Szynoprzewód (także szyna prądowa) – sztywny przewód o jednolitej strukturze, służący do przesyłania prądu elektrycznego. Rozwiązanie to umożliwia zasilanie wielu urządzeń jedno- i trójfazowych za pomocą jednej linii.
Szynoprzewody mają zazwyczaj znaczne gabaryty (długość rzędu 3 m, przekrój rzędu kilkuset milimetrów kwadratowych). Istnieją również elastyczne szyny prądowe o mniejszych wymiarach (rzędu centymetrów), przeznaczone dla mniejszych prądów, ułatwiające montaż i demontaż w instalacjach elektrycznych. Większość szyn prądowych wykonuje się z miedzianych płaskowników, rzadziej z ceowników lub rur. Połączenia elektryczne dla prądów o znacznych wartościach, realizowane pomiędzy głównymi urządzeniami stacji elektroenergetycznych, wykonuje się przeważnie za pomocą nieizolowanych przewodów miedzianych lub aluminiowych mocowanych na izolatorach wsporczych, określanych mianem przewodów szynowych lub szynoprzewodów.
Budowa i właściwości Klasyfikacja i parametry Pod względem konstrukcji szynoprzewody dzieli się na segregowane i niesegregowane. Segregowany trójfazowy szynoprzewód prostokątny to osłonięty, samonośny przewód z izolacją powietrzną lub stałą. W konstrukcjach tego typu trzy przewody fazowe umieszczone są równolegle we wspólnej obudowie i podparte na izolatorach wsporczych. Poszczególne fazy oddziela metalowa przegroda, dzięki czemu szynoprzewód segregowany charakteryzuje się większą odpornością na zwarcia międzyfazowe w porównaniu z konstrukcjami niesegregowanymi.
Oprócz odpowiedniej przewodności, szynoprzewody muszą cechować się wysoką wytrzymałością mechaniczną i sztywnością, aby nie stwarzać zagrożenia w czasie krótkotrwałego przewodzenia prądu zwarciowego o maksymalnej wartości. Wykorzystanie izolacji stałej pozwala na zmniejszenie gabarytów, uzyskanie małych promieni gięcia oraz kształtowanie trójwymiarowej geometrii układu. Odpowiednie modelowanie kształtu, odległości i składu wypełniaczy w materiałach izolacyjnych umożliwia optymalizację pojemności szynoprzewodów. Konstrukcje z izolacją stałą, projektowane dla sieci średniego napięcia, mogą być przystosowane do pracy przy napięciu znamionowym do 12 kV.
Pole magnetyczne Szynoprzewody emitują zmienne pola magnetyczne. Ze względu na ich wysokie natężenie (nawet w warunkach pracy znamionowej) istnieje konieczność weryfikacji i kontroli tego parametru w otoczeniu pod kątem obowiązujących norm bezpieczeństwa dla ludzi i środowiska. Silne pole magnetyczne generowane przez prądy robocze w torze wielkoprądowym może zakłócać poprawne działanie sąsiadujących urządzeń sterowania i systemów zabezpieczeń oraz wpływać na zdrowie przebywających w pobliżu osób.
W trójfazowych układach zasilania, z uwzględnieniem zjawiska naskórkowości i zbliżenia, pole magnetyczne szynoprzewodu ma zazwyczaj charakter eliptyczny. Wyjątek stanowią sytuacje, gdy przewody są w pełni równoległe, a fazy ich prądów różnią się dokładnie o π. W analizie technicznej rozkład pola w nieekranowanych układach trójfazowych i czteroprzewodowych (uwzględniających szynę neutralną) bada się za pomocą metod analityczno-numerycznych, m.in. metody równań całkowych (MRC) lub dwuwymiarowej metody elementów skończonych (MES). Rozkład ten wyznacza się również, stosując analityczne metody obliczeniowe oparte na prawie Biota-Savarta, przy uwzględnieniu skończonej długości szynoprzewodu.
Zastosowanie Początkowo szyn prądowych używano do podłączania transformatorów do sieci elektroenergetycznej. Współcześnie stosuje się je w dużych obiektach, w których stawiane są wysokie wymagania dotyczące niezawodności zasilania (np. w budynkach firm telekomunikacyjnych). Zapewniają one redundancyjne połączenie niezależnych źródeł zasilania, a prądy w takich instalacjach osiągają wartości rzędu kiloamperów.
Miedziane szynoprzewody prostokątne są powszechnie stosowane w rozdzielniach średniego (SN) i wysokiego napięcia (WN). W zakładach przemysłowych szynoprzewody prostokątne niskiego napięcia (do 1 kV) stanowią podstawowy układ zasilania urządzeń elektrycznych. Wykorzystanie ciągów szynowych, pozwalających na przyłączanie skrzynek odpływowych, stanowi alternatywę dla linii kablowych, umożliwiając sprawną reorganizację zasilania przy zmianach konfiguracji sprzętu w halach produkcyjnych.
Tory wielkoprądowe Tory wielkoprądowe, wyposażone w miedziane lub aluminiowe szynoprzewody prostokątne, stosuje się w rozdzielniach i stacjach elektroenergetycznych ze względu na łatwość ich montażu oraz eksploatacji. Prądy znamionowe w tych instalacjach mogą dochodzić do 10 kA, a napięcia mieszczą się najczęściej w przedziale od 10 do 30 kV. W nieekranowanych układach trójfazowych standardem są tory złożone z prostokątnych szynoprzewodów fazowych uzupełnionych o szynoprzewód neutralny.
Kolej W metrze i na szlakach kolejowych szynę prądową montuje się wzdłuż torów w celu dostarczania energii elektrycznej pojazdom. W kolejnictwie instalacja ta określana jest mianem trzeciej szyny w przypadku zasilania unipolarnego (rolę przewodu powrotnego pełnią szyny toru jezdnego), bądź czwartej szyny przy zasilaniu bipolarnym. Zazwyczaj dostęp do przewodnika możliwy jest wyłącznie od dołu, natomiast jego boki i górną część osłaniają izolatory. Z powodu ryzyka porażenia prądem oraz trudności związanych z zabezpieczeniem skrzyżowań z drogami kołowymi, szyny prądowe stosuje się obecnie na wydzielonych obszarach kolei miejskich, w których konstrukcja pociągów pozwala na umieszczenie odbieraków na całej długości składu.
W Polsce trzecią szynę zainstalowano w Metrze Warszawskim. Umieszczono ją na wysokości 14 cm; przewodzi prąd o napięciu +750 V. Obiekt ten jest częściowo osłonięty i opatrzony ostrzeżeniami ze względu na zakaz wstępu na torowisko.
Funkcjonują również systemy zasilania oparte na szynie prądowej podwieszonej nad pojazdem, w sposób analogiczny do sieci trakcyjnej. Rozwiązanie to sprawdza się w miejscach o ograniczonej skrajni (tunele, mosty), a w niektórych lokalizacjach służy jako podstawowe źródło zasilania (np. metro w Barcelonie, wybrane linie w metrze w Osace). W Polsce górną szynę prądową zastosowano na stacji Łódź Fabryczna, w tunelu pod Białą Górą oraz w tunelach trasy tramwajowej na Franowo w Poznaniu.
Oświetlenie mały|Oświetlenie szynowe w restauracji Oświetlenie szynowe opiera się na mocowanych do ścian lub sufitów szynach, stanowiących bazę montażową dla źródeł światła (np. reflektorów, kinkietów). Rozwiązanie to umożliwia płynną regulację położenia opraw oraz kierunku padania światła, ułatwiając dostosowanie go do wymagań przestrzennych wnętrza. Systemy te stosuje się m.in. w budownictwie mieszkalnym, biurach, obiektach handlowych, lokalach gastronomicznych, salonach usługowych i galeriach sztuki.
Układ składa się z szyn z poprowadzonymi wewnątrz przewodami elektrycznymi, kompatybilnych z nimi regulowanych opraw oświetleniowych oraz elementu zasilającego z kostką elektryczną. Moduł zasilający stanowi jedyny punkt połączenia szynoprzewodu z instalacją elektryczną i odpowiada za dystrybucję prądu wzdłuż całego toru. Dzięki temu budowa systemu nie wymaga modernizacji istniejącej sieci, ponieważ do zasilenia całej struktury wystarcza jeden punkt poboru energii.
Ze względu na sposób montażu wyróżnia się trzy rodzaje szynoprzewodów oświetleniowych: natynkowe (przykręcane bezpośrednio do sufitu) podtynkowe (mocowane do stropu nad sufitem podwieszanym) zwieszane (zawieszane na linkach)
Szynoprzewody produkuje się w wariantach jednofazowych oraz trójfazowych, co determinuje sposób sterowania oświetleniem. W systemie jednofazowym lampy podłączone są do jednego obwodu, przez co łącznik uruchamia jednocześnie wszystkie źródła światła na szynie. W układzie trójfazowym możliwe jest włączanie wszystkich opraw lub tylko wybranych grup, co wymaga zastosowania łącznika wieloklawiszowego.
Poszczególne moduły szynowe można łączyć w rozbudowane struktury o zróżnicowanych kształtach (np. linia prosta, krzyż, kwadrat, prostokąt, litera T). Produkowane są one najczęściej w odcinkach o długości 1, 2 lub 3 m z możliwością docinania. Połączenie elementów oraz zachowanie ciągłości zasilania w strukturze zapewniają akcesoria montażowe, takie jak łączniki proste, kątowe i krzyżaki. Do estetycznego wykończenia i zabezpieczenia otwartych końców szyn stosuje się zaślepki.
Alternatywę dla rozwiązań tradycyjnych stanowią szyny magnetyczne, w których oprawy mocowane są przy pomocy magnesów, a nie zaczepów mechanicznych. System ten wymaga jednak napięcia obniżonego o wartości 48 V, co wymusza użycie odpowiedniego zasilacza. Zależnie od lokalizacji przyłącza stosuje się zasilanie końcowe (lewe lub prawe) bądź przelotowe. Zasilanie przelotowe montuje się między dwoma łączonymi odcinkami szyn, co pozwala na rozprowadzenie prądu w obu kierunkach. Budowa szynoprzewodu pozwala ponadto na swobodne przesuwanie opraw względem siebie oraz ich obracanie w celu uzyskania pożądanego kąta padania światła.
Galeria
Przypisy
Kategoria:Elektrotechnika Kategoria:Infrastruktura kolejowa