Bahnstrom: Warum 16,7Hz? < Elektrotechnik < Ingenieurwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 18:14 Mo 17.02.2014 | | Autor: | Marcel08 |
Hallo zusammen!
Ich hätte zum Thema elektrische Bahnstromversorgung zwei Fragen:
1.) Ich würde gerne in Erfahrung bringen, warum elektrifizierte Züge in Deutschland und Österreich lange Zeit mit einer Frequenz von [mm] f=\bruch{50}{3}Hz=16\bruch{2}{3}Hz [/mm] betrieben wurden.
2.) Warum hat man diese Frequenz geringfügig auf f=16,7Hz angehoben?
Diese Frage wird in zahlreichen Internetforen oftmals mit widersprüchlichen Argumenten diskutiert, sodass ich mich mit dieser Frage an euch wende.
Über hilfreiche Antworten würde ich mich freuen; vielen Dank!
Marcel
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 18:49 Mo 17.02.2014 | | Autor: | Infinit |
Hallo Marcel,
zu diesem Thema kann ich eigentlich nur wiedergeben, was ich vor über 30 Jahren bei den Energietchnikern dazu hörte und das leuchtet mir auch heute noch ein.
Der Stromwender, der zum Rundlaufen des Motors benötigt wird, zieht bei hohen Frequenzen ordentliche Funken, so dass ein recht großer Verschleiß damit einher geht. So baute man einen weiteren Pol dazu und so kamen die 16 2/3 Hz zustande. Weiterhin hat man den Vorteil, dass die durch Blindströme verursachten Spannungsabfälle an den Windungen, die als Induktivität wirken, nur ein Drittel so groß sind wie bei einem 50-Hz-System.
Was die Anhebung auf 16.7 Hz angeht, so muss man wissen, dass zur Entkopplung von Bahnstromnetz und dem restlichen Stromnetz Umformer eingesetzt werden, eine Kombination von Motor und Generator, wodurch auch bei leicht unterschiedlichen Frequenzen Leistung, in diesem Fall vom Stromnetz zum Bahnnetz, transportiert werden kann. Der zum Anlaufen von Asynchronmaschinen benötigte Schlupf ist damit gegeben. Bei einem genau ganzzahligen Verhältnis zwischen der Frequenz des Stromnetzes mit 50 Hz und der Frequenz des Bahnnetzes mit 16 2/3 Hz kommt es auf einer Phase zu einem unerwünschten Gleichanteil, der die Maschine unerwünschterweise warm werden lässt. Da die Frequenz des Stromnetzes bei Belastung sowieso schwankt, ist dieser Schlupf normalerweise gegeben, so dass über große Zeiträume kein Gleichanteil auftritt, aber sicher ist sicher.
Viele Grüße,
Infinit
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 19:29 Mo 17.02.2014 | | Autor: | Marcel08 |
Hallo!
Vielen Dank für deine schnelle und ausführliche Antwort.
> Hallo Marcel,
> zu diesem Thema kann ich eigentlich nur wiedergeben, was
> ich vor über 30 Jahren bei den Energietchnikern dazu
> hörte und das leuchtet mir auch heute noch ein.
> Der Stromwender, der zum Rundlaufen des Motors benötigt
> wird, zieht bei hohen Frequenzen ordentliche Funken, so
> dass ein recht großer Verschleiß damit einher geht. So
> baute man einen weiteren Pol dazu und so kamen die 16 2/3
> Hz zustande. Weiterhin hat man den Vorteil, dass die durch
> Blindströme verursachten Spannungsabfälle an den
> Windungen, die als Induktivität wirken, nur ein Drittel so
> groß sind wie bei einem 50-Hz-System.
Das ist ein interessanter Aspekt. Welche wirtschaftlichen Implikationen ergeben sich daraus für die Infrastruktur-Betriebsmittel einer Bahnanlage? Kann man daraus schließen, dass die benötigten Abstände zwischen den einzelnen Unterwerken einer Bahnanlage in etwa um den Faktor 3 ansteigen? Die Betriebsmittel dürften sich zudem von denen des 50-Hz-Netzes auch in der Baugröße unterscheiden, oder?
> Was die Anhebung auf 16.7 Hz angeht, so muss man wissen,
> dass zur Entkopplung von Bahnstromnetz und dem restlichen
> Stromnetz Umformer eingesetzt werden, eine Kombination von
> Motor und Generator, wodurch auch bei leicht
> unterschiedlichen Frequenzen Leistung, in diesem Fall vom
> Stromnetz zum Bahnnetz, transportiert werden kann. Der zum
> Anlaufen von Asynchronmaschinen benötigte Schlupf ist
> damit gegeben. Bei einem genau ganzzahligen Verhältnis
> zwischen der Frequenz des Stromnetzes mit 50 Hz und der
> Frequenz des Bahnnetzes mit 16 2/3 Hz kommt es auf einer
> Phase zu einem unerwünschten Gleichanteil, der die
> Maschine unerwünschterweise warm werden lässt. Da die
> Frequenz des Stromnetzes bei Belastung sowieso schwankt,
> ist dieser Schlupf normalerweise gegeben, so dass über
> große Zeiträume kein Gleichanteil auftritt, aber sicher
> ist sicher.
> Viele Grüße,
> Infinit
Viele Grüße, Marcel
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(Antwort) fertig | | Datum: | 16:49 Di 18.02.2014 | | Autor: | Infinit |
Hallo Marcel,
zu den wirtschaftlichen Implikationen kann ich beim besten Willen nichts sagen, denn ich weiß nicht, welchen Anteil an den Gesamtbetriebskosten diese Technik ausmacht.
Was die Verluste angeht, so bist Du einem Gedankenfehler aufgesessen, denn es geht hier nicht um die Ohmschen Verluste in den Zuleitungen bzw. Schienen, sondern um die Verluste im Läufer der Motoren, die ja mit Draht bewickelt sind und damit eine Induktivität bilden.
Viele Grüße,
Infinit
P.S.: Ich lasse mal die Frage auf "Halbbeantwortet", vielleicht weiß ja noch jemand was zu den wirtschaftlichen Implikationen, aber damit kann ich als E-Techniker wirklich nicht dienen.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 17:42 Mi 19.02.2014 | | Autor: | Josef |
Hallo Marcel08
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Die Bahn fährt mit 16 2/3 Hz. Warum?
Diese Frage wird hier beantwortet.
Hier wird auch etwas zur Wirtschaftlichkeit gesagt.
Aus wirtschaftlichen Gründen ist die Umstellung der Züge nicht zweckmäßig. Die Investitionskosten wären zu hoch.
Viele Grüße
Josef
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