Elektrolokomotive einfach erklärt: Strom aus der Oberleitung für den Zug
Eine Elektrolokomotive wird mit elektrischer Energie versorgt und nutzt diese zum Antrieb ihrer Fahrmotoren. Die Energie kommt bei der klassischen Eisenbahn in Deutschland meist über die Oberleitung zum Fahrzeug.
Dafür besitzt die Lokomotive einen Stromabnehmer auf dem Dach. Er stellt den Kontakt zur Fahrleitung her und überträgt den Strom in die elektrische Ausrüstung der Lok.
Elektrolokomotiven benötigen keinen eigenen Dieselmotor und keinen Brennstofftank für die Traktion. Dafür sind sie auf eine entsprechend elektrifizierte Strecke angewiesen.
Was ist eine Elektrolokomotive?
Eine Elektrolokomotive ist ein Schienenfahrzeug, dessen Antrieb durch Elektromotoren erfolgt.
Die elektrische Energie wird von außen zugeführt. Auf den meisten elektrifizierten Hauptstrecken geschieht das über eine Oberleitung.
Die Lok wandelt diese Energie so um, dass die Fahrmotoren die Räder antreiben können.
Wie bekommt eine Elektrolokomotive Strom?
Auf dem Dach der Lokomotive befindet sich mindestens ein Stromabnehmer.
Er wird gegen den Fahrdraht der Oberleitung gedrückt und stellt dadurch den elektrischen Kontakt her.
Von dort gelangt der Strom über die Hochspannungsausrüstung in das Fahrzeug und wird für den Antrieb weiterverarbeitet.
Was macht der Stromabnehmer?
Der Stromabnehmer sorgt dafür, dass die Lok während der Fahrt kontinuierlich Energie aus der Oberleitung aufnehmen kann.
Die Kontaktleiste am oberen Ende des Stromabnehmers gleitet dabei am Fahrdraht entlang.
Der Anpressdruck muss so gewählt sein, dass der elektrische Kontakt zuverlässig bleibt, ohne Fahrdraht und Stromabnehmer unnötig stark zu verschleißen.
Warum haben Elektrolokomotiven oft zwei Stromabnehmer?
Viele Elektrolokomotiven besitzen zwei oder mehr Stromabnehmer.
Das kann verschiedene Gründe haben. Die Stromabnehmer können beispielsweise für unterschiedliche Stromsysteme oder verschiedene Oberleitungsbedingungen ausgelegt sein.
Außerdem steht dadurch ein weiterer Stromabnehmer zur Verfügung, wenn einer beschädigt oder nicht einsetzbar ist.
Welche Spannung hat die Oberleitung in Deutschland?
Das klassische Bahnstromsystem auf großen Teilen des deutschen Eisenbahnnetzes arbeitet mit 15.000 Volt Wechselspannung bei 16,7 Hertz.
Diese Spannung ist für die direkte Versorgung der Fahrmotoren moderner Lokomotiven nicht geeignet. Deshalb muss sie innerhalb des Fahrzeugs weiter umgewandelt werden.
Was macht der Transformator in einer Elektrolokomotive?
Bei Wechselstromlokomotiven spielt der Transformator eine wichtige Rolle.
Er wandelt die hohe Spannung aus der Oberleitung auf geeignete Spannungsbereiche für die weitere elektrische Ausrüstung um.
Moderne Leistungselektronik bereitet den Strom anschließend so auf, dass die Fahrmotoren passend angesteuert werden können.
Wie treibt der Strom die Räder an?
Die eigentliche mechanische Arbeit übernehmen elektrische Fahrmotoren.
Sie wandeln elektrische Energie in Drehbewegung um.
Über Getriebe wird diese Bewegung auf die Radsätze übertragen. Dadurch setzt sich die Lokomotive in Bewegung.
Wo sitzen die Fahrmotoren?
Bei vielen modernen Elektrolokomotiven befinden sich die Fahrmotoren in den Drehgestellen.
Je nach Fahrzeugbauart kann ein Fahrmotor einen einzelnen Radsatz oder mehrere Komponenten des Antriebs bedienen.
Die Bauweise beeinflusst unter anderem Leistung, Wartung und Fahreigenschaften der Lokomotive.
Warum haben Elektrolokomotiven Drehgestelle?
Drehgestelle tragen einen großen Teil der Fahrzeugtechnik und verbessern gleichzeitig die Laufeigenschaften in Kurven.
Die Radsätze können sich gemeinsam mit dem Drehgestell gegenüber dem Lokomotivkasten leicht verdrehen.
Dadurch können auch lange Fahrzeuge enge Gleisbögen sicher durchfahren.
Wie wird die Geschwindigkeit geregelt?
Bei modernen Elektrolokomotiven übernimmt Leistungselektronik einen großen Teil der Antriebssteuerung.
Der Lokführer gibt eine gewünschte Zugkraft beziehungsweise Leistung vor. Die Fahrzeugsteuerung regelt anschließend die Fahrmotoren entsprechend.
Dabei überwacht die Technik unter anderem Strom, Spannung und Haftung zwischen Rad und Schiene.
Warum drehen die Räder beim Anfahren nicht ständig durch?
Gerade beim Anfahren schwerer Züge entsteht eine hohe Zugkraft an den Rädern.
Wird die Haftgrenze zwischen Rad und Schiene überschritten, können die Räder schleudern.
Moderne Lokomotiven besitzen deshalb Schleuder- und Gleitschutzsysteme, die die Antriebsleistung automatisch anpassen.
Warum braucht eine Elektrolokomotive Sand?
Auch Elektrolokomotiven besitzen Sandvorräte.
Bei schlechten Haftbedingungen kann Sand vor die angetriebenen Räder gestreut werden.
Dadurch erhöht sich die Haftung zwischen Rad und Schiene, besonders beim Anfahren oder Bremsen auf rutschigen Gleisen.
Wie bremst eine Elektrolokomotive?
Elektrolokomotiven besitzen die normale Zugbremse und können zusätzlich elektrisch bremsen.
Dabei arbeiten die Fahrmotoren zeitweise als Generatoren.
Die Bewegungsenergie des Zuges wird dadurch wieder in elektrische Energie umgewandelt.
Kann eine Elektrolokomotive Strom zurückspeisen?
Viele moderne Elektrolokomotiven können beim elektrischen Bremsen Energie in das Stromnetz zurückspeisen.
Diese sogenannte Rekuperation erhöht die Energieeffizienz.
Ob die Energie tatsächlich aufgenommen werden kann, hängt unter anderem vom Bahnstromnetz und der jeweiligen Fahrzeugtechnik ab.
Was passiert, wenn keine Oberleitung vorhanden ist?
Eine klassische Elektrolokomotive kann ohne elektrische Energieversorgung nicht aus eigener Kraft weiterfahren.
Endet die Elektrifizierung einer Strecke, muss deshalb gegebenenfalls eine Diesel- oder andere geeignete Lok den Zug übernehmen.
Solche Übergänge waren früher ein häufiger Grund für einen Lokwechsel.
Was ist eine Mehrsystemlokomotive?
Nicht alle Länder verwenden dasselbe Bahnstromsystem.
Eine Mehrsystemlokomotive kann mit mehreren unterschiedlichen Stromsystemen betrieben werden.
Dadurch kann sie internationale Verbindungen bedienen, ohne an jeder Stromsystemgrenze ausgetauscht werden zu müssen.
Warum haben verschiedene Länder unterschiedliche Bahnstromsysteme?
Die Elektrifizierung der Eisenbahn entwickelte sich in den einzelnen Ländern zu unterschiedlichen Zeiten und mit unterschiedlichen technischen Konzepten.
Dadurch entstanden verschiedene Spannungen und Stromarten.
Moderne Mehrsystemfahrzeuge können viele dieser Unterschiede heute technisch überbrücken.
Elektrolokomotive oder Diesellokomotive?
Beide Lokomotivarten können hohe Leistungen erreichen, unterscheiden sich aber bei der Energieversorgung.
- Elektrolokomotive: erhält Energie überwiegend aus der Oberleitung.
- Diesellokomotive: führt ihren Kraftstoff im Fahrzeug mit.
Eine Elektrolokomotive benötigt daher eine elektrifizierte Strecke, muss aber keine großen Mengen an Brennstoff mitführen.
Welche Vorteile haben Elektrolokomotiven?
- hohe verfügbare Leistung
- starke Beschleunigung
- kein lokaler Verbrennungsmotor für die Traktion
- elektrisches Bremsen möglich
- Rückspeisung von Bremsenergie bei geeigneter Technik
- für schnelle und schwere Züge geeignet
Welche Nachteile haben Elektrolokomotiven?
Der größte Nachteil ist die Abhängigkeit von elektrischer Infrastruktur.
Oberleitungen, Unterwerke und weitere Anlagen müssen zunächst gebaut und anschließend gewartet werden.
Bei Störungen der Energieversorgung kann der Zugbetrieb ebenfalls beeinträchtigt werden.
Elektrolokomotiven im Güterverkehr
Im Güterverkehr werden Elektrolokomotiven auf elektrifizierten Hauptstrecken besonders häufig eingesetzt.
Ihre hohe Leistung macht sie für schwere Güterzüge attraktiv.
Bei besonders hohen Zuggewichten können mehrere Fahrzeuge gemeinsam eingesetzt werden. Mehr dazu erklären wir unter Doppeltraktion einfach erklärt und Mehrfachtraktion einfach erklärt.
Elektrolokomotiven im Personenverkehr
Auch im Personenverkehr waren und sind Elektrolokomotiven weit verbreitet.
Sie können klassische Reisezüge, Wendezüge und schnelle Fernzüge befördern.
Im Regionalverkehr wurden viele lokbespannte Züge inzwischen durch elektrische Triebzüge ersetzt.
Wie der Betrieb mit Steuerwagen funktioniert, erklären wir unter Wendezug einfach erklärt.
Elektrolokomotive auf der Modellbahn
Elektrolokomotiven gehören auch auf Modellbahnanlagen zu den beliebtesten Fahrzeugen.
Eine funktionsfähige Modelloberleitung ist für den digitalen oder analogen Fahrbetrieb normalerweise nicht notwendig. Die Lok erhält ihren Fahrstrom in der Regel über die Schienen.
Wer eine realistische elektrifizierte Hauptstrecke darstellen möchte, sollte trotzdem Fahrleitung, Masten und Stromabnehmer berücksichtigen.
Kurz erklärt: Elektrolokomotive
- Eine Elektrolokomotive wird von Elektromotoren angetrieben.
- Die Energie kommt meistens über die Oberleitung.
- Der Stromabnehmer stellt den Kontakt zum Fahrdraht her.
- Transformator und Leistungselektronik bereiten die Energie für den Antrieb auf.
- Elektrische Bremsen können Bewegungsenergie zurückgewinnen.
- Mehrsystemlokomotiven können unter verschiedenen Stromsystemen fahren.
Weitere Eisenbahn-Technik einfach erklärt
Weitere verständliche Erklärungen zu Fahrzeugen, Zugbetrieb, Gleisen und Sicherungstechnik findest du in unserem Bereich Eisenbahn-Technik einfach erklärt.
Passend dazu erklären wir bereits den Lokwechsel, die Doppeltraktion und die Mehrfachtraktion. Als nächste Fahrzeugthemen passen Diesellokomotive, Dampflokomotive, Stromabnehmer und Drehgestell sehr gut dazu.