Jak se napájí elektrický motor vlaku?

[Tomáš Lux]

Dosud jsem si myslel, že se elektrické vlaky napájí pomocí elektrického vedení (s vysokým napětím) pomocí dvou drátů (jeden fázový a druhý nulový). Jednou jsem se ale na toto vedení podíval a zjistil jsem, že do vlaku vede pouze jeden vodič tzn. že nad každou kolejí je pouze jeden drát vedení. Řekl bych, že to je ten fázový drát.

Kde je tedy druhý nulový vodič? Nebo tam žádný nulový vodič není potřeba? Jak to tedy funguje? Osobně si myslím, že jako nulový vodič je kolej, ale nulák se přece bere jako nebezpečný vodič, kterým může protékat proud, takže každý kdo by pak na kolej sáhl by si mohl přivodit úraz, takže mi to přijde jako blbost, ale opravdu si to nedokážu jinak vysvětlit, a proto jsem se rozhodl, že napíšu na toto forum.

Mohl by mi to prosím někdo vysvětlit? Ale prosím zdržujte se příspěvků typu laik co o tom nic neví to nepochopí nebo typu drát vede od elektrárny do trafostanice a pak do vlaku k motoru.

[Vít Rotrekl]

V podstatě máte pravdu. Ono ale je třeba ještě rozlišovat střídavou trakci a stejnosměrnou trakci. v ČR se setkáte s oběma typy. Sever ČR stejnosměrný, jih ČR střídavý (na wiki najdete i mapu).

U střídavé trakce je fáze v drátu a kolej lze uvažovat, že je na potenciálu země (není to ale tak jednoduchý), proto když se koleje dotknete tak vás nekopne. Kdyby jste se dotkul koleje i drátu tak vás to pěkně sežehne (25kV).

U stejnosměrné trakce je + pól na drátu a - pól na koleji (opět lze uvažovat, že je na stenjném poteciálu jako země, ale taky to není tak jednoduchý).

A jestli si tohodle téma všimne Jirka Schwarz, tak mě určitě opraví nepřesnosti, neboť je to člověk takříkajíc z oboru.

[Jiří Schwarz]

...
U stejnosměrné trakce je + pól na drátu a - pól na koleji (opět lze uvažovat, že je na stenjném poteciálu jako země, ale taky to není tak jednoduchý).
...

A já jsem si myslel, že je + na kolejích, aby se omezila elektrochemická koroze, takže "nehnije" kolejnice, ale různé náhodné zemniče se zápornějším potenciálem...

V podstatě je to tak, jak píšete, kolejnice funguje jako zpětný vodič, ten je u napájecí stanice "pořádně" uzemněn, ale jisté úbytky napětí na tomto "ne úplně dokonalém vodiči" způsobují problémy, jejichž popis je mimo zaměření tohoto webu a rozsahem překračují možnosti běžné diskuse.

A s tím "sežehnutím" je to ještě vážnější, tam se nemusí člověk dotknout, tam stačí přiblížení. Bez nějakého opatření se může pracovat 150cm od troleje pod napětím, při nutnosti pracovat blíže než 90 cm se musí "vypnout" .

[Miroslav Minařík]

A já jsem si myslel, že je + na kolejích, aby se omezila elektrochemická koroze,

Teď nevím jak je to plus či mínus správně, ale vím, že u nás na vesnici to máme u šalin obráceně.
(dance)

[Jiří Schwarz]

Teď nevím jak je to plus či mínus správně, ale vím, že u nás na vesnici to máme u šalin obráceně.
(dance)

Tak nás musí rozsoudit Milan Hudec, protože je z oblasti, kde je AC i DC trakce.
Já se pohybuji především na AC 25kV, 50Hz.

[Vít Rotrekl]

Já si tím kde je + a - taky nejsem dvakrát jistej.... ale co si tak vybavuji, a někde štrachám v paměti, tak na železnici je to obráceně než u šalin.

[Vít Rotrekl]

Ha, na stránkách MHD Ostrava jsem nalezl tuto informaci:

O tom, zda polarita trolejového kabelu je plus nebo mínus, rozhodl při počátku instalace trakčního vedení investor nebo dodavatel. V bývalém Československu je proto tramvajová trakce orientována takto: Záporná polarita napětí v troleji, tedy -600 V: Ostrava, Brno, Košice. Kladná polarita napětí v troleji, tedy +600 V: Praha, Plzeň, Liberec, Most, Bratislava, Olomouc.

[Miroslav Theimer]

U železnice je kladný pól na troleji a záporný pól na kolejnici. ;)
Říkal mi to spolužák jehož táta je stojvedoucí.  :)

[Milan Hudec]

Napovím, kolejnice v DC provozu se pojížděním stává materiálově kvalitnější.

[Miroš Jan]

No tak pokud mě paměť neklame, tak na DC trakci, byl (-) kolejnice. Napětí 3kV. Tah z Prahy, před Kolín, Pardubice, Česká Třebová, Olomouc, až do Ostrvy, vlastně až do Košic, DC. Z Kolína do Kutné Hory, kde byl přechod na 25kV AC, odtama přes Havlíčkův Brod, přes Brno až po Bratislavu, AC trolej.
U DC trakce, byl průřez na hlavních tratích 150 mm2. Vedlejší měly 100mm2. U AC troleje si ty průřezy vodičů nepamatuji.
Musím říct, že tak perfektní pracovní kolektiv, jako byl na té naší opravně trolejového vedení, jsem již nikdy nezažil.  (jednicka)
Ona ta práce, vlastně ani moc elektrikářská nebyla. Každodenní nářadí, byl opasek, přilba, kladivo, šuplera, T klíč, a klíč velikosti 30. Jo a v létě, nátěr montérky, pixlu od barvy, ale tu vysokou, a šlo se na mřížák, (pro neznalé, ocelový příhradový stožár, ten jevyžší v našem rajónu, měl 21 metrů). Ale ta prča, no prostě super.Nejvíc mě bavili soutěže zručnosti elektromontérů trakce.
Hod závažím na dálku,(to závaží mělo 25kg, říkalo se mu syreček), v co nejkratším čase provést koncovku na laně 50mm2, nebo ze žebříku provést výměnu lanové koncovky, atd...
:)

[Milan Illek]

Dosud jsem si myslel, že se elektrické vlaky napájí pomocí elektrického vedení (s vysokým napětím) pomocí dvou drátů (jeden fázový a druhý nulový). Jednou jsem se ale na toto vedení podíval ...

Také se pro jistotu dívám dolů, neboť mně jednou při vystupování z tramvaje posral holub. A dostat to do oka by mohlo být i na oslepnutí. :D

[Michal Šenkýř]

Možná bych ještě doplnil, že na trati Tábor - Bechyně je 1500 V DC a na trati Znojmo - Šatov 15 kV, 16,7 Hz. Co se týká průřezu vodičů tak AC hlavní koleje TRolej 100 mm2 Cu, nosné lano 50mm2 Bz v exponovaných místech 70mm2 Bz, ale např. v Brně klasika Fe 70. U DC trolej 150mm2 Cu, nosné lano 120 Cu zesilovací vedení (1)2x120 Cu na hlavních a na vedlejších 100 Cu + 50 Bz. Pak existují různé speciality jako třeba lano s ochranou 65,4 Bz (v tunelech a pod nadjezdy od Břeclavi do Svitav.) Ale abychom se vrátili k původní otázce. Fáze resp. + pol nahoře a kolejnice se nazývají cesta pro odvod zpětného proudu. Na střídavce se zpětné kabely (od kolejnice na trafo) zkouší na 1 kV. To že kolejnice občas kopou se stává. Osobně jsem viděl několik shořených izolovaných styků. Při dalších poruchových stavech musí být tato zpětná cesta vždy zajištěna. Energii neodebírají pouze lokomotivy, ale i spousta dalších zařízení (EOV,EPZ,zabzař)

[Marek Laube]

I já bych jakožto v devatenáctileté praxi u ČD něco napsal, respektive zopakoval. V AC je tedy v troleji fáze a kolej je na "nule". Napájecí vedení bývá většinou tuším AC 3x110 kV, a je rozfázováno po celé délce trati. Toto
platí pro celou jižní část ČR a je na napětí 25 kV 50 Hz. Pro DC 3 kV je napájecí vedení AC 3x22 kV a je též rozfázováno po trati do napájecích a usměrňovacích stanic.
Co se týče DC 3 kV, starší provedení má mínus pól, t.j. kolejnici, která slouží jako zpětné vedení proudu ještě navíc uzemněnu. O ryziku DC zemních proudů se zde nebudu rozepisovat. Novější verze již mají koleje "perfektně" odizolované od země a ochranné uzemnění mají "pouze" kovové stožáry včetně ekvipotenciální sítě zemniče.

[Tomáš Lux]

Děkuji vám za ujasnění a jsem rád, že se ozvalo tolik lidí, ale přeci jen když už jsme u toho, chtěl bych se ještě zeptat na 4 méně důležité otázky.

1) Předpokládám, že napětí (jak říkáte 25kV) je ve vedení, které vede od transformátoru k vlakům. Je potřeba toto napětí po určité vzdálenosti nějak obnovovat? Myslím tím, aby nedocházelo ke ztrátám v napětí? Nebo je hodnota 25kV dostatečná pro vedení na velmi dlouhé vzdálenosti bez potřeby trafostanic?

2) Také by mě zajímalo když jede např. vlak z ČR do Německa, tak v Německu platí jiné normy a napětí nebo je to v celé Evropě stejné? Myslím tím např. jestli je v Německu jiné napětí ve vedení nebo něco podobného. Pokud ano, tak proč to neohrozí pojízdnost vlaku?

3) Proč ta kolej se nebere jako nebezpečný vodič, jak tomu je u domovní instalace kde nulový vodič je brán jako nebezpečný? Jaký je v tom rozdíl? Bohužel toto jsem pořád ještě nepochopil.

4) A nakonec se chci zeptat ohledně toho uzemnění kolejnic. To tedy znamená, že kolejnice je po určité vzdálenosti uzemněna? Co kdyby se náhodou s tím uzemněním něco stalo (krádež nebo mechanické poškození). Nemohlo by to pak někoho zabít? A jaký bezpečný zemnící odpor musí kolejnice mít?

Děkuji a omlouvám se za tolik otázek, trošku jsem se rozapsal :D

[Jiří Schwarz]

1) u trakce 25kV není ten úbytek takový jako u DC 3kV, kde pro stejný výkon je potřeba větší proud... Existuje jisté řešení pro kompenzaci úbytku napětí, ale pokud vím, u nás se nepoužívá.
2) nové lokomotivy bývají "vícesystémové". Kdy pojede rychlík z Prahy na Plzeň, kdo to nezná, ani nepozná, kdy u Zdic přejede z 3kV DC na 25kV AC. A když pojede rychlík do "bývalé NDR", měl by mít lokomotivu i na jiné napětí a frekvenci 16,6Hz a stačí, aby strojvedoucí sledoval značky (návěstní desky), stahnul výkon, stahnul sběrač, přepnul na jiný režim, zvedl sběrač a "přidal"...
3) ono je tam používáno několik opatření aby se nebezpečí minimalizovalo. Ale to by bylo na delší povídání
4) naopak, kolejnice se nesmí uzemňovat, ale je snaha, aby měly co největší odpor proti zemi, protože je používají kolejové obvody, jejichž funkci by uzemnění kolejí zhoršovalo.

[Vít Rotrekl]

2) Kde bydlíte? Možná kolem vás jezdí třís systémové (25kV 50Hz AC, 3kV DC, 15kV 16,7 Hz AC - hoďte do google Taurus a hned budete vědět která to je, nebo pendolino, to je taky tuším tří systémové).

Když už jsme u těch mašinek. Dokázal by mě někdo vysvětlit proč některé Taurusy při rozjiždění "hrají" melodii? Viz na Youtube najít "zpívající taurus".

[Michal Šenkýř]

Dovolím si doplnit p. Schwarze
1) Na střídavé trakci jsou od sebe napájecí stanice dále. Např. Blansko a pak Svitavy. Na DC Červenka, Grygov. Nehledě na to, že průřezy vodičů jsou úplně o něčem jiném.Viz můj příspěvek nahoře. rostě čím menší napětí, tím častěji musí být napájecí stanice (měnírny).
2) Vícesystémových lokomotiv je několik řad. Nejnovější naše je E 109 (zvaná Messerschmitt) jinak řada 380, pendolino a Taurusy od Siemensu (umí všechny systémy - AC 25 kV 50 Hz, AC 15 kV 16,7 Hz, DC 3 kV) pak jsou takzvané dvouproudovky (řada 350,362,363,363.5 - systémy 25 kV a 3 kV), potom další dvousystémovky ( 340, 371,372,180 DB - 25 kV, 15 kV) a také elektrické jednotky ( 640 a 650 - 25 kV, 3 kV). Po přejetí systému si nojvější mašiny čuchnou k vedení, zjistí co tam je a vyhodnotí, jestli strojvedoucí správně navolil systém. Starší stroje jsou jen v rukou strojvedoucího.
3) Viz p. Schwarz. Já toto studoval 4 roky na škole, mám za sebou 20 let praxe a pořád se učím.
4) Říká se tomu svodová admitance. Prostě chceme, aby co největší část zpětného proudu šla kolejnicemi. Bohužel se to daří tak na 60 %. Proud je prostě potvora a pan Kirchhof to pěkně napsal do svých zákonů. Co se týká uzemnění kolejnic, tak pokud je kolej bez kolejových obvodů (počítače náprav), tak je to jedno. Čím lepší uzemnění, tím lepší.

[Tomáš Lux]

Děkuji za odpovědi, už je mi to jasné.

2) Kde bydlíte?

Bydlím u Skalice nad Svitavou (kousek od Boskovic), jinak je to mezi Boskovicemi a Blanskem. Kdo pořád ještě netuší tak 30 km severně od Brna nebo google earth :)