E-Loks der Deutschen Länderbahnen

Der elektrische Schienenverkehr begann in Deutschland bereits in den 1890er Jahren in Form von Straßenbahnen, die entweder neu gebaut oder elektrifiziert worden waren. Sie wurden mit Gleichstrom mit einer Spannung von weniger als 1.000 Volt betrieben. Die erste elektrifizierte deutsche Vollbahn war die Ammergaubahn in Bayern, die für den Drehstrombetrieb gebaut wurde und im Jahr 1900 eröffnet wurde. Auf Grund technischer Probleme erfolgte der Betrieb zunächst mit Dampf und erst mit dem Aufkauf der Strecke durch die LAG wurde sie auf Einphasenwechselstrom umgestellt. Ab 1. Januar 1905 kamen hier Triebwagen zum Einsatz und wenige Monate später wurde die erste zweiachsige E-Lok einsetzt. Hier kam bis in die Fünfziger ein System mit 5.000 Volt und 16 Hertz zum Einsatz. In Preußen wurde 1908 der elektrische Betrieb mit 6.300 Volt und 25 Hertz erprobt.

Kurze Zeit darauf setzte sich das bis heute im deutschsprachigen und skandinavischen Raum verwendete System mit 15.000 Volt und 16⅔ Hertz durch. Die Frequenz beträgt genau ein Drittel der normalen Frequenz im öffentlichen Stromnetz und eignete sich beim damaligen Stand der Technik besser als die vollen 50 Hertz. Ab 1910 erfolgte in mehreren deutschen Staaten zunächst ein Probebetrieb auf einzelnen Strecken, der die Basis für die Ausweitung der elektrifizierten Netze und die Beschaffung neuer Typen elektrischer Triebfahrzeuge bildete.

In Preußen startete ein großangelegter Probebetrieb auf der Strecke Dessau-Bitterfeld mit drei Schnellzug- und sechs Güterzugloks, die jeweils eine unterschiedliche elektrische Ausrüstung hatten. Im gleichen Jahr setzte die Badische Staatsbahn auf der Wiesentalbahn und Wehratalbahn eine Elektrolok ein, die später durch elf weitere verstärkt wurde. In Bayern und dem angrenzenden Tirol wurden die ersten fünf Personenzug-Elektroloks ab 1912 auf der Mittenwaldbahn zwischen Garmisch-Partenkirchen und Innsbruck einsetzt. Die Strecke gilt als erste Strecke mit der heute noch eingesetzten Spannung von 15.000 Volt. Bei der Sächsischen Staatsbahn blieb es bei der fünf Kilometer langen und mit Gleichstrom betriebenen Schmalspurbahn Klingenthal–Sachsenberg-Georgenthal.

In dieser Zeit lag einer der Schwerpunkte in der Entwicklung bei der Auswahl der optimalen Kraftübertragung. Anfangs kamen bei den meisten E-Loks ein oder zwei große Elektromotoren bzw. Doppelmotoren zum Einsatz, die ihre Kraft über Vorgelege oder Treib- und Kuppelstangen auf die Achsen übertrugen. Dies ermöglichte eine begrenzte Abfederung der Motoren und war zu dieser Zeit technisch gut realisierbar. Der Einzelachsantrieb mit Tatzlagermotoren, der in anderen Ländern verbreitet war, kam in Deutschland nur bei wenigen langsamen Güterzugloks zum Einsatz. Auch Hohlwellenantriebe, die in den USA ab 1912 von Westinghouse in Serie gebaut wurden, konnten sich in Deutschland zunächst nicht durchsetzen.

Bei E-Loks für Personen- und Schnellzüge setzte sich eine Bauform mit drei oder vier im Rahmen gelagerten angetriebenen Achsen und Laufachsen an den Enden durch. Die Kraft kam meist vom einem großen Motor, der einen Ständerdurchmesser von bis zu 3,60 Metern erreichte. Der Stangenantrieb konnte bis zu Geschwindigkeiten von 120 km/h genutzt werden. Bei der preußischen ES 51 bis 57, der späteren E 06, konnte so 1924 eine Stundenleistung von 2.780 kW erreicht werden. Andere Antriebsformen wie der in der Schweiz beliebte Buchli-Antrieb kamen in Deutschland nur bei wenigen Elektroloks zum Einsatz. Die Beheizung von Personenzügen erfolgte mangels elektrisch beheizter Wagen in der Regel durch öl- oder kohlegefeuerter Dampfkessel.

Für Güterzüge entstanden Loks, bei denen man auch auf Laufachsen verzichten und das gesamte Gewicht zur Traktion nutzen konnte. Eine Bauform nutzte Drehgestelle, wobei jeweils alle Achsen eines Drehgestells von einem Motor angetrieben wurden. Diese konnten in niedrigen Vorbauten angeordnet werden und trieben eine Vorgelegewelle zwischen den Achsen an, von der aus die Kraftübertragung über Kuppelstangen erfolgte. In Preußen entstanden schwere sechsachsige Güterzugloks, die aus zwei oder drei Sektionen bestanden und ebenfalls einen Stangenantrieb hatten.