Veranstaltung: Elektrische Bahnen

Nummer:
141085
Lehrform:
Vorlesung und Übungen
Medienform:
rechnerbasierte Präsentation, Tafelanschrieb
Verantwortlicher:
Prof. Dr.-Ing. Andreas Steimel
Dozent:
Prof. Dr.-Ing. Andreas Steimel (ETIT)
Sprache:
Deutsch
SWS:
3
LP:
4
Angeboten im:
Wintersemester

Termine im Wintersemester

  • Beginn: Donnerstag den 12.10.2017
  • Vorlesung Donnerstags: ab 14:15 bis 15.45 Uhr im ID 03/445
  • Übung Donnerstags: ab 16:15 bis 17.00 Uhr im ID 03/445

Prüfung

Mündlich

Termin nach Absprache mit dem Dozenten.

Dauer: 30min
Prüfungsanmeldung: FlexNow

Ziele

Die Studierenden haben Wissen über das komplexe Zusammenspiel zwischen elektrischen, elektromechanischen und mechanischen Komponenten im Bereich der elektrischen Bahnen. Dabei werden alle wesentlichen Komponenten sowohl für Lokomotiven, als auch für Nahverkehrsfahrzeuge in ihrem Zusammenspiel beherrscht. Die Eigenschaften der verschiedenen eingesetzten Stromversorgungssysteme, die Anforderungen bezüglich der Netzrückwirkungen und die Regelungsverfahren für Traktionsumrichterantriebe werden verstanden . Die Vorlesung ist damit im höchsten Maße interdisziplinär, da sie Wissen aus Leistungselektronik, Antriebstechnik und Mechanik mit Anwendungsproblemen wie Einbauraum- und Gewichtsbeschränkungen, Kostenkontrolle, Haltbarkeit, Wartungsarmut und vielem mehr verknüpft. In diesem komplexen Umfeld konträrer Forderungen finden sich die Studierenden zurecht und sind in der Lage, die spannende Entwicklung dieses innovativen Bereichs in Wirtschaft und Wissenschaft voranzutreiben.

Inhalt

Elektrische Bahnen stellen ganz besonders hohe Anforderungen an die Leistungselektronik, und waren schon immer erstes Einsatzgebiet für leistungselektronische Spitzentechnologie. Dies liegt zum einen an den schwierigen Umgebungsbedingungen mit einer Energieversorgung über nur zwei Leiter und einer Begrenzung von Bauvolumen und Gewicht für die Antriebe mit ihrer Leistungselektronik, zum anderen erlauben die ohnehin hohen anteiligen Kosten der Antriebstechnik im Bahnbereich auch aufwändige Lösungen. Die Vorlesung gibt einen umfassenden Überblick über das komplexe Zusammenspiel zwischen Energieversorgung, elektrischem Antrieb und mechanischen Komponenten zur Übertragung der Antriebskräfte auf die Schiene. Dabei werden zunächst die verschiedenen Bahnstromsysteme und Traktionsarten, sowie die mechanischen Grundlagen wie Zugförderungsmechanik, Spurführung, Adhäsion und Schleuderschutz besprochen. Danach werden die einzelnen Komponenten von Triebfahrzeugen vorgestellt. Dies sind insbesondere die Fahrmotoren mit ihrer Steuerung und Energieversorgung, sowie die Kraftübertragung vom Motor auf den Radsatz. Die verschiedenen Stromversorgungen im Bereich der elektrischen Bahnen werden detailliert vorgestellt. Auf die besonders scharfen Forderungen bezüglich der Netzrückwirkungen und Signalbeeinflussung wird eingegangen. Den Abschluss der Vorlesung bildet eine Übersicht über verschiedene Regelungsverfahren für Traktionsumrichterantriebe.

Voraussetzungen

keine

Empfohlene Vorkenntnisse

Beherrschung der Grundlagen der Elektrotechnik, der Energietchnik und der Leistungselektronik.

Materialien

Übungen:

Musterlösungen:

Sonstige:

Literatur

  1. Filipovic, Zarko "Elektrische Bahnen. Grundlagen, Triebfahrzeuge, Stromversorgung", Springer, 2004
  2. Steimel, Andreas "Elektrische Triebfahrzeuge und ihre Energieversorgung: Grundlagen und Praxis - 3. Aufl.", Deutscher Industrieverlag, 2014
  3. Müller, Siegfried "Elektrische und dieselelektrische Triebfahrzeuge. Arbeitsweise, Leistungsfähigkeit, Betriebskosten", Minirex AG, 1979