Die Stromkreise einer Lokomotive

                       

Bevor wir die elektrische Lokomotive im Detail ansehen, müssen wir uns mit der Schaltung derselben befassen. Eine normale elektrische Lokomotive ist ein Bauwerk, das sehr umfangreich ist. Damit man die einzelnen elektrischen Bereiche unterschieden kann, muss eine Lösung gefunden werden und da ist man sich bei der Elektrizität einig. Es werden immer die gleichen Begriffe aufgenommen und dann ergänzt.

Wer sich mit den Fahrleitungen befasst hatte, der hatte erfahren, dass elektrische Netzwerke immer in Stromkreise aufgeteilt werden. Diese kennen Sie bei sich zu Hause, denn der Backofen ist anders angeschlossen worden, das der Kühlschrank.

Es sind zwei Stromkreise mit unterschiedlichen Spannungen. Geben Sie diesen nun einen Namen und schon können sie die Stromkreise leicht unter-scheiden. Ob es nützlich ist, spielt keine Rolle.

Bei Lokomotiven ist das nicht anders. Es gibt auf dieser mehrere Stromkreise, die zum Teil klar von-einander getrennt werden, die aber auch verbunden sein können.

Zu den aussen liegenden Anlagen wurden sie mit der Erdung und der Fahrleitung verbunden. Damit haben wir Stromkreise erhalten, die auf das Fahrzeug be-schränkt wurden. Eine Lösung, die bei elektrischen Lokomotiven nicht immer auf die gleiche Weise er-folgte.

Bahnen, die mit Gleichstrom arbeiten, kennen diese Stromkreise nicht in einem Umfang, wie das bei Wechselstrom der Fall ist. Bei diesem kann jedoch mit dieser Lösung einer besser Unterteilung erfolgen. Der Vorteil ist, dass hier die Spannungen leicht angepasst werden können. Auch wenn die Schaltung anders ist, die Begriffe sind gleich gewählt worden und das ist wichtig, wenn man einen Stromkreis erkennen will.

Grundsätzlich teilen sich diese Stromkreise immer in zwei Bereiche auf. Diese sollten wir etwas genauer ansehen, denn danach ist jeder Schritt deutlich einfacher. Wer weiss, wie die Lokomotive geschaltet wurde, der erkennt auch, wo er ein Bauteil findet. Da wir bereits das Dach der Eisenbahn kennen gelernt haben, beginnen wir in diesem Bereich, denn mit der Übertragung der Spannung auf das Fahrzeug beginnt der erste Stromkreis.

 

Hochspannungsbereich
                       

Wir beginnen mit dem Hochspannungsbereich. Dieser Teil der Schaltung ist in der Regel im Bereich der Fahrleitung vorhanden. Lediglich bei Bahnen mit Gleichstrom können Werte vorhanden sein, die nicht in diesen Bereich gehören und damit stellt sich natürlich die Frage, was denn als Hochspannungsbereich gilt und die Antwort ist einfach. Alles was mit einer beliebigen Hochspannung betrieben wird, ist auch der entsprechende Bereich.

Der Hochspannungsbereich teilt sich in drei Be-reiche auf. Wobei es hier keine klaren Grenzen gibt. Die einzige, die wirklich definiert ist, befindet sich bei Wechselstrom bei 1000 Volt und bei Gleich-strom bei 1500 Volt.

Was darüber ist, ist Hochspannung. Es wäre schön, wenn die Welt der elektrischen Versorgung so schön einfach ist, denn wir müssen uns mit den drei Bereichen vertraut machen, um es zu verstehen.

Bei der Mittelspannung handelt es sich um die Spannungen die sich über den Werten von 1000 Volt Wechselstrom und 1500 Volt Gleichstrom befinden. Mit diesem Begriff wird der Bereich bis zu Werten von rund 52 000 Volt abgedeckt.

Nun erfolgt keine Unterscheidung der Stromart mehr. Werte die nur noch von sehr wenigen Fahr-leitungen erreicht werden. Wir haben daher Netze für die Mittelspannung bekommen.

Bei der Hochspannung befinden wir uns über dem Schwellwert von 52 000 Volt. Der Kreis deckt die Netze ab, die der Versorgung dienen und auch hier ist eine Obergrenze vorhanden. Mit Hochspannung wird nur bis zu einer Spannung von 220 000 Volt gearbeitet. Was sich noch darüber befindet ist schlicht nur noch als Höchstspannung anzusehen. Verbindlich sind die genannten Werte jedoch nicht anzusehen.

Die wichtigste Grenze ist jene zur Niederspannung. Im Hochspannungsbereich sind spezielle Vorkehrungen zum Schutz vor der Elektrizität vorzunehmen. Zumal bei Fahrleitungen offene Leitungen vorhanden sind, die sich sogar auf der Lokomotive fortsetzen. Daher sind hier Stromkreise vorhanden, die mit der Spannung aus der Fahrleitung betrieben werden und dabei spielt es kaum eine Rolle, wie hoch der Wert effektiv ist.

Primärstromkreis: Wirklich sehr viel Phantasie muss man nicht haben um den Primärstromkreis zu verstehen, es ist der erste Stromkreis, der auf der Lokomotive ausgewiesen wird.

Er wird immer mit den Anschlüssen an die Erdung und die Fahrleitung ver-bunden. Damit schliesst dieser erste Stromkreis die Leitung zum Kraftwerk und es kann mit dem Strom elektrische Energie auf das Fahrzeug übertragen werden.

Der Primärstromkreis wird immer mit Mittelspannung betrieben. Ausnahmen davon sind nun aber jene Bahnen, die mit Gleichstrom arbeiten und deren Spannung in der Fahrleitung unter dem Schwellwert liegt.

Bei diesen gibt es schlicht keine Hochspannung. Trotzdem kann auch dort immer wieder vom Primärstromkreis gesprochen werden, denn es ist jener Stromkreis, der direkt mit der Fahrleitung in Kontakt steht.

Oftmals wird der Primärstromkreis auch als Hauptstromkreis bezeichnet. Da-mit wird der Fokus jetzt auf die Versorgung des Fahrzeuges gelegt, denn alle elektrische Energie gelangt über diesen Hauptast in das Fahrzeug.

Wir haben daher zwei Begriffe, die den gleichen Bereich behandeln und dieser ist bei jeder elektrischen Lokomotive vorhanden, auch wenn er nicht immer so klar zu erkennen ist.

Ob Primärstromkreis, oder Hauptstromkreis eines ist hier sehr wichtig. Diese Stromkreise sind immer gegen die Erde geschaltet und damit kann die hohe Spannung gefährlich werden. Besonders dort wo mit Mittelspannungen gear-beitet wird. Jedoch müssen wir uns nun auch fragen, ob es einen Niederspannungsbereich gibt. Bei Bahnen mit geringen Spannungen in der Fahrleitung und bei Lösungen, die mit Wechselstrom arbeiten, ist das der Fall.

 

Niederspannungsbereich
                       

Werte die unter der Grenze von 1000 Volt bei Wechselstrom und 1500 Volt bei Gleichstrom liegen, werden als Niederspannung bezeichnet. Bei dieser niederen Spannungsgruppe sind keine besonderen Massnahmen zum Schutz vor der Spannung zu ergreifen. Das gilt bei den Bahnen und bei Ihnen zu Hause. Netze mit Gleichstrom können sich also durchaus in diesem Bereich befinden, aber auch nur diese und oft nur beschränkte Netze.

Bleiben wir kurz bei den Bahnen mit Gleichstrom. Bei diesen kann die Spannung nur schwer verändert werden. Wie das geht, erfahren wir später noch genauer.

Daher werden bei diesen Lokomotiven die nachfolgend vorge-stellten Stromkreise oft auch mit Mittelspannung betrieben. Die Ausweisung der Bereiche erfolgt daher eher bei den Bahnen, die mit Wechselstrom arbeiten, da man dort leicht andere Werte um-setzen kann.

Der Traktionsstromkreis: Etwas schwer zu verstehen ist der Tra-ktionsstromkreis. Es ist jener Bereich, der für den eigentlichen Zweck einer Lokomotive gedacht ist.

Der Antrieb von diesen wird oft auch als Traktion bezeichnet und daher wurde dieser Begriff auf diesen Teil übernommen. Hier sind die Fahrmotoren angeschlossen worden, die letztlich das Drehmoment für den Antrieb erzeugen.

Mit dem Begriff Motorstromkreis wird mitgeteilt, dass hier Motoren angeschlossen wurden. Da man aber die Fahrmotoren meint, kann auch von einem Fahrmotorstromkreis gesprochen werden. Auch wenn wir uns mit verschiedenen Worten befassen müssen, der Motorstromkreis ist einer der wichtigeren auf einer Lokomotive er kommt unmittelbar nach den Hauptstromkreis, den wir bereits kennen.

Traktionsstromkreise, oder eben Motorstromkreise, werden in sehr vielen Fällen mit Niederspannung betrieben. Jedoch bestätigen in diesem Bereich die Ausnahmen die Regel. Es sind Stromkreise, die hohe Leistungen übertragen müssen, denn der grosse Teil aus der Fahrleitung fliesst in diesen Bereich. Um geringe Ströme zu haben, muss die Spannung erhöht werden und dann kann man in den Bereich der Mittelspannung kommen.

Wir werden uns noch mit dem Traktionsstromkreis noch intensiver befassen. Hier wollen wir nur die elektrische Ausrüstung aufteilen und gerade bei Bahn-en mit Wechselstrom, oder bei modernen Lokomotiven, werden diese Strom-kreise mit sehr unterschiedlichen Spannungen betrieben.

Lediglich bei den Fahrleitungen, die mit Gleichstrom betrieben werden, kann es von dieser Regelung sogar deutliche Abweichungen geben. Es ist somit nicht leicht eine klare regel zu erstellen.

Hilfsbetriebestromkreis: Mit dem Stromkreis für die auf einer Lokomotive be-nötigten Hilfsbetriebe sind wir bei einem Bereich angelangt, der immer speziell ausgewiesen wurde.

Das in erster Linie bei Bahnen, die mit Wechselstrom betrieben wurden. Hilfs-betriebestromkreise besitzen oft eigene Spannungen und sie sind immer wie-der komplett von den anderen Stromkreisen auf der Lokomotive getrennt worden.

Wer will kann die elektrischen Lokomotiven noch weiter aufteilen. Das wird auch bei den Bahnen vorgenommen. Ausgewiesen werden die Steuerstrom-kreise, die aber nun auch bei anderen Antriebsarten benutzt werden und die in einem eigenen Artikel vorgestellt werden. Die Bahnen sind gerade im Bereich der Stromkreise immer wieder für Überraschungen gut, auch wenn die wirklich phantasievollen Begriffe fehlen.

Eine feinere Unterteilung bringt jedoch nicht mehr so viel, denn im weiteren Verlauf dieses Artikels werden wir uns in den Bereichen des Hauptstromkreises, des Traktionsstromkreises und natürlich bei den Hilfsbetrieben umsehen. Diese sind speziell auf diese Triebfahrzeuge abgestimmt worden und gehören dazu. Und weil er so wichtig ist und wir am Anfang der Geschichte sind, beginnen wir mit dem Primärstromkreis.

 

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