Tramwaje elektryczne są obecne na ziemiach polskich od ponad 100 lat. Jeszcze pod zaborami, na przełomie XIX i XX w., rozpoczęto przekształcanie linii tramwajów konnych w elektryczne. Jako źródło zasilania taboru zastosowano wówczas lokalne elektrownie węglowe z siecią trakcyjną zawieszoną nad torowiskiem.
W miejsce pojazdów z dyszlami dla zwierząt zaprzęgowych wprowadzono tramwaje wyposażone w odbieraki prądu – początkowo w formie pochylonego nad dachem dyszla z kółkiem ślizgowym, a następnie pałąków z nakładkami ślizgowymi – oraz instalację elektryczną z szeregowymi silnikami prądu stałego montowanymi w wózkach podwozia. W silnikach o wzbudzeniu szeregowym przez oba uzwojenia – twornik i wzbudzenie – przepływał ten sam prąd trakcyjny. Rozruch pojazdu realizowano poprzez szeregowe włączenie zestawu rezystorów, tzw. opornika rozruchowego, umożliwiających stopniowe ograniczanie prądu rozruchowego do wartości znamionowych silnika. Odpowiedni dobór wartości rezystancji zapewniał płynne przyspieszenie bez wyraźnych skoków siły trakcyjnej.
Fot. © Roman Babakin – stock.adobe.com
>>> 283 mld zł na realizację istotnych inwestycji kolejowo-tramwajowych w Polsce
>>> Skrzyżowania linii kolejowych oraz bocznic kolejowych z liniami tramwajowymi
Nawet współczesne pojazdy elektryczne, nie tylko tramwaje, zachowują dwuetapowy charakter jazdy. W pierwszej strefie (rozruchowej) regulowane jest napięcie na zaciskach silnika traktowanego jako przetwornik energii elektrycznej na mechaniczną. W drugiej strefie, przy stałym napięciu, regulacji podlega strumień wzbudzenia (faktyczny lub pozorny), co umożliwia jazdę przy stałej mocy. Odpowiada to klasycznemu podziałowi: strefa I – rozruch przy stałym momencie oraz strefa II – jazda przy stałej mocy.
Początkowo tramwaje zasilano z lokalnych elektrowni węglowych, wyposażonych w generatory prądu stałego. Typowe napięcia wyjściowe mieściły się w przedziale 500–600 V, co wynikało z dostępności oraz jakości naturalnych materiałów izolacyjnych: bawełny i syciw na bazie asfaltów (kompaundów) otrzymywanych z frakcji ropy naftowej.
Ograniczona moc lokalnych elektrowni determinowała zarówno liczbę jednocześnie kursujących pojazdów, jak i zasięg zasilanych odcinków. W celu zwiększenia niezawodności zasilania i zapewnienia ciągłości ruchu sieć trakcyjną dzielono na sekcje zasilane jednostronnie z generatorów za pośrednictwem rozdzielni prądu stałego (RPS). Poszczególne pola RPS wyposażano w zabezpieczenia przeciążeniowe i zwarciowe, chroniące infrastrukturę sieciową oraz pojazdy.
>> Nowe zasady projektowania infrastruktury tramwajowej. Wytyczne WR-D-43-3
>> Parametry elektryczne torowisk zabudowanych – konduktancja toru
>> Parametry elektryczne torowisk zabudowanych – rezystancja toru
Rozwój napędu i zasilania tramwajów
Ograniczenie obszarów kursowania tramwajów w miastach pokonano dzięki zastosowaniu ignitronów – rtęciowych lamp prostownikowych [1]. Zespoły transformatorowo-prostownikowe, złożone z transformatora oraz lampy rtęciowej, umożliwiły zasilanie sieci trakcyjnej prądem stałym z rozbudowanego systemu elektroenergetycznego prądu przemiennego. To pozwoliło na rezygnację z lokalnych elektrowni tramwajowych.
Systemy zasilania prądem przemiennym już wówczas miały większy zasięg, więcej źródeł generacji oraz wyższą moc jednostkową od lokalnych sieci tramwajowych. Przekładało się to na lepszą stabilność napięciową. Jednakże w celu ograniczenia wpływu wahań obciążenia w sieci AC na poziom napięcia wyprostowanego w sieci trakcyjnej DC stosowano transformatory z odczepami regulowanymi pod obciążeniem. Umożliwiało to dynamiczne dostosowywanie przekładni transformatora do warunków pracy.
W dalszej części artykułu:
Rozwój napędu i zasilania tramwajów cd.
Kryzys i renesans transportu tramwajowego
Charakterystyka napięć w systemach trakcyjnych DC i AC
>>> Cały artykuł dostępny jest w numerze 3/2026 miesięcznika „Inżynier Budownictwa”.
>>> Członkowie Polskiej Izby Inżynierów Budownictwa mają dostęp do miesięcznika przez portal członkowski >>>
Józef Dąbrowski
Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Elektrotechniki
Literatura
[1] „Prostownik” [dostęp: 15.05.2025], Wikipedia: https://pl.wikipedia.org/wiki/Prostownik.
