Auf einem Triebfahrzeug steht der Transformator dort, wo Gewicht teuer und ein Brand nicht beherrschbar ist: auf dem Dach oder unter dem besetzten Wagenkasten. Beide Anforderungen zusammen erklären, warum sich im Bahnbereich früh eine andere Isolierflüssigkeit durchgesetzt hat als im stationären Netz.
Warum es Traktionstransformatoren überhaupt gibt
Die Elektrifizierung der Eisenbahn begann im frühen 20. Jahrhundert mit Gleichstrom bei 600 V bis 3 kV. Das war naheliegend, weil sich die Fahrmotoren direkt speisen und mit einfacher Widerstandstechnik regeln ließen. Zwei Nachteile blieben aber bestehen:
- Die Ströme erreichen mehrere tausend Ampere. Die Fahrleitung braucht entsprechend große Querschnitte, wird schwer und teuer.
- Die Speisepunkte müssen eng stehen. Bei 750-V-Stromschienensystemen war etwa alle 2,5 Kilometer ein Unterwerk erforderlich.
Die Antwort war der Wechselstrom: Höhere Spannung senkt den Strom, die Fahrleitung wird leichter und günstiger, und die Unterwerke dürfen weiter auseinanderstehen – in 25-kV-Systemen bis zu 50 Kilometer. Dafür musste die Spannung jedoch im Fahrzeug heruntergesetzt werden. So entstand der Traktionstransformator, der aus bis zu 25 kV Fahrleitungsspannung die üblichen 1 bis 2 kV für den Antriebsstrang macht.
Wachsende Anforderungen, begrenztes Gewicht
Seither ist die geforderte Leistung gestiegen, das zulässige Gewicht aber nicht. Gleichzeitig ist der Brandschutz im Fahrzeug zur zentralen Auslegungsfrage geworden, insbesondere im Reisezugverkehr. Leicht entzündliches Mineralöl ist unter diesen Vorzeichen keine sinnvolle Option. Die europäische Spezifikation CEN/TS 45545 verlangt für Schienenfahrzeuge entsprechend schwer entflammbare Flüssigkeiten – eine Anforderung, die Shell MIDEL 7131 mit seinem Brennpunkt oberhalb von 300 °C erfüllt.
Praxis seit den 1980er Jahren
Shell MIDEL 7131 wird seit den frühen 1980er Jahren in Bahnprojekten weltweit eingesetzt. Einige Beispiele aus der Betriebserfahrung:
- New Jersey Transit betreibt esterbefüllte, atmende Transformatoren seit annähernd 20 Jahren ohne Flüssigkeitswechsel.
- Die Hochtemperaturfähigkeit der Flüssigkeit hat Baugröße und Masse so weit gesenkt, dass eine Dachmontage möglich wurde – etwa bei den Alstom-Triebzügen X60.
- Bei Fahrzeugen wie dem Siemens Mobility Velaro sitzt die Einheit unter dem Wagenkasten. Hier ist der Brandschutz unmittelbar sicherheitsrelevant, weil sich der Transformator direkt unter dem Fahrgastraum befindet.
- Auch größere Einheiten arbeiten seit vielen Jahren mit Shell MIDEL 7131, darunter die Lokomotiven der Baureihe 185 der Deutschen Bahn. Von dieser auf der Bombardier-TRAXX-Plattform basierenden Baureihe stehen rund 400 Maschinen im Güterverkehr in Mitteleuropa im Einsatz.
Auch neben dem Gleis
Die gleiche Argumentation gilt für ortsfeste Anlagen im Bahnumfeld – Unterwerke in Tunnellage, Stationen in Bahnhofsgebäuden, Streckentransformatoren im innerstädtischen Netz. Ein Beispiel aus dem Nahverkehr beschreibt unser Beitrag zu den Streckentransformatoren der Pariser Métro. Einen Überblick über den Sektor gibt die Seite Bahn und Schiene.
Sie rüsten Fahrzeuge oder bahneigene Anlagen um und prüfen die Umstellung auf Ester? Sprechen Sie uns an – wir klären mit Ihnen Verträglichkeit, Verfügbarkeit und den Ablauf der Befüllung.