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三相交流電化

三相交流電化されているフランス ラ・ルーヌ登山鉄道

三相交流電化は、主に20世紀初頭にイタリア、スイス、アメリカで使われた鉄道電化の方式である。1901年から1976年まで、イタリアが主要なユーザーであったが、1906年から1930年までのスイスとイタリアの間のシンプロントンネル（イタリア国内の同種のシステムには接続されていなかった）と1909年から1939年までの米国のグレート・ノーザン鉄道のカスケードトンネルの2つのトンネルを通る路線がこのシステムを使用した。三相交流電化を使った最初の標準軌間の路線は1899年に開通したスイスのブルクドルフ・トゥーン鉄道（延長40km）で1933年までこの方式が使われた [1][2]。

長所[編集]

このシステムは、回生ブレーキでシステムに電力をフィードバックするため、特に山岳鉄道に適している（電力網またはライン上の別の機関車が電力を受け入れることができる場合）。機関車は三相誘導電動機を使用し、ブラシや整流子がないため、メンテナンスが少なくて済む。 初期のイタリアとスイスのシステムは低周波数（16⅔ Hz）で後の交流電化と比較すると低い電圧（3,000または3,600ボルト）を用いていた。

短所[編集]

一般に2つの独立した架線と第3フェーズ用のレールを備えた架空配線はより複雑であり、使用される低周波数には別個の発電または変換および配電システムが必要でした。 列車の速度は1〜4速に制限され、2速または4速は、極の変更またはカスケード操作、あるいはその両方によって得られました。

歴史的システム[編集]

以下は、この電化方法を過去に使用した鉄道のリストである： [3]

現在のシステム[編集]

現在、このシステムは、架空の配線がそれほど複雑ではなく、利用可能な速度の制限がそれほど重要ではない、ラック式山岳鉄道でのみ使用されている。 現代のモーターとその制御システムは、ソリッドステートコンバーターで構築されているため、従来のシステムの固定速度の問題を回避する。

すべての鉄道が低周波数ではなく標準周波数（50   Hz、または60   Hz（ブラジル））、725〜3,000ボルトを使用する。

電圧と周波数[編集]

このリストは、過去および現在のさまざまなシステムで使用されている電圧と周波数の不完全なリストである。

  • 各種 シーメンス工場実験1892
  • 200 V / 25 Hz パナマ運河 1915
  • 350 V / 40 Hz ルガーノ路面電車 1895
  • 460 V / 60 Hzパナマ運河局、日付不明
  • 500 V /？ ？ Hz ガンツ工場実験1896
  • 550 V / 40 Hz Gornergratbahn 、開業時、1898
  • 725 V / 50 Hz Gornergratbahn、現在
  • 750 V / 40 Hz ブルクドルフ＝トゥーン鉄道 、1899〜1933
  • 750 V / 40 Hz Hasle-Rüegsau–Langnau鉄道 、1919–1932
  • 1,125 V / 50 HzマッターホルンRlwyおよびユングフラウ鉄道
  • 3,000 V / 15 Hz Ferrovia della Valtellina 1902〜1917
  • 3,300 V / 16.7 Hz Galleria del Sempione、 SBB 1906-1930
  • 3,000 V / 15.8 Hz Valtellina FS 1917-1930
  • 3,600 V / 16.7 Hz Valtellina FS 1930-1953
  • 1910年から1976年までのピエモンテとリグーリア州の3,600 V / 16.7 Hzジェノヴァ-トリノ、トリノ-フレジュス-モダーンギャラリー（F）、およびその他の路線
  • 3,600 V / 16.7 Hzトレント-ボルツァーノ-ブレネロ、ボルツァーノ-メラノFS 1929-1965
  • 3,600 V / 16.7 Hz Genova-La Spezia e Fornovo FS 1926-1948
  • 3,600 V / 16.7 Hz Sondrio-Tirano（ Ferrovia Alta Valtellina ）
  • 5,200 V / 25 Hz Gergal-SantaFe FC Sur-Spagna
  • 6,600 V / 25 Hzカスケードレンジ、 グレートノーザンレイルウェイ（米国） 、1909〜1927
  • 7,000 V / 50 Hz実験、Torino-Bussoleno FS 1927-1928

相変換システム[編集]

このカテゴリは、 たとえば 、1990年代前後から多くの鉄道で使われているソリッドステートコンバーターのように、機関車または動力車内て単相（またはDC）の電力を三相に変換して使用する鉄道には適用されない。また、同様に単相電源を3相に変換する、1930年代からハンガリーとイタリアで使われたカンドーシステム[8]や、米国のノーフォーク・アンド・ウエスタン鉄道で使われた相分離システムにも適用されない。

機関車[編集]

FSクラスE.550 （イタリア1906–65）
FSクラスE330 （イタリア1914–63）。 機関車の遠端にピックアップポイントがある、長い弓のコレクターに注意してください。

通常、機関車の車体シャーシには（台車ではなく）1つ、2つ、または4つのモーターがあり、ギアを必要としませんでした。 誘導電動機は特定の同期速度で運転するように設計されており、下り坂の同期速度を超えると、電力がシステムにフィードバックされます。 極の変更とカスケード（連結）作業を使用して、2つまたは4つの異なる速度を可能にし、始動には抵抗（多くの場合、 液体抵抗器 ）が必要でした。 イタリアでは、貨物機関車は25 and 50キロメートル毎時 (16 and 31 mph) 2つの速度のプレーンカスケードを使用していました。 ;一方、高速機関車は、ポールチェンジと組み合わせたカスケードを使用し、37、50、75、100の4つの速度を提供します。   km / h（23、31、46、62   mph）。 [2] 16⅔（16.7）Hzで3,000ボルトまたは3,600ボルトを使用すると、機内変圧器なしで電源を直接モーターに供給することができます。

誘導モーターは速度変動に敏感であり、いくつかの車軸にリンクされていないモーターでは摩耗したホイールのモーターはほとんどまたはまったく機能しないため、通常、モーターは単一の車軸に供給され、他のホイールはコネクティングロッドでリンクされています彼らがより速く回転するように。 [9]このモーターの特性により、カスケードトンネルでGNの東行き貨物列車が事故に至りました。 2人のプッシャーが突然電源を失い、列車は徐々に減速して停止しましたが、主任ユニットのエンジニアは彼の列車が停止したことに気づかず、トンネルを通過する通常の時間が経過するまでコントローラーをパワーポジションに保持しました。日光が見えなかったので、ついに彼は機関車を止めました、そして同じ場所で回転を続けていた車輪によりレールの腹部の3分の2が削り取られていたことを発見した。 [10]

架空配線[編集]

一般に2つの個別の架空線が使用され、第3フェーズのレールが使用されますが、場合によっては3つの架空線が使用されます。分岐点、交差点、および交差点では、2本の線を離しておく必要があります。機関車への継続的な供給は、停止する場所に2つの活線を備えている必要があります。したがって、オーバーヘッドフェーズごとに2つのコレクターが使用されますが、デッドセクションをブリッジして、1つのフェーズのフロントコレクターから他のフェーズのバックコレクターへの短絡を引き起こす可能性を回避する必要があります。 [11]第3フェーズまたはリターンに使用されるレールの抵抗は、「 表皮効果 」により、ACよりもDCよりも高くなりますが、使用される低周波数では、産業用周波数よりも低くなります。同じ比率ではありませんが、インピーダンスが大きく反応するため、損失も増加します。 [12]

ブラジルの コルコバードラック鉄道の 3相パンタグラフ

機関車は2つ（または3つ）の架空線から電力を受け取る必要があります。イタリア国鉄の初期の機関車は両方のワイヤーを覆う広い船首コレクターを使用していましたが、その後の機関車は2つのコレクターバーが並んでいる広いパンタグラフを使用していました。 3相システムでは、2線式オーバーヘッドの複雑さのため、セクション間の縦方向のギャップが大きくなる傾向があるため、長いピックアップベースが必要です。イタリアでは、長い弓のコレクターが機関車の端まで届くように、またはパンタグラフのペアを可能な限り離して取り付けることで、これを実現しました。 [13]

米国では、 トロリーポールのペアが使用されました。 最高速度は時速15マイル毎時 (24 km/h)。デュアルコンダクターパンタグラフシステムは、三相電力を継続して使用する4つの山岳鉄道（ ブラジルのリオデジャネイロのコルコバードラック鉄道 、スイスのユングフラウ鉄道とゴルナーグラート鉄道 、フランスのプティトレインドラルーン ）で使用されています。

関連項目[編集]

脚注[編集]

  1. ^ Middleton (1974), p. 156.
  2. ^ a b Meares & Neale (1933), p. 630-631, para 919
  3. ^ a b Burch (1923), p. 133.
  4. ^ Burch (1923), p. 349.
  5. ^ Burch (1923), p. 342.
  6. ^ Burch (1923), p. 346.
  7. ^ Burch (1923), p. 339.
  8. ^ ガンツの技術者であるカンドー・カールマーンによって開発された。
  9. ^ Starr (1953), p. 347.
  10. ^ Middleton (1974), p. 161.
  11. ^ Maccall (1930), p. 412.
  12. ^ Maccall (1930), p. 423-424.
  13. ^ Hollingsworth & Cook (2000), pp. 56–57.

参考文献[編集]

外部リンク[編集]

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