( 1F2U2Ü) egyenirányító kapcsolás, egyfázisú hídkapcsolas, Graetz kapcsolású egyenirányÍ-

l2.4.|.3. A háromfázisú vezéreletlen (diódás) h{dkapcsolású egyenirrinyítl. ....'...........1'.......'...'....'.'........'...'. looI2.4.|.4. Aszimmetrikus, féligvezérelt, egyflízisú, hídkapcsolású, tirisáoros egyeniranyító . ... ....... . .'.......'......'....'..... l00

l2.4.l.5.1. Középkivezetésü, - takarék-kapcsolású - teuesen vezérelt, egyfázisú egyenirányító híd....'...'..........'.............. l0312.4.2. Az eglenirártyítóknéhárr kiegészítő eleme..'.....''..''.. ....................I03

l2.4.4.l. A BDVmot sor. villamos motorkocsik ftüzemi invertere.'....... :.'.....' 106l2'4.5. Korszerű áramirányítók és áramirátlyítós hajtások a vontatójárművekben........ .... '...'....'........I07

1 3. AKKUMULÁToR-TÖLTÓ És TÖLTÉSSZAB LIr ozÓ BERENDEZÉsEK.. ..110

l3.2. Az AT_1 rÍpusÚ TIRIszToRos AKKUMULÁToR-TÖLTÓ....... '..........'.''.....l1213.3. A TA 89V/130A TÍPUSÚÁKKUM{]LÁToR_TÖLTŐ........'..... ............'.........114

l4.l. A VILLAMos fu, vltI.ÁMos KISÜLÉSEKLÉGKÖzutIYoMÁsÚI-EvgcÖnpN.'....'....'.....'.+. ........'......'.....l l5a

14'4. KÁPCSoLÓKÉszÜLÉKEKFELÉPÍTÉSE, ÜZEME....'.. '........'.....I 17

14.4.2.1.I. A BBc DBTF 30i 250 típusú légmegszakító ....... 119l4.4.2.I.2.AGEC.ALSTHoM22CBtípusúvákuum-megszakítól4,4.2.l.3. A SÉcIüRoN BVAC típusú vákuum-megszakitó.,.....'''... ..'.......I23

14.4.2.3. o]vadóbiaosítók, kismegszakítók, motorvédő kapcsolÓk .......'.........' 13014'4.z.4. Összetett kapcsoló-berendezés - aV43 sorozatu mozdonyok No 32 típusú fokozatkapcsolója..'.............. ......'..'....L32

15. MÉRxs- vEZÉRLÉs_ ÉsszenÁLYozÁsTEcHNIKA, vILLAMos vÉopLlmx .......'......135

184

15.3.1.1.l. Védekezés a légköri eredetű tulfeszültségekkel szemben '..'..''.... I4215.3.l.l.2. Védekezés akapcsolasi eredetű túlfeszültségekkel szemben'.... ........:..........'..... l43

l5.3.l.2. Minimális (nullfeszültség-), maximális feszültség-védelem (tartós tulfeszültség-védelem) ........'..... l45

1 5.3.4. l. l. A SPERKOG-5 típusú egyenirányító-védelmi berendezés ..... .......................... I 5315.3.4.1.2. AIEZY-3 típusú egyenirányítÓ-védelmi berendezés... ....'.........'. l53

15.3'5. Hibás lrapcsolásokkal szembenivédelmek...... .....''.....I54

16. NAGYVASÚTI FELsÓvBzBrÉxr Ánq'}ÍsznoÓx.............. ...........154

l6.l.AzAoP-317TÍPUsÚTELJEsoLLÓsÁRÁMsZEDo..........16.2. lLz AFP-l2l, AFp-221 És AFP-ZZLP rÍpusÚ FÉLoLLÓs ÁnevszEpÖ_csAlÁD....... ..............'............159

16.3.1. A ÍIEMENI glártmányú BWL}-128 típusú áramszedő '...-......... ...'.' ] 61]6.3.2. A SCHUNK glártmárly, WBL 85 típusú áramszedő..........^... .........161

17. FILSŐVEaETtrT<IISMERETEK, Á NAGYVASÚTI vILLAMos voNTATÁs ENERGIAELLÁTÁSA.Ió2

17.l. AlÁrlouÁsor(lneNszronuÁToR-ÁLloMÁsoK).'.......... .........................''...'....'.'..,.164

I'7.4. ^

2x25 KV_os vAsÚTVILLAMosÍTÁsI RENDSZER.... ..........'175

18. VILLAMoS BIZToNSÁGTECHNIKA, ÉRINTÉsvÉnrlBM A vAsÚTI JliRMÚvEK ÜZEMELTETÉSE