Magnetfältsreduktion vid spårväg

Start date 21/08/2015
Elektriska tåg och spårvagnar ger upphov till magnetfält på grund av strömmatningen av fordonen. Vid konventionell drift matas de via en kontaktledning till fordonet varefter strömmen går tillbaka i rälsen. Vid byggandet av en spårvägstunnel under Chalmers i Kringenprojektet uppmärksammades att magnetfälten skulle komma att störa instrument som elektronmikroskop, NMR och elektronstrålelitografer i byggnaderna nära tunneln.
Magnetfältet beror på strömstyrkan och avståndet från banan samt arean på de slingor som den fram och återgående strömmen bildar. För Chalmerstunneln som bl.a. går under fysikhuset på Chalmers, var avståndet till banan bestämt och strömmen svår att påverka då den beror på spårvagnstyp och den individuelle föraren körstil. Slingarean var däremot möjlig att påverka. Genom att placera en matarledning nära återledarrälen kommer fram och återgående strömmar att gå nära varandra och slingarean att minskas. Med konventionella spårvagnar med srömavtagare måste dock dock strömmen matas från en kontaktledning över spårvagnen, där spårvagnen är.
För Chalmerstunneln valde vi att ha en tvärsnittsarea på matarledningen som var mycket större än kontaktledningens area. På den känsliga sträckan under Chalmers var kontaktledning och matarledningen förbundna var 12:e meter. Strömmen till spårvagnen gick därför företrädesvis i matarledningen, fram till den sektion där spårvagnen drog ström. I figur 1 visas en simulering av strömmarna.


Figur 1. Simulering av ström i kontaktledning (övre ledare) och i matningsledning (under) när en spårvagn drar 800 A.

Som framgår av figur 1 kommer strömmen i kontaktledningen att huvudsakligen gå i den sektion där spårvagnen befinner sig. Denna lösning, som användes vid byggandet av Chalmerstunneln, innebar en substantiell reduktion av magnetfälten i byggnader nära banan. Strömmarna i de sektioner där spårvagnen inte är blir låga men inte noll. Genom att införa ett avbrott i varje sektion kan man helt förhindra strömmar i andra sektioner och därmed få ändå lägre magnetfält. I figur 2 visas en lösning jag tagit fram för en planerad spårväg i Lund.

Figur 2. Kontaktledning med en isolator i varje kontaktledningssektion.

Denna lösning har flera fördelar:
•    Ström kommer endast att gå i kontaktledningen i den sektion som spårvagnen befinner sig i.
•    Magnetfälten blir låga, lägre än alternativet som ges i figur 1.
•    Inget krav på att matarledningen skall ha stor tvärsnittsarea.
•    I och med att inga alternativa strömvägar finns i denna lösning, behöver man inte använda en matarledning med låg resistans vilket innebär en ytterligare kostnadsbesparing.

Isolatorn har bara ett avbrott på ca 1 cm, vilket är mindre än strömavtagarens bredd, vilket innebär att strömavtagaren får ström hela passagen av avbrottet. I figur 2 sitter isolatorn så att den kan fästas i en kontaktledningsstolpe. Om kontaktledningen är upphängd med bärlina finns det en möjlighet att placera avbrottet mitt emellan stigarledningarna, vilket halverar den maximala slingarean och därmed reducerar magnetfältet ytterligare.

This page is only available in english

Published: Fri 21 Aug 2015.