Elektrische Triebfahrzeuge und ihre Energieversorgung
Grundlagen der Praxis
Andreas Steimel
Das vorliegende Buch ist aus der Vorlesung „Elektrische Bahnen“ an der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Ruhr-Universität Bochum entstanden. Es wendet sich an Studierende der Elektrischen Energietechnik, der Regelungstechnik und des Maschinenbaus sowie an junge Ingenieure der Elektrotechnik, besonders aber der Leistungselektronik, in der Bahnindustrie sowie bei den Bahnbetreibern.
Es will zuerst mechanische Grundlagen der elektrischen Zugförderung vermitteln wie die Spurführung im Gleis, die Zugkraftübertragung vom Rad auf die Schiene unter dem Einfluss der wechselnden Adhäsionsbedingungen und die Übertragung des Motordrehmoments auf den gefederten und damit relativ zum Motor beweglichen Treibradsatz. Schwerpunkt ist der Aufbau elektrischer Triebfahrzeuge mit Drehstromantriebstechnik (DAT). Das Betriebsverhalten der Drehfeldmaschinen und der Aufbau von Pulswechselrichtern, von skalaren sowie feldorientierten Regelungssystemen und von Vierquadrant-Einspeisestromrichtern werden behandelt. Der heute geringeren Bedeutung entsprechend werden Antriebe mit Gleich- und Wechselstrom-Kommutatormotoren und ihre Spannungsstellglieder nur noch kursorisch beschrieben. Exemplarisch werden Hochleistungslokomotiven, Hochgeschwindigkeits-Triebwagenzüge, dieselelektrische Lokomotiven und Nahverkehrsfahrzeuge dargestellt. Ein kurzer Seitenblick gilt den unkonventionellen Bahnen wie Hänge- und Magnetschwebebahnen. Da die spezielle – vom allgemeinen Landesnetz gesonderte – Energieversorgung ein wichtiger Faktor für die Funktion des Systems „Elektrische Bahnen“ ist, werden im 13. Kapitel die verschiedenen Bahnstromsysteme behandelt, unter den Aspekten der Umrichtertechnik in der Bahnstromversorgung wie der Netzrückwirkungen leistungselektronisch gespeister Triebfahrzeuge (14. Kapitel). Das 15. Kapitel enthält einen gerafften Überblick über die wichtigsten Verfahren der feldorientierten Regelung sowie ein Verfahren zum drehgeberlosen Betrieb von Asynchronmaschinen. Im 16. Kapitel ist die Literaturzusammenstellung zu finden und das 17. Kapitel gibt dem Leser die Möglichkeit, anhand von Übungen den Stoff zu vertiefen und dies an Hand von Musterlösungen zu verifizieren.
Das Werk erscheint jetzt in vierter Auflage grundlegend überarbeitet.
