Fizika | Tanulmányok, esszék » Kandó Kálmán szerepe a többfázisú vasúti villamos vontatás elterjedésében Európában és Magyarországon

Kandó Kálmán szerepe a többfázisú vasúti villamos vontatás elterjedésében Európában és Magyarországon Készítette: Takáts András Máté 9.d Forrás: a Kandó Kálmán Műszaki Főiskola, az ELMŰ Rt., valamint egyéb szervezetek honlapjai Kandó Kálmán élete (Pest, 1869. július 10Budapest, 1931 január 13) 1869. július 10-én született Pesten, régi magyar nemesi családban. Kitűnő minősítésű gépészmérnöki oklevelét 1892-ben szerezte meg a királyi József műegyetemen. A haditengerészetnél Polában töltött katonaéve után, 1893-94-ben tanulmányútra ment Parisba a Compagnie de Fives-Lille villamossági gyárba. Itt bekapcsolódott az - akkor mindössze 6 éves múltra visszatekintő háromfázisú, indukciós motorok szerkesztésébe, és azok számítására új módszert dolgozott ki. 1894-ben Mechwart Andrásnak, a Ganz és Társa gyár vezérigazgatójának hívására hazatért Budapestre, és a gyár elektrotechnikai osztálya

szolgálatába lépett. Rövidesen bevezette a háromfázisú indukciós motorok gyártását, megtervezte az első "F" jelű motorsorozatot, amelyet a múlt század utolsó éveiben az "FF" típusú, igen nagy példányszámban és változatos teljesítményben készült nagysikerű sorozat követett. Mindezek mellett két- és háromfázisú generátorok, transzformátorok és készülékek tervezését is elvégezte. 1896-ban egy 500 voltos, kétfázisú próbakocsival végzett kísérletekkel megkezdte élete további részét meghatározó - a nagyvasúti villamos vontatás területén kifejtett korszakalkotó jelentőségű - munkásságát. Ennek első eredménye lett az 1898-ban a Genfi-tó partján fekvő Evians-les-Bains fürdőhelyen létesített háromfázisú 500 voltos villamos valamint két hazai és egy franciaországi bánya számára készített háromfázisú bányamozdony szerkesztése. 1898 januárjában a Ganz gyár - Kandó tanácsára -

elvállalta az északolaszországi Valtellina vasútvonal villamosítását - az akkori technikai lehetőségekhez képest úttörő jelentőségű, - háromfázisú, 15 Hz frekvenciájú, 3000 voltos feszültséggel. Ezt 1902 szeptember 4-én adták át a forgalomnak, 2 villamos mozdonnyal és 10 motorkocsival. Az 1904-ben,majd 1906-ban a Valtellina számára szállított 7 db kétmotoros, rudazathajtású villamos mozdony lett a - több, mint 700 olasz, háromfázisú villamos mozdony alaptípusa. Az olasz kormány által 1905-ben elhatározott nagyarányú vasútvillamosítás mozdony szükségletének fedezésére épült Societa Italiana Westinghouse gyár vezetésére Kandó Kálmánt kérték fel. Kandó 1907ben családjával együtt oda is költözött Olaszországi munkásságának eredményei lettek az E 550 és az E 330 sorozatjelű háromfázisú mozdonyok. Kandó az olasz hadüzenet után 1915 májusában hazatért Magyarországra, és katonai szolgálatra

jelentkezett. Először a Várépítési Parancsnokságon, majd a Monarchia hadügyminisztériumában kapott beosztást. Az utóbbi helyen, a szénellátás referenseként, jól látta a gőzüzemű vasút nagyfokú szénpazarlását. Itt érlelődött meg benne az a vasút-villamosítás terén új fejezetet nyitó alapelv, hogy " csak a normális periódusnak közvetlen alkalmazása biztosítja a vasutak villamosításának igazán gazdaságos megoldását" . Ennek megvalósítására alkotta meg életének főművét, a fázisváltós a villamos mozdonyt. Az 1918-ban -néhány kiváló munkatársával - tervezni kezdett első fázisváltós próbamozdony 1923. október 31-én futott végig az e célra ideiglenes vonalfelszereléssel ellátott Budapest Nyugati pu.-DunakesziAlag közötti vasútvonalon E mozdony 3 éves üzemével Kandó elgondolásának elvi helyességét maradéktalanul igazolta. A fázisváltós rendszer kidolgozása mellett - többek között -1920

őszén elvállalta a Milánó mellett Saronnó-i Nicola Romeo mozdonygyár kérésére háromfázisú gyors- és tehervonati mozdonyok tervezését. Az első fázisválós próbamozdony szerkezeti hiányosságait kiküszöbölő átalakított fázisváltós próbamozdonyt 1928. augusztus 3-án helyezték üzembe, és ennek kitűnő eredményei alapján 1928 novemberében a kereskedelemügyi miniszter a MÁV vezetőivel egyetértésben úgy határozott, hogy a Budapest - Hegyeshalom közötti vasútvonalat Kandó Kálmán fázisváltós rendszerével fogják villamosítani. E célra tervezte meg élete utolsó és egyben legnagyobb alkotását, a személy és gyorsvonati szolgálat ellátására hivatott V40 és a tehervonati szolgálat ellátására szánt V60 sorozatú fázisváltós mozdonyokat, amelyek első példányainak 1932-ben történt üzembe helyezését 1931. január 13-án bekövetkezett korai halála miatt már nem élhette meg. A villamosított Valtellina-vasút

1895-ben az Amerikai Egyesült Államokban helyezték üzembe az elsõ nagyvasúti villamos mozdonyokat, amelyek táplálása egyenárammal történt. A technikai újdonságokkal lépést tartó Ganz-gyár Kandó Kálmánt 1897-ben Amerikába küldte ezek tanulmányozása céljából. Kandó úgy vélte, hogy a nagyvasútak villamosítását az Amerikában használt kis, 600 V-os feszültséggel nem lehet gazdaságosan megoldani. Szakított az egyenáram gondolatával, és a nagyvasútak korszerû villamosítását háromfázisú rendszerrel javasolta. Az olasz kormány 1897-ben felszólította két vasúttársaságát, hogy tegyenek lépéseket az Alpokban még kihasználatlan vízerõk hasznosítására, a vasútak villamosítását vízerõmûvekben elõállított villamosenergiával oldják meg. A Societa Meridionale vasúttársaság e célra a 114 km hosszú hegyi és sík jellegû pályaszakaszokat tartalmazó Valtellina vonalat jelölte ki. A villamos vontatás történetében e

minden tekintetben újszerû feladat teljesítésére több hírneves európai villamossági nagyvállalat elzárkózása után Kandó alkotó szellemének és bátorságának köszönhetõen - 1898 januárjában a Ganz és Társa cég elektrotechnikai osztálya vállalkozott, mégpedig háromfázisú, 3 000 V, 15 Hz-es rendszer formájában. A szokásosnál lényegesen kisebb, 15 Hz-es frekvenciát egyrészt azért választotta, hogy csökkentse a sínek és vezetékek impedanciáján létrejövõ feszültségesést, másrészt a 15 Hz-es hajtómotorok alacsony fordulatszáma lehetõvé tette a kerekek fogaskerék-hajtómû nélküli, közvetlen hajtását. 3 000 V feszültségnél az akkori igényeket kielégítõ 1100 kW-os mozdony árama 300 A, ami áramszedõkkel szikramentesen levehetõ a munkavezetékrõl, ugyanakkor a két munkavezeték egymástól való szigetelése még nem okoz nagyobb gondot. A háromfázisú mozdonyokhoz két munkavezetékre volt szükség. A vasútvonal

mentén 22 000 V-os távvezeték szállította az energiát, ezt transzformátorok segítségével csökkentették a felsõvezeték 3 000 V-os feszültségére. A rendszer kitûnõen bevált Különösen hegyi pályákon az aszinkron motorok fordulatszámtartó jellegének, lejtmenetben a generátor üzem, tehát az energia visszaadás lehetõségének, valamint alagutakban a füstmentes üzemnek köszönhetõen a gõzvontatáshoz viszonyított elõnyei nyilvánvalónak bizonyultak. A Budapest – Hegyeshalom vonal villamosítása Az elsõ világháború alatt szünetelt minden villamosítási tevékenység, így annak befejezése után az egyik halaszthatatlan feladat a vasúthálózat villamosítása lett. Kandó Kálmán felismerte, hogy a vasút nagyobb szabású, gazdaságos villamosítása az országos energiagazdálkodás keretében valósulhat meg. Ez olyan rendszert jelent, amelyben az együttmûködõ közcélú erõmûvekben fejlesztett szabványos, 50 Hz-es áramot

közvetlenül lehet felhasználni. Ezt Kandó-féle fázisváltós rendszernek nevezzük, amelynek születési éve 1916. A rendszer lényege, hogy a munkavezeték egyfázisú, nagyfeszültségû 16 000 V-os, 50 Hz-es áramát a mozdonyban az ún. fázisváltó alakítja át a hajtómotorokat tápláló többfázisú, 1 000 V feszültségû árammá. A berendezés tulajdonképpen egy nagyfeszültségû szinkron motornak és egy kisfeszültségû szinkron generátornak egy géppé való egyesítése. Általánosan azt mondhatjuk, hogy a fázisváltó olyan turbogenerátorhoz hasonló szerkezetû szinkrongép, amely transzformátor, egyfázisú motor és háromfázisú generátor szerepét együttesen tölti be. A gyakorlati kivitelezést, az elsõ fázisváltós próbamozdony gyártását 1918-ban kezdték meg a Ganz-Danubius kocsigyárban. 1923 október 31-én a Budapest Nyugati Pályudvar-Alag 15 km hosszú villamosított vasútvonalán történt a mozdonypróba. Az itt használt

kétpólusú kísérleti fázisváltón javításokat kellett végezni, mert a csapágyak olajozása és a forgórész levegõhûtése gondot okozott. A szükséges átalakítások után, 1928-ban kezdték el az új próbamozdony futópróbáját. Itt Kandó már négypólusú, 1500/perc fordulatszámú, vízzel hûtött forgórészû fázisváltót alkalmazott. A terhelési próbának olyan átütõ sikere lett, hogy a kereskedelemügyi miniszter még ebben az évben elrendelte a bánhidai országos erõmû megépítését és a Budapest-Hegyeshalom vasútvonal villamosítását a Kandóféle 50 Hz-es fázisváltós rendszerrel. A fázisváltós mozdonyok és a vasúti alállomások fõvállalkozója a Ganz-féle Villamossági Rt. volt, de egyes villamos alkatrészek gyártásában a manchesteri Metropolitan Vickers Co. Ltd villamossági gyár is részt vett Kandó Kálmán az új mozdonyok részlettervét és mûhelyrajzát rövid idõn belül elkészítette, de sajnos az elkészült

mozdonyok üzembehelyezését már nem élhette meg, mert 1931. január 13-án, életének 62 évében váratlanul elhunyt. A V40 sorozatú mozdonnyal a menetrendszerû villamos vontatás 1932-ben indult el Budapesttõl Komáromig, majd 1934-ben Hegyeshalomig. Jelenleg a felsõvezeték feszültsége 25 kV, a napjainkig villamosított vonalak hossza 2375 km, a teljes vonalhálózat 32,1%-a. A villamos vontatás a MÁV szállításának 74,4%-át teljesíti