From Wikipedia, the free encyclopedia
Elegtrolokomotyvè (kurz E-Loks odder Elegtroloks, Abkürzig: Ellok) sin selbstfaarendi Zugmaschinnè vo dè Ysebaan. Dè Aatryb isch bi inè rein elegtrisch, im Gegèsatz byschpilswys zu dè dieselelegtrischè, diselhùdraulischè odder dampfelegtrischè Loks.
Elegtrolokomotyvè wörred vo übber m Gleis aagordnetè Oberleitungè odder seltener übber Stromschinnè mit Energy vosorgt, welli vo uff èm Dach odder bi Stromschinnè sitlich am Laufwärk aagordnetè Stromabnemmèr uff s Faarzüüg übertrait wörd. Ein meischt uff èm Dach aagordnetè Hauptschalter ka diè Lokomotyv vollschtändig vo dè Energyvosorgig trennè.
Mengi Bauartè vo Elegtrotrybzüüg wörred vo elektrischè Trybköpf aatribbè, wo a dè Zugschpitzè und/odder am Zugènd laufè un im Regèlbetrièb niè vo dè Wagè abkupplet wörred. Dodeby handlet s sich technisch witgehend um Elegtrolokomotyvè. Dè Unterschyd beschtôt lediglich i dè Uusschtattig mit nu eim Füürerschtand un dè Kuppligs- un Übergangsyrichtigè zuè dè Trybzug-Mittelwägè. Byschpill für moderni Elegtrotrybzüüg mit Trybköpf sin diè erschtè beide Generationè vom ICE (ICE 1 un ICE 2), dè spanische Hochgschwindigkeitszug S-102, diè erscht Seriè vo dè S-Bahn Züri sowiè diè französischè TGV-Züüg. Bi Letschterè isch allerdings bi mengè Baureiè (TGV Sud-Est, Euroschtar) zuèsätzlich au s erschte Drèègschtell vom diräkt hinter m Trybkopf laufendè Mittelwagè aatribbè.[1]
Byschpill für moderne Elegtrolokomotyvbau sin Bombardier TRAXX, Siemens EuroSprinter un Alstom Prima.
D Lokomotyv bschtôt i dè Regèl uss eim vom Laufwärk traitè Kaschtè mit dè Füürerräum un èm Maschinnèraum.
Dè Kaschtè beschtôt uss eim stabilè Hauptraamè mit aagschweißtè Sitèwänd un abnèmmbarè Dächer. A dè Endè sin d Füürerräum unterbrôcht, zwischè dennè sich èn großè Maschinnèraum befindet, wo diè elegtrischè Schalt-, Stüèr- un Übberdrägigsaalaagè vor dè Witterig gschützt uffgschtellt sin. Dõmit s Bedynpersonal kei gfòrlichi elegtrischi Spannung berüürè ka, sin d Gräät entwedder hinter Gitter odder bi neuerè Lokomotyvè in gschlossenè Schränk unterbrôcht. Dè bsunders gfòrlichi Hochschpannigsberych isch zuèsätzlich abgschperrt. Dè Zuègang isch nu mit eim Schlüssel möglich, dè èrscht freigää wörd, wenn dè Stroomabnemmèr dunnè isch un d elegtrischi Uusrüschtig gerdet isch.
D Gräät sin entlang vo Gäng aagordnet. S ka entwedder èn Gang mittig im Maschinnèraum aagordnet sy odder zwei Gäng dè Wänd nõch. Èn Mischmasch us beidè Sischteem isch möglich. Bi Gäng dè Sitèwänd nõch ghört meischtens einer zum obbè bschribbenè zuèsätzlich abgschperrtè Hochschpannigsberych.
Im Maschinnèraum vo modernè Lokomotyvè sin keini beweglichè Deil mee sichtbar.
Dè Hauptraamè sinersits ruèt hüüfig uff èm Raamè vo beweglichè Drèègschtell, wo irersits vo je zwei odder drei Radsätz drait wörred. Moderni Elegtroloks sin entwedder mit Einzelachsaadryb odder uss Koschtègründ mit Gruppèaadryb (zwei Motoorè barallel gschaaltet) uusgfüürt.
Diè aadrybenè Räder bzw. Achsè vo dè erschtè Lokomotyv sin konschtruktyv uff möglichscht eifachi Wys mit èm Motoor kupplet worrè, wa zwangsläufig znägscht zum Einzelachsaadryb gfüürt hèt; deilwys isch ohnehy nu ei Achs vom Drybfaarzüüg aadribbè worrè. Sehr früè isch au – byschpillswys bi dè Lokomotyv „Le Drac“ vo dè Chemin de Fer de La Mure – èn Aadryb vo meererè Achsè mit Einzelmotoorè uusbrobyrt worrè.
Bi zuènemmend größerè Leischtungè isch abber d Zämmèfassig vom Aadryb in möglichscht wennigè Motoorè bevorzugt, well dõdurch spezifisch lychteri un billigere Uusrüschtungè z erzylè gsi sin. Erschti größeri Elegtroloks hèn somit uff èm Hauptraamè großi langsamlaufendi Motoorè, un s Faarwärk hèt uss meererè mit Stangè kuppletè Drybachsè, wo entwedder übber Schräägkurblè odder übber Blindwellè aadrybbè worrè isch. Äänlich wiè bi Dampfloks hèt s dört au zuèsätzlichi Laufachsè zu dè Abschtützig vo übberlampendè Raamèdeil gää. Zuèdemm sin au Motoorè baarwys im Lokomotyvkaschtè mitènand mechanisch kuppelet worrè.
Bald hèt sich abber usègschtellt, dass bi höcherè Gschwindigkeitè un bi dè Koppelig vo è baar Motorè Resonanzschwingigè vom Getrybe un vom gsamtè Lokomotyvuffbau auftrettè sin, wo erheeblichi Schäddè verursacht hèn. Dõher sin bald Beschtrebungè erfolgt, èn Einzelachsaadryb z entwicklè, wo dè Erfordernis bi höcherè Gschwindigkeitè grächt worrè sin. Nebbè dem „Siemens-Schuckert-Aadryb“ mit Vertikalmotoorè hèt dè Schwizer Jakob Buchli 1918 bi dè Brown, Boveri & Cie dè Buchli-Aadryb entwicklet.
Dè Faarmotoor wörd bi dè Lokomotyvè für Gschwindigkeitè bis 140/160 km/h deilwys vo dè Achs, deilwys vom Drèègschtellraamè drait (Tatzlager-Antrieb|Tatzlaager-Aadryb). Selli Konschtruktion ermöglicht èn eifachè Aadryb, well dÈ Motoor sich gegèübber dè Achsè nit bewegè ka. Dè Nõchdeil isch diè großi Massè vom Motoor, diè unabgfeddèrt diräkt uff dè Rädder lyt. Sell bewürkt, dass bi Faart d Stööß vo dè Schinnè nit dämpft wörred un dõdurch relativ großi Chräft uff d Schinnè würket. Für höcheri Gschwindigkeitè wörred d Faarmotoorè vollschtändig am Drèègschtellraamè odder am Lokkaschtè uffghängt, so dass d Stööß uffs Gleis bessèr abgfederet wörrè könnè. Dè Aadryb muè diè relativi Bewegig zwischè sinerè gfedderetè Uffhängig un dè Achs uusgleichè könnè, so dass i dè Regèl èn Hoolwellèaadryb zum Ysatz kunnt.
Im Nõchfolgendè wörred diè wichtigschtè Yrichtungè vo Elegtrolokomotyvè uffgfüürt. Dõby isch z unterscheidè zwischè Deil, wo nu in Wechsèlschtromlokomotyvè odder nu in Gleichschtromlokomotyvè vorkömmet un söttigè, wo in allè Elegtrolokomotyvè vorkömmet. Mehrsischteemfaarzüüg sin für Glych- un Wechsèlschtrombetrièb geignet un müèn demmnõch über alli unnè uffgfüürtè Yrichtungè vofüègè.
Wesèntlichi Baudeil vo Elegtrolokomotyvè für Wechsèlschtrombetrièb sin:
Wesèntlichi Baudeil vo Elegtrolokomotyvè für Glychschtrômbetrièb sin:
Wesèntlichi Baudeil vo allè Elegtrolokomotyvè unabhängig vo dè Strômart sin:
→ Hauptartikel: Baanschtrôm
Diè èrschtè Baanè mit Elegtrotraktion sin mit Glychschtrôm odder mit Drèèschtrôm betribbè worrè, wa dè Bau vo Faarzüüg mit eifachè Faarmotoorè un eifachè Stüèrigè erlaubt hèt. Èrscht spòter isch d Technig für d Vowendig vo Einphasèwechsèlschtrôm vofüègbar gsi, wa d Faarleitig un d Energyvosorgig voeifacht hèt.
D Elektrifizyrig mit Gleichschtrom isch am eifachschtè z bewärkschtelligè gsi. Dè Faarmotoor hèt èn eifachè Uffbau un sini Leischtig hèt mo mit Vorwiderschtänd regulyrè könnè. Schwiriger isch d Energyübberdrägig übber großi Dischtanzè, so dass vill Yspysigè nötig sin. Anderersits könnet d Faarzüüg lycht baut wörrè, well kein Trafo uff èm Faarzüüg nötig isch. S Sischteem wörd au hüt no gnutzt. D Elektrifizyrig mit 3000 V Glychschpannig isch streggèmäßig weltwit des am witeschtè vobreitete Sischteem (Stand 1980)[2]. Für neui großi Brojèkt im Fèrnvokeer wörd s abber nimmi ygsetzt. Brobleem bereitet diè großè Ström, wo z. B. für èn Hochgschwindigkeitsbetrièb vo dè Faarleitig übberdrait wörrè müèn un dõdurch hochi Volüscht voursachet.
Drèèschtrôm isch erstmolls bim Vosuèchsbetrièb uff dè Streggi Marièfäld–Zossè aagwendet worrè. D Asinchronfaarmotoorè vo dè Loks sin diräkt us èrè dreipoligè Faarleitig vosorget worrè, d Gschwindigkeitsregelig isch durch Voänderè vo dè Frequènz vo dè Spysschpannig im Kraftwärk erfolgt.
Für dè braktisch Betrièb hèt sich è zweipoligi Faarleitig mit èm Gleis als drittè Stromleiter durrègsetzt. Gegèübber èm Glychschtrômbetrièb hèt d Energy besser übber längeri Dischtanzè übberdrait wörrè könnè und è betrybssicheri Nutzbrèms hèt sich eifach realisyrè lõ, asè wörd s Sischteem au hüt no bi einigè Schwizer Bärgbaanè gnutzt. Bis 1976 sin z Norditaliè großi Deil vo dè Ferrovie dello Stato mit Drèèschtrôm elektrifizyrt worrè.
Wechsèlschtrôm lott sich wäg dè hochè Spannig mit gringè Voluscht übber witi Dischtanzè übberdrägè. Anderersits isch am Aafang vo dè Elektrifizyrig dè Bau vo Faarmotoorè für Einphasè-Wechsèlschtrôm ußerscht komplex gsi un isch nur mit chlynè Netzfrequènzè glungè. Schu 1905 sin Vosuèchsfaartè mit Einphasè-Wechsèlschtrôm durrègfüürt worrè, doch hèt sich s Sischteem als beschtgeigneti Energyvosorgig für Fernbaanè erscht spòter durrègsetzt. Diè hochi Wechsèlschpannig wörd zum Betrièb vo dè Motoorè un Schaltyrichtigè uff èm Drybfaarzüüg mit Trafo uff nidrigi Wärt abbègschpannt worrè.
Durch d Fortschritt i dè Leischtigselegtronik hèt spòter au diè vobreiteti Netzfrquènz vo 50 Hz vowendet wörrè könnè. Dõby isch z Aafang dè 50-Hz-Wechsèlschtrôm mit Diodè glychgrichtet worrè un hèt denn als Vosorgig vo sog. Mischschtrômmotoorè diènt. Für neui Elektrifizyrigè wörd hütt meischtens s Sischteem mit 25.000 V, 50 Hz aagwendèt, welles hütt weltwit am zweithäufigschtè aazdräffè isch[2].
→ Hauptartikel: Lischtè vo dè Baanschtrômsischteem
Uss sellerè historischè Entwicklig ergit sich, dass hütt je nõch Zitpunkt vo dè Errichtig vo dè erschtè Aalaagè unterschidlichi Bahnschtrômsischteem vowendet wörrè. Z Europa behinderet diè voschidnè Sischteem dè gränzübberschritendè Vokeer, wo nu mit Meesischteemfaarzüüg bewältigt wörrè ka.
Diè wichtigschtè Baanschtrômsischteem vo dè Wält (greit nõch Spannungshöchi):
Bi Strõßèbaan-, Stadtbaan-, U- un S-Bahnnetz wörred, wenn si unabhängig von Fèrnbaannetz betribbè werden, meischtens Glychschpannigè zwischè 500 un 1500V vowendet. Diè Faardrôtschpannig in Strõßèbaannetz übberschrittet dõby nu seltè 1000V.
Bi mit Glychschtrôm betribbenè Lokomotyvè wörred vor d Reièschlussfaarmotoorè bim Aafaarè Widerschtänd gschaaltet, welli mit èm Schaltwärk stufèwys kurzgschlossè wörred. Solang d Vorwiderschtänd ygschaaltet sin, wörd èn Deil vo dè Energy i dè Lok in Wärmi umgwandlet, so dass èn würtschaftlichè Betrièb nu bi vollschtändig kurzgschlossenè Aafaarwiderschtänd erreicht wörd. Spòter sin a dè Stell vo Vorwiderschtänd Chopper-Stüèrigè ygsetzt worrè, diè è fascht voluschtfreii Leischtigsregelig erlaubet.
Witeri Faarschtufè ergäbet sich durch d Nutzig vo dè Feldschwächig. Es wörd dõby deilwys d Fäldwicklig kurzgschlossè, so dass d Faarmotoorè bi chlyner wörrendem Drèèmoment höcheri Drèèzaalè erreichè ka. Bi Faarzüüg mit è baar Motoorè sin selli bi düèfè Gschwindigkeitè in Seriè gschaaltet, bi höcherè Gschwindigkeitè barallel. Es entschtôt dõdurch voschidni Schaltigsmöglichkeitè bi vir resp. sèchs Faarmotoorè è wesentlich größeri Zaal vo voluschtfreiè Faarschtufè.
Für Lokomotyvè, wo Drèèschtrôm uss dè Faarleitig beziènet, hèt mo i dè Regèl Asinchronfaarmotoorè mit Schleifringläufer vowendet. D Leischtigsschtüèrig erfolgt durch Yschaaltè vo zuèsätzlichè Widerschtänd in Läuferchreis, welli bi dè Aafaart stufèwys kurzgschlossè worrè sin, sowiè durch Umschaltig vo dè Pôlzaal vo dè Motoorè unter Aawendig vo dè Dahlanderschaltig. Es sin also nu zwei odder vir würtschaftlichi Gschwindigkeitsschtufè möglich.
Bi Elegtroloks mit Wechsèlschtrômbetrièb wörd d Spannig vo dè Faarmotoorè durch è sog. Schaltwärk greglet. Sell bschtôt uss èm Stufèschaalter bzw. Faarschalter, mit dèm einzelni Abgriff vo dè Trafoschpuèlè vo Hand diräkt odder übber zwischègschaalteti Schütz aagschtüèret wörrè. Je nõch Bauart isch s Schaltwärk entwedder uff dè Hochschpannigssitè odder uff dè Niderschpannigssitè vom Trafo aagordnet. Bi Aaordnig uff dè Hochschpannigssitè wörd s Schaltwärk chlyner, well d Strööm au chlyner sin, d Aaforderig a d Isolationsschtoff sin abber wesèntlich höchèr.
Hütigi Elegtrolokomotyvè sin mit moderner, energyschparender Leischtungselegtronik vosää, si bsitzet nu no ein Trafo mit wènnigè feschtè Abgriff, a dennè d Traktionsstrômrichter (meischtens ein pro Drèègschtell) un d Hilfsbetrièbsumrichtèr (HBU) aagschlossè sin. Selli formet dè zuègfüürtè Glychschtrôm odder einphasigè Wechsèlschtrôm in èn Dreiphasèwèchselschtrôm mit variabler Frequènz um, welli diè kommutatorlosè un wartigsarmè Drèèschtrômfaarmotoorè vosorgt. Meersischteemloks könnet mit unterschydlichè Faarleitigsschpannigè faarè. Dõmit isch èn gränzübberschreitendè Vokeer möglich – ohni zitraubendè Lokomotyvwechsèl.
Hütigi Elegtrolokomotyvè vowändet moderni, energyschparendi Leischtigselegtronik. Unabhängig vo dè vowendetè Strômart wörd diè zuègfüürti Energy uff èm Faarzüüg in Dreiphasèwechsèlschtrôm umgwandlet un dè Asinchronfaarmotorè zuègfüürt, welli fascht wartigsfrei sin.
Bi Wechsèlschtrômfaarzüüg isch vor èm Stromrichter nõ èn Trafo mit feschtèm Übersetzigsvohältnis aagordnet, wo d Schpannig uff èn düèferè Wärt setzè duèt un d Aabassig a diè voschidnè Nennschpannigè vom Wechsèlschtrômsischteem vornimmt.
D Hilfsbetrièb (Lüfter, Bumpè, Luftbrèssè etc.) wörred meischtens übber èn separatè chlynerè Strômrichter (Hilfsbetrièbsumrichter) mit Dreiphasèwechsèlschtrôm vosorgt. Sellè Strômrichter isch bi Glychschtrômlokomotyvè diräkt a d Faarleitigsschpannig aagschlossè, bi Wechsèlschtrômloks erfolgt d Spannigsvosorgig meischtens übber è eigeni Transformatorwicklig. D Uusgangsfrequènz vom Hilfsbetrièbsschtrômrichter wörd je nõch Leischtigsbedarf vo dè aagschlossenè Laschtè greglet. Bi älterè Lokomotyvè wörd d Hilfsbetrièbsschpannig durch èn rotyrendè Umformer erzüügt.
Dômit d Lok möglichscht seltè ligè blybt, sin wichtigi Sischteem dopplet uusgfüürt odder so gschtaaltet, dass bi Uusfall von èm Sischteem mit voringerter Leischtig witergfaarè wörrè ka. D Traktionsschtrômrichter sin oft asè gmacht, dass bi Uusfall von èm Halbleiter d Lokomotyv wènigschtens nõ mit eim Deil vo dè Motoorè betribbè wörrè ka.
Meesischteemlokomotyvè könnet mit unterschydlichè Faarleitigsschpannigèe faarè. Dômit isch ohni zitraubendem Lokomotyvwechsèl èn gränzübberschreitendè Vokeer möglich.
→ Hauptartikel: Hischtoriè vom elegtrischè Aadryb vo Schinnèfaarzüüg