Egy életmű megkoronázása

iho/vasút   ·   2011.08.17. 21:00
00

A V40-esek és a V60-asok kifejlesztését hosszas előkészületek előzték meg. Előbb az új vasútvillamosítási rendszer kihívásának megfelelően megkezdődhetett a fázisváltós, Kandó-féle próbamozdony megépítése, majd a sikeres tesztfutások nyomán maguknak a fősorozatoknak az előállítása. A róla elnevezett mozdonyok elkészültét azonban a nagyszerű mérnök és alkotó Kandó Kálmán már nem érhette meg…

Különösen hangzik, pedig sok igazság van abban, hogy a nagyvasúti villamos vontatás új korszakot nyitó fejezeteinél jelentős mértékben a szén is szerepet játszott. Mégpedig két vonatkozásban is: a hosszú és nagy forgalmú alagutakban még a leggondosabb szellőztetés ellenére is az életveszélyességig elviselhetetlen füstgázok, illetve a szénben szegény országok esetében éppen annak hiánya miatt. Ugyancsak a szénnel, de már energiagazdálkodási szempontból hozható összefüggésbe az országos villamoshálózatra közvetlenül kapcsolódó vontatási rendszer kidolgozása.

Kandó, a reformer

A történet 1916-ban kezdődött. Ebben az évben az ismét katonai szolgálatra sorozott Kandó Kálmánt előbb a várépítési parancsnoksághoz, majd Bécsbe, a közös hadügyminisztériumba, a vezérkar vasúti osztályára vezényelték, és a vasutak szénellátásának referensévé nevezték ki. Ebben a beosztásában általános áttekintése volt a monarchia szénfogyasztásáról is, s minthogy a háború harmadik évében a széntakarékosság mindinkább előtérbe került, a hadügyminiszternek felterjesztett tanulmányában rámutatott több, helyhez kötött gőzgéppel működő üzem – malmok, kis hőerőművek – szénpazarlására. A javaslataira bevezetett módosításokkal évente máris több ezer vagon szenet sikerült megtakarítani. Ugyanebben a tanulmányában hívta fel a figyelmet a legnagyobb szénpazarlóra az akkor még csekély kivételtől eltekintve tisztán gőzüzemű vasútra, kihangsúlyozva a fővonalak villamosításának jelentőségét. Erre vonatkozó végkövetkeztetését l920. december 29-én keltezett, olasz kollégájához, Lello Pontecorvóhoz írott, a fázisváltós mozdony elvi alapjait ismertető terjedelmes levelében így foglalta össze:
„Nemcsak a számítások, hanem a gyakorlati eredmények is azt mutatták, hogy igazán racionális széngazdálkodás csakis nagy erőművekkel, és csak lehetőleg minél több fogyasztónak az egyesítésével érhető el. A vasutak villamosítása csak egy fejezete az energiagazdálkodás nagy problémájának, és csak ennek keretén belül oldható meg helyesen. Ha a vasutak villamosításához külön erőművekre volna szükség, úgy a vasutak villamosítása által célul kitűzött szénmegtakarítás egy részéről máris le kell mondanunk, mert a szénfelhasználás csökkentésének egy jelentős tényezője, ami a terhelési viszonyok megjavításában rejlik, részben elesik…

Kandó Kálmán népfelkelő hadnagyi egyenruhában 1916-ban, Bécsben, a hadügyminisztériumban<br>A képre kattintva fotógalériánk nyílik meg

Ezek a tulajdonképpen szénmegtakarítást célzó energiagazdálkodási tanulmányok vezettek arra a szilárd meggyőződésre, hogy csak a szabványos periódusnak, minden forgó-átalakítós alállomás közbeiktatása nélküli, közvetlen alkalmazása biztosítja a vasutak villamosításának igazán gazdaságos megoldását.” Eddigi gondolatmenete azonban még csak egy munkáját lelkiismeretes alapossággal végző, kiválóan felkészült energetikust állít elénk. Ettől a ponttól kezdve válik el az átlagos ember a zsenitől, és lép színre Kandó Kálmán az eredeti utakon járó, kivételes képességű konstruktőr, aki nem az utókorra bízta, hanem ő maga meg is alkotta az új vasútvillamosítási rendszer megvalósítására hivatott villamos mozdonyt. Akkoriban ugyanis, közvetlenül, az országosan használt szabványos periódusszámra kapcsolható villamos mozdony az erre vonatkozó tiszteletreméltó törekvések ellenére még sehol nem létezett. A Zürichben székelő, nagyhírű Oerlikon Gépgyár ugyanis már 1905-ben, a gyártelepe közelében lévő Seebach-Wettingen közötti, 19,4 kilométer hosszú, 15 kV 50 Hz-cel villamosított próbavonalon már üzembe helyezett egy 300 kilowattos motor-generátoros villamos próbamozdonyt (egyenáramú vontatómotorokkal), majd egy 360 kilowattost, váltakozó áramú kommutátoros motorokkal. A vasúti üzem céljainak megfelelő nagyobb teljesítményű, és széleskörű alkalmazásuk azonban az előbbi esetben a motorgenerátor nagy fajlagos súlya, és meglehetősen kedvezőtlen hatásfoka, az utóbbi pedig a motorok kommutációs nehézségei (kefeszikrázás) miatt nem jöhetett szóba. Az utóbbi motortípussal kiváló elektrotechnikusok még 1910-ig kísérleteztek, de tiszteletreméltó munkásságuk azonban sajnos zsákutcának bizonyult.

Az 1910-es évek közepén így három vasútvillamosítási rendszer létezett, mégpedig: a háromfázisú 3–3,6 kV 16 2/3 Hz, az egyfázisú 15 kV 16 2/3 Hz, továbbá az 1,5 vagy 3 kV egyenáramú rendszer.

A biztos alapok

A leírtakból következik, hogy egyetlen villamos motortípus maradt csupán, amely az elektrotechnika 1916-ban adott lehetőségeivel az 50 Hz közeli frekvenciára, egyúttal a nagyvasúti villamos vontatás teljesítmény-igényeinek megfelelt, mégpedig a három – vagy többfázisú – aszinkronmotor. Ezek a villamosmotorok a szakértők némelyike által többnyire irreális túlzással hangoztatott hátrányai (a kötött fordulatszám fokozatok, és az azok közötti átmenet veszteség) mellett, két, azoktól üzemi szempontból lényegesen nagyobb előnnyel rendelkeznek; mégpedig az egyszerű szerkezettel, illetve a lejtmenetben minden külön átkapcsolás nélkül bekövetkező energia-visszatáplálás lehetőségével. Annak okául, hogy a háromfázisú rendszer Olaszország határain kívül elterjedni nem tudott, nem is ezeket a hátrányokat említik indokul, hanem a kettős munkavezeték bár üzembiztos, de költséges, és különösen a váltók felett meglehetősen komplikált szerkezetét.

Az aszinkronmotor tette lehetővé az első nagyfeszültségű, villamosított vasútvonal létesítését az észak-olaszországi vasútvonalon, és különös, hogy tizennégy évvel ennek üzembe helyezése után – amely idő alatt a háromfázisú rendszer a legnehezebb vasútüzemi viszonyok között is igazolta „életrevalóságát” – most nemcsak a motortípus, hanem a Valtellina villamosítás hőse, Kandó Kálmán is újra „színre lép”, és új fejezetet nyit a villamos vasutak hőskorának gazdag történetében. A háromfázisú vontatás frekvenciájához képest háromszoros frekvencia azonban a mozdony gépszerkezeti részével szorosan összefüggő feladat elé állít. Minthogy ugyanis az új mozdonyok hajtott kerékátmérői, és azok sebessége természetesen azonos tartományban kell maradjanak, azok fordulatszáma sem térhet el a háromfázisú mozdonyokétól. A háromszoros frekvencia miatt azonban ez csak kétféleképpen lehetséges: közvetlenül kapcsolt rudazatos hajtómű esetén, amikor a hajtómotorok fordulatszáma megegyezik a hajtott tengelyek fordulatszámával a motorok pólusszámát is háromszorosra kell növelni, vagy az eredeti pólusszámok tartományában maradva a vontatómotorok és a hajtott tengelyek közé – előtéttengely közbeiktatásával – megközelítően 1:3 áttételű fogaskerék hajtóművet szükséges beépíteni.

Ebben az időben, vagyis a XX. század első harmadában még meglehetősen elterjedt és kedvelt volt a villamos mozdonyoknál a rudazatos hajtómű alkalmazása. Európában már jelentős számban üzemeltek ilyen járművek, méghozzá többféle szerkezetű kivitelben, és 400 fordulat/perc felső határral egy adott konstrukció esetén a gyakorlatban ezek a hajtóművek még jól működtek. Arról nem is beszélve, hogy akkoriban a gőzmozdonyoknál kizárólag ezt a megoldás dívott, ebből adódóan tervezése, gyártása és üzemeltetése bejáratott volt.

A forgattyúcsészés hajtómű

Szorosabban e tanulmány tárgyához tartozó egyik szerkezeti változata a rudazatos hajtóműveknek a háromfázisú mozdonyoknál kialakított és megismert, forgattyúcsészés, vagy más néven kulisszás Kandó-keretes hajtómű, amely a gyakorlatban – a kulissza kopása miatt 250 fordulat/perc határig – olyan jól bevált, hogy nemcsak több, háromfázisú mozdony, hanem  néhány svájci egyfázisú, 16 2/3 Hz-es villamos mozdony hajtóművének is a prototípusa lett, jóllehet ez utóbbi esetben fogaskerék-áttétel közbeiktatásával. Tehát l9l6-ban, már volt egy olyan tizenkét éves múltra visszatekintő, a gyakorlat által igazolt, kedvező tulajdonságokkal rendelkező hajtómű, amelyre, mint a mozdonyok gépszerkezeti részét meghatározó alapra érdemesnek mutatkozott felépíteni az 50 Hz-es táplálásra alkalmas új mozdony villamos berendezését. A két változat közül Kandó ezt, az olasz mozdonyain bevált elrendezést választotta, de a rugójáték felvételére már nem a kulisszás, hanem a tisztán csapokkal működő csuklós-háromszöges hajtóművel.

A fázisváltó működési elvét magyarázó ábra, Kandónak 1920-ban a Lello Pontecorvóhoz írott leveléből

Kitekintő

Mielőtt a fonalat tovább követnénk a fázisváltós mozdonyhoz vezető úton, a történeti teljesség kedvéért megemlítendő, hogy az ipari frekvenciájú mozdonyok esetében a fogaskerék-áttételes változat szintén megvalósult. Mégpedig az 1920-as években, a háromfázisú vontatás hazájában, Olaszországban, ahol – előzetes próbaüzem után – a Róma és Sulmona közötti, 172 kilométer hosszú fővonalat 10 kV 45 Hz háromfázisú rendszerrel villamosították. Itt három, különböző sorozatú mozdonnyal tartották fenn a forgalmat egészen l944-ig, amikor annak a világháborús harcok okozta súlyos károk véget vetettek. Ez a vasútvonal volt tehát az első, amelyen a szabványos periódusszámú villamos vontatás menetrend szerinti forgalomban megvalósult, és amelyhez – miként mintegy negyed századdal korábban – ismét az aszinkronmotor szolgált eszközül. További kiterjedt bevezetése azonban – a kettős munkavezeték már említett hátrányai miatt – sajnos nem volt lehetséges.

Az olasz szakembereknek egy része a könnyebb, de kevésbé távolba mutató utat választotta, amivel szemben Kandó, a háromfázisú vontatási rendszer atyja – akárcsak l8 évvel azelőtt –, 1916-ban is a nehezebb, de a feladat „igazi” megoldásához vezető úton indult el. A fogaskerék-hajtómű mellőzésével együtt járó nagy pólusszámú motorokkal ugyanis két elektrotechnikai probléma jelentkezik.  Tudniillik a nagy pólusszámoknál a mágnesező áram – és az azzal fázisban levő, a szórt mezőt fenntartó, a terheléskor fellépő áram, tehát a primer áram meddő (watt nélküli) komponense is – nagyobb, mint a normál pólusszámú motoroknál.  Ennek következtében azonban a teljesítménytényező annyira lecsökken, hogy azzal a hálózat közvetlenül már nem terhelhető.

Ezzel a rossz teljesítménytényezővel azonban még jó hatásfokú, kedvező fajlagos súlyú motor szerkeszthető, de csak egy adott terhelésre. A terhelés változtatásával arányosan ugyanis változnia kell az eredő mágneses mezőnek, a főfluxusnak. És nemcsak azért, hogy a mindenkori vonóerő kifejtésnek megfelelő forgatónyomaték álljon rendelkezésre, hanem, hogy a teljesítménnyel arányos mágnesező áramot kapjunk, hogy ezzel sem a teljesítménytényező, sem a kis terheléseknél aránytalanul nagy réz- és vasveszteségek miatt a hatásfok ne csökkenjen már elfogadhatatlan értékre. Az aszinkronmotornál azonban a főfluxus megváltoztatásáról külön gondoskodni kell. Az állandó kapocsfeszültségű aszinkron gépeknél ugyanis éppen az ellenkezője történik annak, ami kívánatos lenne, növekvő terheléssel a mágnesmező (főfluxus) gyengül, ellentétben az egyenáramú főáramkörű motorokkal, ahol ez a változás a működés fizikai alapjából éppen ellenkező értelemben, önműködően történik.

A főfluxus változtatása a gyakorlatban csak a kapocsfeszültség változtatásával lehetséges. Ennek a feszültségváltoztatásnak alapfeltételéül Kandó azt határozta meg, hogy az előforduló bármely terhelésnél a vontatómotorok a lehetséges legnagyobb hatásfokkal dolgozzanak. Az elektrotechnika történetében elsőként ő vezette le azt a matematikai összefüggést, amely szerint ennek a feltétele az, ha a kapocsfeszültség (U) és a teljesítmény (N) között az U=c√N egyenlet teljesül, ahol a c a motor méreteitől függő, több tényezőből számítható állandó. Ugyancsak ebből a levezetésből bizonyítható, hogy amennyiben a kapocsfeszültséget a fenti függvény szerint változtatjuk, akkor – amíg a motor vasteste a telítést még nem érte el – a teljesítménytényező (cos φ) a terheléstől függetlenül állandó, de továbbra is  a már említett kedvezőtlen érték. Ahhoz tehát, hogy a nagy pólusszámú, tehát lassú fordulatú aszinkron motorok ötven periódusú villamos mozdonyokba alkalmasak  legyenek, a konstruktőröknek két feltételt kell teljesíteni:
1. Indokolt gondoskodni arról, hogy a kedvezőtlen cos φ az energiaellátó hálózatra hatástalan legyen.
2. A vontatómotorokat a terhelés függvényében az U=c√N függvény szerint változó kapocsfeszültséggel kell táplálni.
Ezt a két feltételt pedig csak a mozdonyon elhelyezett, változtatható gerjesztésű szinkron géppel lehet teljesíteni.

####

A fázisváltó

A Kandó mozdonyok lelkére, erre a szinkron gépre vonatkozóan most ismét álljanak itt Kandó mondatai az előbbiekben már idézett levélből:

„Ha már a hajtómotorokon kívül a mozdonyon van még egy forgógépünk, úgy közelfekvő az a gondolat, hogy ezt a gépet fázis-átalakítónak képezzük ki, hogy az egyfázisú munkavezeték előnyeit a többfázisú indukciós (aszinkron) motorok előnyeivel egyesítsük. Ez a fázis-átalakító egy olyan, egyenárammal gerjesztett szinkron gép, amelynek állórészében két tekercselés van: a nagyfeszültségű, egyfázisú tekercselés, amelyiket a munkavezeték táplál, és a kisfeszültségű többfázisú tekercselés, amelyik a hajtómotorokat táplálja. Hogy a többfázisú tekercselés feszültségszabályozását a munkavezeték állandó értékű feszültségétől lehetőleg minél jobban függetlenítsük, azért a többfázisú tekercselést – kis szórt mezővel – a forgórészhez közelebb, a mesterségesen megnövelt szórt mezejű egyfázisú tekercselést pedig távolabb helyezzük el. A 2. ábra mutatja a fázisátalakító tekercseléseinek vázlatos ábrázolását, ahol a az egyfázisú, b a többfázisú tekercselés. E kettő között a hornyok c megszűkülnek a szórt mező megnövelése céljából. N és S a forgó mágnestestet ábrázolja.”

A következőkben az egyfázisú tekercselést primer, a többfázisút szekunder tekercselésnek nevezzük. A szekunder tekercselésben indukált feszültség, a két tekercselés közötti áttétel figyelembevételével két feszültség vektorális összegeként adódik ki: az egyik összetevő, a forgórész által indukált primer ellen-feszültség – régebbi elnevezéssel ellen-elektromotoros erő, a másik összetevő, pedig a primer tekercselés szórt mezeje által indukált szóródási – reaktancia feszültség, amely arányos a primer árammal, tehát állandó primer vonalfeszültség esetén a teljesítménnyel. A primer és a szekunder hornyok közötti lemeztest, a „mágneses híd” telítésre való méretezésével már most elérhető, hogy miközben a forgórész gerjesztésének változtatásával a szekunder tekercselésben bármely terhelésnél a hajtómotorok legnagyobb hatásfokának megfelelő feszültség indukálódik, ugyanakkor a primer tekercsében indukált ellen egységnyi teljesítménytényezőt tart fenn.

A fázisváltóban végbemenő, zseniálisan átgondolt folyamatokra vonatkozóan valóban igazat kell adnunk Pöschl Imrének, Kandó munkatársának, aki l924-től a budapesti József Műegyetem professzor volt, amikor találóan úgy fogalmazott, hogy „Kandónak volt egy istenadta hatodik érzéke, amivel úgyszólván látta a mágneses erővonalak áramlását”! Ehhez hozzátehetjük, hogy kitűnő matematikai felkészültségével mindezt pontosan számítani is tudta.

A kétpólusú fázisváltó keresztmetszete

A fázisváltós mozdony alapelveinek kidolgozásával kapcsolatosan, pedig érdemes idézni Ney Ákos építészmérnök, a Duna–Száva–Adria Vasút későbbi igazgatójának, több állomásépület tervezőjének az 1960-as évekből származó visszaemlékezését:

„Kandó 1916-ban dolgozta ki világhírt szerzett fázisváltós rendszerét, s e sorok írója volt az, akinek Bécsben, a Hadügyminisztériumból hazatérve, séta közben először fejtette ki elgondolását. Gondolatmenetét rendkívül nehéz volt követni, de ma is él az emléke annak az élménynek, hogy egy nagyszabású, szinte korszakalkotó gondolat nyert első ízben szavakban kifejezést. Kandó a lángész minden nagyszerű tulajdonságával rendelkezett. Nagy mérnök, nagy vasutas, és igaz ember volt.”

Kandó fázisváltó végleges elvi felépítésére vonatkozó szabadalmát 1916. december 1-jén jelentette be, „Szabályozó eljárás és berendezés erősen változó terheléssel dolgozó váltakozóáramú erőátviteli telepek hatásfokának növelésére” címmel.

Amikor a kiváló férfiú az előbbiekben már idézett terjedelmes levelét 1920 utolsó hetében német nyelven volt olasz munkatársához megírta, az első fázisváltós próbamozdony rajzai nagyrészt már lekerültek a rajztáblákról, és a műhelycsarnokban ezek alapján gyártották a járművet. A későbbiekben ennek, majd a szerzett tapasztalatok alapján átszerkesztett kísérleti mozdonynak néhány meghatározó szerkezeti részletébe tekinthetünk bele.

A fázisváltós próbamozdonyok

Méltányolva Kandónak a vasúti technika történetében új fejezetet előrevetítő munkásságát, a Ganz és Társa Gép- Vagon-és Hajógyár Rt. kérésére 1917 őszén felmentették a katonai szolgálat alól, és az év október 1-től kinevezték előbb a gyár műszaki, majd l9l8 tavaszától annak vezérigazgatójává. Csakis a Kandó személyének szóló különleges elismerés volt, hogy az a gyár, amelyiknek nem tartozott üzletkörébe, a szerződés egyik pontja értelmében „kötelezettséget vállalt egy villamos mozdony építésére”, és az e tárgykörre vonatkozó, Kandó nevén álló szabadalmak értékesítésére. Némi kiegészítéstől eltekintve azonos maradt ez a szerződés, pályakezdő éveinek helyszínével, a Ganz Villamossági Rt.-vel is, ahová, megszabadulva a konstruktőri egyéniségével harmóniába nem hozható igazgatói beosztásától, szerkesztési irodájával együtt 1922 nyarán költözött át. (Napjainkban a Millenáris Park területe.)

Kandó Kálmán 1918-tól vezérigazgatói beosztásával járó számos feladata mellett minden idejét az első fázisváltós próbamozdony konstrukciójának szentelte. Miután sikerült elérnie, hogy már a Valtellina-vasút villamosítása idején volt főkonstruktőrét, Pavlovszky Gyulát felmentsék a katonai szolgálat alól, további öt, ugyancsak egykori szerkesztő munkatársával még ugyanabban az évben megalapította a Kőbányai úton levő igazgatósági épületben, a szobája közelében levő egyik teremben a villamosmozdony szerkesztési osztályt, amelynek első feladata a próbamozdony részletrajzainak elkészítése volt.

A próbamozdony fényképe

A mozdony rajzát és a vonatkozó ábrán láthatjuk. A futómű elrendezése azonos volt a jól bevált, és akkor már nagy példányszámban futó olasz, háromfázisú E550 sorozatéval, megtartva itt is a két hajtómotort. Figyelemreméltó változás a mozdony hajtóművében fedezhető fel, amennyiben itt már a hajtott kerékpárok függőleges elmozdulását tisztán forgócsapokkal felvevő, 1916. augusztus 30-án szabadalmaztatott Kandó-háromszöges hajtóművet építettek be, amelynek kipróbálása már egy évvel a próbamozdony üzembe helyezését megelőzően, vagyis 1922-ben, az olasz E 552-es háromfázisú mozdonysorozat első két példányán megtörtént. Ugyancsak ennek az E 552-es sorozatnak egy vezetőfülkés felépítését követte a próbamozdony is, amit ebben az esetben nemcsak a vezérlés egyszerűbb elrendezése, hanem főként a fázisváltó géptérben való elhelyezése tett különösen indokolttá.

A próbamozdony meghatározó jelentőségű részének természetesen annak villamos berendezése, mindenekelőtt az egész új vontatási rendszer alapját képező fázisváltó tekinthető. Az első fázisváltó kétpólusú szerkezettel készült. A primer tekercselés pólusonként 12, változó méretű horonyba volt gombolyítva, hornyonként 36, ugyancsak változó méretű, de hozzávetőlegesen azonos keresztmetszetű, vörösréz rudakból alkotott menettel. A papírbakelitből készült horonyszigetelés az áramszedőhöz kapcsolódó menetek hornyaitól a föld felé közeledve egyre kisebb falvastagságú volt. A háromfázisú, két párhuzamos csillagba kapcsolt szekunder tekercselés hornyonként két, lapos dinamókábellel volt gombolyítva. A primer és a szekunder tekercselés áttételi viszonya 36:l volt, a forgórész gerjesztés-szabályozásával a szekunder tekercselés 417–750 volt közötti, változó feszültséget szolgáltatott a két hajtómotornak.

A fázisváltó üzembiztonságának egyik sarkalatos feltételéül szabták a nagyfeszültségű primer tekercselés megbízható szigetelését, különös tekintettel az időjárás behatásainak fokozott mértékben kitett vasúti üzemre. Kandó ezt a feladatot is gondos és felkészült előrelátással, egészen eredeti módon az állórész transzformátorolajjal történő szigetelésével oldotta meg. Az állórész olajterét a forgórésztől – a légrésbe helyezett, a csapágypajzsokban jól tömített – papírbakelit hengerrel választotta el. Ez, a villamos forgógépek világában egyedülálló konstrukció is Kandó-szabadalom, amelyet 1918. június 10-én, „Olajfürdős, magasfeszültségű, forgó elektromos gép” címmel jelentett be. A kovácsoltvasból készült hengeres forgórész 24 hornyában helyezték el a vörösréz rudakból készült gerjesztő tekercselést (hornyonként 36 menettel), de a mező sinuselosztásának megközelítése érdekében nem egyenletes horonyosztással. A forgórészben keletkezett meleget a menetek két oldalán végigmenő szellőzőrésekben áramló, ventilátorral felgyorsított levegő vezette el. A forgórészt az 50 Hz-hez tartozó 3000 percenkénti fordulat közelébe a mozdony akkumulátor telepéről táplálva – főáramkörű, egyenáramú motorként a gerjesztő dinamó gyorsította fel.

A mozdony két hajtómotorját Kandó az elektrotechnika történetében egyedülálló szerkezettel alakította ki. Egy motor ugyanis két, koncentrikusan elrendezett motort egyesített. A külső nagyobb átmérőjű 18, a belső hatpólusú háromfázisú tekercseléssel volt gombolyítva. A forgórésznek mindkét tekercselése a tengelyre ékelt három csúszógyűrűhöz volt kapcsolva, és így egyben egymással állandóan összekapcsolva. A mozdonynak tehát így két egységbe foglalva, végeredményben négy motorja volt, amelynek kaszkád vagy párhuzamos kapcsolásával az alábbi eredő pólusszámok adódtak, kaszkádkapcsolások: a négy motorral 18+6+18+6=48, a két külső motorral 18+18=36, a külső és a belső motorral 18+6=24 (a két motor így párhuzamosan kapcsolva), végül csak a két külső motor párhuzamos kapcsolásával l8 pólus. Az így adódott, percenkénti szinkron fordulatszámok – a forgómező fordulatszámai – 50 Hz-nél 125, 166,6, 250, 333, amelyek a slip számításba vételével eredményezték a mozdony négy sebességi fokozatát. A motorok e rendhagyó szerkezeti kialakítását, és az általuk elérhető, négyszeres kaszkádkapcsolást Kandó elsősorban azért választotta, mert így a fázisváltót nagy fáziseltolású árammal terhelhette meg, ezzel is meggyőződve a fázisváltó stabilitásáról.

A forgórész koncentrikus beállítását – 2, illetve 2,5 milliméteres légrések (!) –, valamint a hajtóműből adódó reakcióerők felvételét a Kandó szabadalma szerint szerkesztett, háromrészű beállítható csapágyak teremtették meg, amelyek először az E 552-es sorozatú  háromfázisú mozdonyokon, 1922-ben mutatkoztak meg.

Indításra, és a sebességi fokozatok közötti folyamatos átmenetre a hajtómotorok szekunder körébe kapcsolt, 0,5 százalékos szódaoldattal töltött vízellenállás szolgált. Az elektródák közötti vízszint magasságát, és ezzel a motorok szekunder kapcsai közötti ohmikus ellenállás értékét két, csőből kialakított bukógát felső peremének magassága határozta meg. A bukógátakat sűrített levegővel működésbe hozott léghenger emelte fel a szabályozás által meghatározott mértékben. A szabályozás alapelve pedig az egyenletes gyorsítás feltétele, ami állandó forgatónyomatékot, tehát állandó teljesítményfelvételt jelent Az állandó teljesítményt a motorok primer áramkörébe kapcsolt wattmérő, és a mozdonyvezető által emelőkar közvetítésével előfeszített csavarrugó egyensúlyi helyzete határozta meg. Ezzel a mechanizmussal volt kapcsolatos a bukógátak emelőhengerébe sűrített levegőt be, vagy abból kibocsátó szabályozó szelepfej, amelyik így az állandó teljesítményfelvételnek megfelelő vízoszlop magasságot, és ezzel a külső szekunder ellenállást változtatta.

Az előbbiekben említett elveknek megfelelően külön szabályozó gondoskodott a fázisváltó forgórészének gerjesztés szabályozásáról. Az első próbamozdonynál a gerjesztés szabályozását a primer feszültség és áram közötti fáziseltérést érzékelő forgó szabályozó végezte, amely egy hidraulikus szervomotoron keresztül működtette a gerjesztőgép söntáramát szabályozó ellenállást. A két szabályozónak természetesen összhangba kellett működnie, amit azonban a gyakorlatban csak nagyon nehezen lehetett elérni, emiatt a későbbiek során a szabályozás felépítése jelentősen egyszerűsödött. A mozdony gépszerkezeti részét a MÁVAG, villamos részét a Ganz Villamossági Rt. gyártotta, összeszerelését a Ganz-Danubius Kocsigyárban végezték.

####

A próbapálya

Az új vasútvillamosítási rendszer kipróbálására az Országos Középítési Tanács először a 49 km hosszú, Kelenföld–Pusztaszabolcs (akkoriban Adonyszabolcs) vonalat javasolta, de a hazánkat ezekben az években ért súlyos megpróbáltatások – a kommunista diktatúra, a román megszállás és kifosztás, majd a tragikus trianoni békediktátum – következtében előállt nehéz helyzet miatt végül csak a 15,3 kilométer hosszú, Budapest Nyugati–Dunakeszi-Alag vonalszakasz villamosítására kerülhetett sor. Ennek 15 kV 50 Hz-es energiaellátását az Istvántelki Főműhely erőművének 3500 kVA-es turbógenerátora szolgáltatta, történetesen egy 1000 kVA-es, 5700/15000 V áttételű egyfázisú léghűtéses olajtranszformátoron keresztül. Utóbbi primer tekercselése a generátorok háromfázisú gyűjtősíneinek egyik fázisára, szekunder oldala pedig a földhöz és a munkavezetékhez volt kapcsolva. A vonal villamosításának terveit a MÁV Vonal Villamosítási Iroda dolgozta ki, amelyet 1918 őszén alapított Vázsonyi Jenő, a MÁV akkori elnöke. Vezetésére – Kandó javaslatára –, már Olaszországban 1913-tól munkatársa, Verebély László kapott megbízást. A villamos vonalfelszerelés munkálatai 1922. október l6-án kezdődtek meg.

A próbamozdony 1923. október 31-én futott végig először feszültség alatt Rákos-Rendezőről Dunakeszi-Alagra. A sok tekintetben új berendezéssel a nehézségek természetesen már rögtön a próbák megindulása után jelentkeztek, emiatt az üzemi tulajdonságok mérését célzó rendszeres kísérletek csak 1925 márciusának végén vehették kezdetüket. A mozdony a rövid próbavonalat naponta négyszer – két vonatpárral – futotta be, tehát a napi átlagos futásteljesítmény 60 kilométer volt. A legkisebb továbbított személyvonati elegysúly 209 tonna, a legnagyobb tehervonati 1200 tonna volt. A próbamenetek 1925. június 22-étől több mint három hónapig a fázisváltó csapágyolvadása, a forgórész bandázs sérülése, valamint a papírbakelitcső kiszakadása miatt szüneteltek. A szeptember 29-én történt újabb üzembe helyezés után november 27-én – amikor már a MÁV mérőkocsiját is bekapcsolták a szerelvényekbe – egy 1000 tonnás tehervonat továbbítása közben a forgórész szigetelése mondta fel a szolgálatot. A próbamenetek emiatt egészen 1926 áprilisáig szüneteltek. Csakhogy takarékossági okokból a szigetelést mindössze kijavították, de nem újították meg, ezért az üzembe helyezést követő második napon ugyanezzel a hibával a mozdony ismét szolgálatképtelenné vált. Valószínűleg ismét huzamosabb ideig, mert ekkor már teljesen megújították a szigetelést – é tehát a forgórészt újratekercselték. Az újabb üzembe helyezést követően a próbamenetek még 1926 decemberéig tartottak, amikor a mozdony, átalakítás céljából végleg leállt. A próbamenetek során a mozdony összesen 6100 kilométert futott. A leírtakból nyilvánvaló, hogy a próbamozdony egyetlen igazán kritikus, csak átszerkesztéssel kijavítható hibája a fázisváltó forgórészének elégtelen léghűtése volt. Minden más tekintetben azonban a próbamenetek teljes mértékben igazolták a fázisváltós rendszer elvi alapjait. A két legfontosabb jellemzőt Kandó így foglalta össze: „A próbák igazolták, hogy
a./ lehetséges nehéz vonatokat indítani és vontatni olyan fázisváltóval, amelynek a nyugalmi rövidzárási árama, kisebb, mint a teljes terhelési áram,
b./ a terhelési lökések visszahatása az áramfejlesztő telep feszültségére rendkívül csekély, ha a vasút által fogyasztott áram teljesítménytényezője /cos φ/ közel áll az egységhez.
Különösen ebben az utóbbi tekintetben a próbák eredménye messze túlhaladta a legvérmesebb reményeket is, mert a próbamozdonyt tápláló aránylag kis turbógenerátor (3500 kVA) feszültsége mindössze két százalék ingadozást mutatott akkor, amikor a mozdony 1200 tonnás vonatot indított.”

A külföldi szakértők először az 1924. június 30. és július 12. között Londonban megrendezett első Energia Világkonferencián szereztek tudomást Kandó fázisváltós villamos mozdonyáról, mégpedig Verebély László előadásából. Verebély már nemcsak a rendszer alapelveit ismertette, hanem az akkor már nyolc hónapja megindult próbákról is beszámolhatott a hallgatóság legnagyobb meglepetésére. Fel is kereste az azt követő hónapokban több nagynevű elektrotechnikus a szerény, de annál jelentősebb próbaüzemet. Verebély László hervadhatatlan érdeme, hogy hazai és külföldi szaklapokban, továbbá egy könyvben a szakértők széles körében tette ismertté Kandó fázisváltós rendszerét. Ugyancsak az ő érdeme, hogy az 1930-as években a távlati országos villamosítás egyik nagy fejezeteként kidolgozta a MÁV fővonalainak villamosítási sorrendjét, ami megegyezik azzal, ami napjainkban már a magyar vasútvillamosítás történetéhez tartozik.

Indulás előtt az egyik tehervonati próbán Dunakeszi-Alag állomáson

Az átszerkesztett próbamozdony

E kis kitérő után visszatérve történetünk gerincéhez, a próbák után nyilvánvaló volt, hogy a mozdony megfelelő üzembiztonsága csak egy új, a forgórészen megfelelő hűtéssel ellátott fázisváltótól várható. Kandó 1925-ben, a rendszer elvi alapjait bizonyító terhelési próbák birtokában hozzákezdett egy új, négypólusú fázisváltó számításához - szerkesztési irodája már l926-ban elkészítette annak műhelyrajzait is. A Ganz Villamossági Rt. Igazgatósága azonban azzal a kényelmes pesszimizmussal halogatta a gyártás megkezdését, hogy Magyarországon belátható időn belül úgysem lesz vasútvillamosítás. Ez, a később megalapozatlannak bizonyuló álláspont néhány igen értékes év elfecsérlését jelentette. Ekkor azonban egy újabb kiváló ember jött segítségül, mégpedig Herrmann Miksa műegyetemi tanár, az 1926 októberében újjáalakult Bethlen-kormány kereskedelemügyi miniszterének személyében. Ő a budapesti József Műegyetem mérnöknemzedékeket nevelő kiváló tudósaként megértette Kandó fázisváltós rendszerének hatalmas jelentőségét, és még 1926 végén elrendelte az új fázisváltó, továbbá az átszerkesztéshez szükséges egyéb szerkezeti részletek, tehát végeredményben az átalakított fázisváltós próbamozdony legyártását.

A mozdony átszerkesztésénél természetesen igyekeztek az anyagi nehézségekre való tekintettel az első mozdony minél több részletét megtartani. Így változatlan maradt a futó- és hajtómű, a vezetőfülke oldalfalai, a hajtómotorok álló- és forgórészének mechanikai szerkezete. Megújult viszont a teljes villamos berendezés, és ehhez igazodott a géptér burkolata is.

Az átalakítás főszereplője természetesen a megfelelő forgórész-hűtéssel ellátott új fázisváltó volt. A túlmelegedés egyrészt a fázisváltónak az azonos teljesítményű turbógenerátorral összehasonlítva 1,6–1,8-szoros gerjesztési igénye, másrészt a csillapító rudazatban az egyfázisú mező által indukált áramok okozta nagyobb rézveszteségből adódik. Ennek a többletmelegnek elvitelére azonban csak vízhűtés jöhetett szóba, amelyre először Dr. Seidner Mihály jelentett be szabadalmat, 1919-ben. Az új fázisváltó forgórészének vízhűtése azonban nem a Seidner-féle, hanem a Kandó által már 1926-ban kidolgozott szerkezet szerint valósult meg, amelyet – életének utolsó szabadalmaként – 1929. március 15-én jelentett be: „Hűtőberendezés elektromos gépek rotorain” címmel. Kandó szabadalmával a hűtőcsövek be- és kiszerelése egyszerűbbé vált, ugyanakkor a horonyoldalakkal jobb érintkezést, tehát jobb hőátadást eredményezett.

Az új fázisváltó az első konstrukció kétpólusú kivitele helyett négypólusú kivitelben készült. Ezt mindenekelőtt a hűtőelemek megbízható megfogása indokolta, amely kétpólusú megoldásnál négyszeres igénybevételt jelentett volna, de kedvezőbb lett a gép fajlagos súlya is. A vízhűtésnek megfelelő, különleges felépítésű forgórész szerkezet alapelve a lehető legjobb hőátadás elérése volt, amit természetesen csak pontos, lelkiismeretes műhelymunkával lehetett teljesíteni. A hengeres kialakítású forgórészen pólusonként négy, sablonon pontosan, előre legyártott, különböző menetszámú tekercset helyeztek el, amelyeket ugyancsak szigorú tűréssel gyártott, a tengely megfelelő hosszába belegyalult fecskefarok hornyokba tolt acélfogakkal építettek körül, kialakítva ezzel magukat a hornyokat. Ezeknek a fogaknak a közepébe belemart horonyba helyezték a hűtőelemeket, a forgórész kerülete mentén a pólusközepek hornyaival együtt összesen harminchatot. A forgórészbe a víz a kisebb átmérőben végződő nyílásokon ömlött be, és a centrifugális erő – 3,5 fordulat/másodperc mellett – hatására áramlott a hűtőelemeken keresztül. A vízet a vezetőfülkében elhelyezett víztartályra, és a fázisváltó végére szerelt centrifugál szivattyúk keringették.

A gerjesztőtekercsek horonyban fekvő részéhez képest még nagyobb feladat volt a tekercsfejek hűtése, amit a közéjük helyezett jó hővezető-képességű weissbronz – a csepeli Weiss Manfréd Művekből származó bronzötvözet – betétdarabokkal sikerült elérni. Végül a nagy keresztmetszetű, a forgórész palástját borító csillapítórudazat összeállítása is különleges konstrukció volt, a szerkezetet tisztán ékeléssel rögzítették.

Változás történt az első fázisváltóhoz képest az állórész szerkezetében is, mégpedig a primer és a szekunder hornyok egymáshoz viszonyított elrendezésében, a primer tekercselés felépítésében, valamint abban, hogy a szekunder tekercselést két, három és négyfázisú kivezetésekkel is ellátták. A legjelentősebb változás a primer tekercselés szerkezetében fedezhető fel, amennyiben az új fázisváltó valamennyi primer hornya azonos méretű lett, amelyekben változó horonyszigetelés vastagsággal –  az áramszedőtől való távolság függvényében - változó menetszámú vörösréz rúd volt gombolyítva, mégpedig annak a feltételnek alapján, hogy valamennyi horonyban közel azonos melegedés adódjon.

Erre vonatkozó szabadalmát Kandó, 1925. március 7-én jelentette be „Hornyokban elrendezett tekercselés nagyfeszültségű elektromos gépek számára” címmel. A primer tekercselést pólusonként 16, tehát összesen 64 horonyban helyezték el. A szekunder tekercselés 96 félig zárt horonyba gombolyított, önmagában záródó hurkos tekercselés volt, amely equipotenciális összekötéseiről 2, 3 és 4 fázisú, 700 és 1100 volt között változó feszültséget szolgáltatott a hajtómotoroknak.

Az állórész már az első fázisváltónál is bevált olajszigetelést kapott. Az olaj emellett az állórész hűtését is ellátta, méghozzá a fázisváltó két oldalán elhelyezett bordás-csöves hűtők révén. Az olaj- és vízhűtőn keresztüli megfelelő légáramlás a fázisváltó feletti ventillátor generálta. A forgórész felgyorsítására már nem a gerjesztőgép, hanem a tengelyre ékelt, rövidrezárt forgórészű, fáziseltolással létesített kétfázisú aszinkronmotor szolgált, amely a forgórészt mintegy 4,5 perc alatt 1000 percenkénti fordulatra gyorsította, majd azt lekapcsolva a csillapítórudazat, végül a rágerjesztés segítségével hozzávetőlegesen egy perc elteltével már önműködően elérte az 1500 percenkénti szinkron fordulatszámot.

Az átépítés alatt álló próbamozdony a gyárudvaron

A járművet két, állandóan párhuzamosan kapcsolt motor hajtotta, amelyeket az első próbamozdony motorainak átalakításával – elhagyva azok különleges kettős szerkezetét – az álló és forgórészen új lemezeléssel és tekercseléssel láttak el. Azzal ugyanis, hogy a fázisváltó szekunder tekercseléséről többféle fázisszámú feszültség is levehető, lehetővé vált a hajtómotoroknak a vasúti üzem által megkövetelt fordulatszám fokozatait kizárólag pólusszám változtatással elérni. Az új motoroknál a forgórészen elhelyezett primer tekercselése –  11 áramszedő gyűrűn keresztül – 2, 3 és 4 fázisú táplálással 36, 24 és l8 pólusszámra volt átkapcsolható. A 288, félig zárt horonyban 24 pólusra gombolyított háromfázisú, háromsíkú tekercselés Bláthy szabadalma szerint kétfázisra kapcsolva 36, míg Kandó szabadalma szerint négyfázisra átkapcsolva 18 pólusúvá válik. Az átkapcsolásokat a harminc kapcsolóelemből álló, mechanikus és elektropneumatikus működtetésű kapcsolócsoport végezte. Az állórész ugyancsak 288 horonyban 24 pólusú háromfázisú hurkos tekercselést kapott, történetesen 48 kivezetéssel, amelyek közvetlenül a vízellenállás 48 elektródájához csatlakoztak. A tekercselés kapcsolása alapján a primer pólusátkapcsolásoknak megfelelő pólusszámok a szekunder tekercselésben minden átkapcsolás nélkül, önműködően alakultak ki. Ezzel a mozdony főáramú kapcsolóberendezése a korábbiakhoz képest lényegesen egyszerűsödött.

Végül, alapvetően megújult és egyszerűsödött a mozdony szabályozása is, amennyiben az első próbamozdony említett kettős szabályozószerve helyett, mind a fázisváltó gerjesztés, mind a hajtómotorok terhelésszabályozását egyetlen, wattmérővel vezérelt szabályozó látta el. Ennek szabadalmát Kandó „Önműködő szabályozó berendezés forgó szinkronfázisátalakító gerjesztéséhez” címmel 1926. július 29-én jelentette be.

####

A fázisváltós rendszer diadala

A mozdony összeszerelése a Ganz Kocsigyár egyik műhelyében, 1927. november 25-én kezdődött, és 1928. július 17-én fejeződött be. A MÁV Istvántelki Főműhely területén lévő mozdonyszínben végzett előzetes próbák után augusztus 3-án indult el a mozdony egy kocsival Rákosrendezőre, onnan Alagra, majd vissza az istvántelki mozdonyszínbe. Nyolcadikán már a terhelési próbák is megkezdődtek egy 14 tengelyes 155 tonnás eleggyel. A terhelés az azt követő napokban fokozatosan növekedett, augusztus 29-én 608 tonna, szeptember 6-án már 1000 tonna 88, október 11-én már 1464 tonna, 122 tengellyel. A fázisváltó forgórészének vízhűtése – amely amint láttuk perdöntő feltétele volt a fázisváltós mozdony üzembiztonságának –, a legnagyobb terheléseknél is kifogástalanul teljesítette feladatát. A rövid vonalszakaszon a mozdony 1928. november 9-éig már 7767 kilométert futott, és – a mozdonyt is beleszámítva – 4 641 873 elegytonna/kilométer munkát teljesített. A szeptember l8-án egy 992 tonnás, 84 tengelyes tehervonattal végzett mérések szerint (a vízellenállásban létrejött veszteségeket is beleszámítva) a leadott és felvett munkák hányadosából számított, vagyis az áramszedő és vonóhorog közötti mozdonyhatásfok 82,5 (!) százaléknak adódott. Ilyen kétségbevonhatatlan bizonyítékok alapján természetes, hogy Herrmann miniszter már november 30-án a Kereskedelemügyi Minisztériumban tartott értekezleten (Samarjay Lajos MÁV elnök és Láner Kornél gépészeti igazgató egybehangzó állásfoglalására is alapozva) úgy határozott, hogy a Budapest Keleti pályaudvar-Hegyeshalom közötti fővonalat Kandó Kálmán fázisváltós rendszerével fogják villamosítani.

Kandó és mozdonyai

Amikor Olaszországban már több száz villamos mozdony hirdette konstruktőri nagyságát, végre elérkezett Kandó Kálmán régi óhajának teljesülése, és munkásságával immáron hazáját is szolgálhatta. A hegyeshalmi vonalra két sorozatot, egy-egy személy és tehervonati szolgálatra alkalmas mozdonyt tervezett, de – amint már az olasz E 552 és E 333 háromfázisú mozdonyoknál is tette – azonos villamos berendezéssel. Az új gép szerkezeti felépítésében az addigiakhoz viszonyított legjelentősebb újítás a kettő helyett az egy hajtómotor bevezetése volt (lásd vonatkozó keretes írásunkat). Ezt már az átalakított próbamozdony szerkesztésekor is elhatározták, de ott költségkímélés miatt kellett ragaszkodni a két hajtómotor alkalmazásához.  A primer forgórész és a szekunder állórész említett tekercseléseit azonban már egyértelműen a leendő egy hajtómotor tekercselési prototípusainak szánta.

A tervező érvei

Az egy hajtómotorra való áttérésnél Kandó a következő érveket hangoztatta:
„1./ A nagyobb motorátmérőnél jobb a hatásfok, jobb a teljesítménytényező, a szigetelés számára több hely van, és a motor természetes szellőzése is kedvezőbb,
2./ A nagyobb pólusosztás lehetségessé teszi egy negyedik, kisebb  sebességi fokozat alkalmazását, ami célszerűen a kétmotoros megoldás legkisebb sebességének a fele lehet. Ezzel az állásból való indításhoz szükséges áramfogyasztás a felére csökken, tehát a terhelési csúcsok csökkennek, és az erőmű terhelési tényezője javul.
3./ A motor belsejében elhelyezett csúszógyűrűk és kefék könnyen hozzáférhetők.
4./ Gyakorlati szempontból nem megvetendő előnye az egymotoros megoldásnak az, hogy motorcsere esetén
elmarad a két motornál szükséges pontos szögbeállítás.”

A mozdonyok felépítésére vonatkozóan Kandó a mozdony egyik végén elhelyezett, egyvezetőfülkés elrendezést javasolta. Végül azonban a MÁV akaratának megfelelően a mozdonyok kétvezetőfülkés kivitelben készültek. Az 1929. január 30-án Láner Kornél MÁV gépészeti igazgató elnökletével tartott harmadik tárgyaláson Kandó már előterjesztette az 1’- D -1’ tengelyelrendezésű személy- és gyorsvonati (V40-es sorozat), valamint az F tengelyelrendezésű tehervonati (V60) mozdonyok fő méreteit és -adatait tartalmazó szerkezeti rajzait. Ezt követően kezdődött a mozdonyok részlet-összeállítási és műhelyrajzainak elkészítése a Ganz Villamossági Rt. és a gépszerkezeti részt gyártó MÁVAG gyárak rajztermeiben.

A fázisváltó főméreteit tekintve maradt az átalakított próbamozdonyon levő, azzal az eltéréssel, hogy a primer tekercselés menetszáma csökkent, illetve a szekunder tekercselés primer pólusközepek alatt mélyebbre képzett hornyaiba különleges séma szerint olyan kétfázisú tekercselést számított Kandó, amely a Scott-kapcsolás által a segédüzemek részére háromfázisú 70-110 V között változó feszültséget adott. Ezzel a segédüzemi transzformátort elhagyhatták.

A nagyméretű hajtómotort – az állórész belső átmérője 2621 milliméter – 72, 36, 24 és 18 pólusra átkapcsolható primer tekercselése a próbamozdonyéhoz hasonlóan a forgórészen helyezték el. Kandó eredeti szándéka szerint a 36, 24 és 18 pólusszámokat a próbamozdonyon már bevált Bláthy-Kandó póluskapcsolással, míg a 72 pólust ugyanazon 432 horonyba gombolyított, külön háromfázisú tekercseléssel biztosította volna. Az indítás fokozott igénybevétele miatt az indítónyomaték és a melegedés szempontjából is kedvező lett volna. A végleges megoldás azonban a motorokat gyártó angolok akaratára sajnos másként, mégpedig a 72, 36 és 24, 18 pólusszámokat külön, tekercselésbe egyesítő séma szerint, 540 horonyban valósult meg.

Az állórész 576 hornyában gombolyított, önmagában záródó, sokfázisú tekercselés elvi sémája megegyezett a próbamozdony motoréival, azzal a különbséggel, hogy amíg ott egy tekercsoldal kettő, itt négy hornyot foglalt el. Ugyancsak a próbagépével egyezett meg a mozdonyok szabályozásának elve, méghozzá az első négy Kandónál – V40 001, 002, V60 001, 002 – a vízellenállással együtt a szerkezeti részletekben is. A sorozatban gyártott mozdonyoknál a Ganz Villamossági Rt. kiváló mérnöke, Sztókay Pál instrukciói alapján az alapelv megtartásával új, szabályozó szerkezetet szereltek be. Ami pedig a gépszerkezeti részt illeti, a leglényegesebb változtatást a hipersztatikus helyett az izosztatikus hajtómű változat beépítése jelentette. Elmaradt a motor- és előtéttengely forgattyúkat összekötő rúd is.

Félkész V40-es a Ganz gyárban

A mozdonyok szerkesztési munkái 1930 elejére elkészültek, vagyis a gyártás megkezdhető lett volna.  A megcsonkított, nehéz gazdasági helyzetben levő Magyarországon azonban ilyen nagyszabású munkát – amely kiterjedt fejezete volt a Bánhidai Hőerőmű megépítését is magába foglaló, a Dunántúl villamosítására vonatkozó tervnek – csak külföldi, nevezetesen angol kölcsönnel lehetett megvalósítani. Ezt azonban az angolok ahhoz a feltételhez kötötték, hogy tekintettel az ottani nagyfokú munkanélküliségre, a kölcsöntőke értékének mintegy 40-50 százalékának megfelelő munkát angol gyáraktól kell megrendelni. Erre a munkára még l929 elején Anglia egyik legnagyobb villamossági gyára, az English Electric Co. Ltd. vállalkozott, olyannyira, hogy már csak presztízsből is elvállalta a számára teljesen új fázisváltó legyártását is. A munka eredményessége érdekében a cég havi rendszerességgel Budapestre küldte Schroede főmérnököt, hogy a fázisváltó elméletét Kandótól, gyártásának részleteit a Ganz műhelyeinek kiváló szakembereitől megtanulja. Azonban l930 tavaszán az ügyben kedvezőtlen fordulat történt: az English Electric kezdett kihátrálni az ügyletből, majd őszre végleg felmondta a Ganzzal kötött megállapodást. A lépés hátterében az állt, hogy a gyár tőkeemelés céljából kibocsátott részvényeinek többségét felvásárló amerikai óriásvállalat, a 3 kV-os, egyenáramú vontatás elterjesztésében érdekelt General Electric azt a feltételt kötötte ki, hogy a cég új vasútvillamosítási rendszer kidolgozásában nem vehet részt. Ilyen bizonytalanságban telt el az 1930-as év, míg végül az angol kincstár közölte, hogy a manchesteri Metropolitan Vickers Co. Ltd. villamossági gyár gyártja le a mozdonyok villamos berendezéseinek egy részét. A végleges megállapodásra, a gyártásfelosztás megbeszélésére 1931. január 11-én Tormay Géza államtitkár vezetésével küldöttség utazott Londonba. A bizottság kiérkezésének napján, január 13-án este 20 óra után néhány perccel a 62 éves, huzamosabb ideje feszültségben élő, régóta gyengélkedő Kandó Kálmán családja körében szívinfarktust kapott, és meghalt.

A Metropolitan Vickers céggel a megállapodást már másnap aláírták.

Megkezdődik a gyártás

Az előzőekhez képest a legjelentősebb módosulásnak az tekinthető, hogy az angolok nem a fázisváltó, hanem a főmotor legyártására vállalkoztak. A Kandó váratlan halála miatt támadt kételyt Bláthy Ottó oszlatta el, aki nevével kezeskedett a mozdony tökéletes megbízhatóságáért. Javaslatára a fázisváltó három elemét is megváltoztatták. Ezek közül a legjelentősebb az állórész mindkét tekercselésének horony- és menetszám csökkentése volt. A szekunder horonyszám 96-ról 72-re, a betekercselt primer horonyszám 64-ről 48-ra változott. Az ezzel járó menetszám csökkenéssel jelentősen csökkent a forgórész tekercsek, illetve a csillapítórudazat rézvesztesége. A forgórész gerjesztésének változtatásával a fázisváltó szekunder tekercselése 850-1300 volt között változó feszültséget szolgáltatott a hajtómotornak.

A megváltozott horony- és menetszámokra 1931 februárjában és márciusában a fázisváltót újra kellett számítani. Ezt a nagy felkészültséget igénylő, mennyiségre is terjedelmes munkát, Kandó 1928-tól kiváló munkatársa, báró Korányi László gépészmérnök végezte el.

Kandó Kálmán már nem láthatta meg az első elkészült mozdonyt: a V40 00l-es szerelése a MÁVAG-ban 1932 április végére fejeződött be. A járművet május 4-én, Rákosrendező és Alag között helyezték először feszültség alá, majd ugyanerre a műveletre június l6-án Bánhida és Almásfüzítő között is sor került. Ekkor már ott volt a V40 001-es oldalfalain a Kandó Kálmán bronz emléktábla, amelyről előbb a vasutasok, majd az utazóközönség is a V40-eseket „Kandó” mozdonyoknak nevezte el.

A nagyszerű mérnök emlékének szentelt tiszteletadás napja volt l932. augusztus 17-e, a V40 001 és 002-es mozdonyok műtanrendőri próbája. A Komáromból a déli harangszó idején Kelenföldre beérkező V40 001-es egyik sugárvetőjére a MÁV elnöke, a másikra a Ganz gyárak vezérigazgatója helyezett el egy-egy koszorút. A mozdony ezután a hozzákapcsolt két négytengelyes kocsival – amelyekben a meghívott vendégek foglaltak helyet – elindult a Keleti pályaudvarra. Innen az ünnepségen résztvevők a két koszorúval a közeli, Fiumei úti sírkertbe – ma Kerepesi temető – mentek, ahol az egész magyarság tiszteletét is kifejezve elhelyezték azokat Kandó Kálmán sírhantjára. Mindeközben nem maradtak el Kandó emberi és alkotói nagyságát is felidéző megemlékezések sem. Kelenföldön Láner Kornél MÁV gépészeti igazgató, a Keleti pályaudvaron Szalágyi Egyed miniszteri tanácsos, a temetőben Senn Ottó MÁV elnök, valamint Práger Pál, a Ganz-gyárak vezérigazgatója szólt a megjelentekhez.

1932. augusztus 17-én koszorúkkal díszítve futott be a V40 001 a Keleti pályaudvarra

A következő jeles dátum szeptember 12-e volt. Ezen a napon először a V40 001-es (6 óra 50 perckor), majd a V40 002-es a kilenckor Hegyeshalomba induló személyvonatok akkor még csak Komáromig történő továbbításával megkezdte MÁV szolgálatát. A néhány hét múlva életbe lépő őszi menetrend szerint kilenc gyors-, és egy személyvonat vontatásával a két mozdony naponta 1040 kilométert teljesített. Esztendővel később 1933-ban állt szolgálatba az első két V60-as, amelyek elsősorban a nehéz tehervonatokat (1400 tonna) továbbították, de sikerrel teljesítették szolgálatukat a személyvonati fordában is. Miután pedig a vonali próbák során beigazolódott, hogy a V40-esek a 900 tonnás tehervonatokat is biztosan átvontatják a szári emelkedőn – tehát a tehervonati szolgálat jelentős részének ellátására is alkalmasak – a MÁV igazgatóság 1933 tavaszán huszonkét V40 sorozatú mozdonyt rendelt. A járműveket a Ganz, a Metropolitan Vickers és a MÁVAG 1934-35-ben szállította le. Ezeket 1937-41 között még további öt V40-es, l938-ban egy V60-as követte. Utóbbiaknak már a teljes villamos berendezését a Ganz Villamossági Rt. állította elő.

####

Tisztelet az elődöknek

Arra vonatkozóan, hogy milyen világszínvonalú munka volt a GANZ Villamossági Rt. részéről a fázisváltók sorozatgyártása, jellemző a következő történet: 1934-ben a huszonkét mozdony sorozatgyártásakor a Metropolitan Vickers manchesteri gyárának műhelyfőnöke, Mr. Fraeser Budapestre látogatott, hogy a helyszínen tanulmányozza a fázisváltók gyártását, amelyben a manchesteri műszaki gárda kételkedett. Két napig tanulmányozta a gyártás műveleteit, a főbb alkatrészeknek a megmunkáló gépekre való felfogásától egészen a próbatermi mérésekig. Az őt kísérő Ganz-gyári illetékeseknek nagyon sok kérdést tett fel, de a benyomásairól egy szót sem szólt. Ennek végeztével azonban az ügyvezető igazgató szobájában, miután a gyáriakkal a tárgyalóasztalhoz leült, végre megszólalt: „Uraim! Ha most kalap volna a fejemen, a legnagyobb elismeréssel emelném meg az önök munkásai, a munka művészei előtt. Mert ők művészek! Csodálattal szemléltem, hogy ezeken a régi, elavult, pontatlan szerszámgépeken a maguk művész-munkásai bámulatos ügyességükkel milyen kitűnő és pontos munkát végeznek. Mondhatom, hogy közel két évtizedes műhelyfőnökségem alatt nem volt alkalmam ilyen kitűnő munkásokat megismerni. Sok gondtól mentesülnék, és nem fájna a fejem, ha manchesteri műhelyemben legalább néhány ilyen művészem volna!”
Ilyen volt a magyar munkás és Magyarország az 1930-as években!

A villamos vonatkozásban kifogástalan mozdonyok hajtóművével kapcsolatos kérdések tárgyalása – mint annyi más részleté – természetesen meghaladja írásunk terjedelmét. Itt csak annyit lehet megemlíteni, hogy a tapasztalt nehézségeket hathatósan csak a hajtómű rekonstrukciójával lehetett volna orvosolni. Erre vonatkozóan Tóth László l938-ban, Seefehlner Egon, volt osztrák szövetséges vasútigazgató l939-ben terjesztett be több vonatkozásban igen figyelemreméltó, végül azonban sajnos meg nem valósított javaslatokat.

Kandó Kálmán 1930-ban

Társak az alkotásban

Befejezésül emlékezzünk meg Kandó Kálmán néhány közvetlen munkatársáról, azokról a kiváló mérnökökről, művezetőkről és szakmunkásokról, akik nélkül nem valósulhatott volna meg a megcsonkított Magyarország nemzetközi elismerést kiváltó egyik legnagyobb műszaki alkotása. A munkatárs szerepéről az egyik legközvetlenebb kolléga, Pöschl Imre, a budapesti József Műegyetem professzora – aki egy hosszabb megszakítással ugyan, de végigkísérte Kandó alkotó pályafutását – egy vele riportot készítő újságírónak közismert szerénységével a következőt mondta: „Ez a szó, hogy Kandónak munkatársa voltam könnyen félreértésre adhat alkalmat. Kandó annyira fölötte állt mindenkinek, hogy neki munkatársa nem lehetett senki. Mellette a munkatárs szerepe csak az volt, hogy közvetítette az ő ideáit.”
Arról, hogy milyen körültekintő lelkiismeretességgel készült egy-egy részlet-összeállítás, fogalmat alkothatunk báró Manndorff Béla gépészmérnök visszaemlékezéseiből: „…Az új konstrukciók szerkesztésénél Kandó többnyire felkérette a műhelyekből az illetékes művezetőt, vagy egy nagy tapasztalatú szakmunkást, hogy a születendő szerkezetet velük átbeszélje. Ezeknek a megbeszéléseknek rendes tagjai voltak: Nedved művezető, a forgácsolás legkiválóbb mestere, az öreg Gogola, a legjobb esztergályos, Nagy művezető, a tekercselés, és Kőnig művezető, a szerelés nagymesterei és még sokan mások. (…) Néha órák hosszat négyen-öten is ültek, főkonstruktőrének Pavlovszky Gyulának két méter hosszú rajztáblája előtt, tárgyilagos, élénk, de sokszor heves vitatkozásban, miközben Kandó soha nem éreztette senkivel szellemi felsőbbrendűségét és hatalmas tudása adta nagy távolságot.  A vitatkozás eredményeit Pavlovszky szédületes gyorsasággal rajzolta meg, de a további spekulálás eredményeként olykor radírozásra is sor került. Ezek a megbeszélések mindig nagy hatással voltak a résztvevőkre, akik még sok év után is büszkén emlegették: Kandó vezérigazgató úr meghallgatta a szavaimat és magáévá tette tanácsomat.”

Írásunk bevezetőjében Kandónak a fázisváltós rendszerre vonatkozó néhány gondolatát olasz kollégájához és barátjához, Lello Pontecorvóhoz írott leveléből idéztünk. Befejezésül álljon itt néhány sor abból a visszaemlékezésből, amiben Pontecorvo állított emléket Kandó Kálmánnak, nemes gondolatokkal világítva meg a magyar szakember alkotó nagyságának és egyben emberi egyéniségének kivételes jellemvonásait:
„…Honfitársai előtt hadd tárja fel más azt a mérhetetlen jelentőséget, amely Kandó Kálmánt úgy is, mint tudóst, úgy is mint kiváló mérnököt, mint egyedülálló jelenséget messzire kiemeli a villamos vontatás terén működő konstruktőrök közül annál a különös képességénél fogva, hogy zseniálisan tudott megoldani tágkörű villamos és mechanikai problémákat, szervesen eggyé olvasztotta ezeket egyetlen elektrotechnikai koncepcióba. Így ennek a hatalmas alkotásnak, a villamos mozdonynak stílust adott, és mint valami műremekre egyéni bélyegét nyomta rá…

A megoldandó problémával szemben addig nem volt nyugalma, amíg a tökéletes megoldás agyában alakot nem öltött. Némelykor kínos, napokig tartó vajúdások voltak ezek, ha a feladat különösen súlyos volt, de nagyon ritkán kellett visszahátrálnia, hogy más kiinduló pontot válasszon (…) nem volt nyugalma mindaddig, amíg minden egyes részletszerkezet tökéletesen át nem volt gondolva (…) A kötelességérzet és a konstruktőri lelkiismeretesség ilyformán nála a legnagyobb magasságra hágott, de természetesen hallatlan lelki és szellemi kínok árán.”

Ha írásunkkal némileg sikerült Pontecorvo gondolatait igazolnunk, és a magyarságunk egyik legnagyobbja, Kandó Kálmán iránti tisztelet ébrentartásához hozzájárulnunk, elértük célunkat.

Fojtán István (Megjelent az Indóház Extra 2008. téli számában)

Kapcsolódó hírek

Vasút Nagyvasút

Száz százalékban hazai

iho   ·   2021.03.04. 15:45

A NIF Zrt. beruházásában, a Prolan Zrt. kivitelezésében ától cettig magyar fejlesztésű komponensekből épült ki a központi forgalomirányítás az újszászi oldalban, illetve a Pusztaszabolcs–Dombóvár szakaszon.