Corrente de tração

A corrente de tração refere-se ao fornecimento de energia para as ferrovias elétricas , principalmente para o acionamento de locomotivas . O fornecimento da corrente elétrica ocorre por meio de coletores de corrente , que estão em contato deslizante com uma linha aérea ou barramento (s) acoplado (s) ao longo do percurso . O circuito é fechado novamente através dos trilhos como condutor de retorno , ocasionalmente, por ex. B. no metrô de Londres , um barramento de força adicional é usado.

Historicamente, diferentes sistemas de eletricidade são desenvolvidos em diferentes países ou em diferentes empresas ferroviárias, que muitas vezes são independentes da rede elétrica pública de um país.

história

Após a introdução da ferrovia na Alemanha em 1835, os primeiros experimentos com vários sistemas elétricos e motores foram feitos no final do século, com 15 kV com 16 ² ⁄ ₃  Hertz prevalecentes no Reich alemão em 1912 .

Devido à controlabilidade tecnicamente exigente e torque paralisação alta, o que provou DC - motor de série como a unidade ideal para veículos ferroviários. Tais motores, entretanto, não podem suportar altas tensões e requerem correntes mais altas , que por sua vez requerem seções transversais grandes e caras da linha de contato aérea ou barramento. Com uma distância maior entre os batentes, torna-se, portanto, mais econômico alimentar as locomotivas com corrente alternada de maior tensão e instalar um transformador ; a energia necessária para seu transporte constante é menor do que seria as perdas nas linhas de contato de quilômetros de extensão.

O peso de um transformador é essencialmente determinado por seu núcleo de ferro. Isso, por sua vez, é aproximadamente inversamente proporcional à frequência da corrente alternada. Devido à tecnologia controlável na construção de transformadores, uma frequência de 50 Hertz prevaleceu nas redes europeias. No entanto, devido aos incêndios em escova que se desenvolvem nos coletores , não foi possível operar motores em série na faixa de potência necessária a uma frequência de 50 Hertz. É por isso que as redes de força de tração foram criadas com 25 Hz e 16 ² ⁄ ₃  Hertz. A fim de ser capaz de gerar corrente de tração da rede elétrica de 50 Hertz com conversores síncronos rotativos , os fatores de divisão 2 ou 3 foram selecionados. As redes foram alteradas para 16,7 Hertz, com 16 ² ⁄ ₃  Hertz estando dentro da tolerância.    

O estado da arte atual no campo da eletrônica de potência torna a frequência reduzida da corrente alternada não mais obrigatória. Os veículos modernos são principalmente equipados com motores de corrente contínua com uma voltagem nominal de 6 kV, com um transformador com 25 quilovolts tensão primária e uma torneira a 15 quilovolts, estes podem ser equipados como multi-sistema de veículos. Mudar a corrente de tração para 25 quilovolts atualmente não é possível na área de Deutsche Bahn, uma vez que a distância de segurança aumentada necessária entre a linha aérea e as pontes existentes não é fornecida. No entanto, distâncias maiores são planejadas para novos edifícios. A normalização pendente em toda a Europa dos sistemas de corrente de tração é um problema relativamente menor no tráfego transfronteiriço, os custos adicionais para o transformador em veículos de sistemas múltiplos são baixos em comparação com os custos dos sistemas de controle de trens múltiplos e os procedimentos de homologação nacional.

Além disso, o momento de uma possível mudança da corrente de tração na Alemanha é influenciado pela vida útil das séries mais antigas com motores CA , que são difíceis de converter. As séries 103 , 141 e 150 já foram retiradas de serviço, as séries 110 , 140 , 139 e alguns dos exemplos mais recentes do 111 e do 151 permanecem entre as locomotivas padrão . Mesmo que as séries 112 , 114 , 143 e 155 do Reichsbahn sejam aposentadas, apenas as locomotivas trifásicas permanecerão no portfólio da Deutsche Bahn . Uma mudança é então relativamente fácil; em troca, não há necessidade de manter uma rede independente de alta tensão de 110 quilovolts e as subestações podem ser conectadas às redes de alta tensão das empresas de fornecimento de energia em geral . Uma vez que as redes de alta tensão já foram configuradas, não há necessidade de nenhuma ação e o descomissionamento das séries mais antigas pode levar décadas.

No pós-guerra, decidiu-se pela substituição de grandes áreas de locomotivas a vapor por locomotivas elétricas. Naquela época, apenas 5% das linhas eram eletrificadas, então a escolha do sistema elétrico foi nova. Para não ficar dependente da RWE, foram aceites pequenas desvantagens técnicas e uma solução única na Europa Central e foi criada uma rede de corrente de tracção independente .

Sistemas de energia

Voltagem de corrente contínua

Do lado do veículo, a tensão DC é a solução mais simples. As máquinas da série DC há muito tempo são as melhores máquinas elétricas disponíveis para a propulsão de veículos. Isso só mudou com a eletrônica de potência de semicondutor que gradualmente se tornou disponível desde os anos 1970. A usina elétrica da Frankfurt-Offenbacher Trambahn-Gesellschaft construída em 1884 gerou corrente contínua com uma tensão de 300 V para a primeira linha de bonde elétrico operada comercialmente da Frankfurt-Offenbacher Trambahn-Gesellschaft .

Uma vez que os veículos precisavam de corrente contínua, era óbvio anteriormente abastecê-los com corrente contínua da linha de contato . A maior desvantagem da alimentação direta dos veículos com corrente contínua é a baixa tensão aérea possível, que aumenta as correntes fluindo com a mesma potência e, portanto, as perdas na linha de contato. Uma vez que nenhuma transformação pode ocorrer no veículo, a tensão é limitada pelas propriedades de isolamento dos materiais isolantes usados ​​nos motores, geralmente a 1.500 volts ou 3.000 volts.

No entanto, a falta de um transformador principal no veículo não deve ser uma desvantagem, pois isso significa que o veículo pode ser construído mais curto com a mesma saída e, portanto, pode conduzir em raios de curva mais estreitos. Além disso, também é possível manter o perfil de folga mais baixo e equipar o veículo de tração com uma plataforma contínua.

Onde apenas saídas de veículos relativamente pequenas são necessárias, por exemplo, em bondes , ou onde grandes seções transversais de condutores são usadas de qualquer maneira por razões mecânicas, por exemplo, B. na operação de barramento ( metrô ), portanto, principalmente a corrente contínua é usada. Além disso, devido à sua proximidade com o solo e às pequenas folgas de isolamento resultantes, os barramentos só podem ser operados com tensões baixas (geralmente 500 a 1200 volts). Nos bondes, grandes distâncias de isolamento poderiam ser implementadas, mas uma rede de linhas aéreas de média tensão nos limites das ruas urbanas entre os prédios seria muito perigosa. No caso de veículos leves sobre trilhos , as distâncias de isolamento menores resultam em um perfil de desobstrução menor e, portanto, uma vantagem de custo considerável ao construir túneis no centro da cidade.

A curva e o perfil de folga menor também desempenham um papel em ferrovias industriais eletrificadas . Em Strossengleisen de minas a céu aberto e especialmente em pit lanes, mesmo uma catenária lateral frequentemente usada, as unidades de força motriz também devem ter pantógrafos estendidos apenas na altura do carro. A baixa tensão de operação é ainda uma vantagem aqui, uma vez que a construção flutuante dos stopes dificultaria a implementação de medidas de isolamento dispendiosas.

A massa perdida do transformador, por outro lado, muitas vezes tem que ser compensada por pesos de lastro para que o veículo não derrape ao se mover . Os pesos do lastro podem, no entanto, ser distribuídos discretamente no piso do veículo.

Embora essas vantagens da operação de corrente contínua não possam ser aplicadas em ferrovias principais , ela é usada em alguns países, por exemplo, B. na Itália, Eslovênia, Holanda, Bélgica, Europa Oriental, Espanha, Sudeste da Inglaterra, Sul da França, África do Sul e Japão. Isso se deve a razões históricas, novas linhas para tráfego de alta velocidade também foram construídas lá com o sistema de energia de 20-30 quilovolts e 50 ou 60 Hertz.

Em ferrovias de linha principal com operação em corrente contínua, a tensão de linha de contato de 3.000 volts é comum. Apenas a Holanda, o Japão e a França usam 1.500 volts, e o sudeste da Inglaterra usa apenas 750 V (por meio de barramentos próximos aos trilhos). Como a potência das locomotivas é muito alta, como é típico em ferrovias completas, circulam altas correntes na linha de contato, por isso tem que ser projetada de forma diferente, muitas vezes há vários cabos condutores. Os pantógrafos das locomotivas também devem ser projetados de forma diferente, uma vez que os arcos não se extinguem com o funcionamento em corrente contínua. Veículos de tração particularmente potentes precisam conectar vários pantógrafos à linha de contato, o que pode causar problemas devido às vibrações da linha de contato.

Um grande problema na operação em corrente contínua é a potência e, portanto, o controle de velocidade.Uma opção que sempre é usada em veículos de tração elétrica é a série opcional e conexão paralela dos motores de tração. Se houver mais de dois motores de tração, eles geralmente são chaveados apenas em dois grupos, já que o isolamento ainda permite apenas 3000 volts em operação paralela. Com esta opção de comutação, o veículo oferece apenas três níveis de velocidade (apenas um motor / grupo, conexão em série, conexão paralela). A possibilidade óbvia de controlar a saída dos motores com mais precisão alterando a tensão de operação, como é feito na operação CA por derivações no transformador principal, não é possível na operação CC porque a tensão do fio de contato é fixa.

Os veículos convencionais DC, portanto, têm pelo menos uma das duas outras opções para controle de energia, às vezes ambas:

• Por outro lado, a corrente pode ser limitada por resistores em série, o que reduz o torque e, portanto, a velocidade do veículo. A desvantagem é o alto consumo de energia nas etapas intermediárias da engrenagem, já que o excesso de energia elétrica é "queimado". A vantagem é que os resistores também podem ser usados ​​para frear o veículo, o que significa que o sistema de frenagem mecânica pode ser menor e menos sujeito a desgastes. Os bondes mais antigos, em particular, fazem uso dessa opção; os resistores ficam no teto do veículo por causa do calor residual.
• Alternativamente ou adicionalmente, o torque e, portanto, também a velocidade do veículo podem ser influenciados pelo enfraquecimento do campo . A faixa de ajuste estável é pequena com a máquina em série , mais de três níveis são raros.

Esta desvantagem da operação em corrente contínua não se aplica a veículos modernos nos quais os motores de corrente contínua são alimentados com a ajuda da eletrônica de potência através de um controle de chopper ou a corrente contínua é convertida em corrente trifásica com um conversor de frequência , de modo que o motores assíncronos simples e robustos podem ser usados. No entanto, em veículos modernos de tração com vários sistemas, a saída sob corrente contínua é geralmente menor, porque a desvantagem de correntes mais altas serem transmitidas em relação à corrente alternada permanece inalterada.

O fornecimento de energia para ferrovias operadas por corrente contínua é realizado desde a década de 1920 por retificação em subestações alimentadas pela rede pública, com retificadores a vapor de mercúrio sendo usados ​​no passado e retificadores semicondutores hoje . As subestações são normalmente alimentadas a partir da rede de média tensão , mesmo em ferrovias de linha principal .

Tensão AC

Quanto ao fornecimento público de energia elétrica, a tensão alternada pode ser facilmente gerada ( gerador ) e convertida e distribuída em transformadores .

O sistema de potência do inversor deve ser diferenciado do fornecimento de energia. Há uma opção adequada para cada aplicação para acoplar qualquer sistema de potência no lado do inversor e da rede usando eletrônica de potência . No caso de veículos ferroviários controlados eletronicamente com inversores correspondentes , o fluxo de energia elétrica pode ocorrer em ambas as direções, i. H. Ao acelerar, o veículo retira energia elétrica do sistema de alimentação e, quando o veículo freia, parte da energia elétrica é enviada de volta para a rede.

Sistemas monofásicos

Tensão AC com frequência industrial padrão

A maior distribuição mundial em ferrovias é a voltagem CA com a frequência da rede nacional (principalmente 50 Hertz, nos EUA e às vezes no Japão 60 Hertz).

A tensão operacional é maioritariamente de 25 quilovolts, nos EUA ( Lake Powell Railroad ) e na África do Sul ( minério ferroviária Sishen - Saldanha Bay ) existem ferrovias com 50 quilovolts.

A vantagem de usar a frequência padrão da rede é que ela pode ser facilmente alimentada pela rede elétrica pública , pelo menos em teoria. Na prática, porém, existe o risco de cargas desequilibradas na rede industrial. Para evitá-lo de 20 a 60 quilômetros ser catenária -abschnitte alternadamente às três fases diferentes da rede de 50 Hz conectado. Na catenária, as linhas de proteção de fase são dispostas entre as seções da linha de contato , que os veículos de tração devem conduzir com impulso e com o interruptor principal desligado. As ferrovias de 50 Hertz só podem ser abastecidas pela rede elétrica pública em pontos com maior saída de rede, onde a carga desequilibrada é insignificante em termos percentuais. Caso contrário, as próprias linhas de alta tensão da ferrovia são necessárias.

Inicialmente, era desvantajoso que os motores necessários fossem grandes e não adequados para a alta frequência, então a corrente alternada teve que ser retificada e a eletrônica de potência foi necessária para isso. Isso exigia retificadores de potência , uma tecnologia que só foi dominada no início dos anos 1940. No início, retificadores de vapor de mercúrio também eram usados; Os retificadores semicondutores não foram aceitos até a década de 1960.

A tensão foi inicialmente regulada por transformadores variáveis, como nas locomotivas operadas com frequência reduzida, sendo utilizada a regulação posterior por controle de fase, normalmente com tiristores .

Corrente alternada com frequência reduzida

Em alguns países europeus (Alemanha, Áustria, Suíça, Suécia, Noruega) as ferrovias funcionam em corrente alternada monofásica com uma frequência de 16 ² ⁄ ₃   Hertz ou 16,7 Hertz em vez de 50 Hertz , que é inferior à do poder público grades . Uma exceção é o Rübelandbahn , que opera a 50 Hertz e 25 kV e é fornecido diretamente da rede pública.

Existem também sistemas de corrente de tração com 25 Hertz. A seção Nova York - Washington da rede da costa leste nos EUA e a Mariazell Railway na Áustria ainda são operadas com esta frequência hoje .

Uma vez que a tensão CA permite que a tensão do fio de contato seja transformada na voltagem adequada para os motores, uma tensão do fio de contato significativamente maior pode ser selecionada do que com a operação em corrente contínua (inicialmente em torno de 5000 volts, agora 15 quilovolts nos países mencionados no início de a seção). Os transformadores foram projetados como transformadores variáveis (ver também comutador para transformadores de potência ) e permitem a regulação de tensão sem o uso de resistores de perda. A massa dos transformadores é o fator limitante de potência nas locomotivas elétricas , com exceção da conversão moderna usando semicondutores .

A frequência, que é inferior à das redes públicas, foi escolhida no início do século 20 porque não era possível operar grandes motores elétricos monofásicos em altas frequências, pois a chamada tensão do transformador causava faíscas excessivas no o comutador . Por razões históricas, conversores ou geradores de máquina foram usados, a divisão dos pólos foi dividida em três, a frequência da rede de 50 Hertz, ou seja, 16 ² ⁄ ₃   Hertz como a frequência da corrente de tração. No entanto, o valor real da frequência flutuou dependendo da velocidade constante do gerador.

Ao converter energia ferroviária usando conversores síncronos-síncronos, a frequência da corrente ferroviária é, na prática, exatamente um terço da frequência da rede atual da rede de abastecimento nacional. Esses conversores estão em operação na Suécia e no nordeste da Alemanha , entre outros .

Apesar da maior prevalência do sistema de 50 Hz, nem todos os especialistas hoje consideram o sistema de 16,7 Hz inferior. Como já foi referido, o abastecimento de uma via férrea com 50 Hz a partir da rede nacional não é isento de problemas devido ao risco de desequilíbrio de carga. A frequência reduzida da rede também tem a vantagem de que as quedas de tensão causadas pela potência reativa são apenas um terço maiores. Por outro lado, os transformadores devem ser maiores e as subestações não podem ser alimentadas diretamente da rede pública. Por esta razão, redes completamente independentes com linhas de força de tração são freqüentemente mantidas. A rede de corrente de tração também permite produzir ou comprar eletricidade no local mais barato. Os mastros nesta rede geralmente têm dois pares de condutores (2 × linhas monofásicas).

Um estudo encomendado pela Federal Network Agency mostrou que a rede de correntes de tração só é adequada para o equilíbrio supra-regional de energias renováveis com grande esforço .

16 ² ⁄ ₃  Hz contra 16,7 Hz

A frequência da rede da rede de corrente de tração, como a frequência da rede de 50 Hertz da rede europeia , é mantida dentro de uma certa faixa de tolerância. A frequência real da rede atual depende, entre outras coisas, da demanda atual e do fornecimento atual de energia elétrica e, portanto, flutua. A faixa de tolerância para sistemas de 16,7 Hertz na rede de corrente de tração é de 16,5 Hertz a 16,83 Hertz durante 99,5% de um ano e 15,67 Hertz a 17,33 Hertz durante os 0,5% restantes de um ano.

Conversores, entre outras coisas, são usados ​​para equilibrar a potência entre a rede de corrente de tração e a rede interconectada . Via de regra, são utilizadas uma máquina síncrona monofásica e uma máquina assíncrona trifásica com três vezes o número de pólos da máquina síncrona. Uma máquina funciona como motor, a outra como gerador. Com as máquinas assíncronas de alimentação dupla utilizadas , é necessário um deslizamento . O fluxo de potência é definido por meio de um controlador via circuito do rotor com anéis coletores .

Como o ponto de ajuste da frequência da rede na rede interconectada europeia é exatamente três vezes o valor do ponto de  ajuste  anterior 16 ² ⁄ ₃ Hertz na rede de corrente de tração , a 50 Hertz, o escorregamento necessário para a máquina assíncrona era zero no passado, particularmente em horários de baixa carga, como à noite tornou-se. Nesta operação síncrona, um componente de corrente contínua indesejável ocorre em uma fase do circuito do rotor, o que leva a uma carga térmica desigual na máquina e, em casos extremos, pode acionar a proteção operacional térmica e um desligamento de emergência.

Ao  mudar a frequência do ponto de ajuste do controle desde 1995 de 16 ² ⁄ ₃  Hertz para 16,7 Hertz agora, um deslizamento baixo na máquina assíncrona é garantido mesmo em tempos de operação de baixa carga, isso corresponde a um desvio de 0,2% e está dentro do faixa de tolerância permissível. Como resultado, neste caso estacionário, o componente de corrente contínua de rotação lenta é uniformemente distribuído pelas fases do circuito do rotor e pelas escovas dos anéis coletores, o que também distribui a carga térmica e evita picos locais. Mesmo com a nova frequência de ponto de ajuste de 16,7 Hertz, a operação síncrona indesejada pode ocorrer brevemente no conjunto da máquina se a frequência flutuar, mas este é apenas um evento temporário devido à regulagem e não pode ocorrer como um estado operacional de estado estacionário. Isso mantém a carga térmica nos componentes do conversor dentro dos limites permitidos.

O fato de que exatamente 16,7 Hertz foi escolhido não tem nenhum significado mais profundo. Se a mudança fosse muito grande, entretanto, teria havido problemas com locomotivas cuja tecnologia foi projetada para uma frequência de 16 ² ⁄ ₃   Hertz. As redes de corrente de tração da Alemanha, Áustria e Suíça mudaram a frequência alvo para 16,7 Hertz em 16 de outubro de 1995 às 12:00 . Com os acoplamentos HVDC próximos baseados em eletrônica de potência , a mudança da frequência do trilho não desempenha um papel, nem desempenha um papel nas seções que são eletricamente isoladas do resto da rede ferroviária e que são operadas com conversores rotativos síncronos máquinas.

Sistemas bifásicos

Os sistemas de duas fases também são conhecidos como "sistemas de duas tensões" ou sistema de autotransformador . Esses sistemas podem ser encontrados em várias linhas ferroviárias de alta velocidade eletrificadas com 50 Hertz na França, bem como na Bélgica, Holanda, Luxemburgo e Itália. Para as redes operadas a 16,7 Hertz, há apenas um sistema piloto em operação entre Stralsund e Prenzlau na Alemanha.

Sistemas trifásicos (corrente trifásica)

A corrente trifásica, ou mais precisamente a corrente alternada trifásica , é praticamente predestinada para acionamentos ferroviários devido às boas propriedades do motor trifásico, pois os motores assíncronos são muito robustos e requerem pouca manutenção, pois não precisam de escovas e são relativamente leves em relação ao seu desempenho.

Uso de corrente trifásica gerada externamente

A maioria das aplicações históricas do inversor trifásico funcionou com uma linha de alimentação por meio de linhas aéreas multipolares . A desvantagem aqui é que os motores assíncronos só podem ser operados economicamente em certas velocidades que dependem da frequência. Consequentemente, para alterar a velocidade de condução, a frequência teria que ser alterada no lado da usina , desde que a conversão de frequência não fosse possível na locomotiva. No entanto, isso era adequado apenas para experimentos, não para operação prática. Graças a um circuito especial dos motores (mudança de pólos), eles podem ser projetados para várias velocidades, mas uma mudança refinada ou contínua como com os motores DC não é possível.

Outra desvantagem de um sistema ferroviário trifásico é a necessidade de uma fonte de alimentação tripolar, que requer uma linha de contato aérea de dois pólos quando os trilhos são usados ​​como um dos pólos. No entanto, isso é complicado (especialmente em interruptores e cruzamentos) e sujeito a falhas (risco de curto-circuitos).

Na verdade, as redes de corrente de tração trifásica foram usadas apenas de forma muito limitada: no norte da Itália, houve um sistema trifásico maior por um longo tempo de 1912 a 1976 (3600 volts 16 ² ⁄ ₃   Hertz). O Gornergratbahn (750 volts 50 Hertz) e a Jungfrau Railway (1125 volts 50 Hertz) ainda funcionam com corrente trifásica hoje, assim como o Chemin de Fer de la Rhune (3000 volts 50 Hertz) nos Pirenéus franceses e na montanha do Corcovado ferrovia (800 volts 60 Hertz).

Nos anos de 1901 a 1903, houve test drives com vagões trifásicos de alta velocidade em uma ferrovia militar entre Marienfelde e Zossen, perto de Berlim. Foi usada uma linha de contato aérea tripolar com fios posicionados um acima do outro, que eram roscados na lateral. Em 28 de outubro de 1903, ali foi estabelecido o recorde mundial de velocidade para todos os meios de transporte, de 210,2 km / h, que só foi quebrado em 1931 com o zepelim ferroviário , que chegou a 230 km / h.

Para o Passion Play em 1900, o Ammergaubahn foi eletrificado com corrente trifásica em 1899 . Depois que a operação prática falhou, a Siemens-Schuckertwerke converteu com sucesso a fonte de alimentação e os veículos de 1904–1905 para tensão CA monofásica com 15 Hertz.

Unidade trifásica com conversão trifásica integrada

Ao usar a eletrônica de potência , as locomotivas modernas podem aproveitar as vantagens da corrente trifásica em qualquer rede de corrente de tração, sem ter que aceitar suas desvantagens quando ela é fornecida ao veículo. A tensão e a frequência podem ser continuamente reguladas eletronicamente ( conversor de frequência ). Esse tipo de unidade se tornou uma prática comum hoje. A primeira locomotiva que convertido corrente alternada monofásica com eletrônica de potência a bordo em corrente trifásica foi o teste locomotiva Seja 4/4 12001 dos Swiss Federal Railways em 1972 . O carro a motor 1685, que foi descartado após danos por incêndio em 1967, foi convertido em uma locomotiva Be 4/4 (número da estrada 12001) em 1971-72 para testar a tecnologia do conversor com máquinas assíncronas trifásicas, semelhantes a essa usado no alemão DE 2500. No entanto, os tiristores GTO foram usados ​​para uma locomotiva elétrica pela primeira vez no mundo. Ele foi estacionado com defeito em 1975 e cancelado em 1981. Um bogie foi preservado no Museu dos Transportes de Lucerna.

Em 1979, os primeiros exemplos da classe de 120 a Deutsche Bundesbahn seguido . Também existiam locomotivas em que a conversão a bordo era feita com conversores rotativos.

Fonte de energia

A corrente de tração pode ser fornecida centralmente por meio de estações de força de tração e grandes conversores de frequência e, em seguida, distribuída por meio de uma rede de corrente de tração separada . Isso acontece em países onde a frequência da corrente de tração difere da rede pública, por exemplo, B. Alemanha, Áustria, Suíça.

Na estrutura descentralizada , a energia é retirada da rede pública. As subestações nos pontos de alimentação possuem conversores estáticos ou rotativos nos quais a tensão e a frequência da rede elétrica geral são transformadas em corrente de tração ( conversores descentralizados ou estações conversoras ). Se os trens e a rede pública operam a 50 Hz, um transformador é suficiente; uma rede de corrente de tração não é necessária. Esta solução é, portanto, preferida na Grã-Bretanha, no norte da França e no sudeste da Europa, onde a tensão da linha aérea é de 25 kV. Esta solução também é favorecida para ferrovias de corrente contínua com 1,5 kV (incluindo na Holanda e no sul da França) e 3 kV (por exemplo, na Bélgica, Polônia e Espanha).

A principal diferença para a rede de corrente de tração fornecida centralmente é que as estações conversoras, em particular para a sincronização de fases, são conectadas apenas em paralelo através da linha aérea com as mesmas estações conversoras. Linhas de força de tração ou redes de força de tração separadas não estão disponíveis aqui. Isso é praticado na Suécia, Noruega, Brandemburgo, Mecklemburgo-Pomerânia Ocidental e partes da Saxônia-Anhalt. No passado, os sistemas eram amplamente controlados no local, mas hoje eles são separados localmente nos centros de controle .

Abastecimento central

A rede de corrente de tração com alimentação central é alimentada por usinas especialmente projetadas para corrente de tração e na Alemanha, Áustria e Suíça têm uma frequência diferente do resto da rede elétrica.

A energia é transportada por meio de linhas de força de tração até as subestações da linha férrea. Na subestação, a tensão da linha ferroviária é transformada em tensão do fio de contato e alimentada na linha aérea . A rede de corrente de tração, portanto, permite que a energia seja transportada para outras regiões sem conversão de frequência. As unidades conversoras ou conversoras utilizadas são denominadas unidades conversoras centrais ou conversoras devido ao seu uso na rede de geração de energia .

No passado, o quadro era controlado no respectivo gerador de energia ou em pequenas unidades de controle remoto e hoje em centros de controle . A desvantagem dessa estrutura é que, se uma unidade de fornecimento falhar, toda a rede pode ser afetada.

Existem redes de correntes de tração na Alemanha, Áustria e Suíça (16,7 Hertz), estas também estão conectadas entre si.

Eletricidade para sistemas auxiliares

Por razões de disponibilidade da rede e segurança operacional, a alimentação de força de tração para a tração e os sistemas auxiliares são geralmente gerenciados separadamente. Além disso, a rede europeia amplamente padronizada com uma frequência de 50 Hertz não é compatível com todas as redes de fornecimento de tração e suas várias frequências.

Exemplos de aplicação

O Mariazellerbahn possui sua própria rede de corrente de tração com tensão alternada monofásica de 25 Hertz . Nesta ferrovia, a tensão nos cabos condutores das linhas de força de tração montadas nos mastros das linhas aéreas é de 27 quilovolts e na linha aérea de 6,5 quilovolts.

Nos EUA, algumas linhas da antiga Estrada de Ferro Pensilvânia entre Nova York, Filadélfia e Washington ainda são operadas com tensão alternada monofásica de frequência reduzida (25 hertz, embora a frequência da rede elétrica pública nos EUA seja de 60 hertz), onde apenas o tráfego de passageiros opera com tração elétrica. Essas ferrovias também têm sua própria rede de alta tensão; os condutores das linhas de alta tensão da corrente de tração são montados principalmente nos mastros das linhas aéreas.

As ferrovias italianas possuíam 1902-1976 para o fornecimento de suas linhas eletrificadas com CA (3600 volts 15 Hertz) no norte da Itália por meio de uma rede de força de tração alimentada por 60 quilovolts, que foi alimentada por usinas hidrelétricas e uma usina térmica. Subestações móveis também foram utilizadas para alimentar a catenária.

No caso de ferrovias que são operadas com tensão CA monofásica de frequência da rede ou tensão CC, a energia necessária para operação nas subestações é obtida ligando as fases do sistema trifásico (no caso de ferrovias CA) e com retificação (no caso de ferrovias DC). Nestes casos, existem apenas algumas linhas de força de tração dedicadas.

Usinas ferroviárias

Para fornecer corrente de tração, algumas empresas ferroviárias ou produtores de eletricidade que cooperam com eles operam centrais elétricas especiais . Os geradores de corrente de tração para corrente alternada com frequência reduzida são consideravelmente maiores do que os da rede pública, as turbinas associadas são feitas sob medida.

Em alguns casos, existem sistemas combinados que também podem gerar eletricidade comum da rede elétrica. Além disso, as usinas DB estão conectadas em rede com as ferrovias federais austríaca e suíça e podem trocar a corrente de tração diretamente.

Plantas conversoras / conversoras

Em 2018, cerca de um terço da corrente de tração foi comprado da rede pública de 50 Hz por meio da troca de eletricidade. A interface entre a rede pública de alta ou extra alta tensão e a rede de alta tensão de corrente de tração é formada por um conversor de corrente de tração ou planta conversora de corrente de tração . Enquanto a corrente alternada trifásica com tensões como 220 quilovolts ou 380 quilovolts e uma frequência de 50 Hertz são comuns para a rede pública de alta tensão, as redes de alta tensão de corrente de tração quase em todos os lugares têm apenas uma fase de corrente alternada, com uma frequência de 16,7 na Alemanha, Áustria e Suíça Hertz e tensões de 66, 110 ou 132 quilovolts são comuns. Além dos conversores , hoje considerados antigos , nos quais as redes entre o gerador e o motor são mecanicamente acopladas por massas giratórias entre os dois sistemas de potência, sistemas sem partes mecânicas têm sido usados ​​na Alemanha desde 2002, que convertem a eletricidade somente com componentes eletrônicos. Neste caso, fala-se de conversores . As usinas conversoras estão gradativamente sendo substituídas por usinas conversoras.

Centrais de conversão de energia ferroviária na Alemanha

Centrais de conversão / conversão de plantas

sistema	Ano de comissionamento	Tecnologia aplicada	Capacidade máxima de transmissão	Localização do estado	Observações
Hamburgo-Harburg		Conversor		Hamburgo 53 ° 26 ′ 57 ″ N, 10 ° 0 ′ 6 ″ E
Bremen	1996/2012	Tiristor GTO	100 MW / 80 MW	Bremen 53 ° 7 ′ 48 ″ N, 8 ° 40 ′ 49 ″ E	Mittelbüren usina localização
Chemnitz	1965	Conversor	Fora de serviço	Saxônia 50 ° 51 ′ 43 ″ N, 12 ° 56 ′ 18 ″ E	04/05/2016: Aprovação do plano EBA para rescisão sem substituição
Ensinou		Conversor / conversor	101 MW	Baixa Saxônia 52 ° 22 ′ 53 ″ N, 9 ° 57 ′ 12 ″ E	37 MW rotativo / 2 × 32 MW estático
Limburg		Conversor IGCT	120 MW	Hesse 50 ° 24 ′ 20 ″ N, 8 ° 4 ′ 3 ″ E	8 × 15 MW
Latido		Conversor	025 MW	Hesse 51 ° 3 ′ 7 ″ N, 9 ° 17 ′ 2 ″ E	2 × 12,5 MW
Jübek		Inversor (GTO)	014 MW	Schleswig-Holstein 54 ° 33 ′ 26 ″ N, 9 ° 24 ′ 34 ″ E	primeiro conversor de corrente de tração
Dresden - Niedersedlitz	1977	Conversor	120 MW	Saxônia 50 ° 59 ′ 39 ″ N, 13 ° 50 ′ 6 ″ E	3 × 40 MW 1 × fora de serviço
Colônia	1957/2011	Conversor / conversor	075 MW / 80 MW	Renânia do Norte-Vestfália ?
Düsseldorf - Gerresheim		Conversor		Renânia do Norte-Vestfália 51 ° 13 ′ 17 ″ N, 6 ° 50 ′ 12 ″ E
Cantar		Conversor		Baden-Württemberg 47 ° 45 ′ 29 ″ N, 8 ° 52 ′ 54 ″ E
Karlsfeld	1999	Tiristor IGCT / GTO	232 MW	Baviera 48 ° 12 ′ 55 ″ N, 11 ° 26 ′ 5 ″ E	100 MW + 132 MW, operadora: E.ON
Saarbrücken		Conversor		Sarre 49 ° 14 ′ 38 ″ N, 6 ° 58 ′ 39 ″ E
Nuremberg - Gebersdorf	2011	Conversor	060 MW	Baviera 49 ° 25 ′ 23 ″ N, 11 ° 0 ′ 31 ″ E	2 × 30 MW, operadora: E.ON
New Ulm	1972	Conversor		Baviera 48 ° 23 ′ 51 ″ N, 10 ° 1 ′ 16 ″ E
Neckarwestheim	1989	Conversor / conversor	086 MVA	Conversor de Baden-Württemberg : 49 ° 2 ′ 22 ″ N, 9 ° 10 ′ 41 ″ O Conversor: 49 ° 2 ′ 16 ″ N, 9 ° 10 ′ 39 ″ O	Conversor na área da usina nuclear de Neckarwestheim
Weimar	1973	Conversor	Fora de serviço	Turíngia 50 ° 59 ′ 28 ″ N, 11 ° 20 ′ 37 ″ E	usado centralmente e descentralizadamente
Karlsruhe	1957	Conversor	053 MW	Baden-Württemberg 48 ° 58 ′ 48 ″ N, 8 ° 22 ′ 30 ″ E	dois conjuntos de conversores (gerador: 26,5 MVA, motor: 31,25 MVA)
Karlsruhe		Conversor	050 MW	Baden-Württemberg 48 ° 58 ′ 49 ″ N, 8 ° 22 ′ 33 ″ E	2 × 25 MW (a máquina 2 possui um gerador adicional para uso próprio)
Hof (OT: Unterkotzau )	2013/2014	Conversor	037 MW	Baviera 50 ° 20 ′ 40 ″ N, 11 ° 54 ′ 55 ″ E	2 × 18,5 MW (da rede de 50 Hz da E.ON)

Plantas conversoras / conversoras descentralizadas

As seguintes fábricas de conversão originam-se da rede da Deutsche Reichsbahn, que é amplamente alimentada diretamente pela rede regional de 50 Hertz e foram operadas inicialmente em três turnos com equipes de dois homens, posteriormente equipes de um homem, e alguns de meados 1990 operado remotamente. As fábricas de conversão são originárias de épocas mais recentes e estão cada vez mais substituindo-as ou sendo construídas recentemente em toda a Alemanha.

sistema	Ano de comissionamento	Tecnologia aplicada	Localização do estado	Observações
Adamsdorf	1984 (conversor) 2011 (conversor)	Conversor / conversor	Mecklemburgo-Pomerânia Ocidental 53 ° 24 ′ 31 ″ N, 13 ° 2 ′ 45 ″ E	Operação de controle remoto
Anklam		Conversor	Mecklemburgo-Pomerânia Ocidental 53 ° 51 ′ 4 ″ N, 13 ° 42 ′ 35 ″ E	Recomissionamento em 25 de junho de 2010
Berlin-Rummelsburg	1984	Conversor	Berlim 52 ° 29 ′ 12 ″ N, 13 ° 30 ′ 34 ″ E	última planta conversora constantemente tripulada; Encerrado em 2011
Bützow		Conversor	Mecklemburgo-Pomerânia Ocidental 53 ° 49 ′ 31 ″ N, 11 ° 59 ′ 4 ″ E	Operação de controle remoto
cottbus	1989 (conversor) 2012 (conversor)	Conversor / conversor	Brandemburgo 51 ° 45 ′ 0 ″ N, 14 ° 17 ′ 13 ″ E	Operação de controle remoto
Doberlug-Kirchhain	1981 (conversor) 2008 (conversor)	Conversor / conversor	Brandenburg 51 ° 36 ′ 59 ″ N, 13 ° 33 ′ 25 ″ E	A estação conversora constantemente tripulada foi substituída em 2008 por uma estação conversora controlada remotamente
Eberswalde	1987	Conversor	Brandenburg 52 ° 50 ′ 40 ″ N, 13 ° 48 ′ 1 ″ E	fornecendo a área de alimentação da rede central, fora de ordem
Falkenberg / Elster	1987	Conversor	Brandemburgo 51 ° 34 ′ 50 ″ N, 13 ° 15 ′ 28 ″ E	Mudança para telecomando, devido ao abastecimento da zona de alimentação da rede central, desactivado em 2002; Demolição em 2008
Frankfurt (Oder)	2012 (conversor)	Conversor	Brandenburg	Conversor fora de operação desde 2015
Halle (Saale)		Conversor	Saxônia-Anhalt	após a reunificação (GDR) fora de ordem; parcialmente demolido
Lalendorf		Conversor	Mecklemburgo-Pomerânia Ocidental 53 ° 45 ′ 15 ″ N, 12 ° 23 ′ 55 ″ E	arrancou
Leutkirch no Allgäu	2020	Conversor	Baden-Württemberg 47 ° 49 ′ 20 ″ N, 9 ° 59 ′ 50 ″ E	para fornecer a linha estendida Geltendorf - Memmingen - Lindau
Löwenberg		Conversor	Brandenburg 52 ° 54 ′ 6 ″ N, 13 ° 11 ′ 18 ″ E	fora de operação devido ao fornecimento da área de alimentação da rede central
Ludwigsfelde (subestação Genshagener Heide)	1981	Conversor	Brandenburg 52 ° 20 ′ 6 ″ N, 13 ° 16 ′ 38 ″ E	fora de operação devido ao abastecimento da área de alimentação da rede central; arrancou
Lübeck-Genin	2008	Conversor	Schleswig-Holstein 53 ° 50 ′ 21 ″ N, 10 ° 39 ′ 14 ″ E
Magdeburg	1974	Conversor	Saxônia-Anhalt 52 ° 9 ′ 13 ″ N, 11 ° 39 ′ 35 ″ E	Operação de controle remoto
Neustadt (Dosse)		Conversor	Brandenburg 52 ° 50 ′ 51 ″ N, 12 ° 27 ′ 25 ″ E	Operação de controle remoto
Curvando-se para baixo	2021	Conversor	Baden-Württemberg 47 ° 50 ′ 16 ″ N, 9 ° 37 ′ 26 ″ E	para fornecer a linha ferroviária Ulm - Friedrichshafen, Südbahn (Württemberg)
Prenzlau		Conversor	Brandenburg 53 ° 20 ′ 0 ″ N, 13 ° 52 ′ 22 ″ E	Operação de controle remoto
Rosslau (Elba)		Conversor	Saxônia-Anhalt 51 ° 53 ′ 52 ″ N, 12 ° 14 ′ 30 ″ E	Operação de controle remoto
Rostock	1985 (conversor) 2011 (conversor)	Conversor / conversor	Mecklemburgo-Pomerânia Ocidental 54 ° 3 ′ 53 ″ N, 12 ° 8 ′ 39 ″ E	Operação de controle remoto
Schwerin	1987	Conversor	Mecklemburgo-Pomerânia Ocidental 53 ° 35 ′ 40 ″ N, 11 ° 23 ′ 13 ″ E	Operação de controle remoto
Senftenberg	1988	Conversor	Brandemburgo 51 ° 31 ′ 59 ″ N, 14 ° 1 ′ 15 ″ E	como uma planta conversora fora de operação desde 2015, apenas 15 kV switch poste
Stendal		Conversor	Saxônia-Anhalt	Operação de controle remoto
Stralsund		Conversor	Mecklemburgo-Pomerânia Ocidental 54 ° 17 ′ 11 ″ N, 13 ° 5 ′ 25 ″ E	Operação de controle remoto
Wittenberg	1978	Conversor	Saxônia-Anhalt 51 ° 52 ′ 30 ″ N, 12 ° 41 ′ 20 ″ E	Fora de serviço
Weimar	1973	Conversor	Turíngia 50 ° 59 ′ 28 ″ N, 11 ° 20 ′ 37 ″ E	usado centralmente e descentralizadamente; Fora de serviço
Wittenberg	1987	Conversor	Brandemburgo 52 ° 59 ′ 47 ″ N, 11 ° 46 ′ 8 ″ E	Operação de controle remoto
Wolkramshausen	2002 (conversor)	Conversor / conversor	Turíngia 51 ° 26 ′ 20 ″ N, 10 ° 44 ′ 9 ″ E	Planta de conversão substituída por uma planta de conversão em 2002
Wünsdorf	1982	Conversor	Brandenburg 52 ° 10 ′ 22 ″ N, 13 ° 27 ′ 44 ″ E	fora de operação devido ao abastecimento da área de alimentação da rede central; Demolição de 2008
Wustermark (Priort)		Conversor	Brandenburg 52 ° 32 ′ 28 ″ N, 12 ° 58 ′ 25 ″ E	Fora de serviço

Centrais de conversão de energia ferroviária na Áustria

Uma série de fábricas de conversão são operadas pela ÖBB Infrastruktur AG .

Auhof

Na década de 1950, foi necessário construir fábricas de conversão no leste da Áustria para fornecer eletricidade à Ferrovia Ocidental e, posteriormente, também à Ferrovia Meridional . A fábrica de conversores Auhof no 13º  distrito de Viena iniciou suas operações em 1956 com dois conjuntos de conversores. Em 1960, foi expandido com um terceiro conjunto de conversores. Como as máquinas precisavam funcionar quase constantemente com carga total, o ÖBB reconheceu na década de 1980 que uma reforma estaria pendente nos próximos anos. Em 1990, a ÖBB decidiu reformar a planta conversora com um aumento simultâneo na produção de 61,5  megawatts para 90 megawatts. Após o início da construção em setembro de 1990, dois conjuntos de conversores foram colocados em operação em 1998 e o terceiro conjunto de conversores em agosto de 2000. A usina de conversão de força de tração Auhof está localizada imediatamente ao sul do “Umspannwerk Wien-West ou Auhof” do Vienna Netze e, portanto, é confundida com ela.

Bergern

Para cobrir o aumento da demanda de eletricidade devido à eletrificação adicional, densificação do tráfego local, aumentos na velocidade e melhorias no conforto através do uso de ônibus de passageiros com ar condicionado, foi necessário criar uma fonte de energia adicional para a corrente de tração no leste da Áustria. A fábrica de conversão de Bergern foi construída cerca de seis quilômetros a oeste de Melk entre 1979 e 1983 . A localização da usina conversora resultou da alimentação da usina Melk do Danúbio e da localização da instalação conjunta com a Energieversorgung Niederösterreich Aktiengesellschaft (EVN AG) e a Verbund AG .

Kledering

A crescente demanda por energia no leste da Áustria e a construção do pátio central de triagem em Viena levaram à decisão de construir outro sistema de abastecimento ferroviário na área de Viena no final da década de 1980. A planta de conversão Kledering foi construída entre 1986 e 1989 e está localizada diretamente ao lado do pátio central de triagem na Ostbahn . Depois que os dois primeiros conjuntos de máquinas foram colocados em operação em 1989, eles foram concluídos em 1990 com o terceiro conjunto de conversores.

Ötztal

No município de Haiming , cerca de 50 quilômetros a oeste de Innsbruck , a fábrica de conversão de Ötztal foi construída entre 1992 e 1995 . O local próximo ao Arlbergbahn foi escolhido por causa da linha de força de tração de 110 quilovolts passando a 600 metros de distância. O sistema é composto por dois conjuntos de máquinas e também serve como subestação para alimentar o Arlbergbahn.

Santo Michael

Já durante a construção da subestação Sankt Michael em 1963, foi considerada a expansão com uma planta conversora. A fábrica de conversores em Sankt Michael, construída entre 1972 e 1975, é usada para fornecer energia de tração aos estados federais da Estíria e Caríntia . A localização na Alta Estíria resultou do cruzamento de duas rotas de linhas de força de tração de 110 quilovolts e da proximidade da subestação de Hessenberg de propriedade da Verbundgesellschaft.

Uttendorf / Schwarzenbach

Em 2015 foi na usina de trem ÖBB Uttendorf do grupo de usina Stubachtal im Pinzgau a frequência Uttendorf colocou em operação, o amarrado ao grupo de usina de energia elétrica subterrânea de 110 quilovolts com o fornecimento trifásico de 380 quilovolts da rede elétrica austríaca conecta. A estrada de alta tensão de 50 Hertz é alimentada na nova estação de transformador em Schwarzenbach, a cerca de 2,8 quilômetros da estação de energia, onde a tensão do sistema de corrente de tração é aumentada de 110 quilovolts para a tensão da rede terrestre de 380 quilovolts. O sistema permite que a corrente de tração gerada no Stubachtal seja transferida para a parte oriental da Áustria através da rede de 50 Hz com suas perdas de transmissão mais baixas. Embora referido como um conversor de frequência, é um conversor eletrônico moderno com uma saída de 48 megawatts.

Centrais de conversão de energia ferroviária na Suíça

Existem 10 fábricas de conversão de corrente de tração na Suíça. Estes são:

Subestações (Uw)

Ferrovias AC

Uma subestação é aproximadamente equivalente a uma subestação da rede pública. Uma subestação transforma a energia da rede de alta tensão na rede de linhas aéreas.

Existem AC -Unterwerke usados, as tensões entre três e 50 quilovolts ou frequências produzem 16,7 (DB, SBB e ÖBB), 25, 50 ou 60 Hertz. Na Alemanha e na Áustria, as subestações são responsáveis ​​apenas pela alteração da tensão. Em linguagem corrente, as estações conversoras são freqüentemente chamadas de subestações, mas isso é apenas uma generalização.

Em uma subestação de força de tração DB, SBB ou ÖBB, a tensão alternada monofásica da rede de alta tensão (ver acima) é transformada de 132, 110 ou 66 quilovolts para alimentar o fio de contato até 15 quilovolts, a frequência de 16,7 Hz não muda.

Subestações móveis (fUw) também são usadas na Alemanha, Suíça e alguns outros países. Eles são projetados de tal forma que também podem ser movidos para outro local através da rede ferroviária sem grandes ajustes.

Na Suíça, as ligações à rede de alta tensão foram preparadas em vários pontos para que as subestações móveis possam ser deslocadas para outras localidades em caso de necessidades especiais (revisão de subestações fixas, transporte temporário em grande escala). A SBB possui atualmente 18 subestações móveis, consistindo em um carro de comando de quatro eixos e um carro transformador de oito eixos.

Ferrovias DC

No caso de subestações para sistemas de tensão contínua ( S-Bahn Berlim e Hamburgo , eléctricos , veículos ligeiros sobre carris , os comboios subterrâneos , industriais ferrovias na mineração), a energia eléctrica é fornecida a partir da de média tensão da rede do operador de rede de distribuição de três - corrente alternada de fase . A tensão da linha de contato é gerada por meio de transformadores conversores e retificadores de ponte de seis pulsos . Os diodos de silício são usados como retificadores . No passado, conversores rotativos e retificadores de vapor de mercúrio resfriados a ar ou água eram usados ​​para essa finalidade.

A polaridade para conectar a catenária e os trilhos como uma linha de retorno pode ser selecionada livremente. Tecnicamente e economicamente, não existe uma variante preferida. A maioria dos operadores ferroviários tem o pólo positivo na catenária. Exemplos do pólo negativo da catenária são o S-Bahn Berlin, bem como os bondes em Darmstadt e Mainz.

A fim de evitar a corrosão por correntes parasitas e pré-magnetização de sistemas CA por correntes diretas parasitas, o pólo da tensão contínua conectado à via, que também serve como uma linha de retorno, é galvanicamente separado da terra ao longo da via e apenas na subestação via diodos ou diretamente com peças não aterradas no sistema (por exemplo, canos de água) amarradas umas às outras. Para proteger as pessoas contra tensões de contato inadmissivelmente altas, dispositivos de limitação de tensão devem ser usados ​​de forma que o potencial do trilho entre os trilhos como linha de retorno e o aterramento do prédio não exceda 120 V.

Gestão operacional de redes de força de tração

Tal como acontece com todas as outras redes de fornecimento de energia elétrica, a operação da rede de corrente de tração é monitorada a partir de um ou mais centros de controle. Dependendo do país e também do histórico, estes têm diferentes nomes como distribuição de carga, centro de controle de rede, central de comutação, etc. Os centros de controle têm, entre outras funções, a função de monitorar o estado de comutação das redes, garantindo o abastecimento através de operações de comutação programadas e operações de comutação em caso de avaria e comutação planificável a coordenar do ponto de vista da segurança do abastecimento.

Alemanha

A sala de controle principal (HSL) da DB Energie está localizada na sede da empresa em Frankfurt / Main. Existem sete pontos de comutação centrais regionais (Zes) (em 2015) na rede Deutsche Bahn. Os ZES controlados por computador estão localizados em Berlim, Colônia, Munique, Leipzig, Lehrte, Borken (Hesse) e Karlsruhe.

Áustria

Centro de controle central de Innsbruck

Já em 1925, quando o Arlbergbahn começou a operar eletricamente , o distribuidor de carga em Innsbruck foi colocado em operação para a interconexão das usinas de Spullersee e Schönberg . A sua tarefa era controlar a geração de eletricidade, regular a sincronicidade das centrais individuais e garantir que as subestações eram fornecidas com a corrente de tração necessária.

Desde agosto de 1998, o distribuidor de carga (centro de controle central de Innsbruck) está instalado em uma das salas de controle mais modernas da Europa. A partir daqui, o uso da máquina das plantas de potência e conversor é controlado centralmente de acordo com a situação de carga na rede ferroviária e otimizado por meio de programas online. O centro de controle de Innsbruck também monitora todas as linhas de transmissão de 110 quilovolts e 55 quilovolts da rede de corrente de tração ÖBB e faz a comutação necessária. O controle das atribuições de trabalho ou operações de comutação no caso de uma falha para isolar a falha e restaurar o fornecimento para todas as linhas de transmissão austríacas estão, portanto, em uma mão. Se as usinas de energia ou linhas de abastecimento falharem devido a eventos naturais ( chuvas fortes , tempestades , avalanches ), gargalos de abastecimento em grande escala podem ser evitados com uma intervenção rápida. Além disso, as medidas necessárias, como resolução de problemas de pedidos aos colaboradores responsáveis ​​(fora do horário normal de trabalho para o serviço de plantão), restrições operacionais, alterações no horário de energia, podem ser realizadas o mais rapidamente possível.

Centros de controle regionais

Além do centro de controle central em Innsbruck, a ÖBB instalou quatro centros de controle regionais. Eles têm a função de balancear a carga entre as 56 subestações.

Suíça

O centro de controle de rede central (ZLS) da SBB é operado pela divisão de Energia da divisão de Infraestrutura em Zollikofen . A partir daí, as usinas e quase todas as usinas conversoras podem ser controladas remotamente.

Fonte de alimentação de sinal

Em alguns países, as caixas de sinalização também são fornecidas por suas próprias redes de corrente de tração. Onde os trens são operados com tensão CA, uma frequência que não é uma harmônica da frequência de tração é freqüentemente usada para o fornecimento de energia do sinal , a fim de evitar influenciar os circuitos das vias . Por exemplo, os sistemas de sinal no Corredor Noroeste nos EUA são operados a 91⅔  Hertz e a distribuição é realizada a 6,9  quilovolts . A frequência de tração é 25 Hertz.

Consumo de energia e origem na Deutsche Bahn

A Deutsche Bahn é um dos maiores consumidores de eletricidade na Alemanha e consumiu cerca de 8.200 GWh para eletricidade de tração e 18.000 GWh para energia estacionária em 2018. Como apenas 60% do trajeto é eletrificado, também são utilizados 430 milhões de litros de diesel. São 20.000 trens elétricos e 7.500 locomotivas a diesel.

Em 2017, a energia de tração da DB Energie GmbH consistia em 10,7% de eletricidade financiada por sobretaxa EEG, 32% de outras energias renováveis. 32% foram gerados a partir da geração de energia a partir do carvão e 13,4% da energia nuclear, 11,4% vem do gás natural, 0,5% de outros combustíveis fósseis.

O gasto com energia é de cerca de 1,1 bilhões de euros, com um gasto total de cerca de 37 bilhões de euros, o que corresponde a quase 3% do gasto total da Deutsche Bahn (2012).

Os custos por quilowatt-hora para a Deutsche Bahn AG em 2012 foram de 8,75 ct a 12.000 gigawatts-hora. Para efeito de comparação, o preço da eletricidade industrial na Alemanha em 2012 foi de cerca de 13 ct / kWh em média.

Energia ferroviária e sobretaxa de EEG

Com o EEG atual, a Deutsche Bahn AG está amplamente isenta da sobretaxa EEG , uma vez que as empresas de manufatura com uso intensivo de eletricidade e as ferrovias devem ser protegidas em sua competitividade internacional e intermodal por meio de um esquema especial de equalização. Com base nestes regulamentos ( § 63 com regulamentos associados §§ 64 - 69 EEG 2014), a sobretaxa EEG é calculada integralmente na compra de energia apenas até um gigawatt hora por ano. Para a parcela de energia entre um e 10 gigawatts-hora, deve-se pagar 10% da sobretaxa de EEG; entre 10 e 100 gigawatts-hora, apenas 1% da sobretaxa de EEG. Os próprios sistemas ferroviários estão geralmente isentos da sobretaxa EEG.

De acordo com os contratos de fornecimento de energia da DB Energie , uma sobretaxa de 1,0 centavos ou 0,1 centavos por quilowatt-hora (com uma aplicação de resistência aprovada de acordo com §§ 63 ff. EEG 2014) é cobrada como a sobretaxa EEG .

No início de 2013, o Ministro do Meio Ambiente Altmaier propôs uma mudança no “freio do preço da energia”, ambos os regulamentos - ou seja, a isenção parcial da sobretaxa EEG para empresas intensivas em eletricidade e a isenção para sistemas de autogeração. A Deutsche Bahn AG viu-se sobrecarregada com despesas adicionais de 500 milhões de euros anuais, dos quais 137 milhões de euros surgiriam da possível eliminação da sobretaxa EEG reduzida e 350 milhões de euros da possível introdução da sobretaxa EEG para eletricidade autogerada.

Veja também

• Lista de sistemas de força de tração
• Sistemas de energia ferroviária:
  • Lista de sistemas de força de tração na Alemanha
  • Lista de sistemas de força de tração na Áustria
  • Lista de sistemas de força de tração na Suíça
  • Fonte de alimentação ferroviária na Noruega
• Linha de força de tração
• Lista de linhas ferroviárias anteriormente eletrificadas
• Crônicas
  • História do acionamento elétrico de veículos ferroviários
  • Crônica da eletrificação da linha da Deutsche Bahn AG
  • Crônica da eletrificação da rota do Deutsche Bundesbahn
  • Crônica da linha de eletrificação do Deutsche Reichsbahn (até 1945)
  • Crônica da eletrificação da linha do Deutsche Reichsbahn na área da RDA
  • Crônica da eletrificação de linhas ferroviárias na Áustria
  • Crônica da eletrificação de linhas ferroviárias na Suíça
  • Operação ferroviária elétrica na Silésia
• trólebus
• Caminhões catenária

literatura

• Hartmut Biesenack: Fornecimento de energia para ferrovias elétricas , Vieweg + Teubner-Verlag, 2006 ISBN 3-519-06249-6

Normas

• EN 50163: Aplicações ferroviárias - tensões de alimentação de redes ferroviárias (Alemanha: DIN EN 50163; VDE 0115-102: 2005-07 e DIN EN 50163 / A1 VDE 0115-102 / A1: 2008-02; Áustria: ÖVE / ÖNORM EN 50163 edição: 1 ° de abril de 2008)

Links da web

• OpenRailwayMap . Mapa dinâmico internacional da eletrificação ferroviária.
• 10 anos de reunificação elétrica da Alemanha ( Memento de 20 de dezembro de 2016 no Arquivo da Internet ) (arquivo PDF; 322 KiB)
• Coleção particular em corrente de tração

Evidência individual