Belastungsgerechte Auslegung von Triebfahrzeugtransformatoren im Hochgeschwindigkeitsverkehr

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Belastungsgerechte Auslegung von Triebfahrzeugtransformatoren im Hochgeschwindigkeitsverkehr

Stephan, A.

Auf Triebfahrzeugen, die in Bahnstromnetzen mit hochgespanntem Wechselstrom (15 kV, 16 2/3 Hz oder 25 kV, 50 Hz) verkehren, wird als Eingangselement für die Stromrichterschaltung ein Triebfahrzeug-Haupttransformator (Traktionstransformator) eingesetzt. Zunächst wird gezeigt, daß vereinfachte klassische Verfahren zur Leistungsauslegung wegen der vielen Einflußgrößen wie fahrzeugtechnische, betriebstechnische oder zufällige Größen unter den Anforderungen des Hochleistungsverkehrs ungeeignet sind. Im weiteren wird zur Leistungsdimensionierung von Triebfahrzeugtransformatoren ein neuartiges Berechnungsverfahren ausführlich vorgestellt. Nach der Charakterisierung der Transformatorbelastung durch den Stromverlauf erfolgt die Belastungsbewertung mit Hilfe zeitgewichteter Belastungsdauerkurven. Nach der Ermittlung einer repräsentativen Extrembelastung erfolgt die Ableitung von Dimensionierungskenngrößen. Hierzu werden aus gültigen Vorschriften Grenz- oder Referenzlastspiele benutzt, auf die der Algorithmus der Zeitgewichtung in gleicher Weise angewendet wird. Mit mehreren in der Literatur erwähnten Software-Tools werden für typische Belastungsanforderungen eines ICE-Haupttransformators Vorgehensweise und Ergebnisse anhand von Grafiken verdeutlicht. Als allgemeingültige Schlußfolgerung werden unter anderem genannt: (1) Das längste zusammenhängende Intervall mit maximalem Belastungsstrom hat eine Dauer von 20 min bis 25 min, oder (2) für die Verifizierung von Dimensionierungsparametern ist die Betrachtung einer Gesamtbelastungsdauer von 4 h ausreichend.