Bovenleiding 15 (kV) op 16 2/3 (Hz)

[n/a]

Beste mensen,

Ik vroeg me af waarom ze in Duitsland destijds hebben gekozen voor 15 (kV) op 16 2/3 (Hz). Op wiki heb ik gelezen dat het bij deze lage frequentie ook mogelijk is om gelijkstroom-machines te laten draaien. Hoe werkt dit precies? Hadden ze daarvoor dan ook bijvoorbeeld 1500 (V) net als in Nederland?

In Duitsland hebben ze een heel apart hoogspanningsnet op 16 2/3 (Hz) lopen speciaal voor de treinen. Is het niet makkelijker en goedkoper om 50 (Hz) om te vormen naar 16 2/3 (Hz). Vroeger deden ze dit met mechanische omvormers (elektr. 50Hz -> motor -> mechanisch -> generator -> elektr.16 2/3Hz), maar tegenwoordig kan dat toch makkelijk met gelijkrichters en invertoren?

In Nederland weet ik dat ze 1500 (V) gelijkspanning hebben gekozen, omdat ze dan ook aan de bovenleiding kunnen werken terwijl er spanning op staat. Doen ze dit ook echt in de praktijk?

Hebben jullie nog meer leuke bovenleiding weetjes? Vertel ze me!

[13erke]

Tja ,er zijn in de jaren dat de electrische tractie opkwam heel veel verschillende systemen uitgevonden en gebruikt, ergens in de jaren '20 werd de hoogte van de draad t.o.v. het spoor min of meer vastgelegd, en dat is maar goed ook, anders zouden bepaalde rijtuigen niet onder de bovenleiding kunnen rijden. In Belgie hebben wij de electriciteit overgenomen van de Fransen -waar het in Parijs destijds allemaal begon- en later dus ook hun manier om energie te transporteren. Er was geopteerd om 25kv wisselspanning te kiezen met een frequentie van 50Hz.
Onze lijnen werden ge?lectrificeerd met 3000V gelijkstroom, dit was een spanning die we toen al redelijk goed onder de knie hadden (wat betreft gelijkspanningsmotoren 400V... 500V). De spanning werd verlaagd in de lok en werd dan zo gebruikt voor de motoren. Nu wanneer de hsl1 werd aangelegd werd er geopteerd om de 25kV door te trekken tot voor Halle, dit had als voordeel dat er minder onderstations moesten gebouwd worden, bij een hogere spanning heb je immers minder verlies aan energie. Deze 25kV had nog voordelen: lichtere constructies ipv de zwaardere bij de 3000V versie.
Later werd deze 25kV dan toegepast op hsl2,3,4 lijn 166, 167 en 42.

Terug naar de vraag waarom we voor 25kV hebben gekozen op die andere lijnen :nog een bijkomend voordeel: ons net is opgebouwd uit 25kV  (de grotere kunnen weliswaar 300.000v bevatten), je kan deze spanning mits enkele kleine wijzigingen onmiddelijk gebruiken zonder hierbij te moeten transformeren.

Voor de 15kv zal je de oorsprong bij de Zwitsers moeten gaan zoeken, zij hadden met hun talijke waterkrachtcentrales reden genoeg om het spoorwegnet volledig te electrificieren. Zoals in vele dingen doen zij altijd anders dan de rest , net zoals bij hun electriciteitsnet.

En over je vraagje over het Nederandse systeem: dit klopt, met houten ladders (wel droge!!) kan er aan het net gewerkt worden zonder dat de spanning er af moet.
Wel hebben de Nederlanders vroeger 10000v gebruikt, of dit gelijk of wisselspanning is, daarover kan ik je niet veel zeggen.

[Klaas Zondervan]

In Nederland zijn ze inderdaad begonnen met 10kV. En dat dat moest wel wisselspanning zijn, want gelijkspanning kun je niet transformeren en 10kV direct loslaten op een motor, dat gaat ook niet zomaar.

Bij de latere grote elektrificaties is gekozen voor 1500V gelijkspanning omdat dat een handzame spanning is. Daar liggen wat economische berekeningen aan ten grondslag. In ieder geval was het voor die tijd de meest logische keuze.
Er kan inderdaad onder spanning aan 1500V gewerkt worden, maar volgens mij mag dat tegenwoordig niet meer. Er zitten toch te grote risico's aan vast.

In Duitsland, Zwitserland en Oostenrijk is gekozen voor wisselspanning, omdat je dan geen gelijkrichters nodig hebt en omdat je die aan boord van de trein kunt transformeren tot een handzame spanning. De frequentie werd laag gekozen, omdat er bij 50Hz teveel vonkproblemen ontstonden aan de koolborstels. De frequentie van 16 2/3Hz is precies een derde van 50Hz, daardoor konden ze met roterende omvormers de voeding vrij makkelijk uit het openbare net betrekken. Daarnaast hadden de Duitse spoorwegen eigen centrales die direct de lage frequentie opwekten.

Bij een lage frequentie moet er meer ijzer in een transformator zitten. Daardoor zie je vooral bij locs uit de beginperiode dat er soms een verhoging in het dak zat omdat de trafo er anders niet onder paste.

Tegenwoordig is de techniek verder voortgegaan, de trajecten worden langer en de snelheden hoger. Daar heb je een hogere spanning voor nodig. Internationaal is nu gekozen voor 25kV, 50Hz, uit het openbare net.
13erke schrijft dat die spanning direct uit de distributienetten kan worden gehaald, maar dat kan helemaal niet. De openbare distributienetten zijn nl. 3-fasig met 120 graden faseverschil, terwijl de bovenleidingvoeding 2-fasig is met 180 graden faseverschil. De voeding voor de bovenleiding wordt apart getransformeerd uit een hogere spanning, b.v. 150kV.

[n/a]

De oorsprong van de verschillende netten is inderdaad industrieel-historisch.
Tot voor kort (jaren 80) was het onmogelijk om aan traktie te doen met draaistroommotoren (synchrone en asynchrone). Men moest gebruik maken van gelijkstroommotoren. Dit komt omdat het aanzetkoppel van een draaistroommotor bij eenvoudige aansturing (lees: spanning aan of uit) veel te laag is. Indertijd beschikte men ook niet over statische gelijkrichters voor hoog vermogen (halfgeleiders, bv. dioden). Daarom zijn de oudste netten gelijkspanningsnetten. Gelijkstroom is echter zeer onpraktisch in gebruik. Het schakelt bijvoorbeeld zeer moeilijk af. (Een wisselstroom gaat zoveel keer per seconde door 0, waar een vermogensschakelaar handig gebruik kan van maken. Gelijkstroom blijft stromen.)

Je kan echter gelijkstroommotoren ook voeden met wisselstroom. Het nadeel is wel dat je veel ergere vonken krijgt aan je borstels, omdat er in je motor ook transformatoreffecten optreden (er ontstaan hoge spanningen tussen de lamellen van de collector). Deze spanningen en vonken worden erger met stijgende frequentie. Vandaar dat de eerste wisselspanningsnetten voor traktie een lagere frequentie hadden. Later werden deze problemen min of meer overwonnen.

Tegenwoordig bestaan er halfgeleiders en elektronische sturingen. Dat heeft eerst voor hakkers gezorgd, die mooi je gelijkspanning regelen die aan de motor wordt aangelegd. Nadien kwamen de invertoren die van een gelijkspanning een wisselspanning met variabele spanning en frequentie kunnen maken. Dit opent mogelijkheden voor de draaistroommotoren -- eerst de synchrone en de dag van vandaag asynchrone motoren (= inductiemotoren). Deze aandrijvingen hebben veel betere dynamische eigenschappen en een veel hoger vermogen/gewicht dan welke andere.

[Klaas Zondervan]

citaat:Geplaatst door tiep16

Dit opent mogelijkheden voor de draaistroommotoren -- eerst de synchrone en de dag van vandaag asynchrone motoren (= inductiemotoren).

Bedoel je hiermee te zeggen dat er treinen zijn (geweest) met synchrone motoren? Kun je daar een voorbeeld van geven?

[dgrr57]

citaat:Geplaatst door Klaas Zondervan

citaat:Geplaatst door tiep16

Dit opent mogelijkheden voor de draaistroommotoren -- eerst de synchrone en de dag van vandaag asynchrone motoren (= inductiemotoren).

Bedoel je hiermee te zeggen dat er treinen zijn (geweest) met synchrone motoren? Kun je daar een voorbeeld van geven?

TGV-R bij voorbeeld.

[n/a]

citaat:Geplaatst door tiep16

De oorsprong van de verschillende netten is inderdaad industrieel-historisch.

Hele mooie verhalen allemaal! Bedankt! Zo kan ik de geleerde theorie mooi aan de (spoor)praktijk koppelen.

Ik begrijp dat ze in Nederland nu bovenleidingen aanleggen die zijn voorbereid op 25kV maar tot die tijd kunnen worden gebruikt door 1500(V). En dat ze alle nieuwe treinen uitrusten met draaistroom-machines en ruimte vrijlaten voor 25kV transformatoren/apparatuur.

Ohja.. wat ik me ook afvroeg
De HSL gaat op 25kV 50Hz rijden, maar als hij een station als R'dam CS aandoet, moet hij overschakelen op 3000(V)=. Nu is mij vertelt dat er een sectie net voor het station zit waarbij de loc z'n ene afnemer laat zakken en de andere afnemer laat stijgen. Het lijkt me aannemelijk dat dit allemaal automatisch gebeurt.. maar hoe weet de trein wanneer het zover is. En kan ik ook die sectie zien? Het lijkt me dat de 1500(V) en 25(kV) echt heel goed gescheiden moeten blijven, zodat bij kortsluiting niet alle apparatuur naar de knoppen gaat..

[Anarchy]

Je wordt bij een verandering van spanning verwittigt door borden. Je laat je stroomafnemer af. Als de spanning wegvalt schakel je de spanning om. Wanneer het weer toegelaten is laat je de panto omhoog.

[Bundesbahnfreak]

De meerspanningsloks zijn eveneens met een "taster" uitgerust, voor de hoofdschakelaar (DUR bij gelijkspanning en DJ bij AC) dichtgaat, wordt de spanning beproefd, staat de verkeerde panto omhoog dan gaat deze automatisch omlaag en moet de bestuurder de juiste aanleggen.  In vaktermen spreekt men hier over palpage

[Havoc]

Je kan bij eender welke spanning en frequentie aan electriciteit werken zonder deze af te schakelen. Je moet er enkel voor zorgen dat je voldoende ge?soleerd bent. Aan onze hoogspanningsnetten wordt gewerkt terwijl de spanning opstaat (ook bij 380kV 50Hz). Dat is niet volledig zonder gevaar, maar als je de voorschriften volgt kan er weinig misgaan.

citaat:In Belgie hebben wij de electriciteit overgenomen van de Fransen -waar het in Parijs destijds allemaal begon- en later dus ook hun manier om energie te transporteren. Er was geopteerd om 25kv wisselspanning te kiezen met een frequentie van 50Hz.

Zijn die uitgebreide testen in frankrijk niet na de oorlog gebeurd in de elzas met de fameuse "strijkijzers"?

[Klaas Zondervan]

citaat:Geplaatst door martijnpe

De HSL gaat op 25kV 50Hz rijden, maar als hij een station als R'dam CS aandoet, moet hij overschakelen op 3000(V)=. Nu is mij vertelt dat er een sectie net voor het station zit waarbij de loc z'n ene afnemer laat zakken en de andere afnemer laat stijgen. Het lijkt me aannemelijk dat dit allemaal automatisch gebeurt.. maar hoe weet de trein wanneer het zover is. En kan ik ook die sectie zien?

Kleine correctie: Rotterdam is 1500V=.
Die secties kun je inderdaad zien. In Nederland heb ik ze nog niet van dichtbij gezien, maar in Belgi? wel. Ergens ten zuiden van Brussel (juiste plaatsnaam is me even ontschoten) is een plek waar 25kV overgaat in 3000V en waar je ook vlak bij kunt komen. Er loopt een verkeersweg vlak langs de spoorlijn. Daar zit in de bovenleiding een stuk glasvezelstaaf als isolatie tussen beide spanningen. En wel zodanig dat de panto's niet blijven haken als ze op zouden blijven staan.
Volgens mij is het omschakelproces niet volautomatisch. Er staan borden langs de baan en waarschijnlijk krijgt de machinist ook een seintje via de boordcomputer. Maar hij moet zelf afschakelen, panto neerlaten, panto opzetten en weer inschakelen.
Dit is overigens een actie die in Frankrijk ook op diverse plaatsen uitgevoerd moet worden. De vrije trajecten van de HSL (LGV) hebben daar 25kV op de bovenleiding staan maar veel stations in het noorden werken nog met 1500V gelijkspanning. Je kunt er wel van uitgaan dat de omschakelactie tientallen, zo niet honderden keren per dag wordt uitgevoerd.

[Bundesbahnfreak]

[
Zijn die uitgebreide testen in frankrijk niet na de oorlog gebeurd in de elzas met de fameuse "strijkijzers"?
[/quote]

Jep, de fransen hebben na de WOII eerst in Duitsland op de "Dreiseenbahn" die voor 20KV 50Hz uitgerust was, ervaringen opgedaan met de 50 Hz techniek.  Dit met de loks type E244 die alleen op deze spanning en niet op de klassieke 15 kV 16 2/3 Hz rijden.

Dit stukje Duitsland viel na de WOII onder Frans gezag (tot 1959) en hebben de Fransen hier uitgebreid kunnen experimenteren met verschillende loks van de DB

Groeten

[Anarchy]

Correct Klaas,

Dit gaat niet volautomatisch. De bestuurder moet de acties zelf ondernemen. De omschakeling van 3kV naar 25kV ten zuiden van Brussel? Dan denk ik aan Halle, L1.

[Klaas Zondervan]

Jeroen,
Zou kunnen. Ik weet niet zeker meer of het echt in Halle is, maar anders daar dicht in de buurt.
Wat ik me er nog van herinner is dat de spoorlijn langs een weg loopt, aan de andere kant van de weg is een industri?el terrein.
En wat ik er ook nog van weet, dat het die dag bloedheet was.

[13erke]

De scheiding ligt voor Halle (kant Franrijk), halle zelf is al 3000V=
De klassieke lijn naar edingen loopt even parallel met de hsl 1, het volgende station is reeds 25kV~