Villamos mozdonyok

A villamos mozdonyok a külön e célra épített helyhez kötött villamoshálózatból nyert villamosenergiát alakítják át a vontatáshoz szükséges mechanikai munkává. Mivel a villamosenergia a vasúti vontatáshoz szükséges kapacitásban nem tárolható (bár kisvasutakon léteznek akkumulátoros villamos mozdonyok), ezért a villamos mozdonyok üzeméhez feltétlen szükséges a táphálózattal való állandó kapcsolat. A táphálózat leggyakoribb kialakítási módja a felsővezetékes táplálás, ahol a villamos energiát a pálya felett elhelyezett felsővezetékből az ahhoz kapcsolódó áramszedőjével vételezi a jármű. Egyes – főként különleges – vasutaknál a táphálózat kialakítása harmadiksínes, vagy alsóvezetékes rendszerű is lehet. A mozdony villamos erőátviteli berendezéseinek kialakítását elsősorban a villamos táphálózat feszültsége és frekvenciája határozza meg. Az európai vasutakon a történelmi fejlődés során több feszültségszint, illetve frekvencia páros alakult ki. Ezeket gyűjtőnéven vontatási rendszereknek nevezzük. A villamos mozdony gépezete tulajdonképpen egy áramátalakító, mely a vontatási rendszerre jellemző szintű és frekvenciájú feszültséget a vontatómotorok táplálásához szükséges szintű és frekvenciájú feszültséggé alakítja át. Az erőátvitel paraméterei úgy változtathatók, hogy ezzel a mozdony sebessége és vonóereje a teljes sebességtartományon jó hatásfokkal szabályozható legyen.

A villamos mozdonyoknál a vontatási munka előállításához szükséges energiaátalakításnak csak egy része játszódik le a járműben. Ennek köszönhetően a villamos mozdonyok teljesítmény-tömeg aránya a legkedvezőbb a mozdonyok között, így a vasútüzem adta méret- és tömegkorlátok miatt a legnagyobb vontatási teljesítmény a villamos mozdonyoktól várható. A villamos vontatás legnagyobb hátránya a villamos mozdonyok használatához szükséges, helyhez kötött közműves felsővezeték-hálózat, a vontatási alállomások (áramátalakítók), és a vasútüzemi villamos elosztóhálózat magas beruházási költsége.