NOWA GENERACJA ULTRASZYBKICH WYŁĄCZNIKÓW TRAKCYJNYCH ZREALIZOWANYCH W KATEDRZE APARATÓW ELEKTRYCZNYCH POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ
ZESPÓŁ TWÓRCÓW WYŁĄCZNIKÓW:
- dr hab. inż. Marek Bartosik, prof. PŁ - Kierownik projektu
- dr hab. inż. Franciszek Wójcik
- dr inż. Ryszard Lasota
W KAE PŁ jest prowadzony wieloletni cykl badawczy i wdrożeniowy w zakresie wyłączania silnych prądów stałych w próżni za pomocą przeciwprądu, przejmowania takich prądów z zestyków w powietrzu i w próżni za pomocą aktywnego elementu półprzewodnikowego, synchronizowanego wyłączania silnych prądów przemiennych oraz metod ograniczania wysokoenergetycznych przepięć łączeniowych. Stworzone zostały teoretyczne i eksperymentalne podstawy ultraszybkiego wyłączania zwarciowych prądów stałych oraz synchronizowanego wyłączania zwarciowych prądów przemiennych.
Wyniki prac pozwoliły na opracowanie nowych zasad budowy i działania ultraszybkich wyłączników próżniowych i hybrydowych prądu stałego oraz synchronizowanych ultraszybkich wyłączników próżniowych prądu przemiennego, przeznaczonych dla trakcji elektrycznej. Prądy stałe są wyłączane w próżni za pomocą przeciwprądu, tj. impulsu prądu o kierunku przeciwnym, albo wskutek komutacji wymuszonej przez element półprzewodnikowy mocy współpracujący z komorą próżniową. Prądy przemienne są wyłączane w próżni synchronicznie, tj. zestyk wyłącznika jest otwierany bezpośrednio przed naturalnym zerem prądu. Otwieranie zestyku wyłącznika jest ultraszybkie, tj. z możliwie dużym przyspieszeniem początkowym i prędkością. Ultraszybki napęd otwiera komorę próżniową w czasie ok. 500 mikrosekund, a prąd stały albo przemienny jest wyłączany w czasie ok. 2 – 3 milisekund.
Na licencjach KAE PŁ wdrożono do produkcji nową generację ultraszybkich wyłączników DC prądu stałego, przeznaczonych dla podstacji i pojazdów trakcji kolejowej i miejskiej (łącznie typoszereg 16 wielkości zróżnicowanych napięciowo i prądowo). Producentem wyłączników jest obecnie ZAE WOLTAN Sp. z o.o. w Łodzi, wcześniej współpracująca w tym zakresie z ABB Zwar S.A. Nie ma odpowiedników konstrukcyjnych żadnej z rodzin wyłączników na rynkach światowych. Ich cechą charakterystyczną jest nader rzadko spotykana w praktyce ogromna, jakościowa przewaga techniczna nad wyłącznikami starego typu. Wyłączniki mają parametry nieosiągalne dla klasycznych wyłączników trakcyjnych. Są to obecnie najszybciej działające i najskuteczniej ograniczające prądy zwarciowe trakcyjne wyłączniki prądu stałego na świecie. Ta supernowoczesna technika ma coraz większe znaczenie dla rozwoju trakcji elektrycznej kolejowej i miejskiej oraz ew. innych rodzajów urządzeń (trakcja górnicza, metro, urządzenia przemysłowe etc.).
Na licencjach KAE PŁ wdrożono również do produkcji nową generację wysokonapięciowych, ultraszybkich, synchronizowanych wyłączników próżniowych SVB (25 kV, 50 (60) Hz, z mutacją 15 kV, 16,7 Hz), dla podstacji i pojazdów kolei dużych prędkości. Po badaniach certyfikacyjnych na liniach zagranicznych wyłączniki będą oferowane na rynku polskim – dla ujęcia w stadium projektowym planowanej budowy nowych, wydzielonych linii kolei dużych prędkości (do 350 km/h), zasilanych napięciem przemiennym 25 kV / 50 Hz, najpierw na trasie: Warszawa – Łódź – węzeł Kalisz – Poznań – granica zachodnia, z odgałęzieniem: węzeł Kalisz – Wrocław – granica zachodnia, (włączenie do europejskiego systemu kolei dużych prędkości via Berlin, Drezno).
W styczniu 2010 r. zakończono prace nad wyłącznikiem uniwersalnym DWT. Wyłącznik jest przeznaczony dla wielosystemowych pojazdów trakcji kolejowej zasilanych napięciem stałym albo przemiennym (A.C. 25 kV / 50(60) Hz; 15 kV / 16.7 Hz; D.C. 3 kV). Wyłącznik jest wyposażony w wielofunkcyjny, autonomiczny układ dwustronnego ograniczania przepięć w każdym z systemów A.C. lub D.C.
Wszystkie wyłączniki spełniają wymagania notyfikowanych przez Polskę odpowiednich norm europejskich z zakresu trakcji kolejowej i miejskiej, elektrotechniki, kompatybilności elektromagnetycznej oraz ochrony środowiska, a także stosownych decyzji Komisji Europejskiej z zakresu interoperacyjności transeuropejskiego systemu kolei.
Korzyści ekonomiczne powstające wskutek wprowadzania wyłączników do eksploatacji w pojazdach trakcyjnych i systemach ich zasilania kumulują się głównie u ich użytkowników.
Wszystkie wyłączniki z rodziny DC zostały wdrożone poprzez projekty celowe wspierane finansowo przez KBN (później MNiI, MNiSW), wyłączniki SVB poprzez Program Wieloletni PW004 finansowany przez Ministra Gospodarki, a wyłączniki DWT poprzez projekt rozwojowy finansowany przez MNiSW.
Światowe i krajowe kręgi specjalistów bardzo wysoko oceniają tę najnowocześniejszą obecnie w skali światowej technikę ultraszybkiego wyłączania silnych prądów.
Zespół twórców wyłączników serii DC, SVB i DWT w 15 – leciu 1996 – 2011 uzyskał 49 nagród i wyróżnień rangi międzynarodowej lub krajowej.