Verständnissproblem bezüglich der Netzumstellung beim 16 Hz Bahnstrom.

E-Train Gast #2205481
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Hallo

auch wenn nicht mehr ganz aktuell hier erst einmal ein Zitat bezüglich 
der Frequenzunstellung beim 16 Hz Bahnstrom.

"Umstellung der Bahnnetzfrequenz von 16 2/3 auf 16,70 Hz
Die am 16. Oktober 1995 (12:00 Uhr) erfolgte Umstellung (zunächst erst 
für ein Jahr Versuchsbetrieb) der Netzfrequenz von Deutschland 
(zentrales Netz), Österreich und Schweiz von 16 2/3 Hz auf 16,700 Hz hat 
technische Ursachen. Üblicherweise wird die Bahnfrequenz ständig in 
einem schmalen Toleranzband (+2/-3 % bzw. in absolutwerten 16 1/3 - 17,0 
Hz) auf und ab geregelt, da Lastschwankungen infolge der Traktion 
auftreten. Die rotierenden Bahnumformer (Drehstromasynchronmaschinen mit 
Schleifringläufern) werden allerdings bei geringen Lastschwankungen im 
Bahnenergieversorgungsnetz - also einer relativ steifen Frequenz von 16 
2/3 Hz - thermisch stark beansprucht. Bei einem "Dauerbetrieb" bei 
diesen 16 2/3 Hz geht die Schlupffrequenz der Drehstromasynchronmaschine 
gegen Null (Synchronlauf), was zur Folge hat, das eine der drei 
Drehstromwicklungen von einem erheblichen Gleichstrom durchflossen wird 
(Unregelmäßigkeiten an Kohlebürsten und Schleifringen). Die Erwärmung 
durch die Gleichstrombeanspruchung kann zu einer Auslösung des 
thermischen Überlastschutzes führen. Es soll also mit der Verschiebung 
der Regelmitte um (nur) 0,2 % auf eine Sollfrequenz von 16,700 Hz (also 
um 0,033 Hz) das Auftreten vom synchronen Betriebszustand minimiert 
werden.

Für das dezentral versorgte Netz der DB Energie 
(Synchron-Synchron-Frequenzumformer, frequenzstarre Kupplung) und auch 
für die Netze in Schweden und Norwegen gilt weiterhin die exakte 
Sollfrequenz von 1/3*50 Hz = 16 2/3 Hz." (Quelle: 
http://www.bahnstrom.de/bahnstromsysteme/home.htm )

Also ist die Umstellung deshalb erfolgt um einen Gleichstrom im 
Generator bei Synchronlauf zu verhindern. Meine Frage ist aber nun warum 
dieser Synchrone Zustand nicht bei 16,7 Hz auftritt, es muß doch 
weiterhin geregelt werden, bzw. das Netz hat ja immer noch die gleiche 
Steifigkeit da die eingepeiste Leistung ja gleich geblieben sein wird. 
Und warum wird bei den dezentralen Netz der DB und in Schweden und 
Norwegen weiterhin 16 2/3 Hz verwendet ? Dort gelten doch auch die 
gleichen physikalischen (elektrischen) Gesetze.

mfg

   E-Train
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MaWin Gast #2205728
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Ich glaube, das erklärt sich nur bei 2 Generatoren.

50Hz -> 16 2/3 Hz:
Mechanisch 3:1.

Wenn wirklich 16 2/3 Hz rauskommen, transportiert dieser Wandler keine 
Leistung, denn eine Asynchronmschine braucht Schlupf um Leistung 
übertragen zu können.

Der Betriebszustand tritt also nur auf, wenn andere Kraftwerke genau so 
viel Leistung ins Bahnnetz einspeisen, daß 16 2/3 Hz bereits erreicht 
sind, der Wander also eigentlich überflüssig ist. Offenbar erreicht man 
das durch bessere Regelung immer häufiger als früher "die Bahn macht 
sich ihren ganzen Strom selber".

Dann fliesst der genannte Strom, und zwar ein bischen weil die 3 Phasen 
nicht ganz identisch sind und eine am weitesten abweicht und daher dort 
baulich bedingt am meisten fliesst.

Daher setzt man absichtlich die Sollfrequenz weg von der 16 2/3, und 
zwar etwas höher. Die Generatoren arbeiten dann so, daß sie ein wenig 
Strom vom Bahnnetz ins Stromnetz transportieren, der "Gleichstrom" 
fliesst langsam abwechselnd über alls 3 Phasen und verschleisst die 
Kohlebürsten gleichmässig.

Es get aber wohl um minimale Effekte, Norwegen stört das nicht.

Besser wäre es gewesen, mit der Ausmusterung der letzen Krokodil gleich 
das ganze Bahnnetz auf 50Hz umzustellen wie es der Rest der Welt auch 
hat.
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Frank X. #2206087
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Alles tolle Mutmassungen hier.

Ausnahmsweise stimmt mal ein Artikel bei Wikipedia:

16⅔ Hz gegenüber 16,7 Hz

http://de.wikipedia.org/wiki/Bahnstrom#16.E2.85.94_Hz_gegen.C3.BCber_16.2C7_Hz

Das Problem wird also durch "moderne" Leistungselektronik verursacht.
Die klassischen gleitenden Netzkupplungsumformer haben diese Probleme 
nicht.

Ansonsten gilt wie immer:

Nachlesen bei Prof. Richter - Elektrische Maschinen Bd.1-5

Danach sollten keine Fragen mehr offen sein.

mfg
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Johannes E. #2206137
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> Wenn wirklich 16 2/3 Hz rauskommen, transportiert dieser Wandler keine
> Leistung, denn eine Asynchronmschine braucht Schlupf um Leistung
> übertragen zu können.

Das sind doch keine Asynchronmaschinen mit Kurzschluss-Läufer. Hier sind 
die Anschlüsse der Rotorwicklung über Schleifringe/Bürsten herausgeführt 
und werden von einem Wechselrichter gespeist.

Die Frequenz des Rotor-Stroms entspricht der Schlupf-Frequenz, also der 
Differenz zwischen mechanischer Drehzahl und der elektrischen Frequenz. 
Deshalb kann so eine Maschine (im Gegensatz zur Asynchronmaschine mit 
Kurzschluss-Läufer) auch bei synchroner Drehzahl Leistung übertragen, 
die Schlupf-Frequenz ist dann 0 Hz. Deshalb fließt im Rotor Gleichstrom, 
was zu den genannten Problemen führt.
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Der Dieter Gast #2206270
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Jörg Wunsch schrieb:
> Was soll das?

Äh mist,
der Tadel trifft mich zu recht.
Ich wollte ein paar Weisheiten sowie einen Link mit einem Video zum 
doppeltgespeisten Asynchrommotor/Generator zum Besten geben.
Der Link ist irgendwie weg, finde es auch im Verlauf nicht wieder :-(

Der doppelt gespeiste Asynchrommotor/Generator hat zweimal drei 
Anschlüsse.
Das eine Anschlusstripel ist die Drehstromwicklung des Stators, das 
andere Anschlusstripel speist über Kohlebürsten die Rotorwicklung.
Wenn der Asynchrommotor/Generator als Generator arbeitet, wird die 
Statorwicklung mit dem Netz verbunden. Die Rotorwicklung wird mit einem 
Frequenzumrichter verbunden. Der Frequenzumrichter muß eine 
Dreh-Frequenz liefern, die zusammen mit der mechanischen Drehfrequenz 
die Netzdrehfrequenz ergibt.
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