Wie hoch ist eigentlich die Stromaufnahme, wenn z.B. ein schwerer Güterzug anfährt? Welche Kraft wirkt hier?

Bei Elektromotoren haben wir in der Schule die Faustformel gelernt, dass der Anzugstrom etwa das 10-fache des Stroms beim Dauerbetrieb entspricht. Allerdings haben Loks einen Oberstrombegrenzer.

Die Anfahrzugkraft entspricht der Zugkraft, die in diversen Tabellen angegeben ist. Beim Anfahren wirkt die stärkste Zugkraft, die dann bei höheren Geschwindigkeit abnimmt, da ja Energie / Arbeit = Kraft * Weg (* steht hier für Skalarprodukt)

Das Thema hatten wir schon mal -> http://ice-fanforum.de/index.php?id=104086 UND http://ice-fanforum.de/index.php?id=91793

Wie hoch ist eigentlich die Stromaufnahme, wenn z.B. ein schwerer Güterzug anfährt? Welche Kraft wirkt hier?

Bei deutschen 0815-Drehstromloks, die in der Regel 300 kN Anfahrzugkraft haben, ist der Anfahrstrom am Stromabnehmer fast Null. Meschnaisch gilt für die Leistung P = F * v, das heißt, dass bei anfänglich konstanter Zugkraft (wie bei Drehstrom üblich) die Leistung so weit steigt, bis die maximale Leistung der Lok erreicht ist. Das ist bei der Grenzgeschwindigkeit der Fall, ab da nimmt die Zugkraft mit 1/v ab.

Für kleine Geschwindigkeiten hat man also entsprechend kleine Leistungen, beim Anfahren braucht es also nahezu gar keine Leistung. Elektrisch gilt für die Wirkleistung P = U*I. Da bei Drehstromloks Vierquadrantensteller und Zwischenkreis mit einer konstanten Spannung arbeiten, ist dementsprechend auch der Traktionsstrom I am Stromabnehmer beim Anfahren nahezu Null.

Anders sieht es mit dem Motorstrom aus: Drehstrom-Asynchronmotoren werden bis zur Übergangsgeschwindigkeit mit U/f=konstant gesteuert, das heißt, dass Motorspannung U und Ständerfrequenz f bei fast Null beginnend proportional zueinander hoch geregelt werden. Da in diesem Fall U proportional zur Fahrgeschwindigkeit ist, ist der Motorstrom I über den gesamten Geschwindigkeitsbereich in der gleichen Größenordnung. Je nach Fahrmotor kann ein Phasenstrom da durchaus 500 A erreichen.

--
Grüße,
Sese

Wie hoch ist eigentlich die Stromaufnahme, wenn z.B. ein schwerer Güterzug anfährt? Welche Kraft wirkt hier?

Bei deutschen 0815-Drehstromloks, die in der Regel 300 kN Anfahrzugkraft haben, ist der Anfahrstrom am Stromabnehmer fast Null.

Wie soll das gehen? Wenn P = U * I ist, dann wäre bei I~0 auch P~0, d.h. man hätte eine Anfahrtleistung von fast 0. ;)

Um eine Lok aus dem Stand zu beschleunigen, musst du ja erst einmal diverse Reibungswerte überwinden, bei Steigungen auch die Hangabtriebskraft. Da braucht es schon einen spürbaren Strom, selbst bei 15 kV an Spannung.

P=F*v, das sagt eigentlich alles ;-)

--
Grüße,
Sese

Gilt aber nur unter Vernachlässigung des Anfahrtswiderstands. Tatsächlich ist die Leistung P auch bei v=0 größer als 0. Du bist doch immer derjenige, der es sonst so genau nimmt.

Mit dem Anfahrwiderstand hat das nichts zu tun. Eine ideale Asynchronmaschine würde bei v=0 keine Leistung aufnehmen, egal wie groß das Drehmoment ist. Nun haben echt ASM Ständerverluste usw, ein paar A brauchen sie dann schon. Aber wie ich sagte: der Traktionsstrom ist fast Null, daran ändern auch Anfahrwiderstände nichts, die sind absolut unerheblich.

--
Grüße,
Sese

Hi!

Wir vernachlässigen dann mal das Losbrechmoment, die Reibung, die Blindströme, aber gut...

Gruß
Johannes

Ohne Anfahrwiderstand kommen keine Räder eines Fahrzeugs in Rotation. Die Haft- und (dann) die Rollreibung sind essentiell für die Fahrt.

Ich kann der Kombinatorik mit P, U und I nichts abgewinnen, wenn kein µ berücksichtigt wird. Und darauf bezieht sich die ursprüngliche Frage.

An alten Tatra-Straßenbahnen glühten bei Anfahrt die Fahrdrähte, aber es ist ja I~0...

Zum Losbrechen des Zuges ist sicher eine kleine Leistung nötig, da die Geschwindigkeit klein ist.
Oder anders: 1 Watt ist 1 Joule/sec oder 1 Nm/s
Also wenn ich eine Lok an den Prellbock stelle und mit 300‘000N drücke, wäre die abgegebene Leistung =0. Theoretisch!
Nun hat aber alles einen Wirkungsgrad. Und der ist gerade beim Drehstrommotor erst beim Erreichen der Nenngeschwindigkeit, so richtig gut.
Also wird der Motor im Stillstand einen geringen Wirkungsgrad haben. Auch die Hilfsbetriebe der Lok und die Trafoverluste zehren Energie. Somit wird der Strom aus der Fahrleitung nie Null sein.
Das ist mir aus meiner Depotzeit noch in Erinnerung: Auch wenn nur der Trafo eingeschaltet war, und der Bügel gesenkt wurde gab es einen Lichtbogen!
Sobald sich die Chose in Bewegung setzt, und den Zug beschleunigt, wird Leistung bezogen. Der Strom aus der Fahrleitung wird solange steigen, wie die Fahrmotorenspannung ansteigt, und sie den Anfahrstrom beziehen. Beim Punkt wo das Produkt aus Spannung und Strom den Höchstwert erreicht, ist auch der Strombezug aus der Fahrleitung am höchsten. Dieser Punkt ist z.B. bei der Schweizer Re4/4 II bei 106 km/h.
Wenn wir dieses Beispiel rechnen: 4‘650 KW Stundenleistung, Wirkungsgrad Lok mit allen Nebenbetrieben (Annahme): 0.8, cos FI auch 0.8, Fahrleitungsspannung 15‘000 Volt, so ergibt das den Höchststrom: P=U*I,
I= P/U =4‘650‘000 Watt / 15‘000 Volt= 310 A und noch die beiden Wirkungsgrade: 310 /0.8 /0.8= 485 Ampere.
Somit kann man sagen, dass der Strom beim Beschleunigen eines Güterzugs bei einer Re 4/4 II von Null bis auf 485 A ansteigt, sofern der Güterzug diese Geschwindigkeit zulässt und auch die Adhäsion es zulässt, diese Zugkräfte auf die Schiene zu bringen.