Bei höheren Frequenzen entsteht ein starkes Bürstenfeuer mit den Folgen:

• stärkere Abnutzung
• hohe Erwärmung des Kommutators

Bei den Wechselstrom-Reihenmotoren größerer Leistung bereitet zunächst die Kommutierung gewisse Schwierigkeiten, besonders wenn der Landesstrom mit der üblichen Frequenz von 50 Hz verwendet werden soll. Durch das wechselnde Magnetfeld im Motor entsteht in der Ankerwindung eine Induktionsspannung. Besonders ungünstig wirkt sich diese vom Erregerfeld induzierte Spannung in der Ankerspule aus, die während der Stromwendung durch Kohlebürsten überbrückt, das heißt kurz geschlossen wird. Die Bürsten überdecken stets zwei bis drei Lamellen des Kommutators.

Während des Kurzschlusses entsteht durch die Induktionsspannung ein relativ hoher Strom, der nur durch den Bürstenquerwiderstand begrenzt wird. Das hat ein starkes Bürstenfeuer, eine größere Abnutzung der Bürsten und eine hohe Erwärmung des Kommutators zur Folge.

Da die Induktionsspannung von der Stärke und Frequenz des Erregerfeldes abhängt, muß man die Frequenz so weit herabsetzen, wie das wegen der damit verbundenen Vergrößerung der Generatoren und Transformatoren vertretbar ist. Anderseits durfte mit Rücksicht auf die Verwendung dieses Stromes für Beleuchtungszwecke die Frequenz auch nicht zu niedrig sein. Man legte daher zunächst eine Probestrecke mit einer Frequenz von 50/2 = 25 Hz an und führte auch Versuche mit einer Frequenz von 50/3 = 16 2/3 Hz durch. Als diese besonders günstige Ergebnisse zeigten, kamen im Jahre 1912 auf Vorschlag von Wittfeld die damaligen Staatsbahn-Verwaltungen von Preußen, Bayern und Baden überein, bei der Elektrifizierung weiterer Strecken in Zukunft einheitlich Einphasenwechselstrom mit einer Spannung von 15 kV und einer Frequenz von 16 2/3 Hz zu verwenden. Sie schufen damit eine wichtige Voraussetzung für den späteren Zusammenschluß der Bahnnetze.

aus: Deinert: Elektrische Lokomotiven, Berlin 1965

Die Sollfrequenz des Bahnstroms in Deutschland, Österreich und der Schweiz wurde 1995 auf 16,70 Hz geändert, um unerwünschte Gleichströme in den Umformerwerken zu vermeiden, die durch die exakte Drittelung der Frequenz des öffentlichen Netzes entstanden.

Bei der Umformung der Bahnenergie mittels Synchron-Synchron-Umformern beträgt die Frequenz des Bahnstroms exakt ein Drittel der Frequenz des speisenden Landesnetzes. Derartige Umformer sind u. a. in Schweden und im Nordosten Deutschlands in Betrieb.

aus: Wikipedia