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Wechselstrom mit verminderter Frequenz [Bearbeiten]
In einigen europäischen Ländern (Deutschland, Österreich, Schweiz, Schweden, Norwegen) fahren die Eisenbahnen mit Einphasenwechselstrom mit einer gegenüber den öffentlichen Stromnetzen verminderten Frequenz von 16,7 Hz statt 50 Hz. Daneben gibt es auch Bahnstromsysteme mit 25 Hz. Noch heute mit dieser Frequenz betrieben wird der Abschnitt New York–Washington des Ostküstennetzes in den USA sowie die Mariazellerbahn.
Da Wechselstrom eine Transformierung der Fahrdrahtspannung auf die für die Motoren geeignete Spannung zulässt, kann eine deutlich höhere Fahrdrahtspannung gewählt werden als bei Gleichstrombetrieb (anfangs ca. 5 kV, heute in den oben genannten Ländern 15 kV). Die Transformatoren sind als Stelltransformator ausgeführt (siehe auch Stufenschalter für Leistungstransformatoren) und ermöglichen eine Spannungsregelung ohne Verwendung von Widerständen. Das Gewicht dieser Transformatoren ist der leistungsbegrenzende Faktor bei Elektrolokomotiven.
Die gegenüber den öffentlichen Stromnetzen verminderte Frequenz wurde Anfang des 20. Jahrhunderts gewählt, weil es nicht möglich war, große Einphasen-Elektromotoren mit hohen Frequenzen zu betreiben, da es dabei durch die sogenannte transformatorische Spannung zu übermäßiger Funkenbildung am Kommutator kam. Historisch bedingt wurde mit Maschinenumformern oder Generatoren gearbeitet, durch deren Polteilung die Netzfrequenz von 50 Hz gedrittelt wurde, also 16⅔ Hz als Frequenz des Bahnstroms ergab. Der tatsächliche Wert der Frequenz schwankte jedoch abhängig von der Drehzahlkonstanz des Generators. Die Sollfrequenz des Bahnstroms in Deutschland, Österreich und der Schweiz wurde 1995 um 0,2 % auf 16,7 Hz erhöht, um unerwünschte Gleichströme in den Umformerwerken zu vermeiden, die durch die exakte Drittelung der Frequenz des öffentlichen Netzes entstanden. Der tatsächliche Wert weist allerdings weiterhin Schwankungen auf.
Bei der Umformung der Bahnenergie mittels Synchron-Synchron-Umformern beträgt die Frequenz des Bahnstroms exakt ein Drittel der Frequenz des speisenden Landesnetzes. Derartige Umformer sind u. a. in Schweden und im Nordosten Deutschlands in Betrieb.
Die verminderte Netzfrequenz hat jedoch auch Nachteile. Zum einen müssen die Transformatoren größer sein, zum anderen kann Strom aus dem öffentlichen Stromnetz nicht direkt bzw. durch einfache Herabtransformierung verwendet werden. Oft werden aus diesem Grund völlig unabhängige Netze mit Bahnstromleitungen unterhalten. Die Masten dieses Netzes haben üblicherweise zwei Leiterpaare (2 × Einphasenleitung).
16⅔ Hz gegenüber 16,7 Hz [Bearbeiten]
Während bei klassischen Umformern sowohl der 50 Hz als auch der 16⅔ Hz-Teil Synchronmaschinen (welche eine starre Kopplung von Netzfrequenz und Drehzahl aufweisen) waren, wird bei neueren Umformern einer der beiden Teile als doppelt gespeiste Asynchronmaschine ausgeführt. Bei diesem Maschinentyp ist das vom Läufer erzeugte Magnetfeld nicht konstant, sondern wird durch eine elektronische Steuerung bestimmt, welche die an die Wicklungen des Läufers angelegte Spannung und damit Stromstärke regelt.
Typische asynchrone Umformergruppen sind so aufgebaut, dass die Polzahl der beiden Maschinen dem Frequenzverhältnis entspricht (z. B. zwölf Pole für die 50 Hz- und vier Pole für die 16⅔ Hz-Maschine). Der Unterschied zu einer synchronen Umformergruppe besteht daher nur darin, dass das Magnetfeld des einen Läufers steuerbar anstatt wie b
Quelle:wikipedia.de
. Gewaltiges Objekt. daumen- 
