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Straßenbahn Österreich => Allgemeines => Thema gestartet von: HLS am 20. März 2016, 10:50:30

Titel: Stromsysteme
Beitrag von: HLS am 20. März 2016, 10:50:30
Hallo zusammen.

Wie ich durch das Mitlesen des Innsbruckthemas mitbekommen habe, gab es auf der STB-Strecke, bis 1983, sogar Wechselstromantriebe und seit dem wird mit 900V Gleichstrom dort gefahren.
Siehe auch: https://de.wikipedia.org/wiki/Stubaitalbahn

Jetzt hat sich aber Gmunden Züge von dort ausgeliehen um sie auf ihrer Lokalbahnstrecke einzusetzen und dort wird bekanntlich mit 750V Gleichstrom gefahren.
Siehe auch: https://de.wikipedia.org/wiki/Lokalbahn_Gmunden%E2%80%93Vorchdorf

Jetzt wirds dann aber endgültig komisch, da in der Stadt Gmunden selber mit 600V Gleichstrom gefahren wird.
Siehe auch: https://de.wikipedia.org/wiki/Stra%C3%9Fenbahn_Gmunden

Wie kommen also die IVB-Züge mit der um 150V fehlenden und die neuen Tramlink mit der ebenfalls um 150V fehlendenden Spannung zurecht?

Gab und gibt es ähnliche Sachen noch andereswo in Österreich? Mir fällt da noch z.B. die WLB ein, wie wird es da gelöst, da sind es ja gleich mal 400V Spannungsunterschied?
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: 13er am 20. März 2016, 11:02:04
600 oder 750V sind nicht so dramatisch. Es gibt auch schon länger Überlegungen, im Wiener Straßenbahnnetz auf 750V zu erhöhen. M.W. plant man dies, wenn die E1 weg sind. Auf der Badner Bahn waren ja sogar schon wiederholt (Straßenbahn-)Oldtimer unterwegs.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: HLS am 20. März 2016, 11:13:50
600 oder 750V sind nicht so dramatisch. Es gibt auch schon länger Überlegungen, im Wiener Straßenbahnnetz auf 750V zu erhöhen. M.W. plant man dies, wenn die E1 weg sind. Auf der Badner Bahn waren ja sogar schon wiederholt (Straßenbahn-)Oldtimer unterwegs.
Mit den Oldtimern ist es, wie mit einem E1 auch, kein Problem, dort schaltet man einfach von Parallel auf Serie und gut ist.

Allgemein meinst du also, dass auch die IVB-Züge kein Problem mit der niedrigeren Spannung auf der Lokalbahnstrecke in Gmunden hatten?

Was ist eigentlich für diese Motoren gefährlicher, eine zu niedrige oder eine zu hohe Spannung(jeweils wie hier um 150V)?
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: fr3 am 20. März 2016, 12:07:52
Was ist eigentlich für diese Motoren gefährlicher, eine zu niedrige oder eine zu hohe Spannung(jeweils wie hier um 150V)?
Die Motoren bekommen von der Fahrdrahtspannung nichts mit, denn sie arbeiten mit Drehstrom. Es wird demnach der Gleichstrom über Wechslerichter elektronisch in Drehstrom umgewandelt. Diese Wechselrichter haben einen bestimmten Eingangsbereich, beim Cityrunner/Flexity laut Wikipedia (https://de.wikipedia.org/wiki/Cityrunner#Beschreibung) zwischen 600 und 750 V.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: HLS am 20. März 2016, 13:50:38
Was ist eigentlich für diese Motoren gefährlicher, eine zu niedrige oder eine zu hohe Spannung(jeweils wie hier um 150V)?
Die Motoren bekommen von der Fahrdrahtspannung nichts mit, denn sie arbeiten mit Drehstrom. Es wird demnach der Gleichstrom über Wechslerichter elektronisch in Drehstrom umgewandelt. Diese Wechselrichter haben einen bestimmten Eingangsbereich, beim Cityrunner/Flexity laut Wikipedia (https://de.wikipedia.org/wiki/Cityrunner#Beschreibung) zwischen 600 und 750 V.
Also wo du da ein "und" ließt, frage ich mich schon. Hier der zitierte Abschnitt mit entsprechender Hervorhebung von mir.
Zitat
Angetrieben wird das Schienenfahrzeug mit Drehstrommotoren und einer Betriebsspannung von 600 oder 750 Volt

Edit: Egal wie auch immer ob jetzt und oder oder, es stellt sich somit vermehrt die Frage, warum man dann nicht gleich beim Wechselstrom geblieben ist und wo da genau die Schwierigkeiten lagen.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: hema am 20. März 2016, 15:31:11
Wechselstrom in der Oberleitung hat(te) den Vorteil der geringeren Fahrdrahtstärke (Kosten!) und der wesentlich geringeren Spannungsverluste, man braucht(e) also weniger Einspeisstellen an der Strecke. Der Nachteil ist, dass jedes Fahrzeug mit Trafo und Gleichrichter ausgestattet sein muss(te), da die Fahrmotoren robuste Gleichstrom-Hauptschlussmotore sind/waren. Heute, bei Verwendung von Drehstrommotoren hat sich das "Wechselstrom-Problem" ein bisschen relativiert, obwohl der schwere (teure) Trafo noch immer nötig wäre bzw. ist. Auf langen Strecken, wie bei der Bahn, nimmt man diesen Nachteil der Wechselstromversorgung in kauf, erspart man sich doch viele Versorgungspunkte und kommt außerdem mit viel kleineren Fahrdrahtquerschnitten aus. Bei hohem Strombedarf (siehe U-Bahn) weicht man bei Gleichstromversorgung ja sogar auf dicke Stromschienen aus! Bei Systemen, die sich auf ein begrenztes Gebiet beschränken, ist also Gleichstrom plus Leistungselektronik plus verschleißarme Drehstromfahrmotore die günstigste Alternative (zudem erspart man sich da einiges an Fahrzeuggewicht!).
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: HLS am 20. März 2016, 15:47:52
Danke für die Erklärung. :up:
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: 4010-freak am 20. März 2016, 17:15:22
Wechselstrom in der Oberleitung hat(te) den Vorteil der geringeren Fahrdrahtstärke (Kosten!) und der wesentlich geringeren Spannungsverluste, man braucht(e) also weniger Einspeisstellen an der Strecke. (…)
Bei hohem Strombedarf (siehe U-Bahn) weicht man bei Gleichstromversorgung ja sogar auf dicke Stromschienen aus! (…)

Das stimmt so nicht ganz. Der geringere Fahrdrahtquerschnitt hat nicht direkt etwas mit Gleich- oder Wechselstrom zu tun…

Es ist so: Die Leistung errechnet sich, egal ob bei Gleich- oder Wechselstrom, aus dem Produkt von Spannung und Strom. Die Spannung ist über die Oberleitung mehr oder weniger fix vorgegeben, der aufgenommene Strom richtet sich nach der momentanen Leistung des Fahrzeuges (also etwa beim Bergauffahren viel Leistung, im Leerlauf quasi keine Leistung).
Sprich: Wenn die Spannung höher ist, braucht das Fahrzeug für die gleiche Leistung weniger Strom. Oder bei geringerer Spannung mehr Strom.
Die Verlustleistung im Fahrdraht steigt sogar quadratisch mit der Stromstärke – also bei doppeltem Stromfluss vier Mal so viel Verlust, bei der dreifachen Stromstärke schon neun Mal so viel Verlust. Außerdem muss der Fahrdraht einen höheren Querschnitt haben wenn mehr Strom fließen soll/muss. Aus übertragungstechnischer Sicht ist es also sinnvoll, die Fahrdrahtspannung so hoch wie möglich zu wählen.

Nun ist es aber so, dass die Motoren der Fahrzeuge keine beliebig hohen Spannungen vertragen. Wenn man also eine sehr hohe Fahrdrahtspannung hat, muss man die im Fahrzeug irgendwie reduzieren. Das geht mit einem Transformator sehr einfach – funktioniert allerdings nur mit Wechselstrom.

Natürlich sind die Transformatoren in den Fahrzeugen ein zusätzlicher Aufwand und sie haben einen hohen Platz- und Gewichtsbedarf. Daher vermeidet man sie, wenn man mit den Nachteilen der geringeren Fahrdrahtspannung leben kann. Gerade Straßen- und Lokalbahnen mit ihren (im Vergleich zu "richtigen" Eisenbahnen) sehr geringen Leistungen sind dafür prädestiniert.

Zusammenfassung: Die geringeren Fahrdrahtquerschnitte und Verluste sind der höheren Spannung geschuldet und nicht dem Stromsystem an sich.


Und die Stromschienen sind dem geringeren Platzverbrauch geschuldet – hätten die U-Bahnen klassische Oberleitungen, müssten die Tunells höher sein und wären damit in der Errichtung teurer. Abseits von U-Bahnen findet man Stromschienen deshalb so selten, weil sie in einer gut erreichbaren Höhe liegen und für technisch unbedarfte Menschen eine Gefahr darstellen.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: 4010-freak am 20. März 2016, 17:20:22
Edit: Egal wie auch immer ob jetzt und oder oder, es stellt sich somit vermehrt die Frage, warum man dann nicht gleich beim Wechselstrom geblieben ist und wo da genau die Schwierigkeiten lagen.

Man wollte, dass die Stubaitalbahn mit dem Stadtnetz kompatibel ist und dort fuhr man seit jeher mit Gleichstrom. Die Beibehaltung des Wechselstromsystems hätte Zweisystemfahrzeuge erfordert.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: HLS am 20. März 2016, 22:54:01
Wechselstrom in der Oberleitung hat(te) den Vorteil der geringeren Fahrdrahtstärke (Kosten!) und der wesentlich geringeren Spannungsverluste, man braucht(e) also weniger Einspeisstellen an der Strecke. (…)
Bei hohem Strombedarf (siehe U-Bahn) weicht man bei Gleichstromversorgung ja sogar auf dicke Stromschienen aus! (…)

Zusammenfassung: Die geringeren Fahrdrahtquerschnitte und Verluste sind der höheren Spannung geschuldet und nicht dem Stromsystem an sich.


Folgendes steht so im Wiki(im ersten Link meines Eingangspostings).
Zitat
Zwar war die gesamte Oberleitung als Kettenfahrdraht ausgelegt, aber der Tragdraht war vom Fahrdraht isoliert, wodurch die Stromleitung alleine über den Fahrdraht erfolgte, was zu starkem Spannungsabfall führte.
Wenn ich deinem Posting folgen kann, wäre es aber die bessere Lösung gewesen diese Isolatoren zu entfernen um eben den Spannungsabfall zu verringern und gleichzeitig Zweisystemfahrzeug für die Stadtstrecke zu beschaffen?!
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: 4010-freak am 20. März 2016, 23:21:28
Wenn du lediglich die Isolatoren entfernst, hast du einen netten Kurzschluss  ;)


Verbreitet sind bei Eisenbahnen/Straßenbahnen folgende Kombinationen:
Hohe Spannung bei einem Wechselstromsystem
Niedrige Spannung bei einem Gleichstromsystem

Die erste Variante wird vor allem bei Vollbahnen verwendet. Vorteile: Geringere Übertragungsverluste, geringere Fahrdrahtquerschnitte, man kommt mit weniger Einspeisungspunkten aus. Nachteil: Man braucht in den Triebfahrzeugen schwere und platzfressende Transformatoren.

Die zweite Variante wird hauptsächlich bei Straßenbahnen und Lokalbahnen verwendet. Der nicht erforderliche Trafo in den Fahrzeugen ist da besonders vorteilhaft, die Übertragungsverluste wegen der geringeren erforderlichen Leistung nicht so tragisch und die vielen Einspeisungspunkte sind im urbanen Raum auch nicht so das Problem. Auf Grund der Tatsache, dass die Fahrzeuge nicht solche großen Leistungen haben, muss auch die Oberleitung nicht so stark dimensioniert sein.


Bei der Stubaitalbahn war es vermutlich zweckdienlicher, die Überlandstrecke an die Stadtstrecken anzugleichen als sich technisch aufwändige und teure Zweisystemfahrzeuge zu leisten. Noch dazu nehme ich an, dass die Oberleitung ohnehin erneuerungsbedürftig war.
Weiters ist das alte Stromsystem der Stubaitalbahn eines, das sich nicht so einfach in die obere Klassifizierung einordnen lässt – die Spannung war verhältnismäßig gering. Man nützte also ein Wechselstromsystem, ohne die Vorzüge einer wirklich hohen Spannung in Anspruch zu nehmen. Das liegt wohl daran, dass man damals noch viel experimentierte und bei der Elektrotechnik generell noch nicht den Überblick hatte, den man heute hat.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: nord22 am 21. März 2016, 08:18:09
Die schweren Transformatoren sind ein Spezifikum des in Österreich, Deutschland und der Schweiz gängigen Systems mit 15 kV/ 16,7 Hz. Moderne Bahnsysteme für Wechselstrom haben 25 kV/ 50 Hz (z.B. in Frankreich).
Die niedrige Frequenz von 16,7 Hz ist durch den Stand der Elektrotechnik um 1900 bedingt. Bei leistungsstarken Motoren war das Bürstenfeuer bei 50 Hz am Kommutator viel zu stark. Bei der Entwicklung des 1000 kW Motors EM 1001 für die Reihe 1042.500 musste Prof. Kleinrath von der Elin besondere technische Kunstgriffe vorsehen, um den Kommutatorverschleiß in Grenzen zu halten.

nord22
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: 4010-freak am 21. März 2016, 12:42:26
Stimmt natürlich, der Transformator kann umso kleiner ausfallen je höher die Frequenz ist. Aber auch mit einem Trafo für 25kV/50Hz wäre etwa ein E1 etwas überfordert  ;)
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: Ferry am 22. März 2016, 09:28:58
Stimmt natürlich, der Transformator kann umso kleiner ausfallen je höher die Frequenz ist.

Braucht man heute zur Spannungsreduktion wirklich noch Transformatoren? Lässt sich das nicht elektronisch auch bewerkstelligen?
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: invisible am 22. März 2016, 12:57:16
Stimmt natürlich, der Transformator kann umso kleiner ausfallen je höher die Frequenz ist.

Braucht man heute zur Spannungsreduktion wirklich noch Transformatoren? Lässt sich das nicht elektronisch auch bewerkstelligen?

Man könnte natürlich DC/DC-Wandler verbauen, allerdings brauchen die auch Induktivitäten, die in dieser Leistungsklasse auch nicht gerade klein und leicht sind. Außerdem dürften die Verluste dabei ein wenig größer sein, man braucht also bessere Kühlung, die man auch wieder mitschleppen muss.
Und wenn man rückspeisen will muss der Wandler in beide Richtungen funktionieren, was ihn nochmal aufwändiger macht.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: 4010-freak am 22. März 2016, 13:52:02
Solche Wandler werden normalerweise im Kleinspannungsbereich verwendet (um z.B. aus 24V 12V zu erzeugen). Von einer Anwendung bei großen Leistungen hätte ich noch nichts gehört, ich weiß auch nicht, ob das mit dem derzeitigen Stand der Technik überhaupt praktisch möglich ist.

Eine weitere Möglichkeit wäre theoretisch, den selben Trick anzuwenden, den z.B. sämtliche Handyladegeräte nützen. Da werden die 230V/50Hz aus der Steckdose nicht über einen konventionellen Trafo auf die ~5V umgewandelt, sondern zuerst gleichgerichtet und anschließend in eine hochfrequene Wechselspannung "zerhackt". Der eigentliche Trafo kann auf Grund der höheren Frequenz deutlich kleiner und leichter ausfallen. Die sekundärseitige Spannung wird dann wieder gleichgereichtet und lädt das Handy.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: invisible am 23. März 2016, 13:07:36
Solche Wandler werden normalerweise im Kleinspannungsbereich verwendet (um z.B. aus 24V 12V zu erzeugen). Von einer Anwendung bei großen Leistungen hätte ich noch nichts gehört, ich weiß auch nicht, ob das mit dem derzeitigen Stand der Technik überhaupt praktisch möglich ist.

Praktisch möglich ist es schon, nur wie gesagt: es wird sicher aufwändiger und nicht wirklich leichter als ein Trafo.

Zitat
Eine weitere Möglichkeit wäre theoretisch, den selben Trick anzuwenden, den z.B. sämtliche Handyladegeräte nützen. Da werden die 230V/50Hz aus der Steckdose nicht über einen konventionellen Trafo auf die ~5V umgewandelt, sondern zuerst gleichgerichtet und anschließend in eine hochfrequene Wechselspannung "zerhackt". Der eigentliche Trafo kann auf Grund der höheren Frequenz deutlich kleiner und leichter ausfallen. Die sekundärseitige Spannung wird dann wieder gleichgereichtet und lädt das Handy.

Ja, ein Schaltnetzteil. Aber das hat genau die selben Probleme: es wird in dieser Leistungsklasse nicht wirklich leichter, ist definitiv mehr Aufwand und wenn es rückspeisefähig sein soll nochmal komplexer. Da ist ein normaler Trafo einfach sinnvoller.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: 95B am 25. März 2016, 18:17:02
Folgendes steht so im Wiki(im ersten Link meines Eingangspostings).
Zitat
Zwar war die gesamte Oberleitung als Kettenfahrdraht ausgelegt, aber der Tragdraht war vom Fahrdraht isoliert, wodurch die Stromleitung alleine über den Fahrdraht erfolgte, was zu starkem Spannungsabfall führte.

Steht in der Wikipedia, stimmt aber nicht.

Die Fahrdrahtspannung der STB betrug übrigens bis 1926 2500 V / 42 Hz, danach 3000 V / 50 Hz.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: HLS am 25. März 2016, 23:28:49
Steht in der Wikipedia, stimmt aber nicht.

Die Fahrdrahtspannung der STB betrug übrigens bis 1926 2500 V / 42 Hz, danach 3000 V / 50 Hz.
Wie ist es also richtig?
So wie bei gewöhnlichen Kettenfahrleitungen, sprich ohne Isolierung zwischen Tragedraht und Fahrdraht?
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: 95B am 26. März 2016, 07:55:13
So wie bei gewöhnlichen Kettenfahrleitungen, sprich ohne Isolierung zwischen Tragedraht und Fahrdraht?

Ja, genau.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: HLS am 26. März 2016, 08:47:21
So wie bei gewöhnlichen Kettenfahrleitungen, sprich ohne Isolierung zwischen Tragedraht und Fahrdraht?

Ja, genau.
Woher hast du diese Infos(so plötzlich), du hast ja ein ganz paar Tage gebraucht darauf zu antworten?
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: 95B am 26. März 2016, 09:20:13
Woher hast du diese Infos(so plötzlich), du hast ja ein ganz paar Tage gebraucht darauf zu antworten?

Die Information wurde mir von einem Experten mit der Bitte um Weitergabe ins Forum zugespielt.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: HLS am 26. März 2016, 10:46:01
Woher hast du diese Infos(so plötzlich), du hast ja ein ganz paar Tage gebraucht darauf zu antworten?

Die Information wurde mir von einem Experten mit der Bitte um Weitergabe ins Forum zugespielt.
Dann mal danke für die Weiterleitung. :up:
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: Linie 41 am 26. März 2016, 11:51:37
Kann man dafür irgendeine Quelle angeben, ich würde den falschen Wikipedia-Artikel gerne editieren. Und ohne irgendeine Angabe kommen die Wiki-Nazis wieder und ändern alles zurück (blöderweise brauchte der erste, der den Artikel erstellt hat, wohl keine Quelle anzugeben :P).
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: Linie 41 am 26. März 2016, 11:54:12
Alter Schwede... auf dem dort angehängten Foto, sieht man ja ohnehin deutlich, daß Fahrdraht und Tragseil nicht voneinander isoliert sind.

(https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d8/Stubaitalbahn_letzter_Wechselstromzug.jpg)

Quelle: Wikipedia
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: scrat am 26. März 2016, 13:02:01
Ich kann auf diesem Foto kein Tragseil erkennen.  :-\
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: T1 am 26. März 2016, 13:06:58
Alter Schwede... auf dem dort angehängten Foto, sieht man ja ohnehin deutlich, daß Fahrdraht und Tragseil nicht voneinander isoliert sind.
Na ja, das ist jetzt aber unmittelbar vor der Umstellung.

Davor hat es so ausgeschaut:

(https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/ba/Stubaitalbahn_Wechselstrom_Fulpmes.jpg)
Q: Wikimedia Commons / trams aux fils. / CC BY 2.0
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: Linie 41 am 26. März 2016, 13:46:36
Na ja, das ist jetzt aber unmittelbar vor der Umstellung.

Davor hat es so ausgeschaut:

Aber ebenfalls ohne Isolation zwischen Tragseil und Fahrdraht.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: hema am 26. März 2016, 15:08:15

Aber ebenfalls ohne Isolation zwischen Tragseil und Fahrdraht.
Na sicher, alles andere wäre ja (technischer) Unfug!
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: leofink am 29. März 2016, 08:58:02
Solche Wandler werden normalerweise im Kleinspannungsbereich verwendet (um z.B. aus 24V 12V zu erzeugen). Von einer Anwendung bei großen Leistungen hätte ich noch nichts gehört, ich weiß auch nicht, ob das mit dem derzeitigen Stand der Technik überhaupt praktisch möglich ist.

Eine weitere Möglichkeit wäre theoretisch, den selben Trick anzuwenden, den z.B. sämtliche Handyladegeräte nützen. Da werden die 230V/50Hz aus der Steckdose nicht über einen konventionellen Trafo auf die ~5V umgewandelt, sondern zuerst gleichgerichtet und anschließend in eine hochfrequene Wechselspannung "zerhackt". Der eigentliche Trafo kann auf Grund der höheren Frequenz deutlich kleiner und leichter ausfallen. Die sekundärseitige Spannung wird dann wieder gleichgereichtet und lädt das Handy.

Hallo
An dem wird bereits geforscht und ein Fahrzeug ist schon mal als Versuchsträger umgerüstet worden:

https://library.e.abb.com/public/df9f385653d956bfc1257a77005472ad/11-17%201m211_DE_72dpi.pdf

Ich denke, das könnte der Schritt in die Zukunft werden.

Gruss Leo
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: Katana am 30. März 2016, 21:14:36
Um jetzt endgültig off-topic (weil Vollbahn - wir befinden uns in einem Straßenbahnboard) zu werden: Eine ähnliche Idee hats meiner Erinnerung nach in den 80er- oder 90er-Jahren für die HL-Stecken in IT gegeben: eine DC-Fahrleitung mit über 10 kV sowie Wechselrichter samt MF-Transformator am Fahrzeug. Vorteile: kleinerer Querschnitt als bei 3 kV, keine Ableitströme über die parasitären Kapazitäten, keine Spannungsabfälle an den Leitungsinduktivitäten. Dass es nicht so gekommen ist, ist wohl den Nachteilen anzulasten.

Wieder on-topic: mir scheint, dass man bei Straßen- und Lokalbahnen auch mit DC-Fahrleitung ohne Transformator ganz gut das Auslangen findet. Immerhin sind mWn Systeme bis 1500 V üblich. Vorteile bei den zuletzt genannten Ideen mit Trafo erkenne ich nicht.

Zur eigentlichen Ausgangsfrage:
Wie kommen also die IVB-Züge mit der um 150V fehlenden und die neuen Tramlink mit der ebenfalls um 150V fehlendenden Spannung zurecht?

Die kleine Spannung hat antriebstechnisch den Nachteil, dass dadurch auch die max. verfügbare Motorspannung und somit die techn. mögliche Leistung und max. Geschwindigkeit sinkt. Aber das ist eine Frage der Reserven bei der Auslegung bzw. der tatsächlich gefahrenen Geschwindigkeit. Die Frage der Auslegung gilt auch für die anderen direkt fahrleitungsabhängigen Verbraucher.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: W_E_St am 03. April 2016, 01:33:39
Zitat
Die niedrige Frequenz von 16,7 Hz ist durch den Stand der Elektrotechnik um 1900 bedingt. Bei leistungsstarken Motoren war das Bürstenfeuer bei 50 Hz am Kommutator viel zu stark. Bei der Entwicklung des 1000 kW Motors EM 1001 für die Reihe 1042.500 musste Prof. Kleinrath von der Elin besondere technische Kunstgriffe vorsehen, um den Kommutatorverschleiß in Grenzen zu halten.

Lag das nicht eher bzw. auch daran, dass man Wechselspannungsmotoren bei geringer Frequenz noch rein über die Spannung (mit Vorschaltwiderständen) in der Geschwindigkeit regeln kann, ohne die Frequenz mit verändern zu müssen? Heutige Drehstromantriebe steuern ja Spannung und Frequenz gleichzeitig! Die ÖBB 1042 ist einerseits "etwas" leistungsstärker als ein Straßenbahntriebwagen und andererseits deutlich neuer als die hier beschriebenen Fahrzeuge.

Die WLB hatten ja auch lange Wechselstrom und die Wagen (Type 20/30) fuhren und fahren problemlos mit Gleichstrom, sind allerdings etwas ruppig im Anfahren.

Ein Vorteil von Wechselstromfahrleitungen auf längeren Strecken ist sicher, dass man Speiseleitungen mit deutlich höherer Spannung parallel führen kann und entlang der Strecke nur Trafos und keine Gleichrichter-Unterwerke braucht.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: Katana am 04. April 2016, 22:58:24
Zitat
Die niedrige Frequenz von 16,7 Hz ist durch den Stand der Elektrotechnik um 1900 bedingt. Bei leistungsstarken Motoren war das Bürstenfeuer bei 50 Hz am Kommutator viel zu stark. Bei der Entwicklung des 1000 kW Motors EM 1001 für die Reihe 1042.500 musste Prof. Kleinrath von der Elin besondere technische Kunstgriffe vorsehen, um den Kommutatorverschleiß in Grenzen zu halten.

Lag das nicht eher bzw. auch daran, dass man Wechselspannungsmotoren bei geringer Frequenz noch rein über die Spannung (mit Vorschaltwiderständen) in der Geschwindigkeit regeln kann, ohne die Frequenz mit verändern zu müssen? Heutige Drehstromantriebe steuern ja Spannung und Frequenz gleichzeitig! Die ÖBB 1042 ist einerseits "etwas" leistungsstärker als ein Straßenbahntriebwagen und andererseits deutlich neuer als die hier beschriebenen Fahrzeuge.

Wenn du die richtigen Aussagen von nord22 zum Stand der Motortechnik vom Anfang des 20. Jhdts. mit den heutigen Drehstromantrieben in Zusammenhang bringst, kann ich das nicht nachvollziehen.
Zur Untermauerung von nord22: in "Rolf Fischer: Elektrische Maschinen, 3. Auflage (1979) / Hanser Verlag" ist im Abschnitt Einphasen-Kommutatormaschinen zu lesen:
Zitat
Die Verwendung von 16 2/3 Hz anstelle von 50 Hz im Bahnbetrieb ist vor alem mit Rücksicht auf die Höhe der Transformationsspannung bzw. die Grenzleistung der Motoren erfolgt. Bei 16 2/3 Hz lassen sich bei Verwendung von eingängigen Schleifenwicklungen im Anker etwa pro Achse ca. 1200 kW Motorleistung unterbringen.

Trotz der ungünstigeren Voraussetzungen werden inzwischen auch leistungsfähige Bahnmotoren für 50 Hz gebaut [....]
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: 4010-freak am 05. April 2016, 00:05:02
Zitat
Die niedrige Frequenz von 16,7 Hz ist durch den Stand der Elektrotechnik um 1900 bedingt. Bei leistungsstarken Motoren war das Bürstenfeuer bei 50 Hz am Kommutator viel zu stark. Bei der Entwicklung des 1000 kW Motors EM 1001 für die Reihe 1042.500 musste Prof. Kleinrath von der Elin besondere technische Kunstgriffe vorsehen, um den Kommutatorverschleiß in Grenzen zu halten.

Lag das nicht eher bzw. auch daran, dass man Wechselspannungsmotoren bei geringer Frequenz noch rein über die Spannung (mit Vorschaltwiderständen) in der Geschwindigkeit regeln kann, ohne die Frequenz mit verändern zu müssen? Heutige Drehstromantriebe steuern ja Spannung und Frequenz gleichzeitig!

Die Drehzahlsteuerung von Gleichstrom- und Wechselstrommotoren erfolgt über die Spannung, bei Drehstrommotoren erfolgt sie über die Frequenz.



Die Drehstrommotoren haben einige Vorteile, z.B. sind sie sehr wartungsarm. Dafür ist die Ansteuerung kompliziert – die Spannung lässt sich eben leichter regulieren als die Frequenz. Stufenlos regelbare Drehstromlokomotiven gibt es auch noch nicht allzu lange (seit den 80er-Jahren).
In Einzelfällen (vor allem bei Bergbahnen, wo man von der einfachen Rückspeisung bei Drehstrommaschinen profitierte) verwendete man auch schon viel früher Drehstromsysteme – allerdings mit zwei Oberleitungen und sehr groben Fahrstufen (z.B. Gornergratbahn, CH: Die älteren Fahrzeuge können entweder mit 7 km/h oder mit 14 km/h oder mit 21 km/h fahren, schaltet der Triebfahrzeugführer auf die nächste Stufe, beschleunigt das Fahrzeug abrupt)
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: W_E_St am 05. April 2016, 11:28:24
Zitat
Die niedrige Frequenz von 16,7 Hz ist durch den Stand der Elektrotechnik um 1900 bedingt. Bei leistungsstarken Motoren war das Bürstenfeuer bei 50 Hz am Kommutator viel zu stark. Bei der Entwicklung des 1000 kW Motors EM 1001 für die Reihe 1042.500 musste Prof. Kleinrath von der Elin besondere technische Kunstgriffe vorsehen, um den Kommutatorverschleiß in Grenzen zu halten.

Lag das nicht eher bzw. auch daran, dass man Wechselspannungsmotoren bei geringer Frequenz noch rein über die Spannung (mit Vorschaltwiderständen) in der Geschwindigkeit regeln kann, ohne die Frequenz mit verändern zu müssen? Heutige Drehstromantriebe steuern ja Spannung und Frequenz gleichzeitig! Die ÖBB 1042 ist einerseits "etwas" leistungsstärker als ein Straßenbahntriebwagen und andererseits deutlich neuer als die hier beschriebenen Fahrzeuge.

Wenn du die richtigen Aussagen von nord22 zum Stand der Motortechnik vom Anfang des 20. Jhdts. mit den heutigen Drehstromantrieben in Zusammenhang bringst, kann ich das nicht nachvollziehen.

Wenn du den Beitrag genau liest wirst du sehen, dass dieser Zusammenhang nicht von mir stammt, sondern ich ihn genausowenig nachvollziehen kann. Erst schreibt er von der Technik um 1900 und dann plötzlich von der Reieh 1042.500, die zeitlich von Umrichter-Drehstromantrieben nicht mehr so weit entfernt ist. Meine Ergänzung zu Drehstromantrieben bezieht sich nur darauf, dass nach meinem Kenntnisstand Wechsel- und Drehstrommotoren bei Frequenzen > etwa 25 Hz nicht über die Spannung in der Drehzahl geregelt werden können und deren Verwendung (ohne enorme Kunstgriffe wie bei früheren ungarischen Loks) erst mit der Erfindung der Leistungselektronik möglich war.


Zur Untermauerung von nord22: in "Rolf Fischer: Elektrische Maschinen, 3. Auflage (1979) / Hanser Verlag" ist im Abschnitt Einphasen-Kommutatormaschinen zu lesen:
Zitat
Die Verwendung von 16 2/3 Hz anstelle von 50 Hz im Bahnbetrieb ist vor alem mit Rücksicht auf die Höhe der Transformationsspannung bzw. die Grenzleistung der Motoren erfolgt. Bei 16 2/3 Hz lassen sich bei Verwendung von eingängigen Schleifenwicklungen im Anker etwa pro Achse ca. 1200 kW Motorleistung unterbringen.

Trotz der ungünstigeren Voraussetzungen werden inzwischen auch leistungsfähige Bahnmotoren für 50 Hz gebaut [....]

Auch Fach-Autoren können irren. Ich halte es durchaus für möglich, dass das EIN Faktor war, aber sicher nicht der einzige.

Lag das nicht eher bzw. auch daran, dass man Wechselspannungsmotoren bei geringer Frequenz noch rein über die Spannung (mit Vorschaltwiderständen) in der Geschwindigkeit regeln kann, ohne die Frequenz mit verändern zu müssen? Heutige Drehstromantriebe steuern ja Spannung und Frequenz gleichzeitig!

Die Drehzahlsteuerung von Gleichstrom- und Wechselstrommotoren erfolgt über die Spannung, bei Drehstrommotoren erfolgt sie über die Frequenz.

Das stimmt so nicht, auch Wechselstrommotoren sind normalerweise von der Drehzahl starr an die Netzfrequenz gebunden, entweder synchron (sie laufen immer mit der fix errechenbaren Synchrondrehzahl abhängig von der Anzahl der Motorwicklungen und der Frequenz, z.B. bei einem Polpaar und 50 Hz 3000 Umdrehungen pro Minute) oder asynchron (Synchrondrehzahl minus einem mehr oder weniger fixen Wert, genannt "Schlupf", bei gleichen Voraussetzungen wie im oberen Beispiel wenn mich meine Erinnerung nicht trügt ungefähr 2800 Umdrehungen/min). Bei niedrigen Frequenzen kann man aber noch über die Spannung brauchbar die Drehzahl beeinflussen, bei höheren Frequenzen sinkt nur die Leistung bei steigender Stromaufnahme, sprich der Motor brennt bei Unterspannung unter Last  irgendwann ab.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: leofink am 05. April 2016, 16:21:43


Die Drehzahlsteuerung von Gleichstrom- und Wechselstrommotoren erfolgt über die Spannung, bei Drehstrommotoren erfolgt sie über die Frequenz.


Das stimmt so nicht, auch Wechselstrommotoren sind normalerweise von der Drehzahl starr an die Netzfrequenz gebunden, entweder synchron (sie laufen immer mit der fix errechenbaren Synchrondrehzahl abhängig von der Anzahl der Motorwicklungen und der Frequenz, z.B. bei einem Polpaar und 50 Hz 3000 Umdrehungen pro Minute) oder asynchron (Synchrondrehzahl minus einem mehr oder weniger fixen Wert, genannt "Schlupf", bei gleichen Voraussetzungen wie im oberen Beispiel wenn mich meine Erinnerung nicht trügt ungefähr 2800 Umdrehungen/min). Bei niedrigen Frequenzen kann man aber noch über die Spannung brauchbar die Drehzahl beeinflussen, bei höheren Frequenzen sinkt nur die Leistung bei steigender Stromaufnahme, sprich der Motor brennt bei Unterspannung unter Last  irgendwann ab.

Hallo
Ich rate dir zu folgendem Fachbuch:
http://www.springer.com/de/book/9783642452260
Hier wird der Traktionsmotor gut erklärt.
Und wenn Du's noch genauer wissen willst:
http://www.springer.com/gp/book/9783709143803
Sollte in einer technischen Bibliothek heute noch vorhanden sein.

Dann bist Du schnell von Deiner Meinung, dass der Einphasen Seriemotor mit seiner Drehzahlsteuerung in irgendeiner Form von der Frequenz abhängig ist, geheilt.

Und hier die Beschreibung der Re 4/4 II der SBB. In den Schemas siehst du, dass die Regelung des Motors rein durch die Spannung erfolgt.

http://www.e-periodica.ch/digbib/view?rid=sbz-002:1970:88::271#2382

Gruss Leo
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: 4010-freak am 05. April 2016, 20:07:10
Die Drehzahlsteuerung von Gleichstrom- und Wechselstrommotoren erfolgt über die Spannung, bei Drehstrommotoren erfolgt sie über die Frequenz.

Das stimmt so nicht, auch Wechselstrommotoren sind normalerweise von der Drehzahl starr an die Netzfrequenz gebunden, entweder synchron (sie laufen immer mit der fix errechenbaren Synchrondrehzahl abhängig von der Anzahl der Motorwicklungen und der Frequenz, z.B. bei einem Polpaar und 50 Hz 3000 Umdrehungen pro Minute) oder asynchron (Synchrondrehzahl minus einem mehr oder weniger fixen Wert, genannt "Schlupf", bei gleichen Voraussetzungen wie im oberen Beispiel wenn mich meine Erinnerung nicht trügt ungefähr 2800 Umdrehungen/min).

Ok. Im Grunde hast du ja Recht, da auch Drehstrom in die Kategorie Wechselstrom fällt und daher Drehstrommaschinen eigentlich auch Wechselstrommaschinen sind. Auch wenn es eher unüblich ist, dass man ein Dreiphasen-Wechselstromsystem (Drehstromsystem) als Wechselstrom bezeichnet wenn man parallel dazu ein Einphasen-Wechselstromsystem betrachtet – da wird, um solchen Missverständnissen vorzubeugen, das Einphasensystem als Wechselstromsystem und das Dreiphasensystem als Drehstromsystem bezeichnet.

Ich meinte jedenfalls die "klassischen" Einphasenwechselstrommotoren – und da ist die Drehzahl von der Spannung und nicht von der Frequenz abhängig.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: 4498 am 30. Juli 2016, 11:41:48
Ich meinte jedenfalls die "klassischen" Einphasenwechselstrommotoren – und da ist die Drehzahl von der Spannung und nicht von der Frequenz abhängig.

Dass die Drehzahl von der Spannung abhängt, halte ich für ein Gerücht. Wenn so etwas wie die Badner Bahn mit 30km/h eine Systemtrennstelle überfährt, ändert sich nicht die Drehzahl, wohl aber die Spannung. Und die Spannung am Fahrdraht ist sowieso irrelevant, da sie nicht an die Motoren kommt. Welche Spannung am Motor anliegt, hängt davon ab, wie viel an den Vorwiderständen abfällt, das ist wiederum gemäß Ohm davon abhängig, wieviel Strom durch die Vorwiderstände und damit die Motoren fließt, und der Strom durch die Motoren hängt wiederum von der anliegenden Spannung und der Drehzahl ab ... da ist offensichtlich ein Gleichungssystem zu lösen. Und die Leistung des Motors (Spannung am Motor mal Stromstärke minus Verluste) dividiert durch die Drehzahl ist das Antriebsmoment, und dieses Antriebsmoment bzw. die auf die Schiene gebrachte Kraft vermindert um die sonstigen Kräfte (Verluste, bergauf, bergab) ist, dividiert durch die Masse des Zuges die Beschleunigung, also die Drehzahländerung. Just my 2 cents.

Die klassischen Einphasenwechselstrommotoren sind vom Grundprinzip her Gleichstrom-Reihenschlussmaschinen, wie wir sie vom Straßenbahnbetrieb her kennen. Die 16 2/3 Hz unserer Bahn sind, soweit ich das weiß, damals ein Kompromiss zwischen Transformierbarkeit (Versorgungsmöglichkeit) und Einsatzmöglichkeit von Reihenschlussmaschinen gewesen - diese Maschinen zeichnen sich ja durch ein starkes Anfahrmoment aus.

Ganz trivial ist der Einsatz von (Gleichstrom)-Reihenschlussmaschinen mit Wechselstrom natürlich nicht, das wurde hier ...

Die niedrige Frequenz von 16,7 Hz ist durch den Stand der Elektrotechnik um 1900 bedingt. Bei leistungsstarken Motoren war das Bürstenfeuer bei 50 Hz am Kommutator viel zu stark. Bei der Entwicklung des 1000 kW Motors EM 1001 für die Reihe 1042.500 musste Prof. Kleinrath von der Elin besondere technische Kunstgriffe vorsehen, um den Kommutatorverschleiß in Grenzen zu halten.

... aber schon erwähnt.

600 oder 750V sind nicht so dramatisch. Es gibt auch schon länger Überlegungen, im Wiener Straßenbahnnetz auf 750V zu erhöhen. M.W. plant man dies, wenn die E1 weg sind. Auf der Badner Bahn waren ja sogar schon wiederholt (Straßenbahn-)Oldtimer unterwegs.
Mit den Oldtimern ist es, wie mit einem E1 auch, kein Problem, dort schaltet man einfach von Parallel auf Serie und gut ist.

Muss man doch nicht, entscheidend ist der maximal erlaubte Motorstrom. Einfach langsamer aufschalten, und gut ists. Das macht der normale "gute" Fahrer sowieso automatisch, denn Motorstrom und Antriebsmoment hängen ja zusammen (meiner Erinnerung nach ist das Drehmoment proportional zum Quadrat des Motorstroms).
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: Linie 41 am 31. Juli 2016, 10:11:54
Gemeint ist wohl, daß die maximale Drehzahl von der Spannung abhängt (und da natürlich die maximale Motorspannung und nicht die Fahrdrahtspannung).
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: leofink am 15. August 2016, 10:35:59
Dass die Drehzahl von der Spannung abhängt, halte ich für ein Gerücht. Wenn so etwas wie die Badner Bahn mit 30km/h eine Systemtrennstelle überfährt, ändert sich nicht die Drehzahl, wohl aber die Spannung. Und die Spannung am Fahrdraht ist sowieso irrelevant, da sie nicht an die Motoren kommt. Welche Spannung am Motor anliegt, hängt davon ab, wie viel an den Vorwiderständen abfällt, das ist wiederum gemäß Ohm davon abhängig, wieviel Strom durch die Vorwiderstände und damit die Motoren fließt, und der Strom durch die Motoren hängt wiederum von der anliegenden Spannung und der Drehzahl ab ... da ist offensichtlich ein Gleichungssystem zu lösen. Und die Leistung des Motors (Spannung am Motor mal Stromstärke minus Verluste) dividiert durch die Drehzahl ist das Antriebsmoment, und dieses Antriebsmoment bzw. die auf die Schiene gebrachte Kraft vermindert um die sonstigen Kräfte (Verluste, bergauf, bergab) ist, dividiert durch die Masse des Zuges die Beschleunigung, also die Drehzahländerung. Just my 2 cents.

Hallo
Ich kenne keine Spannungstrennstelle, bei denen man mit eingeschalteten Fahrmotoren durchfährt.

Das Argument mit den Widerständen zieht auch nicht: Lässt sich ganz einfach mit der Ohmschen Formel beweisen:
U=R*I, oder umgestaltet: I = U/R: Wenn du die Spannung verdoppelst, bei gleichem Widerstand, hast du auch den doppelten Strom.
Da der Strom bekanntlich proportional zur Zugkraft ist, bekommt das Fahrzeug einen gewaltigen Tritt in den Hintern.
Lässt sich auch durch die Leistungsformel nachweisen: P=U*I: Wenn sich der Strom verdoppelt, verdoppelt sich auch die Leistung.
Abgesehen davon, wäre es auch nicht besonders geschickt, wenn der Stromabnehmer die Netze überbrückt: Hohe Ausgleichsströme und Lichtbögen wären die Folge.
Darum ist immer ein stromloses Stück Fahrleitung eingeschaltet, das mindestens so lang sein muss, wie die breiteste Stromabnehmerpalette ist.
Hier zum Beispiel gut sichtbar, das ca. 5 Meter lange Stück, das abgetrennt ist. In Zürich Rehalp, wo die Forchbahn von 1200 auf 600 Volt der VBZ wechselt.
https://www.google.ch/maps/@47.3510699,8.5828441,3a,45.3y,357.05h,101.32t/data=!3m4!1e1!3m2!1sslpdApIckM0ucarwh1FiNw!2e0

Unten habe ich noch ein Schema der Ae4/7 BBC dazugelegt. Dort sind die Spannungen angegeben.
Gruss Leo
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: 4498 am 17. August 2016, 10:45:01
Ich kenne keine Spannungstrennstelle, bei denen man mit eingeschalteten Fahrmotoren durchfährt.

Das habe ich nicht behauptet. Das Beispiel war vielleicht etwas unpassend. Gemeint habe ich nur (Badner Bahn zum Beispiel), dass ich vor dem Trenner 30 km/h auf 600 Volt fahre und nach dem Trenner mit 850 Volt und sich daher nichts ändert. Das Beispiel ist schlecht, weil die leerlaufenden Maschinen sowieso nicht mitkriegen, was sich oben am Fahrdraht tut.

Das Argument mit den Widerständen zieht auch nicht: Lässt sich ganz einfach mit der Ohmschen Formel beweisen:
U=R*I, oder umgestaltet: I = U/R: Wenn du die Spannung verdoppelst, bei gleichem Widerstand, hast du auch den doppelten Strom.

Das Problem mit dem Ohmschen Gesetz ist es, dass es nur am Ohmschen Widerstand gilt. Motoren können niemals als ohmsche Widerstände betrachtet werden.

Da der Strom bekanntlich proportional zur Zugkraft ist, bekommt das Fahrzeug einen gewaltigen Tritt in den Hintern.
Lässt sich auch durch die Leistungsformel nachweisen: P=U*I: Wenn sich der Strom verdoppelt, verdoppelt sich auch die Leistung.

Da ist jetzt ein Fehler in Deiner Betrachtung. Gerade vorhin schreibst Du von einer Spannugsverdopplung, die zu einer Stromverdopplung führt. Am reinen ohmschen Widerstand ist das auch richtig. Nur: Doppelte Spannung und doppelte Stromstärke bedeutet nach P=U*I doch nicht zweifache, sondern vierfache Leistung. Das sieht man auch, wenn man die beiden Formeln kombiniert, da ergibt sich entweder P=U2/R oder P=I2*R.

Abgesehen davon, wäre es auch nicht besonders geschickt, wenn der Stromabnehmer die Netze überbrückt: Hohe Ausgleichsströme und Lichtbögen wären die Folge.
Darum ist immer ein stromloses Stück Fahrleitung eingeschaltet, das mindestens so lang sein muss, wie die breiteste Stromabnehmerpalette ist.
Hier zum Beispiel gut sichtbar, das ca. 5 Meter lange Stück, das abgetrennt ist. In Zürich Rehalp, wo die Forchbahn von 1200 auf 600 Volt der VBZ wechselt.
https://www.google.ch/maps/@47.3510699,8.5828441,3a,45.3y,357.05h,101.32t/data=!3m4!1e1!3m2!1sslpdApIckM0ucarwh1FiNw!2e0

Das ist klar. Deine Äußerung ist vielleicht auf mein blödes Beispiel zurückzuführen. Tut mir leid.

Man kann bei jedem Zweipol, also auch bei einem Motor einen Ohmschen Widerstand angeben. Das betrifft aber nur einen momentanen Arbeitspunkt. Man misst Strom und Spannung zwischen zwei Polen, dividiert die beiden Zahlen durcheinander durch.

Nehmen wir als einfaches Beispiel einen voll ausgeschalteten Straßenbahnwagen her. Spannung am Zweipol "Motorensystem" ist Fahrdrahtspannung. Der Wagen wird weiter beschleunigen. Der Strom sinkt, damit auch die Leistung. Die rechnerische Größe "ohmscher Widerstand" wird mit steigender Drehzahl größer.

Unten habe ich noch ein Schema der Ae4/7 BBC dazugelegt. Dort sind die Spannungen angegeben.

Aha. Jetzt verstehe ich, was Du meinst. Ich sehe hier auf den ersten Blick keine Vorwiderstände wie bei der Straßenbahn, sondern Abgriffe auf der Sekundärspule eines Trafos. Da kann ich auf der Sekundärseite in Abhängigkeit der Wendungszahlen Spannungen definieren, die auch - im Idealfall - unabhängig von der aufgenommenen Stromstärke und damit vom Betriebszustand der Motoren sind. Damit gilt: Fahrstufe ist gleich anliegende Spannung an den Motoren.

Das Wesen von Fahrstufen ist es aber, dass sie zum Beschleunigen verwendet werden. Einer Fahrstufe eine Geschwindigkeit zuordnen geht auch hier nicht.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: leofink am 18. August 2016, 10:28:25

Ich kenne keine Spannungstrennstelle, bei denen man mit eingeschalteten Fahrmotoren durchfährt.
Das habe ich nicht behauptet. Das Beispiel war vielleicht etwas unpassend. Gemeint habe ich nur (Badner Bahn zum Beispiel), dass ich vor dem Trenner 30 km/h auf 600 Volt fahre und nach dem Trenner mit 850 Volt und sich daher nichts ändert. Das Beispiel ist schlecht, weil die leerlaufenden Maschinen sowieso nicht mitkriegen, was sich oben am Fahrdraht tut.

Das Problem mit dem Ohmschen Gesetz ist es, dass es nur am Ohmschen Widerstand gilt. Motoren können niemals als ohmsche Widerstände betrachtet werden.

Es geht um den Vorschaltwiderstand, der ein reiner ohmscher Widerstand ist! In dem Moment wo der Motor mit der Drehzahl X dreht bleibt auch der Schweinwiderstand des Motor gleich, da die Gegen-EMK nicht ändert. Kommt nun die doppelte Spannung, so ist für den Moment die Stromstärke entsprechen höher. Was nachher passiert, steht auf einem andern Blatt.

Da der Strom bekanntlich proportional zur Zugkraft ist, bekommt das Fahrzeug einen gewaltigen Tritt in den Hintern.
Lässt sich auch durch die Leistungsformel nachweisen: P=U*I: Wenn sich der Strom verdoppelt, verdoppelt sich auch die Leistung.

Da ist jetzt ein Fehler in Deiner Betrachtung. Gerade vorhin schreibst Du von einer Spannugsverdopplung, die zu einer Stromverdopplung führt. Am reinen ohmschen Widerstand ist das auch richtig. Nur: Doppelte Spannung und doppelte Stromstärke bedeutet nach P=U*I doch nicht zweifache, sondern vierfache Leistung. Das sieht man auch, wenn man die beiden Formeln kombiniert, da ergibt sich entweder P=U2/R oder P=I2*R.

Ja, sorry, da hast Du recht. Aber: dementsprechend grösser fällt der Tritt in den Hintern aus.  :D

Man kann bei jedem Zweipol, also auch bei einem Motor einen Ohmschen Widerstand angeben. Das betrifft aber nur einen momentanen Arbeitspunkt. Man misst Strom und Spannung zwischen zwei Polen, dividiert die beiden Zahlen durcheinander durch.

Nehmen wir als einfaches Beispiel einen voll ausgeschalteten Straßenbahnwagen her. Spannung am Zweipol "Motorensystem" ist Fahrdrahtspannung. Der Wagen wird weiter beschleunigen. Der Strom sinkt, damit auch die Leistung. Die rechnerische Größe "ohmscher Widerstand" wird mit steigender Drehzahl größer.

Ja und gerade deswegen, bekommst du beim überfahren einer Spannungstrennstelle, in Richtung höhere Spannung einen mächtigen Impuls, wenn du nichts an der Schaltung änderst. Entweder muss die Fahrstufe nach unten angepasst werden, oder die Motoren müssen umgruppiert werden.


Unten habe ich noch ein Schema der Ae4/7 BBC dazugelegt. Dort sind die Spannungen angegeben.

Aha. Jetzt verstehe ich, was Du meinst. Ich sehe hier auf den ersten Blick keine Vorwiderstände wie bei der Straßenbahn, sondern Abgriffe auf der Sekundärspule eines Trafos. Da kann ich auf der Sekundärseite in Abhängigkeit der Wendungszahlen Spannungen definieren, die auch - im Idealfall - unabhängig von der aufgenommenen Stromstärke und damit vom Betriebszustand der Motoren sind. Damit gilt: Fahrstufe ist gleich anliegende Spannung an den Motoren.

Das Wesen von Fahrstufen ist es aber, dass sie zum Beschleunigen verwendet werden. Einer Fahrstufe eine Geschwindigkeit zuordnen geht auch hier nicht.

Der Vorwiderstand hat in Etwa dieselbe Funktion wie der Trafo, nämlich die Spannung an den Polklemmen des Motors herunter zu setzen. Nur geschieht dies nicht verlustfrei.
Im Übrigen werden die Fahrstufen auch zum Konstant halten der Geschwindigkeit benützt. Kein Fahrzeug, Vielleicht Zahnradbahnen ausgenommen, fährt immer auf der grössten Stufe bzw mit voll ausgesteuerter Elektronik. Heute mit den Chopper- und Drehstromantrieben mehr denn weniger.

Natürlich kann man keine absolute Geschwindigkeit, jeder Stufe, sei sie nun durch Trafo, oder durch Vorwiderstand erzeugt, zuordnen.
Schliesslich ändern sich die Fahrwiderstände laufend.
Was man aber kann ist jeder Stufe eine Zugkraft - Drehzahl- bzw. Geschwindigkeits- Kennlinie zuordnen. So wie das hier auf Seite 4.2-8 für die 32 Stufen der Re 6/6 geschieht:
https://documents.epfl.ch/groups/t/tr/traction/www/documents/ZusammET.pdf

Dasselbe lässt sich auch für jede Widerstandsstufe auf Gleichstrom durchführen.

Aber im Prinzip sind wir uns ziemlich einig :-)
Gruss Leo

MOD-EDIT: Zitatverschachtelung korrigiert. Bitte achte auf korrekte Zitierweise. Die Zitate müssen so verschachtelt sein, dass der Text deines Postings nicht im eingerückten Teil steht. Die Vorschaufunktion hilft dir dabei.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: W_E_St am 18. August 2016, 21:09:29
Zitat
Das Problem mit dem Ohmschen Gesetz ist es, dass es nur am Ohmschen Widerstand gilt. Motoren können niemals als ohmsche Widerstände betrachtet werden.

Gleichstrommotoren schon annähernd, da gibt es keinen induktiven Blindwiderstand und ähnlich nette Dinge.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: invisible am 19. August 2016, 02:25:01
Zitat
Das Problem mit dem Ohmschen Gesetz ist es, dass es nur am Ohmschen Widerstand gilt. Motoren können niemals als ohmsche Widerstände betrachtet werden.

Gleichstrommotoren schon annähernd, da gibt es keinen induktiven Blindwiderstand und ähnlich nette Dinge.

ET ist bei mir schon eine Zeitlang her, aber hat man nicht durch die Kommutierung intern einen Wechselstrom durch die Motorwicklung und damit automatisch einen Blindwiderstand?
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: W_E_St am 24. August 2016, 13:37:09
Zitat
Das Problem mit dem Ohmschen Gesetz ist es, dass es nur am Ohmschen Widerstand gilt. Motoren können niemals als ohmsche Widerstände betrachtet werden.

Gleichstrommotoren schon annähernd, da gibt es keinen induktiven Blindwiderstand und ähnlich nette Dinge.

ET ist bei mir schon eine Zeitlang her, aber hat man nicht durch die Kommutierung intern einen Wechselstrom durch die Motorwicklung und damit automatisch einen Blindwiderstand?

Puh, langsam wirds kompliziert... weiß ich ehrlich gesagt auch nicht!
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: 4463 am 05. Oktober 2016, 20:41:34
Zitat
Das Problem mit dem Ohmschen Gesetz ist es, dass es nur am Ohmschen Widerstand gilt. Motoren können niemals als ohmsche Widerstände betrachtet werden.

Gleichstrommotoren schon annähernd, da gibt es keinen induktiven Blindwiderstand und ähnlich nette Dinge.

ET ist bei mir schon eine Zeitlang her, aber hat man nicht durch die Kommutierung intern einen Wechselstrom durch die Motorwicklung und damit automatisch einen Blindwiderstand?

Puh, langsam wirds kompliziert... weiß ich ehrlich gesagt auch nicht!
Eher nicht, weil die Wicklungen ja beim kommutieren kurz spannungsfrei sind und daher in der Zeit kein definiertes Potential haben (die Wicklungen sind ja keine Kondensatoren, die sich aufladen). Demnach wird eigentlich immer nur ein Gleichstrom in die umgekehrte Richtung angelegt - also eine Stufenfunktion, und kein Sinus.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: W_E_St am 05. Oktober 2016, 23:11:28
Zitat
Das Problem mit dem Ohmschen Gesetz ist es, dass es nur am Ohmschen Widerstand gilt. Motoren können niemals als ohmsche Widerstände betrachtet werden.

Gleichstrommotoren schon annähernd, da gibt es keinen induktiven Blindwiderstand und ähnlich nette Dinge.

ET ist bei mir schon eine Zeitlang her, aber hat man nicht durch die Kommutierung intern einen Wechselstrom durch die Motorwicklung und damit automatisch einen Blindwiderstand?

Puh, langsam wirds kompliziert... weiß ich ehrlich gesagt auch nicht!
Eher nicht, weil die Wicklungen ja beim kommutieren kurz spannungsfrei sind und daher in der Zeit kein definiertes Potential haben (die Wicklungen sind ja keine Kondensatoren, die sich aufladen). Demnach wird eigentlich immer nur ein Gleichstrom in die umgekehrte Richtung angelegt - also eine Stufenfunktion, und kein Sinus.

Würde aber die Induktivität den Abfall bzw. anschließenden Wiederanstieg nicht bremsen und somit ein sagen wir sinusähnliches Bild ergeben statt reiner Rechtecke?
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: invisible am 06. Oktober 2016, 08:07:30
Eher nicht, weil die Wicklungen ja beim kommutieren kurz spannungsfrei sind und daher in der Zeit kein definiertes Potential haben (die Wicklungen sind ja keine Kondensatoren, die sich aufladen). Demnach wird eigentlich immer nur ein Gleichstrom in die umgekehrte Richtung angelegt - also eine Stufenfunktion, und kein Sinus.

Die Wicklungen sind zwar keine Kondensatoren, aber dafür Induktivitäten. Genau darum hat man ja Bürstenfeuer :-)
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: 4463 am 06. Oktober 2016, 21:18:06
Stimmt - ich hatte irgendwie nicht dran gedacht, dass sich ja die Leiterschleife (bzw. die Wicklungen) im Magnetfeld weiterbewegen. ::)
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: leofink am 07. Oktober 2016, 09:16:51

ET ist bei mir schon eine Zeitlang her, aber hat man nicht durch die Kommutierung intern einen Wechselstrom durch die Motorwicklung und damit automatisch einen Blindwiderstand?

Ja, und das war genau das Problem: Während bei der durch die Kohlen kurzgeschlossenen Rotorwindung beim Gleichstrommotor nicht besonders viel passiert, da die Stromrichtung im Stator nicht ändert, wird in der, von den Kohlen kurzgeschlossenen Rotorspule des Wechselstrommotors, bei dem die Stromrichtung im Stator im Takt der Frequenz ändert eine Spannung induziert. Die kurzgeschlossene Rotorspule mit der dazugehörigen Statorspule kannst Du sozusagen als Trafo ansehen. Genau das wird beim Drehstrommotor ja ausgenützt, indem der Rotor rein über die Induktion mit Spannung versorgt wird.
Und genau das war die Krux beim Wechselstrommotor. Mit 50HZ (Je höher die Frequenz, bzw,. je schneller die Spannungsänderung, desto höher die Induktion) war das lange Zeit nicht in den Griff zu kriegen. Mit 16 2/3 HZ hat man dann das in den Griff bekommen. Mit phasenverschobenem Wendefeld UND der Kompensationswicklung, die als Spirale über den Hauptpolen liegt.
Gruss Guru
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: E1-c3 am 15. Oktober 2018, 21:34:46
Bezüglich der Stromstärke bei der Straßenbahn tut sich bei mir derzeit eine Frage auf: Wie viele Ampère Betriebsstrom liefert eigentlich eine normale 600 Volt-Oberleitung der wiener Straßenbahn? Laut Wikipedia sind es bei der U-Bahn-Stromschiene 4,8 bis 7 kA, die gezogen werden; über die Straßenbahn habe ich diesbezüglich in den endlosen Weiten des Internets aber nichts gefunden. Könnte mir vielleicht jemand weiterhelfen?
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: hema am 16. Oktober 2018, 01:36:27
1000 A.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: E1-c3 am 17. Oktober 2018, 12:55:06
Danke @hema!
Weißt du vielleicht auch, wie viel es bei der U6 sind?
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: hema am 17. Oktober 2018, 14:10:25
Wissen tue ich es nicht, schätze aber, dass es das Doppelte sein wird. Die mögliche Obergrenze ist durch die Fahrdrahtstärke (Querschnitt) gegeben und da geht halt bei der Straßenbahn im Bereich der Einfachleitung nicht mehr. Im Bereich der Hochkettenfahrleitungen wäre ein höherer Wert möglich, ich weiß nicht, ob das im Wiener Straßenbahnbereich wo ausgenützt wird.
Titel: Re: Stromsysteme
Beitrag von: E1-c3 am 17. Oktober 2018, 15:31:13
Ok danke :up: - jetzt weiß ich auch, warum es bei der Stromschiene so viele sind. :D