Energie für den Nahverkehr Kondensatoren von FTCAP sorgen für konstante Spannung - KEM

Energie für den Nahverkehr

Kondensatoren von FTCAP sorgen für konstante Spannung

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Das Husumer Unternehmen FTCAP hat die S-Bahn-Züge einer norddeutschen Großstadt mit speziellen Kondensatormodulen ausgerüstet. Sie kommen in den Bordnetzumrichtern der Fahrzeuge zum Einsatz, sorgen für konstante Spannung und liefern bei Bedarf Strom. In den Waggons von Personenzügen müssen von der Anzeigetafel bis zur Klima-Anlage zahlreiche Verbraucher mit elektrischer Energie versorgt werden.

Dirk Herrmann, Vertriebsleiter FTCAP GmbH in Husum

Der Betreiber der S-Bahn-Züge hatte bei einem Hersteller von elektrischen Energieversorgungssystemen Bordnetzumrichter für seine 60 neuen Nahverkehrszüge geordert, die seit Anfang 2017 im Probebetrieb fahren. Die Bordnetzumrichter versorgen das AC-Netz der Fahrzeuge mit Energie und werden für den Einbau in einen Unterflur-Container geliefert. Die Speisung kann entweder aus einem Traktions-Zwischenkreis mit 1800 VDC oder aus einer dritten Schiene mit 1200 VDC erfolgen. Der Umrichter ist kompakt gebaut, hat eine Ausgangsleistung von 160 kVA und nutzt den Bauraum dank der Flüssigkeitskühlung optimal aus.

Ohne Kondensatoren geht es nicht

Die Kondensatoren fungieren im Gesamtsystem des Umrichters als Zwischenkreiskondensatoren, sorgen also für eine konstante Spannung und liefern bei Bedarf Strom. Die Kondensatoren sollten vor allem eine gute thermische Anbindung an den Kühlkörper haben und robust gebaut sein. Die Kondensatoren mussten darüber hinaus rüttelfest, kompakt und leicht zu montieren und in einem Gehäuse mit integrierten Busbars seriell angeordnet sein. Zudem sollten sie den elektrotechnischen Anforderungen genügen – dazu wurden vom Auftraggeber die zu erfüllenden Werte bezüglich der Ripplestrombelastbarkeit, Spannungsbeanspruchung, Verlustleistung und Kapazität definiert.

In Entwicklungsprojekten mit vergleichbaren Anforderungen hatte man bereits gute Erfahrungen mit Kondensatoren von FTCAP gemacht. Der Hersteller der Umrichter setzt die Kondensatoren von FTCAP bereits seit 1998 ein. Der Husumer Kondensatorenspezialist hat sich auf Sonderlösungen für besondere Anwendungen spezialisiert – dazu gehört auch die Bahntechnik. „In dieser Branche beliefern wir seit Jahren namhafte Firmen“, erzählt Dr. Thomas Ebel, Geschäftsführer der FTCAP GmbH. „Mit unserem enormen Erfahrungsschatz lösen wir die typischen Probleme dieser Anwendung. So können wir zum Beispiel enge Einbausituationen berücksichtigen oder Kondensatoren besonders rüttelfest machen.“

Module für mehr Leistung

Für den Einsatz in den Umrichtern wählte man drei Kondensatoreinheiten, die aus mehreren intern verschalteten Filmkondensatoren bestehen. Die Module lassen sich per Plug-&-Play schnell einsetzen und im Wartungsfall auch wieder ausbauen. Anders als herkömmliche Kondensatoren können sie mit dem IGBT an denselben Kühlkörper angeschlossen werden. In jedem Bordnetzumrichter werden insgesamt drei Kondensatoreinheiten eingesetzt – das reduziert den Beschaffungsaufwand für den Umrichter-Hersteller signifikant, denn die Kondensatoren, die Busbars und das Befestigungsmaterial müssen so nicht mehr einzeln gekauft werden. Auch die Verschaltung der Kondensatoren untereinander entfällt. Der Kunde erhält eine Black-Box mit Anschlüssen, die Lösung ist komplett getestet und lässt sich mit wenigen Handgriffen einbauen.

Bei der Konzeption der Kondensatoren stellten die hohen Ströme in Kombination mit den Umgebungstemperaturen von über 70 °C die größte Herausforderung dar. Die Einheiten wurden niederinduktiv aufgebaut, um so höhere Schaltfrequenzen zu ermöglichen. Die spezielle Konstruktion erlaubt eine optimale Wärmeabgabe an den Kühlkörper: FTCAP arbeitete hier unter anderem mit besonderen Materialien und speziellen Wickelaufbauten.

Außerdem wurde der Kondensator von den Entwicklungsingenieuren so konstruiert, dass er den hohen Ansprüchen an die Vibrationsfestigkeit gerecht wird. So zeichnet sich der Innenaufbau des Kondensators durch eine solide Verlötung und optimal angeordnete Einzelwickel aus. „Gerade bezüglich der Rüttelfestigkeit haben wir durch intensive Forschung Mittel und Wege gefunden, um optimale Werte zu gewährleisten“, erläutert Ebel. Basis jeder vibrationsfesten Sonderlösung sind Kondensatorengehäuse aus Edelstahl, Aluminium oder auch Kunststoff, die extremen Bedingungen trotzen und sich gleichzeitig flexibel gestalten und anpassen lassen. Auf Kundenwunsch sind zudem spezielle Wickelaufbauten, Kontaktierungen und Befestigungen möglich – so kann die Befestigung je nach Einbaubedingung durch das Gehäuse oder direkt am Gehäuse gelöst werden. Durch diese Maßnahmen sind die Film-Kondensatoren von FTCAP auch für hohe g-Kräfte geeignet. ge

Weitere Informationen über die maß-

geschneiderten Produkte des Unternehmens:

http://hier.pro/y4QYI

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