Hz & V (Elektrifiering/elektrisk drift)

av Torbjorn_Forsman, Wednesday, October 21, 2015, 23:15 (3103 dagar sedan) @ JYT

Vilken frekvens & spänning är "Krokodilen" byggd för? Svenska 16 2/3 Hz-lok med enfas (serielindade?) motorer klarar ju inte att starta på 50Hz. Man började med 15Hz i Porjus? just för el-loken. Hur blir det med 50Hz-lok på vår frekvens?
Har lärt mig detta någon gång men glömt!

Till att börja med så brukar ju 50 Hz-järnvägar också ha annan kontaktledningsspänning, vanligtvis 25 kV.

Men, låt oss anta att vi har ett ellok som är byggt för 15 kV 50 Hz och överväger att mata det med 16 2/3 Hz. Ett 50 Hz-lok har säkerligen någon form av likriktare eller, i modernare fall, frekvensomriktare, mellan huvudtransformatorn och motorerna, så det är bara transformatorn och eventuella glättningskomponenter som kommer att utsättas för växelspänning med fel frekvens.
En transformator som är ekonomiskt dimensionerad för 50 Hz kommer att få kärnan svårt mättad när man tillför nominell spänning men vid 1/3 av den tilltänkta frekvensen. Det innebär mycket hög tomgångsström och kraftig värmeutveckling i kärnan. Det återstår att se vad som händer först av att transformatorn förstörs eller att överströmsskyddet får lokets huvudbrytare att lösa ut.
Om man däremot skulle dimensionera transformatorn för den lägre frekvensen (dvs ta till 3 gånger större tvärsnittsarea hos kärnan), och eventuellt ändra dimensioneringen hos glättningsspolar mm i mellanledet, så blir det inte svårt att göra ett (likriktar-)lok som går på godtycklig frekvens från t ex 15 Hz och uppåt så länge spänningen är någorlunda rätt.

För att gå tillbaka till den "rena" växelströmstiden, så verkar det som om det var svårt att få kommutatormotorer med tillräcklig effekt för fullstora linjelok (låt säga över 500 kW per motor) att gå bra på högre frekvens än 16 2/3 Hz. Mindre lok och motorvagnar med lägre effekt per motor kunde dock tillverkas för 25 Hz.

Man kan notera att i växelströmslokteknykens (y istället för i för att kringgå den förbjudna ordlistan) barndom var det inte självklart att motorn skulle vara en seriemotor. Det förekom en rik flora av märkliga kommutatormotorer med olika varianter av indirekt matning (repulsionsmotorer, Déri-motorer m fl). Det som skiljer dem från rena seriemotorer är att medan seriemotorn bara har en magnetiseringslindning (och eventuella extralindningar för att förbättra kommutering och effektfaktor) i statorn, så har de indirekt matade motorerna också hela eller en del av arbetslindningen i statorn. Argument för de märkliga lösningarna kunde vara t ex att försöka få ett roterande (elliptiskt) magnetflöde i statorn för att utnyttja statorplåten bättre och minska vibrationer och tomgångsförluster, eller att kunna välja rotorspänning och därmed spänningar och strömmar vid kolen oberoende av motorns drivspänning. Beträffande statorplåtproblemen bör vi komma ihåg att 1910-talets "dynamoplåt" hade mycket sämre magnetiska egenskaper än den plåt som fanns senare under 1900-talet (här i Sverige köpte Asea så småningom upp Surahammars järnverk för att få egen kontroll på plåtkvaliteten), det gjorde att plåtvikten i en motor med given effekt blev mycket större än i senare motorer och konstruktörerna var såklart angelägna att försöka utnyttja plåten så bra det gick även om det medförde en dyrare konstruktion eller på annat sätt sämre motor.

Låst
1772 visningar

Hela tråden: