Eigentlich ist es ein ungewöhnlicher Ort für den Wechsel des Themas, denn genau genommen war nach dem Transformator noch ein Unterschied vorhanden. Zwar konnte man dort eine einheitliche Spannung erzeugen, jedoch die Frequenz nicht verändern. Es musste daher noch eine weitere Aufbereitung der Energie erfolgen. Der Hersteller sorgte jedoch bei seinem Aufbau dafür, dass es wirklich ein sinnvoller Ort für den Schritt war.

Für jede Triebachse war ein eigener Strang vorhanden. Daher können wir uns nun noch weiter einschränken. Ich wählte dazu die dritte angetriebene Achse, weil es nicht immer die erste sein muss. Für sie war im Transformator eine eigene Sekundärwicklung vorhanden, die sich in der Leitung befindliche Spannung betrug nun 1 172 Volt. Wir haben damit die wichtige galvanische Trennung erhalten und können mit der Spannung arbeiten.

Angeschlossen wurde die Leitung von der Spule an einen Gleichrichter. Dieser war jedoch als Stromrichter ausgeführt worden und konnte daher in beiden Richtungen betrieben werden. Warum das so war, erfahren wir später.

Dank der Gleichrichtung war nun auch die unterschiedliche Frequenz bei den Modellen der Bauart RABe 522 nicht mehr vorhanden. Somit können wir uns von jetzt an die Unterschiede bis auf eine kleine Ausnahme ersparen.

Der Aufbau des bei modernen Triebfahrzeugen erforderlichen Umrichters erfolgte mit einfachen Stromrichtern. Diese wurden von der Firma ABB Schweiz geliefert und sie konnten in beiden Richtungen betrieben werden.

Verwendet wurde dabei die Bauart Bordline CC750. Es waren keine komplett neu entwickelten Stromrichter, sondern der Hersteller des Fahrzeuges setzte in diesem Punkt auf die bewährte Technik.

Jedem Fahrmotor wurde, wie schon erwähnt ein eigener Umrichter zugeordnet. Dieser jedoch versorgte nicht nur den Motor, sondern es waren hier auch die beiden Wechselrichter für die Hilfsbetriebe und das Ladegerät der Batterien vorhanden. Beide werden wir zu einem späteren Zeitpunkt noch näher kennenlernen. Doch jetzt wird es Zeit, wie die Spannung mit der Umrichtertechnik verändert wurde, denn dazu waren zwei Schritte erforderlich.

Die beiden identischen Stromrichter beim Eingang wurden ab dem Transformator mit der vorher erwähnten Spannung versorgt. In dieser Leitung war auch die Möglichkeit vorhanden, dass diese Antriebseinheit abgetrennt werden konnte. Somit verfügte der Triebzug in diesem Fall noch über drei vollwertige Antriebe, was die Verfügbarkeit deutlich verbesserte. Die Triebzüge waren daher nach neusten Regeln aufgebaut worden.

In diesem Gleichrichter wurde die Spannung des Transformators in Gleichspannung umgewandelt und in den Zwischenkreis gespiesen. Diese Zwischenkreisspannung lag bei 750 Volt und war so ausgelegt, dass kein Saugkreis benötigt wurde.

Der Vorteil dabei war, dass die Zugkraft nach einer Fahrleitungsschutzstrecke und dem dadurch ausge-schalteten Zug, wieder sehr schnell abgerufen werden konnte. Gerade im Regionalverkehr ein grosser Vorteil.

Am Zwischenkreis wurden die Wechselrichter angeschlossen, die dann die jeweiligen Verbraucher mit Drehstrom, oder mit Gleichstrom versorgten. Bei jedem Umrichter waren vier Stromrichter vorhanden, welche an den Ausgängen unterschiedlich Spannungen hatten.

Dabei wurde bei den Modellen für den OVL-Widerstand und die Batterieladung ein DC/DC Wandler verwendet. So konnte hier die Spannung ohne Widerstände an den angeschlossenen Verbraucher abgepasst werden. Später erfahren wir, warum das nötig war.

Zwei Stromrichter erzeugten jedoch Drehstrom. Dabei kam ein Modell für die Hilfsbetriebe zur An-wendung. Auch hier werden wird später mehr erfahren, denn in diesem Kapitel geht es schlicht um den noch nicht erwähnten Strang, denn dieser war für den Fahrmotor vorgesehen. Doch auch hier müssen wir noch etwas warten, denn der Traktionsstromrichter muss nun aufgebaut werden und dabei gab es viele verschiedene Möglichkeiten, eine davon wurde hier gewählt.

Die benötigten Halbleiter der Stromrichter wurden mit IGBT-Transistoren aufgebaut. Sie zeichneten sich durch die hohe Taktfrequenz von zwei Kilohertz aus. Zudem war die Möglichkeit vorhanden um das sinusbewertete PWM-Verfahren zu verwenden. Da ihre Sperrspannung jedoch bei 1 200 Volt lag, konnte die Spannung der Fahrleitung bei der Reihe RABe 524 und bei Gleichstrom nicht direkt in den Zwischenkreis geführt werden.

Aus diesem Grund wurde bei der Baureihe RABe 524 der Weg über einen zusätzlichen Wechselrichter erforderlich. Nur so konnte die Gleichspannung aus der Fahrleitung an jene des Zwischenkreises angepasst werden.

Sie sehen, dass mit speziellen Lösungen auch ein Gleich-strom ohne grosse Verluste reduziert werden konnte. Hier wählte man dazu schlicht den Weg über den einfachen Wechselstrom und den Transformator.

Die einzelnen Stromrichter waren in Einschubmodulen mon-tiert worden und daher als kompakte Baugruppe aufgebaut. Sie konnten so einfach in den Apparateschränken montiert werden.

Dies erleichterte den Unterhalt, denn die Stromrichter konnten mit dem Einschubmodul als Baugruppe in einer Werkstatt einfach aus dem Fahrzeug gehoben und ersetzt werden.

Die zeitraubende Demontage und Montage der Verbindungen wurden so reduziert, da nur wenige Leitungen getrennt werden mussten.

Gekühlt wurden die Stromrichter durch eine Wasserkühlung, die mit üblichem Wasser betrieben werden konnte. Diese Kühlung war sehr umweltbewusst und daher bei den Fahrzeugen der damaligen Generation oft verwendet worden. Wobei meistens in diesem Bereich auf spezielle die Umwelt nicht beanspruchenden Lösungen gesetzt wurde. Hier wurde jedoch für diesen Zweck normales Wasser verwendet. Wobei es kein Trinkwasser war.

Die Lösung mit Brauchwasser zu kühlen hatte sicherlich einen grossen Vorteil beim Umweltschutz. Jedoch ergab sich damit das Problem, dass die Stromrichter nicht zu stark auskühlen durften. Fiel die Temperatur in den Bereich des Gefrierpunktes, konnte Wasser grosse Schäden ausrichten. Aus diesem Grund musste das Kühlwasser mit einem Frostschutzmittel durchsetzt werden. Sie kennen das sicherlich von der Kühlung beim kleinen roten Flitzer in der Garage.

Das erwärmte Wasser wurde mit einer künstlichen Ventilation wieder gekühlt. Diese Kühlerlüfter waren jedoch ebenfalls im vorher erwähnten Einschubmodul montiert worden, so dass der Stromrichter mit seiner eigenen Kühlung und der Rückkühlung eine geschlossene Einheit bildete.

Daher war der Umrichter einfach aufgebaut worden, da es nur Module und nicht einzelne Baugruppen waren. Sie sehen, dass auch auf den Unterhalt geachtet wurde.

Der Aufbau des Umrichters hatte auch einen Vorteil bei den immer wieder hörbaren Oberschwingungen, bei einer hohen Taktfrequenz in den Kabeln und Wicklungen entstehen.

Das bei Fahrzeugen mit Motoren für Drehstrom immer wieder hörbare singen und kreischen konnte hier ver-mieden werden.

Der hier aufgebaute Umrichter erzeugte deutlich weni-ger Schwingungen und daher fuhr das Fahrzeug nahezu lautlos an den Bahnsteigen los.

Auch hier wurde eine klare Lärmminderung für den Lärmschutz umgesetzt. Nach den vielen Hinweisen dazu, ist es wichtig, das etwas genauer zu betrachten. Die Triebzüge bei S-Bahnen und bei Stadtbahnen verkehrten in unmittelbarer Umgebung von Wohngebieten. Die kreischenden Töne des anfahrenden Triebzuges wurden von den Anwohnern nicht geschätzt, was zu Beschwerden führte. Bei den hier vorgestellten Zügen profitierten daher nicht nur die Nutzer der Züge.

An jedem Stromrichter, der vorerst noch als Wechselrichter genutzt wurde, schloss man einen Fahrmotor an. Es wurden hier robuste Asynchronmotoren der Firma Traktionssysteme Austria GmbH in Wien Neudorf verwendet. Diese mit Drehstrom betriebenen Motoren waren dank dem Kurzschlussläufer auch bei sehr geringer Geschwindigkeit mit voller Zugkraft belastbar. Sie gehörten mittlerweile zu den standardisierten Modellen bei Schienenfahrzeugen.

Die Fahrmotoren vom Typ TMF59-39-4 hatten eine Dauer-leistung von 500 kW. Daraus leitete sich schliesslich eine Leistung für den Zug von 2 000 kW ab. Maximal konnten die Fahrmotoren jedoch eine Leistung von bis zu 650 kW erzeugen.

Die Triebwagen waren damit mit guten Motoren versehen worden. Jedoch waren hier auch die abrufbaren Kräfte sehr wichtig und dabei gab es einen kleinen und über-raschenden Unterschied.

Mit Ausnahme der Triebzüge mit den Nummern 523 101 bis 523 114 und 523 501 bis 523 507, konnte eine Anfahrzugkraft von 200 kN erzeugt werden. Diese war für das ursprünglich für Stadtbahnen entwickelte Fahrzeug ausgelegt.

Die neueren eher im Bereich des Regionalverkehr, der S-Bahnen und im Fernverkehr eingesetzten Züge hatten daher nur noch eine Anfahrzugkraft von 175 kN erhalten. Im Betrieb der Triebzüge wirkte sich das nicht gross aus.

Die Anfahrzugkraft stand bis etwa 50 km/h zur Verfügung und flachte sich danach mit zunehmender Geschwindig-keit ab. So war der Wert dieser Leistungsgrenze über-raschend tief.

Jedoch war auch das eher für Stadtbahnen ausgelegt worden, wo selten schneller gefahren wurde. Bei der Höchstgeschwindigkeit von 160 km/h war immer noch eine Zugkraft von rund 60 kN vorhanden. Der leichte Zug, kam daher schnell auf Tempo.

Eine Eigenschaft der Drehstrommotoren ist, dass sie kippen, sobald die Drehzahl der Achse höher als die von der Frequenz vorgegebene Drehzahl des Fahrmotors liegt. Sie beginnen somit automatisch elektrisch zu bremsen. Das kann jedoch bei einem Triebfahrzeug durchaus zu Problemen führen. Der Grund lag beim Antriebsstrang, der in der Folge ebenfalls kippte. Die erzeugte Energie gelangte so zurück in die Fahrleitung.

Somit verfügte der Triebzug über eine sehr leistungsfähige elektrische Bremse, die sogar die Werte erreichte, die vorher bei der Vorstellung der Fahrmotoren genannt wurden.

Die natürlichen Verluste, die dies theoretisch verhinderten, konn-ten dank der höheren Leistung der Fahrmotoren ausgeglichen werden. Daher galten hier die gleichen Eckdaten, wie beim Ausüben von Zugkraft. Die maximale Bremskraft lag somit bei 200 kN.

Der Triebzug konnte mit der elektrischen Bremse die notwendi-gen Verzögerungen erreichen und die pneumatische Bremse kam selten zum Einsatz. Ein Vorteil, der zu einem ausgesprochen wirt-schaftlichen Fahrzeug führte.

Die Nutzstrombremse gilt dabei als besonders gut, da sie den Energiezähler dazu bringt, die Zahlen wieder zu reduzieren. Ge-ringere Kosten beim Bezug der Energie waren die Folge, was sich im Betrieb positiv auswirkte.

Diese elektrische Bremse funktionierte bei allen Systemen. Bei den Modellen der Baureihe RABe 522 wurde die Ansteuerung so gewählt, dass der Wechselstrom mit 50 Hertz zum Transformator floss.

Dadurch wurde dann mit der erwähnten Anzapfung die passende Spannung mit der passenden Frequenz erzeugt und so die Energie in die Fahrleitung geleitet. Einfach gesagt, der Unterschied beim Wechselstrom fand sich nur in der Steuerung der entsprechenden Fahrzeuge.

So einfach war der Aufbau der elektrischen Bremse bei der Baureihe RABe 524 jedoch nicht. Zwar funktionierten diese bei einem Einsatz unter Wechselstrom, wie oben erwähnt. Jedoch musste der Zug auch bei Fahrleitungen mit Gleichstrom mit dieser Bremse arbeiten. Technisch war das kein Problem, denn auch jetzt konnte die Leittechnik den Stromrichter so ansteuern, dass die passende Gleichspannung abgegeben wurde.

Fahrleitungen mit Gleichstrom können von den Zügen nur eine bestimmte Leistung aufnehmen. Wird die maximale Spannung in der Fahrleitung erreicht, konnte nicht mehr eingespiesen werden. Daher fiel die elektrische Bremse einfach aus.

Eine Situation, die im Bahnverkehr gefährlich sein kann. Denn der Zug verliert in dem Moment eine wichtige Bremse und kann so im dümmsten Fall vor einem roten Signal nicht anhalten.

War das Netz nicht aufnahmefähig, und drohte die elektrische Bremse auszufallen, musste man eine an-dere Lösung finden, damit die Bremse nicht ausfällt.

Damit das nicht erfolgte, arbeitete die elektrische Bremse beim Betrieb mit Gleichstrom zusätzlich auf Widerstände.

Die in den Fahrmotoren erzeugte Energie wurde da-her in Wärme umgewandelt. Ein wirtschaftlicher Be-trieb des Fahrzeuges war so jedoch nicht mehr möglich.

Aus diesem Grund wurde nur die Leistung, die nicht an die Fahrleitung abgegeben werden konnte, in den Widerständen vernichtet. Das Fahrzeug gab daher möglichst viel von der erzeugten Energie an die Fahrleitung ab. Mit steigender Spannung darin, wurden die Widerstände so zugeschaltet, dass eine gleichbleibende Bremskraft erreicht wurde. Daher wurde die Verteilung beim Betrieb des Fahrzeuges von Fahrpersonal nicht bemerkt.

Bei Nennspannung wurde jedoch die komplette Leistung den Bremswiderständen zugeführt und daher in Wärme umgewandelt. Die Widerstände für diesen Teil der elektrischen Bremse wurden auf den Zwischenwagen montiert und dort durch den Fahrtwind gekühlt. Eine Lösung, die bei Bremswiderständen zur Kühlung immer wieder angewendet wurde. Jedoch verhinderte das zusätzliche Verbraucher bei den Hilfsbetrieben.