Zastosowania miedzi w kolejnictwie i w trakcjach kolejowych

Miedź jest wykorzystywana w kolejnictwie zarówno do budowy elementów trakcji, jak i samej kolei. Już od chwili powstania trakcji elektrycznej bazowym materiałem elementów nośno-przewodzących była i nadal jest miedź elektrolityczna. Żeby otrzymać odpowiednie właściwości mechaniczne i elektryczne, do budowy linii kolejowych używa się wielu różnych stopów miedzi. Wyjaśniamy więc, jak wykorzystuje się miedź w kolejnictwie.

Ponadczasowa miedź w kolejnictwie

Laboratoryjne badania własności mechanicznych miedzi i jej stopów potwierdzają, że ich parametry eksploatacyjne doskonale sprawdzają w tak wymagającym sektorze przemysłu jak kolejnictwo i trakcje kolejowe. Producenci elementów miedzianych mogą manewrować pożądanymi właściwościami dzięki metalom, które dodaje się do jej stopów – takim jak srebro, magnez, cynk, chrom, cyna, cyrkon czy kadm.

Co ważne, mówiąc, że wykorzystujemy miedź w trakcjach kolejowych, mamy na myśli nie tylko kolej, ale także linie tramwajowe czy sieci metra. Sektor trakcji, metra i kolei obecnie bardzo się rozwija. Szczególnie mamy tu na myśli kolejnictwo elektryczne, które zyskuje na znaczeniu w dobie zwiększającej się świadomości ekologicznej i wiedzy na temat emisji spalin.

Rozwój elektryfikacji napowietrznej byłyby jednak niemożliwy bez komponentów miedzianych w kolejnictwie, a zwłaszcza niskostopowych gatunków miedzi w kolejowych sieciach trakcyjnych. Wysoka wytrzymałość należy do najważniejszych normowanych parametrów eksploatacyjnych przewodów w liniach kolejowych o dużej prędkości jazdy – stopy miedzi doskonale wpisują się w te wymagania.

Miedź w kolejnictwie wykorzystuje się do budowy:

• przewodów jezdnych,
• kabli uziemiających – uziemienie pionowe i poziome,
• szaf sterowniczych dla kolei, tramwajów i metra,
• szyn zbiorczych,
• szynoprzewodów bus bars,
• układów sygnalizacyjnych,
• pantografów,
• rozdzielnic,
• układów hamulcowych,
• uzwojeń silników,
• szyn komutatorów,
• stacji serwisowych.

Niskostopowe gatunki miedzi w kolejowych sieciach trakcyjnych

Stopy miedzi do budowy trakcji kolejowych wybiera się w zależności od obciążalności prądowej linii, przewidywanej prędkości jazdy i rozwiązań trakcyjnych.

• Miedź cynowa

Ze stopu miedzi i cyny buduje się profilowane przewody jezdne dla szybkich kolei w Europie. Wykorzystanie tego materiału w sektorze nowoczesnych trakcji kolejowych zawdzięczamy właściwościom elektrycznym i mechanicznym miedzi niskostopowej.

Połączenie miedzi z cyną sprawia, że wyroby są odporniejsze na rozciąganie, mniej podatne na mięknięcie, a produkcja bardziej opłacalna. Stop ma wiele zastosowań – można go znaleźć także w przewodach samochodowych instalacji elektrycznych. Natomiast gdy do miedzi i cyny dodamy jeszcze tellur, odporność na mięknięcie tym bardziej wzrasta. Jednocześnie uzyskujemy tylko nieznacznie obniżoną przewodność elektryczną (dopuszcza ją wysokie napięcie zasilania trakcji).

• Miedź magnezowa

Wykorzystuje się ją m.in. do budowy przewodów jezdnych, które mają wysokie własności wytrzymałościowe. Miedź magnezowa jest przeznaczona dla linii o dużym natężeniu ruchu, gdzie występują znaczne siły naciągu sieci. Ma dużą wytrzymałość na zerwanie i wysoką dopuszczalną temperaturę pracy. Potencjalne zastosowanie miedzi magnezowej w kolejnictwie to np. elementy nośno-przewodzące sieci trakcyjnej. Możemy mieć stopy miedzi z różną zawartością magnezu w zależności od wymaganych właściwości.

• Miedź chromowa

Dodatek chromu do miedzi w kolejnictwie może być niewielki, ale znacznie zwiększy to jej wytrzymałość i twardość. Dodatkowo uzyskujemy ponadprzeciętną przewodność cieplną i elektryczną.

Miedź w trakcjach kolejowych – miedziane przewody jezdne

Dla projektanta systemu szynowego niezwykle ważne będą właściwości mechaniczne przewodów elektroenergetycznych w linii kolejowej i ich sprawność eksploatacyjna. Ma to znaczenie przede wszystkim w przypadku sieci trakcyjnych na liniach napowietrznych o dużej prędkości. Stopy miedzi muszą mieć odpowiednie właściwości, żeby wyeliminować wysoką amplitudę i wibracje przy jednoczesnym wysokim napięciu.

Miedź wykorzystywana do budowy przewodów jezdnych musi więc być nie tylko wytrzymała, ale także odporna na wahania temperatur i dobrze przewodzić prąd. Odpowiednie cechy zapewniają jej dodatki stopowe, które:

• zwiększają wytrzymałość mechaniczną (np. na rozciąganie),
• zapobiegają korozji i ścieraniu,
• zmniejszają przewodnictwo elektryczne,
• zwiększają stabilność termiczną metalu.

Electris – czyli polska produkcja elementów miedzianych dla kolejnictwa

Jednym z sektorów, dla którego dostarczamy komponenty miedziane, jest właśnie kolejnictwo. W Electris mamy doświadczenie w przygotowywaniu odpowiednich części z miedzi  dla firm, które wdrażają nasze rozwiązania w budowie zmodernizowanych trakcji kolejowych.

Podsumowanie

Jakie stopy miedzi są wykorzystywane w kolejnictwie?

Najpopularniejsze dodatki do miedzi w kolejnictwie to magnez, cyna, chrom, srebro, cyrkon, kadm, cynk. Trakcja elektryczna z niskostopowego gatunku miedzi może mieć różne właściwości eksploatacyjne – w zależności od wymagań danej linii kolejowej.

Miedź magnezowa – jak jest wykorzystywana w kolejnictwie?

Miedź z dodatkiem magnezu służy m.in. do budowy przewodów jezdnych dla linii o dużej prędkości, natężeniu ruchu i temperaturze pracy.

Jakie komponenty miedziane dla kolejnictwa powstają w Electris?

Zajmujemy się m.in. przygotowaniem szynoprzewodów dla innych firm z sektora trakcji kolejowych. Nasze produkty mają nie tylko zastosowania kolejowe, ale także w liniach tramwajowych czy sieciach metra.