ICE 2 - die elektrische Ausrüstung

Die elektrische Ausrüstung

Traktionsausrüstung
Auch das Nachfolgemodell des ICE 1 besitzt die Drehstrom-Asynchrontechnik mit elektrischer Netzbremse. Der Vorteil dieser Technik ist die gute Energierückgewinnung, die sich besonders bei der Klimatisierung, Beleuchtung und anderen Systemen einsetzen lässt. Ferner besitzt jeder ICE-Triebkopf einen 106 kg schweren Halbscherenstromabnehmer (DSA 350 SEK). Er ist für Fahrgeschwindigkeiten bis zu 300 km/h ausgelegt (Einzeltraktion). Der Stromabnehmer überträgt 1000 A bei Geschwindigkeiten über 100 km/h und 800 A bei Geschwindigkeiten unter 100 km/h. Mehr Informationen erhalten Sie hier!

Als Hauptschalter im Triebkopf kommt ein Vakuumleistungsschalter (15 kV) zum Einsatz. Dieser Innenraumleistungsschalter ist für das 16,7 Hz-Bahnstromnetz ausgelegt. Ein Hochspannungsnetzfilter sorgt für die Einhaltung der netzseitigen Bedingungen. Dieser Filter besteht aus Netzdrossel, Dämpfungswiderstand und Netzkondensator. Die Netzdrossel weißt eine Nenninduktivität von 12 mH bei 1 KHz auf. Die Nennkapazität des Kondensators beträgt 7,4 µF.

Der Haupttransformator wird durch ein isolierendes Mineralöl mit 140°C Flammpunkt ölgekühlt. Das Gewicht des Transformators beträgt ganze 10 Tonnen, wobei sich bereits 2,1 Tonnen auf die Ölfüllung belaufen. Wie bereits bei einigen ICE-Triebköpfen der ersten Baureihe wurden auch beim ICE 2 die siedegekühlten Stromrichter in der GTO-Version gut zugänglich eingebaut. Neu jedoch ist das FCKW-freie Kühlmittel FC 72.

Ebenfalls findet man einen Eingangsstromrichter im Triebkopf des ICE 2. Dieser Stromrichter wandelt die einphasige Eingangsspannung in eine Gleichspannung um. Durch die versetzte Taktung der vier Vierquadrantensteller (pro Triebkopf) wird ein sehr geringer Oberschwingungsgehalt erreicht, wobei die Taktfrequenz 183,3 Hz beträgt. Diese Vierquadrantensteller sorgen für eine phasenrichtige Rückspeisung der Bremsenergie ins Fahrleitungsnetz.

Für jeweils zwei Fahrmotoren eines Drehgestells ist ein Pulswechselrichter zugeordnet. Dieser Pulswechselrichter erzeugen ein Drehspannungssystem mit variabler Spannung und Frequenz (max. 224 Hz).

Die jeweils fast 2000 kg schweren Fahrmotoren der Firma Siemens, Bauart BAZU 7096/4, sind Fremdbelüftet und gleichen denen des ICE 1. Sie haben einen Durchmesser von ca. 79 cm und weisen eine Länge von einem Meter auf. Alle ölgeschmierten Lager sind weitgehend öldicht durch O-Ringe bzw. Labyrithdichtungen ausgeführt.

Anders wie beim ICE 1 (ausser 401 051 - 401 090; 401 551 - 401 590) sind die Triebköpfe des ICE 2 mit der energiesparenden GTO-Technik mit Siedebadkühlung (FC 72 als Kühlmittel, FCKW-frei) ausgestattet.

Hilfsbetriebe und Triebkopfbordnetz

Drei jeweils 610 kg schwere Hilfsbetriebe-Umrichter (HBU) sorgen für die Versorgung der Traktions-Hilfsbetriebe, Lüfter und Ölpumpen. Die Leistung dieser Umrichter beträgt ganze 120 kVA Leistung. Die HBUs mit GTO-Wechselrichter werden vom Haupttramsformator versorgt.

Die Verteilung der drei HBUs ist wie folgt geregelt:

HBU 1 und HBU 2 sind für den Hilfsbetrieben der Drehgestelle 1 und 2 zugeordnet. HBU 3 versorgt mit konstanter Spannung und Frequenz alle Verbraucher, die eine traktionsleistungsunabhängige Versorgung benötigen. So beispielsweise werden Ölpumpen, Saugkreislüfter, Batterieladegerät und Luftpressermotor mit insgesamt 61 kVA Anschlusswert versorgt. Andere Hilfsbetriebe des Triebkopfes (z. B. Fußbodenheizung oder Stirnfensterheizung) werden aus einer separaten 200 V-Wicklung des Transformators versorgt.

Bei einem ICE 2 ist nur - im Gegensatz zum ICE 1 - eine Zugsammelschiene erforderlich. Diese Zugsammelschiene (ZS) wird ebenfalls vom Haupttransformator von einem Triebkopf versorgt und hat eine Nennspannung von 1 000 V. Sollte der ICE einmal abgeschleppt werden, so kann die Zugsammelschiene durch eine besondere Einspeisemöglichkeit im Bugraum des Triebkopfes vom schleppenden Fahrzeug versorgt werden. Ferner besitzt der ICE eine durchgehende 110 V-Batteriesammelschiene, durch die im Störungsfall die Triebkopfsteuerung nicht beeinträchtigt wird. Zudem hat die Firma Hoppecke Batterien auch eine Bleibatterie in Blockkastenausführung (mit 110 Ah) in den Triebkopf eingebaut.

Die 110 V-Verbraucher lassen sich in verschiedene Gruppen unterteilen. Zu den unmittelbar angeschlossenen Verbrauchern zählen unter anderem die Batteriesteuerung, Gangbeleuchtung oder die Parkbrems- und Notaussteuerung. Die in der Verbrauchergruppe 3 zusammengefassten Verbraucher können aus der Batteriesammelschiene versorgt werden. Dazu zählen beispielsweise Die Bugklappensteuerung, Zugfunkeinrichtung, Maschinenraumbeleuchtung, Bremssteuerung oder die Bedienebene im Führerraum.
Eine genauere Auflistung der Verbrauchergruppen finden Sie am Ende dieser Seite!

Bordnetzversorgung
Der Systemaufbau der Bordenergieversorgung entspricht dem des ICE 1. Die benötigte Energie wird direkt im Wagen selbst umgewandelt. Die Zugsammelschiene speist in den Wagen 805 bis 807 ein Gleichspannungsnetz mit 650 V Nennspannung ein, diese Sammelschiene versorgt die Stromrichter, die wiederum die Wagenverbraucher versorgen. Eingangs- und Ausgangsstromrichter sind zu einem Energieversorgungsblock, EVB, zusammengefasst. Dieser Block wurde Unterflur in einem 2,40 Meter langen Container eingebaut. Das Auswechseln einiger Bauteile im Falle einer Störung gestaltet sich sehr einfach.

Wie viele anderen Geräte auch besitzt der Energieversorgungsblock eine Kühlung, die sich durch zwei motorisch angetriebene Lüfter und durch die abgestimmte Aussenluftführung zusammensetzt. Diagnose-, Steuerungs- und Überwachungsfunktionen des EVB sind in einem eigenen Zentralgerät zusammengefasst, welches an den Fahrzeugbus angebunden ist.

Alle Ausgangsstromrichter - die auch als Wechselrichter zur Versorgung einphasiger Verbraucher eingesetzt werden - werden durch die Mirkoprozesssteuerung angepasst. Diese Wechselrichter speisen 230 V/50 Hz-Netze.
Die Nennspannung des von der Batterie gestützten Gleichstromnetzes beträgt 110 V. Es wird als Batteriesammelschiene durch den Zug geführt und neben dem Batterieladegerät durch einen DC/DC-Wandler mit 3 kW Leistung aus der 650 V-Schiene versorgt.

Einteilung der Verbrauchergruppen:

Verbrauchergruppe 1 (umfasst alle sicherheitsrelevanten Systeme, die direkt an die Batterie angeschlossen werden):

• Magnetschienenbremse
• Fahrgastinformationssystem (Lautsprecheranlage)
• Gleitschutzeinrichtung
• Notbeleuchtung
• Minimalspannungsrelais

Verbrauchergruppe 2 (wird über das Batteriesammelschienen-Schütz an die Batteriesammelschiene und über eine Entkoppeldiode an das Batterienetz angeschlossen):

• EVB-Steuerung
• Steuerung der DC-Wandler und der Lüfter des EVB
• Lichtwellenleiter-Datenübertragung
• Diagnosesystem
• Klima- und Türsteuerung
• Gangtüren
• DC/DC-Wandler 110 V/24 V für die WC-Steuerung
• Fahrgastinformationssystem (Sitzplatzreservierung, Telefon, etc.)
• Versorgung der Lüfter im Schaltschrank 1

Verbrauchergruppe 3 (sie werden analog der Gruppe 2 von der Fahrzeugbatterie versorgt):

• Hauptbeleuchtung, Leseleuchten (abschaltbar)

Notversorgungskonzept
Kommt es einmal zum Ausfall der Zugsammelschiene, so greift ein Notversorgungskonzept ein. Dieses Konzept sieht vor, dass wichtige Verbraucher dann über die Batterien versorgt werden. Welche Verbraucher am längsten über die Batterien versorgt werden und welche dagegen nach kurzer Zeit automatisch vom System abgestellt werden, steht im sog. Lastabwurfkonzept:

• Im 1. Schritt werden die Heizung, Klimaanlage und der Druckschutz abgestellt. Die Zuluftlüfter laufen noch mindestens 60 Minuten weiter. Fällt die Raumtemperatur unter 15 ° C, wird der Lüfter abgeschaltet und die Batterieladung eingestellt.
• Im 2. Schritt werden nach rund 8 Minuten Zugsammelschienenausfall bzw. nach Abfall der Spannung der Batterie-Sammelschiene unter 106 V die Leseleuchten abgestellt.
• Im 3. Schritt wird nach rund 30 Minuten ZSS-Ausfall bzw. nach Abfall der Spannung der Batterie-Sammelschiene unter 104 V die Hauptbeleuchtung abgeschaltet.
• Im 4. Schritt werden nach 60 Minuten ZSS-Ausfall die Versorgungseinrichtung der Diagnoseeinrichtung, der Klimasteuerung, der Zuluftlüfter und der EVB-Steuerung eingestellt.
• Im 5. Schritt wird nach 120 Minuten ZSS-Ausfall bzw. nach Abfall der Spannung der Batterie-Sammelschine unter 96 V die Funktion der Toilette eingestellt.

Bis die Batterie völlig leer ist, können der Gleitschutz, Notbeleuchtung, Türsteuerung, LWL-Datenübertragung, Minimalspannungrelais, die Lautsprecheranlage und die wichtigsten Geräte für den Führerstandsbetrieb betrieben werden.