Niebezpieczne zwarcia mogą w każdej chwili zdarzyć się w pojeździe trakcyjnym, na przykład w pełnym ludzi tramwaju. Płynie wówczas bardzo duży prąd zwarciowy, który musi być natychmiast wyłączony. Inaczej skutki takiej sytuacji będą bardzo poważne – tłumaczył w rozmowie z PAP prof. Marek Bartosik kierujący zespołem, który opracował nowy wyłącznik niskonapięciowy prądu stałego.Wyłącznik chroni wszystkie obwody pojazdu w sytuacjach awaryjnych. Wyłączanie prądu zwarciowego następuje bardzo szybko, tj. w czasie ok. 20 mikrosekund, a także bezłukowo, bo nie pojawia się wówczas łuk elektryczny.

Jak wyjaśnił uczony, nowe wyłączniki są głównym zabezpieczeniem pojazdów trakcji miejskiej zasilanych niskim napięciem stałym, czyli tramwajów, metra i trolejbusów. Mogą być również wykorzystywane w górnictwie jako zabezpieczenie główne pojazdów pracujących w kopalniach, a także we wszystkich pokrewnych układach przemysłowych zasilanych prądem stałym.

Opracowany w Katedrze Aparatów Elektrycznych Politechniki Łódzkiej, we współpracy z SESTO Sp. z o.o. w Łodzi (przyszłym producentem), wyłącznik DCH®-T dla pojazdów trakcji miejskiej i zastosowań pokrewnych został wysoko oceniony na 63. Międzynarodowych Targach Wynalazczości, Badań Naukowych i Nowych Technologii BRUSSELS INNOVA. Zespół twórców wyłącznika uzyskał trzy nagrody: Złoty Medal z Wyróżnieniem, Nagrodę Specjalną Conceptum Exhibitions - głównego organizatora targów oraz Nagrodę Specjalną Ministra Edukacji Narodowej Rumunii.

„Nasz wyłącznik nie ma konstrukcyjnych odpowiedników na rynkach światowych. Wskutek hiperszybkiego i bezłukowego wyłączania prądu zwarciowego przez układ hybrydowy, może on wyłączyć bardzo dużą liczbę zwarć, równą tzw. trwałości mechanicznej, tj. liczbie łączeń bezprądowych. Efektem są niskie koszty eksploatacyjne wyłącznika, co daje bardzo duże korzyści ekonomiczne użytkownikom. Duża niezawodność, selektywność działania i skuteczne ograniczanie rozległości zniszczeń podczas zwarć, mają zasadnicze znaczenie dla zwiększenia bezpieczeństwa pasażerów i poprawy płynności ruchu pojazdów trakcyjnych” – wylicza prof. Marek Bartosik.

Wyłączniki DCH®-T są obecnie na etapie prototypu przemysłowego. Będzie on poddany eksploatacji doświadczalnej, co oznacza, że zostanie zamontowany w tramwaju i przejeździ określony czas w rzeczywistych warunkach. Jeśli urządzenie sprawdzi się w tramwajach, to sprawdzi się także w innych warunkach.

Kilkuosobowy zespół badaczy z PŁ współpracuje z firmą SESTO Sp. z o.o. w Łodzi. W opinii prof. Bartosika jest to modelowe rozwiązanie przy opracowywaniu i wdrażaniu wynalazków. „Zawsze staram się od początku projektu mieć dobrą współpracę z firmą zainteresowaną wdrożeniem. Dzięki temu prace są realizowane za pomocą technologii przemysłowych, a droga od modelu, poprzez prototyp, do produkcji, jest jak najkrótsza” - deklaruje.

Wyłączniki DCH®-T są realizowane w ramach projektu finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Wniosek na konkurs o finansowanie projektu związanego z opracowaniem wyłączników był składany przez PŁ. Jego wartość przekracza milion złotych. Kiedy uczeni otrzymali pieniądze, pozyskali do współpracy partnera przemysłowego. Projekt kończy się w połowie tego roku.

Wśród wcześniejszych prac naukowych, wdrożonych do praktyki we współpracy z przemysłem przez zespół prof. Bartosika, jest kilka opatentowanych wynalazków związanych z nową generacją ultraszybkich wyłączników trakcyjnych prądu stałego oraz przemiennego. Zespół twórców wyłączników w latach 1996–2011 uzyskał 49 nagród i wyróżnień rangi międzynarodowej lub krajowej, w tym Nagrodę Gospodarczą Prezydenta RP.

„We wcześniejszych naszych pracach przygotowaliśmy i wdrożyliśmy do produkcji m.in. wyłączniki dla trakcji kolejowej. Są one już produkowane i jeżdżą w elektrycznych zespołach trakcyjnych i w lokomotywach w Polsce. Jedna z serii została wysłana na eksport” - zaznacza profesor.

Dodaje, że wyłączniki te mają parametry nieosiągalne dla klasycznych wyłączników trakcyjnych, a supernowoczesna technika ma coraz większe znaczenie dla rozwoju trakcji elektrycznej kolejowej i miejskiej oraz wyżej wspomnianych innych zastosowań

„Polska myśl techniczna zyskała kilkuletnią przewagę nad konkurencją w skali światowej. Będzie to przez lata przynosić znaczące korzyści ekonomiczne i otwierać nowe możliwości eksportowe, stawiając producentów wyłączników w czołówce światowej wśród przedsiębiorstw innowacyjnych” – mówi prof. Bartosik.

Jego działalność naukowa w ciągu minionych 30 lat koncentrowała się głównie na nowych metodach 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. Umożliwiło to stworzenie teoretycznych i eksperymentalnych podstaw ultraszybkiego wyłączania silnych prądów stałych oraz synchronizowanego łączenia prądów przemiennych.

Oprócz dużego znaczenia poznawczego te kierunki badań mają ważne znaczenie aplikacyjne, bowiem wyniki prac pozwoliły na opracowanie nowych zasad budowy i działania ultraszybkich i hiperszybkich wyłączników prądu stałego oraz synchronizowanych ultraszybkich wyłączników prądu przemiennego, przeznaczonych dla trakcji elektrycznej.

PAP – Nauka w Polsce, Karolina Olszewska

kol/