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Forum: Offtopic Stromversorgung bei der Bahn - Load Balancing


Autor: freddy feedback (Gast)
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Hallo,
ich habe eine Frage wegen der Stromversorgung bei der Bahn.

Wie funktioniert das Verteilen der Last beim Bahnstromnetz?

Die Züge hängen jeweils an einer Phase, aber die Generatoren produzieren 
Drehstrom.

Wenn die Phasen unterschiedlich belastet werden, dann werden doch die 
Generatoren unsymmetrisch belastet, also mit ca. 33,4 Hz.

Vielen Dank!

: Verschoben durch Moderator
Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Dafür gibt es Bahnstromumformerwerke. Die überehmen die Umformung von 
Drehstrom auf Einphasenwechselstrom und ändern dabei gleich auch noch 
die Frequenz.

Autor: Hz (Gast)
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freddy feedback schrieb:
> Wenn die Phasen unterschiedlich belastet werden, dann werden doch die
> Generatoren unsymmetrisch belastet, also mit ca. 33,4 Hz

Wie läuft das bei dir zu Hause? Da kommt auch Drehstrom, der 
unsymetrisch belastet wird. Hast du jetzt 57,93Hz? Nein, natürlich 
nicht. Die Belastung hat keinen Einfluß auf die Frequenz. Nicht bei der 
Bahn, nicht bei dir zu Hause.

Autor: MaWin (Gast)
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Wie kommst du darauf, daß Generatoren für Bahnstrom irgendwelchen 
Drehstrom erzeugen würden ?
Wer sollte Drehstrom mit 16,7 Hz sonst noch brauchen können ? Und die 
Bahn braucht Wechselstrom, wie du schon selbst erkannt hast (und auch 
hättest nachschlagen könne, Google ist erfunden), Wikipedia existiert. 
Also sind die Generatoren bzw. Frequenzumformer simple 
Wechselstromgeneratoren.
Nix Drehstrom.

Autor: Sven (Gast)
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Die Bahn hat eigene Generatoren in Kraftwerken.
Ob das Drehstrom Generatoren oder Wechselstromgeneratoren sind - keine 
Ahnung. Im Hochspannungsnetz der Bahn übertragen sie jedenfalls 
2-phasig, bzw Erdsymmetrisch.
Ansonsten gibts noch Rotierende Umformer und es gibt elektronische 
Umformer.
Die rotierenden Umformer werden immer noch gebraucht, weil die 
elektronischen wohl nicht so Spitzenlastfähig sind.

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Sven schrieb:
> Die Bahn hat eigene Generatoren in Kraftwerken.

Erscheint mir ein wenig seltsam, Quelle?

Hz schrieb:
> Die Belastung hat keinen Einfluß auf die Frequenz. Nicht bei der
> Bahn, nicht bei dir zu Hause.

Bei genügend hoher Belastung schon, dann schaltet nur irgendwann das 
Kraftwerk ab :>

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Luk4s K. schrieb:
> Erscheint mir ein wenig seltsam, Quelle?
Laut Wikipedia ist dem doch so oO

Autor: Florian *.* (haribohunter)
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Hz schrieb:
> Die Belastung hat keinen Einfluß auf die Frequenz. Nicht bei der
> Bahn, nicht bei dir zu Hause.

Oehmm. Doch.

Stell Dir ein KFZ vor welches auf der Autobahn dahinrollt und dann eine 
Steigung zu bewaeltigen hat.
Was passiert? Die Karre wird erstmal langsamer. Um die Geschwindigkeit 
halten zu koennen regelst Du dagegen.
Dasselbe passiert im Kraftwerk. Die Belastung wirkt auf die Drehzahl 
(Frequenz) der uebergrossen Lichtmaschine :) . Und durch Zuschalten von 
freien Kapazitaeten oder Teillasten wird gegengeregelt. Diese 
Spitzenlastkraftwerke machen den ganzen Tag nichts anderes als sich im 
Leerlauf fuer Spitzen bereitzuhalten. Das macht sie ziemlich teuer.

Kannst Du hier nachlesen: (wiki) Kraftwerksmanagement

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Florian *.* schrieb:
> Dasselbe passiert im Kraftwerk. Die Belastung wirkt auf die Drehzahl
> (Frequenz) der uebergrossen Lichtmaschine :) . Und durch Zuschalten von
> freien Kapazitaeten oder Teillasten wird gegengeregelt.

Beim Synchronumformer (wird offenbar teilweise auch noch benutzt)
wäre die Regelgröße nur der Phasenversatz, nicht die Frequenz.

Autor: Vorn Nachn (eprofi)
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> Die Bahn hat eigene Generatoren in Kraftwerken.
Eines der ersten (1924) war das Walchenseekraftwerk mit
4 Generatoren für Drehstrom je 18000kVA (6600V  500 U/min)
4 Generatoren für Bahnstrom je 13000kVA (6600V  250 U/min)


Elektronische bidirektionale Bahnstrombrücke ins Drehstromnetz
Vollstatische 100-MW-Frequenzkupplung Bremen
Zwischenkreis 10kV 10kA  von ABB
http://www05.abb.com/global/scot/scot232.nsf/verit...

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Und wer eine komplette(?) Liste der Bahnstrom-Kraftwerke in Deutschland 
haben möchte: http://de.wikipedia.org/wiki/Bahnstrom#Deutschland

Jörg Wunsch schrieb:
> Beim Synchronumformer (wird offenbar teilweise auch noch benutzt)
> wäre die Regelgröße nur der Phasenversatz, nicht die Frequenz.

"teilweise auch noch"? Zumindest nach 
http://de.wikipedia.org/wiki/Bahnstrom#Bahnstromum... 
sind die derzeit gegenüber den Umrichter-Werken noch deutlich in der 
Überzahl, laut selbiger Seite wird ca. 34% der installierten 
Bahnstrom-Leistung durch Umformer bereitgestellt, dagegen nur 12% durch 
Umrichter. So ein Umformer hält halt 'ne ganze Weile ;-)

Andreas

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Andreas Ferber schrieb:

> "teilweise auch noch"? Zumindest nach
> http://de.wikipedia.org/wiki/Bahnstrom#Bahnstromum...
> sind die derzeit gegenüber den Umrichter-Werken noch deutlich in der
> Überzahl, ...

Die meisten dürften aber Asynchron-Asynchron-Umformer sein, bei
denen ist die Regelgröße ja wirklich wieder die Differenzfrequenz.

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Jörg Wunsch schrieb:
> Die meisten dürften aber Asynchron-Asynchron-Umformer sein,

Nö, AFAIK meist Synchron-Asynchron.

> bei
> denen ist die Regelgröße ja wirklich wieder die Differenzfrequenz.

Ack. Deshalb hat man 1995 von 16 2/3 Hz auf 16,7 Hz umgestellt, da ein 
nicht exakt ganzzahliges Verhältnis dafür günstiger ist.

Andreas

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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die bahn hat heute noch etliche anteile an kraftwerken, die auch 
bahnstrom produzieren. z.b. das walchenseekraftwerk, das großkraftwerk 
mannheim, das kraftwerk lünen und das AKW neckarwestheim. es gibt in 
langenprozelten auch ein eigenes 160MW pumpspeicherkraftwerk.

rotierende umformersätze stehen auch noch überall.

in anderen ländern wie z.b. frankreich wird in der tat einfach nur eine 
phase des hochspannungsnetzes genutzt und heruntertransformiert, die 
züge laufen mit 50Hz. scheint also keine allzu großen probleme zu 
machen.

Autor: Kluchscheißernder Nixwisser (kluchscheisser)
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> in anderen ländern wie z.b. frankreich wird in der tat einfach nur eine
> phase des hochspannungsnetzes genutzt und heruntertransformiert, die
> züge laufen mit 50Hz.

25 KV bei 50 Hz hatte die rübelandbahn auch. sie wurde aber nach der 
wende umgestellt.

> scheint also keine allzu großen probleme zu
> machen.

heute nicht mehr, denn heute gibt es leistungsfähige gleichrichter und 
thyristoren/triacs. die 16 2/3 Hz waren in der pionierzeit ein gesunder 
kompromiss zwischen transformierbarkeit im trafo und 
wirbelstromverhalten am motor.

mfg

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Ben _ schrieb:
> in anderen ländern wie z.b. frankreich wird in der tat einfach nur eine
> phase des hochspannungsnetzes genutzt und heruntertransformiert, die
> züge laufen mit 50Hz.

Das findet man bis auf wenige Ausnahmen (z.B. Ungarn mit 16kV/50Hz seit 
1932) aber meist nur in Ländern, die vorher Gleichstrom benutzt haben. 
Mit der Einführung von Hochgeschwindigkeitsverkehr wechselte man dann 
für die neuen Strecken meist auf 25kV/50Hz (bzw. 60Hz in den USA), da 
die alten Gleichstromsysteme die geforderte Leistung für HGV nicht mehr 
bringen konnten. Diese Länder haben aber meist parallel bis heute immer 
noch ausgedehnte Netze mit Gleichstrombetrieb.

Zum Zeitpunkt der HGV-Einführung beherrschte man dann (anders als anfang 
des 20. Jahrhunderts, als in vielen europäischen Bahnnetzen die 
Elektrifizierung begann) auch die Antriebstechnik bei höheren 
Frequenzen, deshalb hat man aufgrund der einfacheren Versorgung hier 
dann direkt Netzfrequenz verwendet. Hat auch noch den Vorteil, dass die 
Fahrzeugtrafos kleiner ausfallen können.

Die Länder, in denen von Anfang an auf Wechselstrom gesetzt wurde (z.B. 
der deutschsprachige Raum) haben dagegen meist ihr Stromsystem mit den 
damals notwendigen niedrigeren Frequenzen bis heute behalten.

Mit der heute möglichen Leistungshalbleitertechnik ist es dann auch kein 
Problem mehr, Mehrsystemloks für vier oder mehr Stromsysteme im 
grenzüberschreitenden Verkehr zu bauen. Das größere Problem bei diesen 
Loks bzw. Triebzügen ist heute AFAIK die nötige Unterstützung für die 
verschiedenen Zugsicherungssysteme in den jeweiligen Ländern.

Andreas

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Andreas Ferber schrieb:
> Mit der heute möglichen Leistungshalbleitertechnik ist es dann auch kein
> Problem mehr, Mehrsystemloks für vier oder mehr Stromsysteme im
> grenzüberschreitenden Verkehr zu bauen.

BTW spielen hier natürlich auch noch andere Probleme eine Rolle. 
Beispielsweise haben Deutschland und die Schweiz zwar das gleiche 
Stromsystem, dennoch können Loks dazwischen nicht automatisch freizügig 
verkehren, da unterschiedliche Stromabnehmer benötigt werden. Die Wippe 
des deutschen Stromabnehmers ist für viele Tunnel in der Schweiz zu 
breit, andersherum ist der schweizer Stromabnehmer für den deutschen 
Oberleitungszickzack zu schmal, die Oberleitung würde evtl. an manchen 
Stellen seitlich vom Stromabnehmer fallen.

Andreas

Autor: Kluchscheißernder Nixwisser (kluchscheisser)
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> Mit der heute möglichen Leistungshalbleitertechnik ist es dann auch kein
> Problem mehr, Mehrsystemloks für vier oder mehr Stromsysteme im
> grenzüberschreitenden Verkehr zu bauen.

Viersystem-Lokomotiven gab es bei der SNCF aber bereits in meiner 
Kindheit (als ich mich noch wirklich für Eisenbahn interessierte), das 
ist nun auch schon wieder 50 Jahre her.

MfG

Autor: Florian *.* (haribohunter)
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Die 4-System-Lokomotiven die Du meinst konnten mit:

Holz, Holzkohle, Braunkohle und Steinkohle

fahren. :)

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Kluchscheißender Consulter schrieb:
> Viersystem-Lokomotiven gab es bei der SNCF aber bereits in meiner
> Kindheit (als ich mich noch wirklich für Eisenbahn interessierte), das
> ist nun auch schon wieder 50 Jahre her.

Ja, SNCF CC40100 seit 1964. In Deutschland gab es seit 1965 die 
E410/BR184 als Viersystemloks. Als Fahrmotoren wurden aufwendige 
kombinierte Gleich-/Wechselstrommotoren verwendet. Im wesentlichen waren 
das eigentlich fast Einzelstücke, von der deutschen Lok wurden 5 Stück, 
von der französischen 10 hergestellt.

Leider findet man über die verwendete Technik nicht allzuviel im Netz, 
einen kleinen Hinweis auf den Fortschritt kann man aber an Gewicht vs. 
Leistung ablesen. Die BR184 wog 84t bei 3MW Leistung, die CC40100 109t 
bei 4,5MW. Eine moderne Viersystemlok, die BR189, wiegt 87t bei 6,4MW 
Leistung, und verwendet Drehstrom-Asynchronmotoren.

Andreas

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