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bremer-nahverkehrs.net(z) Forum
Beiträge im Thema:
4
Erster Beitrag:
vor 9 Monaten, 1 Woche
Letzter Beitrag:
vor 9 Monaten, 1 Woche
Beteiligte Autoren:
Bruder_M, DoktorStrom, Marc_Voß

Warum Gleichstrom bei (alten) Straßenbahnen?

Startbeitrag von Bruder_M am 07.11.2016 13:23

Moin,

gestern Abend habe ich mir den Kopf zerbrochen, warum denn bei den ursprünglichen Straßenbahnen die Gleichstromversorgung eingeführt wurde und sich auch über ein halbes Jahrhundert etabliert hat?

Auf den ersten und zweiten Blick erkenne ich nur Nachteile der DC-Versorgung:
* Spezielle Gleichstrom-Generatoren mit Kommutator als mechanischer Gleichrichter erforderlich
* bei Versorgung aus dem Wechselspannungsnetz rotierende Umformer oder Quecksilberdampfgleichrichter ("Octopus") erforderlich
* höhere Transportverluste: Spannung kann nicht hochtransformiert werden
* Fahrstufeneinstellung im Triebwagen nur über Vowiderstände (Verlustleistung) bzw. Nebenschlusswicklungen möglich
* Spannungsanpassung für Betriebsmittel (Lampen, Heizung, Hilfsaggregate) nur über Vorwiderstände möglich
* Schaltelemente müssen speziell konstruiert sein, um Lichtbogen beim Trennen zu löschen ("Blasmagnet")
* höhere Anfälligkeit der Infrastruktur für elektrolytische Korrosion

Vorteile DC-Versorgung:
* einfache Speicherung in Akkumulatoren sowohl in Betriebsstellen, als auch im Triebfahrzeug

Vorteile AC-Versorgung:
* einfach konstruierter Synchrongenerator
* einfache Ankopplung ans Wechselspannungsnetz
* Spannung kann hochtransformiert werden, um Transportverluste zu reduzieren
* Fahrstufeneinstellung verlustarm durch angezapften Spartrafo
* Spannungsanpassung für Betriebsmittel verlustarm durch einfachen Spartrafo
* selbstverlöschende Lichtbogen bei Nulldurchgang in Schaltelementen
* geringere Korrosionsanfälligkeit

Nachteile AC-Versorgung
* Speicherung in Akkumulatoren und Rückspeisung nur über AC-DC/DC-AC-Wandlung möglich ("Inverter")

Was war also der Grund, warum sich das nachteilige DC-System durchgesetzt hat?

Beste Grüße, Marek

P.S. Mir ist klar, dass aktuelle Triebfahrzeuge "Allströmer" sind und sich aus einem DC-Zwischenkreis mittels Frequenzumrichter ihren Drehstrom an Board selbst erzeugen für die Asynchronmaschinen. Mir geht es um die Anfangszeit von 188x bis ca. 1950, als es noch keine elektronischen Stromrichter gab, oder diese mit Thyratrons etc. für Fahrzeuge deutlich unhandlich waren, während jede Hausfrau schon eine Handvoll AC-Motoren in ihrem Zugriff hatte.

Antworten:

Re: Warum Gleichstrom bei (alten) Straßenbahnen

Nun, da werden in der Pionierzeit Probleme mit einer einheitlichen (Netz-)Frequenz, Synchronisation etc. vorrangig gewesen sein.
Gleichstrom ist da einfacher zu erzeugen gewesen sein. Lange Strecken hat man bei der Tram ja nicht gehabt. (Siehe Fahrrad - Dynamo)
Betrachtet man die Entwicklung der "großen" Bahn, so gibt es erst die Dampflok, dann gibt es Versuche mit Gleichstrom und sogar Drehstrom über drei getrennte Leitungen. Achja und dann erst kommt noch die Diesellok.
Ein Rekord unter Drehstrom Anfang des 20. Jh. mit ~210 km/h war bekanntlich die Folge. Einphasenwechselstrom war dagegen irgendwie noch nicht bahnfest.

Achja, konstante Netzfrequenzen von 50 Hz waren in der DDR und den frühen 90er auf dem Gebiet eben jener eher ungleich 50.0. Wecker mit Funkuhr waren daher dort üblich.

von Marc_Voß - am 07.11.2016 19:16

Re: Warum Gleichstrom bei (alten) Straßenbahnen

Moin Marc,

das stimmt, die ersten leistungsfähigen Generatoren waren halt Gleichstrommaschinen nach dem Siemens-Prinzip der Selbsterregung.
Ein Wechselstromgenerator ist zwar schon früher erfunden worden, war aber durch die Permanent-Magnete in der Leistung begrenzt. Zwar könnte man auch hier eine Fremderregung einbauen, bräuchte aber dann eine separate Erregermaschine oder zumindest einen zusätzlichen Kommutator, also wieder eine Gleichstrommaschine. Schon damals praktizierten die Hersteller die Sitte "Wenig Materialaufwand unter teurem Namen verkaufen".
Ich weiß auch nicht, ob eine Bogenlampe auch mit Niederfrequenz befriedigend funktioniert, aber man kann davon ausgehen, dass bis ca. 1900 überwiegend Gleichstromnetze vorhanden waren und bis dahin schon einige elektrische Bahnen installiert waren, während der Stromkrieg DC vs. AC = Edison vs. Tesla (nicht der Autohersteller) gerade erst los ging.
Auch die Berechnungsmethoden für Wechselstromnetzwerke wurden da gerade erst entwickelt (komplexe Rechnung, Operatorrechnung etc.), so dass die misteriösen Sachvehalte, die man heute schon in der Berufsschule oder Grundstudium lernt (Phasenverschiebung, Drehfeld) damals auch handfeste Techniker ehrfurchtsvoll ins Staunen versetzen.

Ich meine, es soll sogar bis in die 50-er Jahre hinein in Deutschland noch vereinzelt (sogar in Berlin?) Gleichstromnetze gegeben haben, so dass es z.B. den Volksempfänger in mindestens drei verschiedenen Versionen gab für Batteriespeisung, Wechselstrom und Allstrom.
Gerüchten zu Folge sollen in der Nachkriegsnot sich viele Leute die Trafos ihrer AC-Radios an solchen Gleichstromnetzen durchgeschmort haben, woraus der junge Max Grundig durch die Reparatur und später den Allstrom-Bausatz "Heinzelmann" seinen Geschäftserfolg ableitete: [www.jogis-roehrenbude.de]

Beste Grüße, Marek

von Bruder_M - am 10.11.2016 10:21

Re: Warum Gleichstrom bei (alten) Straßenbahnen

Ein wesentlicher Grund war sicher auch die Tatsache, dass geeignete Gleichstrommotoren mit relativ geringem, wenn auch verlustreichem Aufwand in der Drehzahl regelbar sind sowie ein hohes Anzugsdrehmoment haben. Dies war früher aus Wechsel- oder Drehstrommaschinen nicht so einfach herauszukitzeln.

von DoktorStrom - am 10.11.2016 13:40
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