Kandó Kálmán (Pest, 1869. július 8 - Budapest, 1931, január 13.) magyar mérnök, a nagyfeszültségű háromfázisú váltakozóáramú villamos vontatás első alkalmazója mozdonyoknál, és a fázisváltó kidolgozója.
A nagyfeszültségű
háromfázisú váltakozóáramú vontatás sikerének kulcsa a Kandó Kálmán által
megálmodott, és megvalósított fázisváltó volt. A berendezés a Kandó féle
kialakítás szerint egy egyfázisú szinkronmotor és egy háromfázisú
szinkrongenerátor közös álló és forgórésszel. A sorozatgyártás előtt készített
prototípus a Józsefvárosban az Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki
Karának épületében van kiállítva.Európa első
villamosított fővonalán az olasz Valtellina vonalon, amelyet a Ganz készített a
vasúti vontatás igényeit figyelembe véve háromfázisú 12 1/3 Hz-s táplálást
alkalmaztak. A megoldás több problémát vetett fel: A vontatáshoz használt
frekvencia eltért az országos villamos hálózat 50 Hz frekvenciájától, ezért
vagy áramátalakító állomásokat, vagy külön távvezeték rendszert kellet építeni a
vasúti igények kielégítéséhez.
A háromfázisú
tápláláshoz szükséges két felsővezeték kiépítése és üzemeltetése drága, alternatív
megoldásként több országban az egyenáramú vontatást vezették be. Ebben az
esetben, ugyan elegendő volt egy felsővezeték, azonban a gazdaságos
üzemeltetéshez annak a keresztmetszete viszonylag nagyra adódott, illetve sűrűn
kellet áramátalakító állomásokat létesíteni. Kandó helyesen ismerte fel, hogy a
vasúti villamos vontatást az ország egységes energiarendszerén belül kell
megvalósítani. Az 50 Hz-es egyfázisú váltakozó feszültséget a mozdonyban
háromfázisúvá alakítva táplálják a vontatómotorokat. Így a vasút külön villamos
rendszert nem igényel, mindössze egyetlen munkavezetéket kell létesíteni.
A fenti hátrányok
kiküszöbölésére 1915 és 1920 között Kandó Kálmán megalkotta a fázisváltós
vontatási rendszert, ahol a táplálás az egységes 50 Hz frekvenciájú országos
elektromos hálózatról történik. A használt viszonylag magas feszültség
eredményeképpen vékony felsővezetékeken, és egymástól viszonylag nagy
távolságokra telepített transzformátor állomásokon keresztül táplálhatóak meg a
mozdonyok. A mozdonyok tömege azonos teljesítmény mellett az egyenáramú
táplálású mozdonyoknál jelentősen kisebbek, míg a 16 2/3 Hz táplálású
mozdonyoknál alig nehezebbek.
A fázisváltó a
felsővezetékből nyert egyfázisú táplálást alakítja át háromfázisú, vasúti
vontatáshoz megfelelő frekvenciájú feszültséggé. A rendszer féküzemben lehetővé
teszi az energia visszatáplálását az országos hálózatba. Az első ilyen
kísérleti mozdonyt 1923-ban helyezték üzembe. Ennél a különleges berendezésnél
Kandó egyfázisú transzformátort, egyfázisú szinkronmotort és többfázisú
szinkron generátort egyesített egy több mint háromezer alkatrészt egyesítő
villamos gépben. A munkavezeték magasfeszültségű áramát átalakítva szinkron
motort hajt. A szinkron motor háromfázisú generátort forgat, biztosítva a
háromfázisú, kisfeszültségű áramot a hajtómotorok számára. A sebesség
szabályozása külön aszinkron frekvencia-átalakító gépcsoporttal, vagy
pólusváltós motorokkal történik.
A Kandó-féle fázisváltós
rendszernek köszönhetően a világon Magyarország az egyetlen, ahol a vasúti
vontatásban a kezdetektől az 50 Hz-es rendszert használják. A fázisváltó a
világ egyik legbonyolultabb villamos gépe volt. A nagyméretű pólusváltós
hajtómotorok nem tették lehetővé a csatlórudak elhagyását és a tengelyek
közvetlen meghajtását. A megoldás a hajtómotorok kicserélése kisebb nem
pólusváltós gépekre. Ez a megoldás lehetővé tette a korszerűbb forgóvázas
kialakítást is. A frekvencia átkapcsolását pedig egy a fázisváltóval
egybeépített frekvenciaváltóval oldották meg. Ez a fejlesztés ugyan a mozdony
tömegét valamelyest növelte, illetve a hatásfokát kismértékben rontotta,
azonban az előnyei (kialakítható a forgóvázas kivitel, a végsebesség növelhető)
ezt kompenzálták. A forgó villamos gépek több hátránnyal rendelkeznek a nyugvó
gépekkel szemben. Ezek közül a lényegesebbek: Magasabb ár, magasabb tömeg, rosszabb
hatásfok, nagyobb helyszükséglet, magasabb karbantartási igény, alacsonyabb MTBF
(kisebb megbízhatóság), a forgásból adódó zajosabb üzem.
A nyugvó áramváltók
ezeket a hátrányokat kiküszöbölik. Az 1960-as években azonban döntő fordulat
következett be az erősáramú elektrotechnikában. Kifejlesztették a
teljesítmény-félvezetőket, diódákat és tirisztorokat. Eleinte egyenirányításra
használták, a mozdony váltakozóáramot kapott, kerekeit pedig a vontatásra jól
bevált egyenáramú motorok hajtották. A félvezetőtechnika fejlődésével lehetővé
vált, hogy ne csupán egyenáramot, hanem többfázisú, változtatható frekvenciájú
váltakozóáramot is elő lehessen állítani ezek segítségével. Ez nem más, mint a
forgógépes fázisváltó modern, elektronikus változata, amely szintén lehetővé teszi
a megbízható, kefe nélküli aszinkron motorok alkalmazását.
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése