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Dieselelektrischer Antrieb



Der dieselelektrische Antrieb ist ein Übertragungssystem, mit dem die von großen Dieselmotoren erzeugte mechanische Energie mit Hilfe eines Generators in elektrische Energie umgewandelt und auf das Antriebssystem einer Maschinerie übertragen wird. Die häufigsten Anwendungsfälle sind dieselelektrische Lokomotiven, U-Boote und Schiffe sowie große Lastkraftwagen für Tagebaue (Großmuldenkipper).

Inhaltsverzeichnis

Prinzip


Dieselelektrische Antriebe sind streng genommen elektrische Antriebe, die ihr eigenes Kraftwerk in Form eines von einem Dieselmotor angetriebenen Generators mit sich führen. Mit der erzeugten elektrischen Energie werden Elektromotoren versorgt, die Räder oder Propeller unmittelbar oder über ein Übersetzungsgetriebe antreiben.

Dieselmotoren können wie alle Verbrennungsmotoren nur in einem eng begrenzten Lastbereich mit gutem Wirkungsgrad betrieben und nicht unter Last angefahren werden. Diese Schwächen werden bei kleineren Antriebseinheiten (zum Beispiel in Kraftfahrzeugen) mit einem Getriebe und einer mechanischen Kupplung umgangen, dies wird als dieselmechanischer Antrieb bezeichnet. Bei größeren Anforderungen an die Leistung wie bei Lokomotiven oder Schiffen wird entweder der dieselhydraulische oder der dieselelektrische Antrieb verwendet.

Der dieselelektrische Antrieb hat gegenüber dem dieselhydraulischen den Vorteil einer relativ einfachen und wenig störanfälligen Bauweise. Zudem sind aufgrund der sehr geringen Stückzahlen kaum hydraulische Antriebselemente in passenden Baugrößen verfügbar. Die elektronische Steuerung der Kraftübertragung ermöglicht in weitem Bereich gute Leistungsanpassungen und Fahrkomfort.

Der dieselelektrische Antrieb lässt sich zu einem Hybridantrieb kombinieren, der ein Fahren auch ohne laufenden Dieselmotor ermöglicht, indem die elektrischen Fahrmotoren ihre Energie auf bestimmten Strecken entweder aus Akkumulatoren oder – bei Schienenfahrzeugen – aus einer Oberleitung beziehen. (Die Definition der UNO rechnet die Fahrleitungsvariante allerdings nicht zu den Hybridantrieben). Nach der Logik, Hybrid gleich zwei Energiequellen, wird die reine dieselelektrische Variante nicht zu den Hybridantrieben gerechnet, die Kombination mit Akkumulator dagegen schon.

Entwicklungsgeschichte


Das erste 1903 mit Dieselmotor gebaute Schiff, der Tanker Vandal, war mit dieselelektrischem Antrieb versehen, weil sein Dieselmotor noch nicht wie eine Dampfmaschine für Rückwärtsfahrt umgesteuert werden konnte.

Als Vorläufer des dieselelektrischen Antriebs bei Lokomotiven gilt der dampfelektrische Antrieb von Jean-Jacques Heilmann. Er stellte 1892 mit der „Fusée Electrique“ (Elektrische Rakete) eine elektrische Lokomotive vor, die ihren Strom über einen Generator bezog, der von einer Dampfmaschine im Fahrzeug angetrieben wurde. Damit hatte er das erste schienengebundene elektrische Triebfahrzeug entwickelt, das ohne Stromzufuhr von außen autark verkehren konnte.[1] Auch waren in der Zeit um den Ersten Weltkrieg einige Feldbahnlokomotiven benzolelektrisch angetrieben.

Mit dem Aufkommen brauchbarer Dieselmotoren für Fahrzeuge wurde das ältere Konzept des benzinelektrischen Antriebs mit Ottomotor für die neuen Dieselmotoren adaptiert. Die von Juri Wladimirowitsch Lomonossow konstruierte Ээл2 (Eel2) der Sowjetischen Eisenbahnen war die erste dieselelektrisch angetriebene Streckenlokomotive.

Mit dem Aufkommen neuartiger und größerer Leistungshalbleiter setzte sich um das Jahr 2000 die Verwendung von Drehstromgeneratoren mit Drehstrom-Asynchron-Motoren durch, zusammen mit einer elektronischen Leistungsregelung durch Leistungstransistoren (IGBT) oder GTO-Thyristoren, bei der die Frequenz und Spannung des Stroms durch Frequenzumrichter der jeweiligen Fahrsituation angepasst wird.

Schienenverkehr


Der dieselelektrische Antrieb überwiegt weltweit bei Streckenlokomotiven. Die British Rail(ways) stellten bereits ab 1958 die neuen Mehrzweck-Lokomotiven Type 4 (Bezeichnung ab 1973: Class 40) von English Electric in Dienst. Lediglich bei der Deutschen Bundesbahn wurde in den 1950er Jahren eine Entscheidung zugunsten des dieselhydraulischen Antriebs getroffen, die bis zu den in den 1970er Jahren beschafften Dieselloks Bestand hatte. Somit besaß die Deutsche Bahn AG ab 1994 nur dieselelektrische Streckenlokomotiven (Baureihen 232–234 und 241) aus dem Bestand der Deutschen Reichsbahn. Dieselelektrische Güterzug-Streckenlokomotiven haben beim Stand von 2004 Antriebsleistungen bis 4400 kW.

Bei dieselelektrischen Triebzügen können sich elektrische Fahrmotoren in anderen Wagen befinden als der Dieselgenerator. Bei den Intercity-Zügen der British Rail Class 220 befinden sich die Dieselmotoren in Maschinenwagen an den Zugenden, elektrische Fahrmotoren auch in Drehgestellen aller Mittelwagen.

Die Rotterdamer Straßenbahn baute für ihre Überlandstrecken 1961–1963 ihren Triebzug M 17 aus zwei gebrauchten elektrischen Straßenbahnwagen mit einem ehemaligen Dieseltriebwagen als Generatorwagen in der Mitte.

Bei der Zahnradbahn Diakopto–Kalavryta in Griechenland befand sich nach dem gleichen Bauprinzip ein Generatorwagen zwischen den beiden Zahnradtriebwagen. Die Strecke hatte größere Achslasten nicht erlaubt, so dass das „Kraftwerk“ auf ein getrenntes Fahrzeug ausgelagert wurde.

Omnibusse


Spezialfahrzeuge


Bereits 1956 begann das Tscheljabinski Traktorny Sawod mit der Projektierung einer dieselelektrisch angetriebenen Planierraupe. Die etwa 32 Tonnen schwere DET-250 wird seit 1961 in Serie gebaut.

Der Muldenkipper 'Liebherr T 282 B' zum Einsatz in Erz-Minen ist nach Firmenangaben das größte Landfahrzeug mit einem dieselelektrischen Antrieb. Besonderheiten: Das Fahrzeug hat aus Gründen der Zuverlässigkeit und der geringeren Wartungskosten keine herkömmliche Betriebsbremse, sondern bremst hauptsächlich über die zwei elektrischen Antriebsmotoren, von denen jeweils einer direkt hinter jeder Radnabe an der Hinterachse angebracht ist. Bei dieser Anordnung kann auch auf ein Differentialgetriebe verzichtet werden, da die Drehzahl jedes Rades getrennt regelbar ist. Die Leistung der Elektromotoren ist auf die notwendige Bremsleistung bei voller Beladung ausgelegt und ca. doppelt so hoch wie die des antreibenden, 2700 kW starken Dieselmotors. Die beim Bremsvorgang gewonnene elektrische Energie wird über Bremswiderstände in Wärme umgewandelt.

Schiffe


Weblinks


Wiktionary: dieselelektrisch – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise


  1. Fonds Jean-Jacques Heilmann, ingénieur-électricien (1853–1922) bei archivesnationales.culture.gouv.fr, abgerufen am 8. März 2019
  2. Louis Clessens: Der „Electrobus“ - eine Renaissance des dieselelektrischen Autobusses? In: Der Stadtverkehr, Heft 4/1965, S. 122, Verlag Werner Stock, Brackwede 1965
  3. Louis Clessens: Der „Electrobus“ - eine Renaissance des dieselelektrischen Autobusses? In: Der Stadtverkehr, Heft 4/1965, S. 122/123, Verlag Werner Stock, Brackwede 1965
  4. Präsentation der Enok auf der Internetseite des Antriebsherstellers (Memento des Originals vom 13. Januar 2013 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.



Kategorien: Hybridantrieb | Elektrischer Fahrzeugantrieb



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