Bewegung
Zuverlässiger, energieeffizienter und wartungsfreundlicher:
Wie funktioniert eigentlich der Antrieb einer E-Lok?
Den Antrieb einer E-Lok erledigen die Fahrmotoren. Die Leistung der Antriebsmotoren, etwa Tempo oder Beschleunigung, wird dabei über die Spannung und die Frequenz des Stroms gesteuert. Dazu muss der Bahnstrom (Wechselstrom [AC] mit 15 kV und 16,7 Hz) in variablen Drehstrom mit einer Spannung von 0 bis 2000 V bei einer Frequenz von 0 bis 200 Hz umgespannt werden. Diese Aufgabe übernehmen unsere Traktions- bzw.Antriebsumrichter, die sich aus Gleichrichter, Zwischenkreis und Pulswechselrichter zusammensetzen und den Strom passend zur angeforderten Fahrstufe modulieren.
1 Bahnstrom aus der Oberleitung
15 000 V AC / 16,7 Hz
2 Transformator
Der Trafo reduziert die Eingangsspannung von 15 kV Wechselstrom auf das Spannungsniveau des Traktionskreises: 1430 V AC / 16,7 Hz
3 Traktionskreis
3.1 Gleichrichter
Traktionsumrichter von Mitsubishi Electric
Die erste Komponente des Traktionsumrichters ist der Gleichrichter oder Vierquadrantensteller. Seine Hauptbausteine sind IGBTLeistungstransistoren und Dioden. Sie lassen den Strom nur in einer Richtung bzw. mit einer Polarität hindurch und liefern so den Gleichstrom (DC). 2 800 V DC
3.2 Gleichspannungskreis
Vom Gleichrichter fließt der Strom in den Gleichspannungszwischenkreis. Hier filtern Kondensatoren unerwünschte Störwirkungen zwischen dem Ein- und dem Ausgang des Gleichrichters heraus und glätten den Strom.
Gleichzeitig dienen die Kondensatoren als kurzfristiger Stromspeicher. 2 800 V DC
3.3 Pulswechselrichter
Hier wird der Gleichstrom zum dreiphasigen Wechselstrom (Drehstrom) für die Fahrmotoren. Dies erfolgt durch das Schalten der IGBTs, die wie Schalter funktionieren. Durch die bedarfsgerechte Steuerung von Schaltlängen und intervallen entsteht eine der gewählten Fahrstufe entsprechende variable Wechselspannung. 0-2000 V AC / 0-200 Hz
4 Antriebsmotoren
Je nach Frequenz und Amplitude des Stroms aus dem Pulswechselrichter liefern die vier Drehstrom Asynchronmotoren eine der jeweiligen Fahrsituation angemessene Kombination aus Drehzahl und Drehmoment, wobei die maximale Anfahrzugkraft 200 kN beträgt. Der Zug fährt.
