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Kondensatoren für Traktionsanwendungen

Bahntechnik braucht hohe Ripplestromfestigkeit und Langlebigkeit

21. November 2016, 15:08 Uhr | Von Theo van de Steeg, Jules Spaanjaars und Hans Lohr*

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Kunststofffolienkondensatoren werden hauptsächlich eingesetzt

als Zwischenkreiskondensatoren in Motorsteuerungen und Hilfsbetriebsumrichter (HBUs), Auxiliary Inverter and Converter
und als Saugkreiskondensatoren.

Zwischenkreiskondensatoren dienen in erster Linie dazu, die einphasige, herunter transformierte und gleichgerichtete Fahrdrahtspannung von ursprünglich beispielsweise 25kV/50Hz zu glätten und zu stützen. Um die weiterhin vorhandene Störspannung bei der doppelten Netzfrequenz – im Beispiel 100Hz – zu unterdrücken, finden Saugkreiskondensatoren Anwendung, die in einem Serienschwingkreis zusammen mit einer Drossel einen Filter bilden.

Idealerweise bestehen diese Saugkreiskondensatoren aus einem Fest- und einem Abstimmkondensator, womit alterungsbedingte Kapazitätsverluste ebenso wie Induktivitätsabweichungen der Drossel ausgeglichen werden können, und das Nachregeln der Resonanzfrequenz möglich ist.

In einer betriebseigenen Metallfertigung (Gehäusekonstruktion) werden die rechteckigen DC Kondensatoren von Vishay/ESTA nach Kundenwunsch dimensioniert. Das erlaubt die kompakte und kostenoptimierte Auslage des Umrichters in seinen Abmessungen, was nicht zuletzt auch der Gesamtsystemzuverlässigkeit dient. Alle Vishay/ESTA Leistungskondensatoren für Bahnapplikationen werden nach der Bahnnorm IEC 61881-1 simuliert und entwickelt und nach IRIS (International Railway Industry Standard) zertifizierten eigenen Fertigungslinien produziert. Die eingesetzte Filmtechnologie nutzt den sogenannten Selbstheilungseffekt, der die Kondensatoren mit weniger als 3 Prozent Kapazitätsverlust über eine Lebensdauer von mehr als 20 Jahren sehr stabil und zuverlässig und darüber hinaus unkritisch für Überlasten im normkonformen Bereich macht.

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Nicht zuletzt die trockene Bauweise und interne Verdrahtungsmethodik sorgt für erschütterungsfreie und leckfreie Lösungen im harschen Bahneinsatz und gewährleistet uneingeschränkt die zugesagten elektrischen Eigenschaften über den gesamten Temperaturbereich (-40/+75°C). Weitere wichtige Anforderungen aus der Bahnapplikation sind eine niederinduktive Anbindung (Ls<50nH) für immer höhere Schaltfrequenzen sowie ein geringer Serienwiderstand, um die Hotspottemperatur niedrig zu halten, und eine hohe Impulsbelastbarkeit. Mit Erfüllung der geforderten Brandlasten nach verschiedenen Standards genügen diese Kondensatoren den durchaus einsichtigen und notwendigen Sicherheitsvorgaben der Bahnindustrie für Material- und Personenschutz.

Bestens geeignet für Transaktionsanwendungen

Vishays Aluminium-Elektrolytkondensatorserie 110 PHT-ST eignet sich ideal für Traktionsanwendungen. Sie wurde speziell für solche Anwendungen entwickelt und zeichnet sich durch hohe Ripplestrombelastbarkeit und lange Lebensdauer aus. Hier fließt langjährige Expertise ein, denn Vishay bietet seit 1998 unter dem Namen Vishay und zuvor unter der Marke Philips Kondensatoren mit Schraubanschlüssen an. Die Tabelle unten zeigt gängige Nennspannung/Kapazität-Kombinationen für Traktionsanwendungen.

Möchte man die Reparatur und Aufarbeitung von Schienenfahrzeugen in eigener Verantwortung durchführen, kommt es entscheidend darauf an, dass die verwendeten Ersatzteile mit den Originalteilen mechanisch kompatibel sind, und dass deren Hersteller den Kunden bei der Auswahl der optimalen Ersatzteile kompetent berät. Vishay liefert Kondensatoren nach Kundenspezifikationen, ausgelegt für maximale Betriebstemperaturen im Bereich von 85°C bis 105°C und mit einer Lebensdauer zwischen 2000 h und 15.000 h bei Maximaltemperatur.

Im Portfolio sind auch Kondensatoren mit einer Lebensdauer von 100.000 h bei 70°C. Bei Bedarf berechnet Vishay die zu erwartende Lebensdauer eines Kondensators in einer bestimmten Anwendung. Die Kondensatoren für Traktionsanwendungen sind in Ausführungen mit metrischem Gewinde (M5-8 mm bis M6-18 mm) und solchen mit US-Gewinde (¼-28 UNF) verfügbar. Schrauben und Unterlegscheiben sind im Lieferumfang enthalten.