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Drehstromantrieb (Eisenbahn)


Die Drehstromantriebstechnik ist eine Art des Antriebs für elektrische Triebfahrzeuge, bei der Drehstrommotoren für den Antrieb eingesetzt werden. Eine elektrische Lokomotive mit Drehstromantrieb wurde erstmals 1892 von Siemens & Halske gebaut.

Grundsätzlich gibt es drei Varianten des Drehstromantriebs, bedingt durch die unterschiedliche Erzeugung und Zufuhr des Drehstroms in das Triebfahrzeug: Drehstromzuführung über die Oberleitung und Drehstromgewinnung im Fahrzeug erstens durch Umformer und zweitens durch Umrichter.

Drehstromzuführung über Oberleitung

Bei den ersten Versuchsanordnungen wurde der Drehstrom dem Triebfahrzeug über eine seitliche dreipolige Fahrleitung zugeführt, was Sonderkonstruktionen im Oberleitungs- und Stromabnehmerbau benötigt. Mit einer solchen Konstruktion erreichte 1903 ein Schnelltriebwagen bereits eine Geschwindigkeit von 210,3 km/h.

Da eine dreipolige Oberleitung wie bei den Versuchsstrecken an vielen Orten keinen Platz fand, wurde bei den kommerziellen Drehstromelektrifikationen ab 1896 der Weg über eine zweipolige Fahrleitung gewählt und die dritte Phase an Erde gelegt; den dritten Pol bilden also die Schienen. Derart elektrifizierte Bahnen existieren heute noch vier, nämlich die Zahnradbahnen auf die Jungfrau und den Gornergrat in den Schweizer Alpen, die Chemin de Fer de la Rhune in den französischen Pyrenäen sowie die Corcovado Bergbahn in Brasilien. Um eine ununterbrochene Stromzuführung aller Phasen im Weichenbereich zu gewährleisten, verkehren die Triebfahrzeuge auf derartigen Strecken mit gehobenen Stromabnehmern an beiden Fahrzeugenden.

Liste der Bahnstrecken, die je mit Drehstrom elektrifiziert waren
Spurweite Von Bis Spannung Frequenz Bahngesellschaft, Strecke, Bemerkung


1435
 
1892 (ca.)
1897 (ca.)
1901
 


1903
 
550
10'000
10'000
–14'000

50
38
–48
Siemens & Halske Versuchsbetrieb Werkgelände Berlin-Charlottenburg
Versuchsbahn Lichterfelde
Marienfelde–Zossen (Militärbahn)
dreipolige Fahrleitung
1000 01.06.1896 1910 400 40 TEL: Tram Lugano, Versuchsbetrieb mit 350 Volt bereits ab Dezember 1895, ab 1910 Gleichstrombetrieb, 1954–59 Umstellung auf Trolleybus
1000 20.08.1898
01.06.1930
(heute) 550
750
40
50
GGB: ZermattGornergrat
0800 13.07.1899 09.1960 500 40 RiT: Riffelalp Station–Riffelalp Hotel, eingestellt nach Hotelbrand, heute wieder in Betrieb mit Akkubetrieb
1000 20.09.1898
03.11.1960
1964
(heute) 650
650
1125
40
50
50
JB Kleine Scheidegg–Eigergletscher, 2. August 1899 Rotstock, 18. Juni 1903 Eigerwand, 25. Juli 1905 Eismeer, 1. August 1912 Jungfraujoch, ursprüngliche Frequenz auch mit 38 Hz angegeben
1000 05.10.1898 04.10.1964 750 33 StEB Stansstad–Engelberg, 1964 mit Brünigbahn verbunden und auf Wechselstrom umgestellt
0600 1898 1908 200 Hoteltram Évian-les-Bains (300 m)
1899 1... 3000 Ganz Versuchsstrecke auf der Altofener Donauinsel 1.5 km
1435 21.07.1899 1932–33 750 40 EB/BTB BurgdorfThun, ab 17. Juni 1919 auch EB Hasle-Rüeggsau–Langnau, 1932–33 auf Wechselstrom umgestellt
1000 06.10.1900 1914 500 40 SSS/SStB Schwyz Bahnhof–Schwyz, 1914 bis Ibach verlängert und auf Gleichstrom umgestellt, 1963 eingestellt
1435 1902 1911 3000 Wöllersdorfer Militärgleis in Wöllersdorf-Steinabrückl
1435 04.09.1902 25.05.1976 3600 16 2/3 RA/FS Veltlinbahn Lecco–Chiavenna/Sondrio, ausgeweitet auf Monza–Lecco, FAV/FS SondrioTirano (insgesamt 130 km, bis 1930 mit 3000 V/15 Hz). Ab 1914 zusammenhängendes Netz von der französischen Grenze in Menton (Ligurische Küste) und Modane (Mont-Cenis-Bahn), via Turin und Giovipass bis Genua, Livorno und Fornovo, darin Alessandria/Asti-S.Giuseppe di Cáiro als letzte bis 1976 in Betrieb, und isoliert davon: Trento–Brenner sowie Bozen–Meran (elektrifiziert 1929–34, umgestellt 1952 und 1965), Firenze-Bologna (elektrifiziert 1927, umgestellt 1934–35), heute alle Strecken 3000 V Gleichstrom
1435 28.10.1928 194. 10'000 45 FS Rom–Tivoli–Sulmona (23. März 1929), ab 1935 nur noch Mandela–Sulmona, im Zweiten Weltkrieg beschädigt, danach mit 3000 V Gleichstrom wiederaufgebaut (siehe Ferrovia Roma-Sulmona-Pescara)
1000 01.08.1905 29.03.1969 750 50 BrMB Brunnen–Morschach–Axenstein, 1969 eingestellt und abgebrochen
1435 01.06.1906 1930 3000 16 SBB/BBC Drehstrombetrieb Brig–Iselle (Simplontunnel), vom 31. Juli 1919 bis 1927 ausgeweitet auf Brig–Sion, umgestellt auf Wechselstrom
1435 1909 1927 6600 25 Great Northern: alter Cascade-Tunnel, USA, umgestellt auf Wechselstrom, 1929 durch neuen Tunnel ersetzt, ab 1956 Dieselbetrieb
1435 02.10.1909 01.05.1958 500 50 RhW: Tram Rheineck SG Bahnhof–Talstation der Standseilbahn, heute durchgehender Betrieb Zahnrad- und Adhäsionsbahn
1000 1910
1976
(heute) 750
900
50
60
Corcovado Bergbahn: Rio de JaneiroCorcovado
1668 1911 1966 5200 25 Compañía de los Caminos de Hierro del Sur de España, dann Compañía de los Ferrocarriles Andaluces, schließlich RENFE: Santa Fe–Gérgal, etappenweise erweitert auf Almería–Nacimiento (1963, 46.8 km), nur für Erzzüge, ab 1989 Gleichstrombetrieb, 1996 Mine geschlossen, nur noch Dieselbetrieb
1000 08.1912 1966 3000 50 CFHMP Luchon–Superbagnières de Luchon
1000 1914/24
1930
(heute) 3000 25
50
VFDM/CFTA Chemin de Fer de la Rhune: Col de St-Ignace–La Rhune
0900 1927 1949 3000 50 Rheinische AG für Braunkohlebergbau und Brikettfabrikation (RAG) (Privatbetreiber): Zahnradbahn Tagebau Gruhlwerk in Kierberg bei Köln: die 700 Meter lange Strecke verband die Braunkohle-Tagebaue mit der Brikettfabrik des Gruhlwerkes.
dreipolige Fahrleitung
1200 15.11.1950 1975 500 50 StGM: St. Gallen–Mühlegg, Umbau aus Standseilbahn, 1975 Umbau zu automatischer Standseilbahn mit einem Wagen

Drehstromgewinnung durch Umformer

Bei einem Umformer, bestehend aus zwei rotierenden elektrischen Maschinen, treibt ein Gleich- oder Wechselstrommotor über eine gemeinsame Achse einen Drehstromgenerator an, welcher den Drehstrom für die Drehstrommotoren erzeugt. So wird aus dem Gleich- oder Wechselstrom der Fahrleitung in der Lokomotive der Drehstrom erzeugt.

Drehstromgewinnung durch Umrichter

Mittels Leistungselektronik werden bei Frequenzumrichtern die Drehstrommotoren in der Lok angesteuert, wobei die elektrische Energie erst an Bord aus dem über die Fahrleitung zugeführten Gleichstrom oder Einphasen-Wechselstrom in Traktionsumrichtern in Drehstrom umgewandelt wird. Die Motoren sind über die Stromrichter gut zu steuern und zeichnen sich durch eine sehr gute Leistungsfähigkeit bei geringerem Gewicht aus.

Anfang der 1970er Jahre kam es zu den ersten Erprobungen durch die dieselelektrischen Versuchslokomotiven der Baureihe Henschel-BBC DE 2500. Nach einer Kleinserie der Henschel E 1200 war die erste in größerer Serie gebaute Drehstromlokomotive der Welt mit Traktionsumrichtern die deutsche DB-Baureihe 120.

Literatur

  • Peter-Klaus Budig: Stromrichtergespeiste Drehstromantriebe : Theorie und Betriebsverhalten von Asynchronantrieben. VDE-Verlag, Berlin 2001, ISBN 3-8007-2371-9.
  • Eberhard Seefried: Frequenzgesteuerte Drehstrom-Asynchronantriebe : Betriebsverhalten und Entwurf. (Herausgegeben von Germar Müller) 2., bearbeitete Auflage. Verlag Technik, Berlin 1992, ISBN 3-341-00995-7.
  • D. Bätzold: 100 Jahre elektrische Lokomotiven (3). In: Der Modelleisenbahner, Ausgabe 7/1979.
  • Hans G. Wägli, Schienennetz Schweiz, Réseau ferré suisse. AS-Verlag, Zürich 2010 (Dritte überarbeitete Auflage), ISBN 978-3-909111-74-9.
  • Nico Molino: Trifase in Italia 1902–1925. Gulliver, Torino 1991, ISBN 88-85361-08-0.
  • Nico Molino: Trifase in Italia 1925–1976. Gulliver, Torino 1991, ISBN 88-85361-12-9.

Kategorien: Elektrischer Fahrzeugantrieb | Bahntechnik

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