Autor Thema: Stromsysteme  (Gelesen 35397 mal)

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HLS

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Stromsysteme
« 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?
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Ich fühle mich nicht zu dem Glauben verpflichtet, dass derselbe Gott, der uns mit Sinnen, Vernunft und Verstand ausgestattet hat, von uns verlangt, dieselben nicht zu benutzen. Dieter Nuhr

13er

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Re: Stromsysteme
« Antwort #1 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.
Mit uns kommst du sicher... zu spät.

HLS

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Re: Stromsysteme
« Antwort #2 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)?
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fr3

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Re: Stromsysteme
« Antwort #3 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 zwischen 600 und 750 V.

HLS

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Re: Stromsysteme
« Antwort #4 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 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.
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hema

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Re: Stromsysteme
« Antwort #5 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!).
Niemand ist gezwungen meine Meinung zu teilen!

HLS

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Re: Stromsysteme
« Antwort #6 am: 20. März 2016, 15:47:52 »
Danke für die Erklärung. :up:
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Re: Stromsysteme
« Antwort #7 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.

Die Reihe 4010 (1965-2008). Der wahrscheinlich schönste Triebzug der Welt.

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Re: Stromsysteme
« Antwort #8 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.

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HLS

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Re: Stromsysteme
« Antwort #9 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?!
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Re: Stromsysteme
« Antwort #10 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.

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nord22

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Re: Stromsysteme
« Antwort #11 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

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Re: Stromsysteme
« Antwort #12 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  ;)

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Ferry

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Re: Stromsysteme
« Antwort #13 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?
Weißt du, wie man ein A....loch neugierig macht? Nein? - Na gut, ich sag's dir morgen. (aus "Kottan ermittelt - rien ne va plus")

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Re: Stromsysteme
« Antwort #14 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.
Liebe Fahrgäste: Der Zug ist abgefahren.