Der Softstarter EDPS * für schwere Verbrennungsmotoren

(*EDPS - Electronic-Digital Direct Current Power Switch)

1. SEROT - Kurze Einführung

Die Firma wurde 2008 in Beijing gegründet. Seniorpartner ist Walter Baum, ein deutscher Physiker, der seit ca. 25 Jahren in Beijing lebt. Die ande­ren Partner sind Hartmut Oertel, Shanghai, und Dr. Andreas Szesny, Qingdao.

Der Firmenzweck ist die Entwicklung und Herstellung von Geräten, die Rohstoffe schonen und Energie sparen sowie die Verbesserung von bestehenden technischen Einrichtungen unter Umwelt-Aspekten:

Moderne Technologien zum Beispiel in Rechnertechnik, Leistungselektronik und Mecha­tronik ermöglichen heute an vielen Stellen durch eine Optimierung den verbesserten Betrieb auch von bereits existierenden Geräten.

Diese Produkte wurden in China entwickelt und sollen als chinesische Pro­dukte auf den Markt kommen und ggf. auch als solche exportiert werden.

Im Folgenden wird ein “Softstarter” für schwere Dieselmotoren vorgestellt. Er ist für Neuentwicklungen und für die Modernisierung bestehender Motoren­anlagen geeignet, wo aus Gleichstromquellen grosse Massen in Bewegung gebracht werden müssen und jetzt mit neuer Technik viel Energie und Mate­rial gespart und/oder geschont werden kann.

2. Das Prinzip und die Vorteile des Softstarter

Einen "Softstarter" - ein Gerät für den Sanftanlauf elektrischer Maschi­nen -  gibt es heutzutage in der Wechselstromtechnik in vielen Anlagen, z.B. auch in je­dem  modernen Haus­halts-Kühlschrank. Damit wird der eigentlich teure Strom­ein­schalt­im­puls beim Einschalten mit seinen störenden Nebenwir­kun­gen vermie­den. Für Gleich­strom und hohe Stromstärken, die bei leistungs­star­ken Anlassern benötigt werden, gibt es unseres Wissens ein solches Aggregat noch nicht.

Der Softstarter ist u.a. geeignet für

• Dieselloks mit hydraulischer Kraftübertragung (in China haupt­säch­lich aus der Dongfeng-Serie, Rangierloks und andere Klein­stre­ckenlokomotiven)
• Panzer ohne Hilfsmotor
• schwere Baumaschinen
• bestimmte Schiffsmotore
  
  

Der Softstarter steuert den Startstrom in Impulsen mit wachsender Länge bis zur bis zur endgültigen vollen Höhe und bringt dabei die folgenden Vorteile mit sich:

• Die Stromspitze beim Startvorgang verringert sich z. B. für einen schwe­­­ren Dieselmotor, wie z.B. bei der Diesellokomitive “Dong­feng D4”, von über 2.400 Ampere bis auf unter 600 Ampere.

• Die ersten Langzeitversuche in Deutschland bestätigen, dass es praktisch keinen Wasserverlust durch den Startvorgang gibt. In Extrem­fällen und bei älteren Batterien kann die Klemmspannung beim Starten bis auf ein Drittel der Nennspannung abfallen, d.h., dass zwei Drittel der Energie werden in Wärme in der Batterie umgewandelt. Mit dem Softstarter sinkt die Klemmspannung wegen der wesentlich niedrigen Strombelastung maximal um ein Drittel ein.

• Die reine Energieeinsparung pro Anlassvorgang beträgt mehr als 33%. Dies entspricht auch den gemessenen Werten.

• Der Motor kann auch bei nicht ganz voll geladenen Batterien noch sicher gestartet werden

• Bei einem zusätzlichen Einsatz von Super­kon­densatoren ist die Strom­spitze wegen des resultierenden kleineren Innenwiderstandes ohne Soft­starter noch höher und wird nachhaltig reduziert, wodurch hier noch mehr Ener­gie gespart wird.

• Die Bürsten im Kollektor des Anlassers werden nicht mehr durch unnö­tiges Bürstenfeuer verschlissen, das gefürchtete Rundfeuer kann gar nicht erst entstehen.

• Der Verschleiß der Zahnräder und Ritzel im Anlasser und beim Motor wird durch die langsam und stetig steigende, nicht mehr plötzlich erfol­gen­­de Beschleu­­nigung stark verringert.

• Alle Schaltungen erfolgen “trocken”, da die eigentlichen Schaltungen in einem IGBT (ein Halbleiter-Leis­tungstranssis­tor) elektronisch vorge­nom­­­men werden. Das Schütz, das normalerweise nach längerem Ge­brauch durch den Licht­bogen verbraucht wird, ist nur zu Siche­rungs­­zwe­cken eingebaut und bleibt dadurch praktisch verschleißfrei.
  
  

Der gesamte Startvorgang verzögert sich bei einer Diesellokomotive durch die Verwendung des Softstarters um ca. eine Sekunde, was in der Praxis nicht auffällt.

Jeder Softstarter kann heute durch einen ausgebildeten Elektriker anstelle des Schützes eingebaut werden.

Die heutigen Abmessungen sind für den Betrieb in einer „Dongfeng D4“ in China anstelle des Orginal- Dongfeng- Schützes geeignet. Andere Größen und Gehäuse (z.B. 19 Zoll) können auch hergestellt und geliefert werden.

Der Prozessor des Sofstarters übernimmt die Funktionen der dem Schütz vor- und nachgeschalteten Zeitfunktionen für die Wartezeit des Öldrucks und die Sperrzeit für einen Neustart.

Zusätzliche Details:

• Der Preis des Softstarters liegt nicht weit über dem eines regelmäßig auszutauschenden Schützes (bei  RMB 20.000.)
• Gebrauchte Geräte werden nach Fristablauf überprüft, überarbeitet und mit einer neuen Garantie versehen und dem Kunden als neuwertiges Austauschteil kostengünstig wieder zur Verfügung gestellt.
• Der Prozessor des Softstarters übernimmt neben den bisherigen Hilfskontakten zusätzliche Über­wa­chungsfunktionen für Temperatur und Be­triebs­spannung.
• Weiter ist eine Echtzeit-Protokollierung mit Minutenauflösung aller Events vorgesehen, die jederzeit auch in der Lok ausgelesen werden kann.
• Fuer die Inbetriebnahme kann ein Serviceset angeschlossen werden, mit dem alle Vorgänge beim Starten auch im Führerstand beobachtet werden können, was im Normalbetrieb nicht nötig ist.
  
  

Unser Ziel:

Wir suchen nun zunächst für den Softstarter

• Eine Möglichkeit für die Demonstration und einen Intensivtest des Gerätes (vorzugsweise zunächst ein Prüffeld, dann aber eine Lokomo­ti­ve)
• Die Zulassung durch die chinesische Eisenbahnbehörde
• Die Möglichkeit für einen Praxistest
• Einen Partner für die Produktion
• Mögliche Vertriebskanäle
• Einen Partner für den Vertrieb und die Verbindung mit den zuständigen Stellen der Eisenbahn oder anderen Nutzern.
  
  

3. Weitere Entwicklungen in derselben Produktfamilie

Außer dem Softstarter können wir für schwere Motoren auch die folgenden Geräte liefern:

• Einen elektronischen Schalter für die Kompressoren der Lok. Dieser hat dieselben Vorteile der Minderung des Verschleißes wie der für den Anlasser-Motor und ist für den Dauerbetrieb dimensioniert.
• Eine Batterie-Stromversorgungsarchitektur, mit deren Hilfe die Lok aus neuartigen Kon­den­satoren („Supercaps“) angelassen wird, ohne dass die Batte­rien beim Anlassvorgang direkt in Anspruch genommen werden.
• Eine neuartige Schaltung, bei der diese Supercaps aus den Batterien Notfalls auch direkt vor dem Anlassen optimal geladen werden.
• Eine Steuerungsoptimierung, welche die Startbereitschaft des Superkondensators wahlweise langsam oder auch im Zuge des Normalbe­triebes und aus dem 220 V-Netz herstellen kann.
  
  

Die Vorteile einer Architektur, die diese Geräte kombiniert, sind:

• Die benötigten Batteriekapazitäten können erheblich verkleinert werden
• Die Batterien können ihrer Charakteristik entsprechend langsam geladen und entladen werden und werden dadurch nicht überhitzt. Dadurch verlängert sich die Lebensdauer erheblich und die Wartung kann entsprechend reduziert werden
• Der Startvorgang, bis heute eine kurzschlussähnliche Belastung, stört mit diesem Softstarter nicht mehr die angeschlossene Elektronik, es kann praktisch für die empfindlichen elektronischen Einrichtungen auf eine Zweitbatterie verzichtet werden.
  
  

4. Softstarter  -  Technische Daten: