Società Anonima per le Ferrovie dell'Alta Valtellina

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ZEIT	1898-1902
THEMA	Auftrag an "Ganz & Co."
TEXT	Die "Società per le Strade Ferrate Meridionali" forderte die Firma "Ganz & Comp." auf, diese Frage in Gemeinschaft mit ihr zu studieren. Die Verhandlungen begannen im Januar 1898. Die kgl. Generalinspektion der italienischen Eisenbahnen nahm den Entwurf von "Ganz & Comp." über die elektrische Einrichtung der bis dahin mit Dampflokomotiven betriebenen Strecken Lecco-Colico-Chiavenna und Colico-Sondrio im April 1898 an. Der Vertrag zwischen der Direktion der Rete Adriatica und der Firma "Ganz & Comp." wurde im März 1899 abgeschlossen, der Bau im Januar 1900 begonnen und die Strecke Chiavenna-Colico-Sondrio am 4. September, die Linie Lecco-Colico am 15. Oktober 1902 dem öffentlichen Verkehr übergeben. Im folgenden soll die elektrische Einrichtung dieser Linien eingehender beschrieben werden.
QUELLE	[Z VDI 47 (1903) 185; Eugen Cserháti und Koloman von Kandó: Der Betrieb der Valtellina-Bahn mit hochgespanntem Drehstrom]
ZEIT	1902
THEMA	elektrische Einrichtung der Valtellina-Bahn
TEXT	Die Bahnlinie zieht sich an der östlichen Küste des Corner Sees bis Colico entlang, wo sie sich teilt und gegen Norden bis Chiavenna, gegen Osten bis Sondrio im Veltliner Tal oder Valtellina läuft. Die einzelnen Teilstrecken haben folgende Längen: Lecco-Colico: 38,95 km Colico-Sondrio: 40,79 km Colico-Chiavenna: 26,57 km zusammen 106,31 km Die Lage der Linien ist aus Fig. 1, die Längsprofile sind aus Fig. 2, 3, 4 ersichtlich. Diese Strecken haben einen nicht unbedeutenden Lastenverkehr und besonders in der Reisezeit eineu sehr lebhaften Personenverkehr. Denn die Reisenden, die aus der Mittelschweiz über den Splügen oder aus dem Engadin durch das Val Bregaglia mit der Schweizer Post nach Chiavenna, ferner über den Bernina oder aus Tirol über das Stilfser Joch nach Tirano oder Sondrio fahren, nehmen ihren Weg über diese Linien nach der Lombardei. Die Linien haben im allgemeinen, insbesondere aber die Strecke Lecco-Colico, sehr viele Tunnel mit sehr engem Durchgangsprofil, stark wechselndes Gefälle und viele Kurven mit sehr kleinem Radius - lauter Umstände, welche der Einführung des elektrischen Betriebes Schwierigkeiten entgegenstellten; die Hälfte der Linie Lecco-Colico liegt in Kurven und rd. 30 % der Länge in Tunneln. Die größte auf der ganzen Strecke vorkommende Steigung beträgt rd. 20 o/oo, der kleinste Kurvenradius auf der Strecke 300, in den Weichen 150 m. Gerade diese erschwerenden Umstände veranlaßten die Direktion der Rete Adriatica, den ersten Versuch mit elektrischem Vollbahnbetrieb auf diesen Linien vorzunehmen.
QUELLE	[Z VDI 47 (1903) 185; Eugen Cserháti und Koloman von Kandó: Der Betrieb der Valtellina-Bahn mit hochgespanntem Drehstrom]
ZEIT	1902
THEMA	Kraftwerk
TEXT	Die Adda hat zwischen der Brücke von Desco und der Brücke von Ganda in einer Länge von etwa 5 km ein Gefälle von 35 m; s. Fig. 5 und 6. Die geringste Wassermenge beträgt 25 cbm/s, das Sammelgebiet 2500 qkm. Die zur Verfügung stehende Energie berechnet sich auf mindestens 7500 PS. Unter der Brücke von Desco teilt sich der Strom in zwei Arme; der. eine ist vollständig abgesperrt, in den zweiten ist das Stauwehr eingebaut worden, Fig. 7. Die Adda hat hier noch den Charakter eines Gebirgsflusses und führt, besonders bei Hochwasser, sehr viel Schotter und Sand mit, weshalb ein Schleusenwehr gewählt worden ist, Fig. 8 bis 11. Bei Hochwasser sind die Schleusen ganz emporgezogen, und das Wasser fließt ohne Stauung in den Obergraben; bei niedrigem Wasser wird mithülfe der Schleusen der Oberwasserspiegel stets in der Höhe des Hochwassers gehalten. Das Wasser strömt durch zwei Öffnungen in den ersten Tunnel des Oberwasserkanals, der in einer Gesamtlänge von 1900 m als offener Kanal und in einer Länge von 2900 m als teilweise gemauerter und teilweise in den Felsen gesprengter Tunnel ausgeführt ist; s. Fig. 2 bis 5. Die Gesamtlänge beträgt also 4800 m, das Gefälle 1 : 1000. ln 900 m Entfernung von der oberen Tunnelmündung befindet sich die erste, zwischen dem vorletzten und dem letzten Tunnel die zweite Schotterschleuse und unmittelbar vor dein Wasserschloß, Fig. 16 bis 18, die Freilaufschütze, über welche das überschüssige Wasser bei geringer Belastung der Turbinen abfließt. Diese Schütze ist jedoch auch imstande, die ganze Wassermenge, also 25 cbm/s, abzuführen, Im letzten Tunnel verbreitert sich der Kanal auf 7 m; hier beträgt die Tiefe auf eine Länge von 25 m 5 m. Dadurch verringert sich die Wassergeschwindigkeit von 2,5 m auf 0,7 m. Schotter und Sand können daher hier ebenfalls zeitweise abgelassen werden; s. Fig. 19 bis 21. Aus diesem Endbehälter wird das Druckwasser durch zwei 68 m lange genietete Rohre von 2,5 m Dmr. mit 45° Neigung in das Turbinenhaus geführt, Fig. 22. Jedes Rohr teilt sich dort in zwei Teile; die Abzweigungen führen zu je einer Turbine von 2000 PS. Der Untergraben ist 100 m lang und 20 m breit.
QUELLE	[Z VDI 47 (1903) 185; Eugen Cserháti und Koloman von Kandó: Der Betrieb der Valtellina-Bahn mit hochgespanntem Drehstrom]
ZEIT	1902
THEMA	Wasserturbinen
TEXT	Die Wasserkraftanlage ist von der Turbinenabteilung der Firma "Ganz & Co." in Budapest entworfen; die Einzelpläne sind von dem Zivilingenieur Vittorio Gianfranceschi ausgearbeitet, der auch den baulichen Teil ausgeführt hat. Im Turbinenhaus, Fig. 23, sind drei Turbinendynamo-Gruppen von je 2000 PS aufgestellt; die vierte noch aufzustellende Turbine kann 3000 oder auch 4000 PS stark werden. Die von "Ganz & Comp." gelieferten Francis-Turbinen, Fig. 24 bis 26, machen 150 U/min. Das Netto-Gefälle beträgt 30 m; bei Hochwasser wird es durch den Rückstau auf 27 m, ausnahmsweise bis auf 26 m vermindert. Jede Turbine ist mit Hilfe eines Absperrschiebers ausschaltbar. Die Laufräder der Turbinen sind auf den Dynamo wellen fliegend angeordnet; jede Gruppe besitzt daher nur zwei Lager, die mit Ringschmierung versehen und für Wasserkühlung eingerichtet sind. Das Laufrad besteht aus einer Gußstahlscheibe und aus einem mit Schrauben befestigten, daher auswechselbaren Schaufelkranz. Das Wasser wird den Laufrädern durch Fink'sche verstellbare Leitschaufeln zugeführt; die Verstellung kann vonhand oder durch einen Zentrifugalregulator mit zwischengeschaltetem Servomotor geschehen; überdies können die Leitschaufeln vom Schaltbrett aus mittels eines Kettenzuges, der auf den Servomotor wirkt, verstellt werden. Dies kommt bei der Parallelschaltung zur Anwendung. Die Servomotoren werden durch Öl von 10 at Druck betätigt. Jede Turbine ist mit einer Öldruckpumpe gekuppelt, welche das Öl in einen Akkumulator pumpt. Die Turbinenregulierung, Bauart Ganz, besteht aus einem Hartung'schen Pendelregler, der auf einen kleinen Verteilschieber wirkt; dieser verbindet das Zylinderpaar des Servomotors entweder mit dem Ölakkumulator oder mit dem Saugbehälter der Ölpumpen. Der Servomotor selbst wirkt unmittelbar auf die verstellbaren Leitschaufeln. Es entspricht daher jeder Geschwindigkeitsänderung eine Verstellung der Hülse des Zentrifugalpendels und durch Vermittlung des Verteilschiebers ein Druckunterschied in den beiden Zylindern des Servomotors.
QUELLE	[Z VDI 47 (1903) 185; Eugen Cserháti und Koloman von Kandó: Der Betrieb der Valtellina-Bahn mit hochgespanntem Drehstrom]
ZEIT	1902
THEMA	Generatoren
TEXT	Die von der "Elektrizitäts-A.-G. vorm. Schuckert & Co.", Nürnberg, gelieferten Dreiphasen-Dynamos erzeugen bei normaler Belastung und einer Phasenverschiebung von cos phi = 0,7 1050 kW Drehstrom von 20.000 V Spannung und 15 Perioden und nehmen dabei 1560 PSe auf. Sie sind so konstruiert, daß sie auf kurze Zeit auch 2000 PS an elektrischer Energie abgeben können. Bei 1500 PS normaler Belastung nimmt die Bewicklung keine höhere Temperatur als 45° C über der Temperatur des Maschinenraumes an. Beim Übergang vom Leerlauf auf 1500 PS Belastung sinkt die Spannung hei gleichbleibender Umlaufzahl nur um 15 %; bei plötzlicher Entlastung von Vollbelastung auf Leerlauf steigt sie nur um 10 %. Der Kurzschlußstrom ist der sechsfache des normalen. Die Dynamos sind so bemessen, daß sie den Kurzschlußstrom 120 s lang ohne Beschädigung ertragen können. Für die Dauer einer halben Stunde können sie auch Strom von 30.000 V Spannung liefern. Für den Fall, daß die Turbinenregulierung nicht wirksam sein sollte, sind die direkt gekuppelten Erreger mit einem selbsttätigen Umschalter versehen, der beim Durchgehen der Turbinen einen Widerstand in den Erregerstromkreis schaltet, wodurch eine schädliche Spannungserhöhung im Hauptstromkreise vermieden wird. Die Spannung der Dynamo darf selbst dann 25.000 V nicht übersteigen, wenn die Umlaufzahl 250 U/min betragen sollte. Diese Bedingung ist nicht deshalb gestellt, um den Generator vor Beschädigung zu schützen, sondern damit die Vorrichtungen an der Schalttafel keinen Schaden leiden. Das Gesamtgewicht eines Dynamos beläuft sich auf 69.300kg, wovon 43.800 kg auf den umlaufenden Teil einschließlich der Welle entfallen.
QUELLE	[Z VDI 47 (1903) 185; Eugen Cserháti und Koloman von Kandó: Der Betrieb der Valtellina-Bahn mit hochgespanntem Drehstrom]
ZEIT	1902
THEMA	Schalttafel
TEXT	Die Schalttafel, Fig. 28, ist für 4 Generatoren und 2 Primärstromkreise eingerichtet. Das Schaltschema ist aus Fig. 29 ersichtlich. Gegenwärtig wird nur die eine Primärleitung für die elektrische Bahn benutzt; die zweite Leitung dient einstweilen für die Belastung der Dynamos mithülfe von Wasserrheostaten. Von jeder Dynamo führen unterirdische gut isolierte Leitungen zu den hinter dem Schaltbrett angebrachten beiden Gruppen von Sammelschienen. Die auf der Vorderseite des Schaltbretts montierten Vorrichtungen dienen alle für niedrige Spannung, so daß die Bedienungsmannschaft mit dem hochgespannten Strom nicht in Berührung kommen kann. Gegen Überlast sind die Generatoren durch Abschmelzsicherungen in Porzellanrohren geschützt. Alle Hochspannungs-Ausschalter werden von der Vorderseite der Tafel bedient; nur die Ausschalter der äußeren Stromkreise befinden sich in dem Schaltraum hinter der Schalttafel und müssen von dort bedient werden.
QUELLE	[Z VDI 47 (1903) 185; Eugen Cserháti und Koloman von Kandó: Der Betrieb der Valtellina-Bahn mit hochgespanntem Drehstrom]
ZEIT	1903
THEMA	Vollbahnbetrieb mit hochgespanntem Drehstrom
TEXT	Der Betrieb von Vollbahnen ist für den Elektrotechniker ein besonderer Fall der elektrischen Kraftübertragung. Diese technische Aufgabe wird durch zwei Umstände bestimmt: durch die Entfernung und die zu übertragende Arbeitsleistung. Vergleicht man unter diesen beiden Gesichtspunkten den üblichen Straßenbahnbetrieb mit dem Betriebe auf Vollbahnen, so findet man einen jähen Sprung ohne Übergang; im einen Falle Entfernungen von 10 bis 20 km gegenüber solchen von mehreren hundert im andern, und einen Kraftbedarf von 20 bis 30 PS gegenüber 500, ja 1000 PS. Für die Arbeitsübertragung auf so große Entfernungen ist der hochgespannte Wechselstrom dem Gleichstrom durch die Einfachheit der Wechselstrom-Transformatoren und durch die Leichtigkeit, Wechselstrommotoren für hohe Spannungen zu bauen, schon seit lange überlegen; heutzutage denkt niemand mehr bei der Ausführung einer solchen Kraftübertragung an 500- oder 700voltigen Gleichstrom. Es ist also nicht gut erklärlich, warum der Wechselstrom bisher für Zwecke des Bahnbetriebes nur vereinzelt und mit Spannungen über 750 V überhaupt nicht angewendet worden ist. Der Grund dieser Erscheinung dürfte außer der Gefährlichkeit des hochgespannten Drehstromes hauptsächlich in dem Umstande zu suchen sein, daß die längeren, für elektrischen Betrieb umgestalteten Vollbahnstrecken stets nur für einen straßenbahnartigen Verkehr einzurichten waren. Bei einem solchen Verkehr war es möglich, längere Strecken in der Weise mit Gleichstrom zu versehen, daß für verhältnismäßig kurze Teilstrecken besondere Stromerzeugungsanlagen errichtet wurden. In diesen Anlagen werden die Gleichstromdynamos entweder durch Dampfmaschinen oder durch Motoren, welchen der hochgespannte Drehstrom aus einem gemeinsamen Kraftwerk zugeführt wird, angetrieben. Statt Motordynamos kann man auch rotierende Umformer verwenden; doch ist es für letztere notwendig, die Spannung durch Wechselstrom-Transformatoren zu vermindern. Diese Anordnung läßt sich nur dann mit Vorteil verwenden, wenn der Verkehr genügend dicht ist und die Zugeinheiten klein sind, so daß die Belastung der Streckenkraftwerke Verhältnis mäßig gleichmäßig (es entfallen mehrere in Bewegung begriffene Züge auf jede Strecke) und die Höchstbelastung (mit Rücksicht auf die kleinen Züge) nicht allzu groß wird. Sobald jedoch dieses System für einen vollbahnartigen Verkehr verwendet werden soll, stößt man auf die Schwierigkeit, daß die schweren Güterzüge und die durchgehenden internationalen Eilzüge eine straßenbahnartige Auflösung nicht gestatten; es müssen vielmehr große Zugeinheiten in längeren Zeiträumen abgelassen werden, die zu ihrer Beförderung mehrere 100 PS erheischen. Es werden daher die augenblicklichen Höchstbelastungen der einzelnen Streckenkraftwerke in einem viel bedeutenderen Maße von deren Durchschnittsbelastung abweichen, als es bei den Kraftwerken für Straßenbahnen der Fall ist. Auf Straßenbahnen mit Zugabständen von 5 bis 20 Minuten beträgt der größte Strombedarf das 1,5- bis 3 fache des durchschnittlichen; dieses Verhältnis wird noch viel ungünstiger bei einem vollbahnartigen Verkehr. Nehmen wir eine wagerechte gerade Bahnstrecke von 15 km; die Entfernung der Stationen voneinander sei 8 km; die Züge sollen in Zeiträumen von 1,5 st in beiden Richtungen in Gang gesetzt werden; die größte Geschwindigkeit betrage 70 km/h, das Gewicht eines jeden Zuges 300 t. Der größte Stromstoß entsteht, wenn zwei Züge auf dem selben Streckenteil zugleich abgelassen werden; jedoch sei der Fahrplan so festgesetzt, daß dies als ausgeschlossen angenommen werden kann. Hingegen kann es Vorkommen, daß sich der eine Zug im Anfahren, der andere in voller Fahrt befindet. In diesem Falle wird der größte Stromstoß das Siebenfache des durchschnittlichen Strombedarfes betragen. Wenn drei Züge einander auf einem Streckenabschnitt begegnen, oder wenn zwei Züge zugleich abgelassen werden, so kann das Zehnfache des Durchschnittes erreicht werden. Es ist hierbei nicht außer acht zu lassen, daß sich diese Berechnung auf einen ziemlich regen Verkehr bezieht, und daß die Verhältnisse sich bei einem weniger dichten Verkehr viel ungünstiger gestalten. Werden nun die Streckenkraftwerke dieser größten Belastung entsprechend bemessen, so werden sie viel größer ausfallen, als der durchschnittlichen Belastung entspricht; somit wird ihre Ausnutzung gering, ihre Wirtschaftlichkeit ungünstig. Außerdem werden die Anlagekosten so hoch, daß dadurch der elektrische Betrieb vielleicht unmöglich wird. In derartigen Fällen muß man statt eines solchen starren Systems ein schmiegsameres wählen; das erhält man durch die Anwendung von Akkumulatorenbatterien. Doch wird der praktische Wert dieser Lösung einerseits durch die Höhe des festzulegenden Kapitals, anderseits durch die namhaften Instandhaltungskosten wesentlich beeinträchtigt. So würde der Preis einer dem angenommenen Falle entsprechenden Akkumulatorenbatterie 145.000 Mark betragen und ihre Instandhaltung jährlich 6.000 bis 7.000 Mark erfordern. Man erhält eine viel billigere Lösung, wenn man, statt den Wechselstrom in Unterstationen in Gleichstrom umzuwandeln, seine Spannung mittels Wechselstrom-Transformatoren herabmindert und den Wechselstrom mit niedrigerer Spannung unmittelbar zur Speisung der Fahrzeugmotoren benutzt. Die Fähigkeit der Wechselstrom-Transformatoren, bedeutende Überlastungen vertragen zu können, wird im Gegensatz zu Gleichstrom-Dynamomaschinen, die nur selten mehr als 50 % Überlastung aushalten, nur durch die Erwärmung oder durch den Spannungsabfall beschränkt. Wenn die Grenze der Überlastung nicht durch den größten Stromstoß und den durch ihn hervorgerufenen großen Spannungsabfall bestimmt wird, so muß der Transformator vom Gesichtspunkte der Erwärmung nur um dasjenige Maß über die durchschnittliche Belastung bemessen werden, um welches die Quadratwurzel aus dem Mittelwert der Quadrate der augenblicklichen Stromstärken größer ist als der algebraische Mittelwert derselben Stromstärken. Im vorliegenden Fall wäre eine Gleichstromdynamo von mindestens 1.000 kW normaler Leistung nötig, während bei Verwendung von Wechselstrom ein Transformator von 350 kW dem Zwecke vollkommen entspricht. Man sieht daher, daß während die Gleichstrommaschine für die fragliche Unterstation, falls keine Ausgleichbatterie zur Verwendung kommt, mindestens für das 5 fache der Durchschnittsbelastung zu bemessen wäre, der Wechselstrom-Transformator nur um 67 % größer zu sein brauchte als die Durchschnittsbelastung. Der Preis eines solchen Transformators beträgt ungefähr 20.000 Mark, somit den siebenten Teil der Kosten der Akkumulatorenbatterie, wobei die Kosten der Gleichstromdynamo oder des Umformers noch gar nicht inbetracht gezogen sind. Die Verhältnisse gestalten sich für den Wechselstrom noch günstiger, wenn man statt der niedrigen Spannung auch in der Arbeitsleitung Strom von höherer Spannung verwendet, da hierdurch der Wirkungskreis der einzelnen Stationen wesentlich vergrößert und die durchschnittliche Belastung der Unterstationen dadurch, daß längere Streckenteile in ihr Gebiet einbezogen werden, ebenfalls vergrößert wird. Auf diese Art wird das Verhältnis zwischen der größten und der durchschnittlichen Belastung günstiger, und es wird sowohl die Wirtschaftlichkeit des Betriebes verbessert als auch die Anlagekosten verringert. Dies gilt nicht nur für die Unterstationen, sondern auch für die den Primärstrom liefernden Hauptkraftwerke, und zwar noch in erhöhtem Maße. Je höher die Spannung des Hauptkraftwerkes ist, umso mehr Unterstationen und daher eine umso größere Strecke kann angeschlossen werden, und da hierbei die auf den einzelnen Strecken auftretenden Stöße einander besser ausgleichen, gestaltet sich das Verhältnis des größten und des durchschnittlichen Strombedarfes günstiger. Doch ist dies nicht der einzige Vorteil der Verwendung der hohen Spannung; die hohe Spannung vermindert in sehr fühlbarer Weise auch den Materialaufwand für die elektrischen Leitungen. Die Querschnitte der Leitungen stehen nämlich bei verschiedenen Spannungen, bei den selben zu übertragenden Energiemengen, bei denselben Entfernungen und bei denselben in den Leitungen gestatteten Arbeitsverlusten in geradem Verhältnis mit den Quadraten der Stromstärken. Vergleicht man nun den 3000voltigen Dreh ström mit dem 700voltigen Gleichstrom, so findet man, daß die Querschnitte der Leitungen bei den selben zu übertragenden Energiemengen, bei denselben Entfernungen und bei denselben in den Leitungen stattfindenden Arbeitsverlusten bei 700voltigem Gleichstrom zehnmal so groß sind wie bei 3000voltigem Drehstrom. Umgekehrt kann die Entfernung der Stromerzeugerstationen voneinander bei gleichen Leitungsquerschnitten, gleich hohen Arbeitsverliuten und für die Lieferung der gleichen Energiemengen bei 3000voltigem Drehstrom zehnmal so groß sein wie bei 700voltigem Gleichstrom. Es ist noch zu bemerken, daß die in den Schienenrückleitungen auftretenden Energieverluste umso weniger vernachlässigt werden können, je niedriger die Spannung und je höher die Stromstärke ist; denn V während bei hoher Spannung und kleiner Stromstärke diese Verluste so gering sind, daß man sie vernachlässigen kann, kann der Verlust bei kleinen Spannungen (500 bis 700 V), falls die übertragene Arbeitsmenge mehrere 100 oder 1000 PS beträgt, in den Schienen solchen Umfang annehmen, daß das nicht mehr statthaft ist. Somit gestaltet sich das Verhältnis für hohe Spannungen noch günstiger. In Zahlen ausgedrückt, kosten die bei 3000voltigem Drehstrom erforderlichen beiden Kupferdrähte von 8 mm Dmr. für 1 km 1700 Mark, während der Preis der bei 700voltigem Gleichstrom notwendigen Leitung von 100 qmm Querschnitt 17.000 Mark, also das 10 fache, beträgt. Wenn man im Fall der Verwendung von Gleichstrom eine dritte Schiene als Kontaktleitung benutzt, so wäre mit dem Kupferkabel von 1000 qmm Querschnitt eine Stahlschiene von 62,5 kg gleichwertig; ihre Kosten sind geringer als die des Kupferkabels; aber dennoch würden sie für 1 km, Schienenstoßverbindungen aus Kupfer nicht hinzugerechnet, etwa 12.000 Mark betragen. Sind die Belastungsschwankungen groß, so erhöhen sich auch bei Drehstrom-Kraftwerken die Anlage- und die Betriebskosten. Deshalb soll die Spannung der Leitung zwischen dem Hauptkraftwerk und den Transformatorstationen so groß sein, daß sie sämtliche Unterstationen der ganzen Linie zu speisen vermag, damit die Stöße der Unterstationen sich untereinander ausgleichen und auf diese Weise eine möglichst gleichmäßige Belastung erzielt wird. Während es also nicht zweckmäßig ist, die Spannung der Kontaktleitung bis zur äußersten Grenze zu steigern, um dadurch die Belastungsverhältnisse günstiger zu gestalten, empfiehlt es sich im allgemeinen, eine möglichst große Spannung des Hauptwerkes zur Speisung der Transformator-Unterstationen zu wählen. Ein anderer Umstand, welcher bei der Wahl der Spannung der Kontaktleitung inbetracht gezogen werden muß, ist die Frage der Kontaktvorrichtung und der mit ihrer Hülfe abzunehmenden Stromstärke. Im Falle der Anwendung von Gleichstrom ist es möglich, eine beliebige Stromstärke abzunehmen, da die als Leitung dienende dritte Schiene so viele Kontaktvorrichtungen anzubringen gestattet, wie der Zug Achsen besitzt. Die Sache verhält sich aber anders, wenn Luftleitung für die Stromabgabe angewendet wird. In diesem Falle kann der Druck, welchen die Kontaktvorrichtungen auf die Leitung ausüben, nur sehr beschränkt sein, da, wenn die Kontaktvorrichtung von unten gegen den Draht gedrückt wird - und dies ist der günstigere Fall -, der Gesamtdruck die Aufhängungen der Leitung nicht gänzlich entlasten darf, weil dies gefährliche Schwingungen des Drahtes verursachen würde. Die Strommenge, die man mit einem Rollenkontakt abnehmen kann, beträgt erfahrungsgemäß 300 A, wie dies auf amerikanischen Trolley-Bahnen wiederholt beobachtet worden ist. Stromstöße von 500 A verursachen schon Funkensprühen und eine rascher Abnutzung der Kontaktrolle. Wenn die größte vom Kontaktdrahte abnehmbare Stromstärke 300 A beträgt, so ist die größte dem Kontaktdrahte zu entziehende Arbeitsleistung bei 1000 V rd. 500 PS 2000 V rd. 1000 PS 3000 V rd. 1500 PS 5000 V rd. 2500 PS Es entspricht also vom Standpunkt der Stromabnahme bereits eine Kontaktspannung von etwa 3000 V den Verhältnissen des heutigen Vollbahnbetriebes, da Lokomotiven mit größeren Leistungen als 1500 PS mit Rücksicht auf die heutigen Einrichtungen der Bahnen einstweilen noch nicht angewendet werden. Bisher haben wir untersucht, bis zu welcher Grenze die Spannung zweckmäßig zu erhöhen ist. Welches sind nun die Nachteile, wenn man diese Grenze überschreitet? Im allgemeinen liegen sie in der Schwierigkeit der Ausführung, hauptsächlich aber in der Isolation, im Motor und in den übrigen Vorrichtungen.
QUELLE	[Z VDI 47 (1903) 185; Eugen Cserháti und Koloman von Kandó: Der Betrieb der Valtellina-Bahn mit hochgespanntem Drehstrom]
ZEIT	1903
THEMA	Vollbahnbetrieb mit hochgespanntem Drehstrom
TEXT	Die Berliner "Studiengesellschaft für elektrische Schnellbahnen", welche auf der ihr zur Verfügung gestellten Militärbahn Marienfelde-Zossen Versuche durchgefübrt hat, um zu ermitteln, wie weit die Geschwindigkeit der elektrisch beförderten Züge erhöht werden kann, ließ die Arbeitsleitungen mit einem Strom von 12.000 V speisen. Diese Spannung wurde auf dem Versuchswagen der AEG auf 435 V, auf dem von Siemens & Halske A.-G. auf 1150 V (beim Angehen auf 1850) herabtransformiert und der Strom mit dieser niedrigen Spannung den Motoren zugeführt. Hierdurch entfällt jedoch einer der Hauptvorteile des elektrischen Betriebes, nämlich die Leichtigkeit der Fahrzeuge, da das Gewicht des Transformators mit der Leistungsfähigkeit der elektrischen Lokomotive oder des Motorwagens zunimmt und bei einer Lokomotive von 1200 bis 1300 PS schon 15 t beträgt. Die Spannung in den Kontaktdrähten um diesen Preis zu erhöhen, ist nicht zweckmäßig; deshalb erscheint diejenige Spannung als die praktische Grenze, für welche die Motoren und Vorrichtungen noch mit einer den Erfordernissen der Praxis entsprechenden Sicherheit hergestellt werden können. Dies kann man umso eher gelten lassen, als, wie erwähnt, für diejenige Spannung, welche einerseits durch die Wirtschaftlichkeit der Leitungs- und der Transformatorenanlagen, anderseits durch die zweckentsprechende Wirkungsweise der Kontaktvorrichtungen bei den heutigen Betriebsverhältnissen erfordert wird, die Motoren und Ausrüstungsgegenstände mit vollkommener Sicherheit hergestellt werden können. Ein Umstand, welcher die Verwendung des hochgespannten Stromes für Bahnzwecke erschwert, ist seine Lebensgefährlichkeit. Die Frage der Verwendbarkeit hochgespannten Stromes vom Standpunkte der Lebensgefahr und der Betriebsicherheit wird in sehr interessanter Weise durch die Gutachten von Silvanus P. Thompson, Prof. H. F. Weber und Gisbert Kapp beleuchtet, welche anläßlich der Konzessionierung der Burgdorf-Thuner Bahn von der Firma Brown, Boveri & Cie. zum Studium dieser Frage aufgefordert worden waren. Sie haben übereinstimmend und voneinander unabhängig die Verwendung hochgespannten Stromes befürwortet. Sehr beachtenswert ist das Gutachten von Prof. Weber, der durch eine Versuchsreihe, die er zumteil an sich selbst ausgeführt hat, nachweist, daß der elektrische Strom unter Umständen schon nahe bei 100 V lebensgefährlich werden kann, und anderseits, daß selbst ein 300voltiger Strom nicht unbedingt gefährlich sein muß, wenn die Verhältnisse günstig sind. Somit sei es unbegründet, die Spannungen vom Gesichtspunkte der Lebensgefahr zwischen bestimmte Grenzen einzuschränken. Anderseits stimmen die drei Gutachten darin überein, daß man durch richtige Konstruktion und gute Ausführung die Reisenden und das Bahnpersonal gegen die Gefahr der hohen Spannung schützen könne. Nun fragt es sich, wie weit es zweckmäßig ist, die Spannung zu steigern. Wie rasch die Leitungsquerschnitte bei Steigerung der Spannung verringert werden, ist bereits dargelegt worden. Über eine bestimmte Grenze hinaus hören aber die weiteren Ersparnisse bei der Kontaktleitung auf, da eine gewisse Mindestdicke der Drahtes schon aus Konstruktionsrücksichten notwendig ist. Will man aber durch Steigerung der Spannung nicht die Verringerung des Querschnittes der Kontaktleitung, sondern die Vergrößerung des Abstandes zwischen den Transformatorstationen erreichen, so muß man auch hierin eine gewisse Grenze einhalten, da sonst die voneinander unabhängigen Strecken zu lang ausfallen und man bei Leitungsreparaturen gezwungen wäre, sehr lange Strecken außer Betrieb zu setzen. Die Speiseleitung der Transformatorstationen, die Primärleitung, fällt nicht unter diese Gesichtspunkte, weil sie der Abnutzung nicht unterworfen ist. Hingegen ist der Nachteil der kurzen Strecken: die im Verhältnis zu den größten Stromstößen geringe mittlere Belastung, wie wir vorher sahen, im Falle der Anwendung von Wechselstromtransformatoren nicht so groß wie bei Verwendung von Gleichstrom. Falls der größte Stromstoß nur fünf- bis sechsmal größer ist als die durchschnittliche Belastung, ist es zwecklos, die Spannung nur deshalb zu erhöhen, um mit der größeren Entfernung der Transformator-Unterstationen voneinander dieses Verhältnis herabzumindern. Ein weiterer Vorteil der Anwendung des Mehrphasen-Wechselstromes besteht auch in der Eigenschaft der Drehstrommotoren, daß, wenn eine äußere Kraft die Umlaufzahl eines solchen Motors zu erhöhen bestrebt ist, der Motor Strom in die Leitungen sendet. Diese Eigenschaft ist von besonderem Werte für Vollbahnen. Fährt ein Zug bergab und wird die Geschwindigkeit größer, als es der normalen Umlaufzahl der Motoren entspricht, so wird der Zug durch die Motoren gebremst; die abgebremste Energie wird jedoch nicht vernichtet und in Wärme umgewandelt, sondern fließt in Form elektrischen Stromes in die Leitung zurück. Es wird daher die Arbeitsmenge, welche erforderlich war, um die Steigung zu überwinden, beim Abwärtsfahren größtenteils wieder zurückgewonnen. Die Betriebskosten der Hauptbahnen mit großen Steigungen werden auf diese Weise bedeutend vermindert, und es braucht beim Entwerfen neuer Linien nicht so ängstlich darauf gesehen zu werden, der Betriebskosten wegen möglichst geringe Steigungen zu erhalten. Die sogenannte Kaskadenschaltung der Mehrphasenmotoren macht es möglich, die normale Geschwindigkeit auf die Hälfte zu vermindern, so daß der Zug mit zweierlei Geschwindigkeiten verkehren kann. Wenn nun die Motoren des mit voller Geschwindigkeit fahrenden Zuges auf die halbe Geschwindigkeit geschaltet werden, so wird die dem Unterschied beider Geschwindigkeiten entsprechende Arbeitsmenge ebenfalls in Form elektrischen Stromes in die Leitungen zurück-fließen, d. h. es kann die Geschwindigkeit des Zuges ohne Bremsen durch bloßes Umschalten der Motoren auf die Hälfte verringert werden. Der hochgespannte Strom besitzt noch den Vorteil, daß die durch ihn bedingten kleinen Stromintensitäten ermöglichen, auf den Stationen die somit einen dem Straßenbahnverkehr ähnlicheren Fahrplan festgesetzt; doch waren schon hier mit Rücksicht auf die Anschlüsse an andere Linien die Erfordernisse des Vollbahnverkehrs im Auge zu behalten, und das System mußte so ausgearbeitet werden, daß es auch den Anforderungen des internationalen Verkehrs entsprechen konnte.
QUELLE	[Z VDI 47 (1903) 185; Eugen Cserháti und Koloman von Kandó: Der Betrieb der Valtellina-Bahn mit hochgespanntem Drehstrom]