»Schrecklicher Verdacht« ;-) (Allgemeines Forum)

heineken, Freitag, 08.01.2016, 23:03 (vor 3779 Tagen) @ SPFVG
bearbeitet von heineken, Freitag, 08.01.2016, 23:06

Nein, nicht wirklich so wie mal ein fieser TITANIC-Titel (07/02) hieß. Aber:

Zumindest beträgt die Zwischenkreisspannung 1,5 kV und eben nicht 3 kV, wie sie für 6,5 kV Bauteile typisch wäre.

Ich bin zwar noch gute 100 km von meiner Bibliothek mit SER/ERI-Ausgaben entfernt, aber ich werfe vorher gerne nochmal einen anderen Gedanken in den Raum:

Was, wenn die ZK-Spannung im AC-Betrieb die übliche Höhe um 2,8 kV aufweist und man für die ursprünglich und wohl nur für NL vorgesehene resp. von der DB nachgefragte Mehrsystemfähigkeit es sich projektiert mal ganz einfach gemacht hat und in diesem Fall die Pulswechselrichter per Direkteinspeisung der 1,5 kV FL-Spannung betreibt?
Als Ergebnis passiert doch folgendes: Die Kippmomente der Fahrmotoren gehen zurück gemäß:

mit 1 / omega^2 (das klassische 1 / v^2 der Asynchronmaschine; omega ist die Kreisfrequenz des Fahrmotors).

und zwar, nach Depenbrock und Steimel, ab dem Betriebspunkt, nennen wir ihn:
omega_calvin = 1,5 kV / 2,8 kV * sqrt [omega_2 * omega_1]

Wenn die verfügbaren Daten (Z/V-Diagramm des ICx) stimmen, dann ist das Verhältnis zwischen v1 (ca. 82 km/h) und v2 (230 km/h) mit dem Verhältnis 1:2,80 relativ hoch*. Was zu einem nennenswert geringeren Einbruch des Drehmoments bei einer solchen Einspeisung führt: ca. 0,9 * omega_1
(Steimel nennt da für eine »typische« Auslegung von 1:2,5 den Betriebspunkt 0,85 * omega_1).

Setzt man das dann in Relation zur Angabe einer (Stand 2011) mit 160 km/h deutlich niedrigeren Vmax für die Niederlande, erhält man für diese Vmax bei 1,5 kV Einspeisung eine aufgrund der deutlich niedrigeren Kippmomente erreichbare elektrische (!) Leistung von nur noch 1.218 kW resp. ein Drehmoment von 0,73 kNm pro Fahrmotor (bei angenommen i=2,5 und neuen Rädern).
Mit der, hier sicher nur näherungsweise anwendbaren und vom ICE 3 entliehenen Fahrwiderstandsformel (solche für die ICx liegen mir bislang nicht vor), kommt man bei V=160 km/h auf, et voila, ca. 1.060 kW notwendige Leistung am Rad.
(Verluste in Fahrmotoren und Getriebe nicht berücksichtigt.)

Für mich sieht das auf den ersten Blick recht plausibel aus.
V.a. wenn man bedenkt, daß man sich in diesem Fall die kosten- und massetreibende (!) Notwendigkeit der Umgruppierbarkeit der Phasenbausteine des Vierquadrantenstellers sparen kann. Bei einer »sauberen« Auslegung werden die in einem solchen Fall nämlich zum Hochsetzsteller. Aber, Achtung: Spule erforderlich! Und ob man da dann bei der Anforderung, alles in einem »Powercar« zu konsolidieren, mit dem »Mißbrauch« der Traktionswicklung(en) des Transformators hinkommt? Und bekanntlich ist schon die für DC-Betrieb notwendige Eingangsfilterdrossel nicht mehr im »Powercar« untergebracht. Von Verwendung einer Trafowicklung ganz zu schweigen.
Außerdem kosten derartigen Schaltungen auch passive und elektromechanische (Schütze) Bauteile. Und das bringt nochmal reichlich Gewicht auf die Waage.

Was denkt ihr?

*Ein hohes Verhältnis zwischen den Betriebspunkten v1 und v2 führt eher zu einem schlechteren Wirkungsgrad der Fahrmotoren. Spekulation resp. Frage: Kann die vglw. hohe Kreisfrequenz bei v2 etwas damit zu tun haben, daß die Fahrmotoren eigenbelüftet sind? Um dadurch einen größeren Volumenstrom zu erzeugen?