Was ist eine Hilfsstromversorgung?
Hilfsstromversorgungen sind Hilfsstromversorgungseinheiten, die an die Hauptstromversorgungseinheit angeschlossen werden und dazu dienen, die zur Unterversorgung neigende Stromversorgung getrennt von der Netzstromversorgung zu ergänzen.
Wenn z. B. die Hauptstromversorgung eines Schienenfahrzeugs hauptsächlich für den Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird, dient eine Hilfsstromversorgung dazu, eine stabile Stromversorgung für die Klimaanlage und die Beleuchtung im Fahrzeug zu gewährleisten. In ähnlicher Weise ist eine Stromversorgung für das Grafikdisplay eines PCs eine typische Hilfsstromversorgung.
Es ist zu beachten, dass Hilfsstromversorgungen auch Stromversorgungen sind, die ihren Strom aus demselben Netzteil beziehen wie das Hauptgerät.
Anwendung von Hilfsstromversorgungen
Die Haupteinsatzgebiete von Hilfsstromversorgungen sind, wie bereits erwähnt, die stabile Stromversorgung von Klimaanlagen und Beleuchtungen in Schienenfahrzeugen.
Hochspannungsstrom (ca. 1500-2500 V) aus Oberleitungen wird über Hilfsstromversorgungen in Niederspannungsstrom von 440 V bis 100 V umgewandelt. Denn die meisten Waggons sind für 100 V Wechselstrom für verschiedene Beleuchtungs- und Kontrollleuchten, für dreiphasige 440 V für Klimaanlagen und 100 V Gleichstrom für Türöffner und -schließer ausgelegt.
Abgesehen von diesem Beispiel werden auch akkubetriebene Stromversorgungen, so genannte USVs, eingesetzt, um Datenverluste bei PCs und Netzwerkcomputern aufgrund eines kurzzeitigen Stromausfalls bei einem Stromausfall zu verhindern, und können als Hilfsstromversorgungen im weitesten Sinne angesehen werden.
Funktionsweise der Hilfsstromversorgungen
Es gibt zwei Haupttypen von Hilfsstromversorgungen für Fahrzeuge: MG (Motorgenerator) und SIV (stationärer Wechselrichter).
MGs (Motorgeneratoren), auch als elektrische Generatoren bekannt, werden seit langem als Hilfsstromversorgungen eingesetzt. Es handelt sich dabei um ein Gerät, das Hochspannungsstrom von einer Oberleitung auf einen Motor überträgt, der die Leistung zur Stromerzeugung nutzt, um die gewünschte Niederspannungsleistung zu erhalten.
SIVs (statische Wechselrichter) hingegen verwenden IGBTs, typische Hochleistungs-Halbleiterelemente, in der Wechselrichterschaltung. Die benötigte Niederspannungsleistung wird durch das Einschalten eines Wechselrichters aus Hochspannungs-IGBTs mit hohem Wirkungsgrad erzielt, der auch als statischer Wechselrichter bezeichnet wird. Zu den SIV-Typen gehören dreistufige und zweistufige Wechselrichter, da die Stehspannungsverbesserungen entsprechend der damaligen Entwicklungszeit der IGBTs vorgenommen wurden. SIVs werden auch als pulsweitenmodulierte (PWM) Wechselrichter bezeichnet, die jetzt durch kleine Wechselstromfilter unterstützt werden können, was wesentlich zur Kompaktheit und zum hohen Wirkungsgrad von Hilfsstromversorgungen beiträgt.
Die von SIVs erzeugte Niederspannungsstromversorgung ist eine Wechselstromversorgung, so dass die für die Steuergeräte benötigten 100 V Gleichstrom durch einen Gleichrichter umgewandelt werden.