Hilfsbetriebe

Als Hilfsbetriebe bezeichnet man bei einem Triebfahrzeug all jene Bauteile, die nicht unmittelbar mit der Traktion zu tun haben, ohne die man aber trotzdem nicht fahren kann. Hierzu gehören insbesondere Lüfter, Drucklufterzeugung usw.

Beim ET 420 werden die Hilfsbetriebe zum größten Teil mit Drehstrom betrieben. Erstmals in der Geschichte der Deutschen Eisenbahnen wurde zur Umwandlung ein elektronischer Umrichter eingesetzt. Die moderne Drehstromtechnik bei der DB begann also wenig prestigeträchtig in einer staubigen Bodenwanne des ET 420...
Es war natürlich noch ein weiter Schritt, von der riesigen schweren Kiste mit 20kVA Leistung im 420 bis hin zu den heutigen IGBT-Stromrichtern z.B. im 423, die kleiner und leichter sind und eine Leistung von 1200kVA aufweisen, doch hier wurde erstmals ein riesiger Vorteil der Drehstromtechnik ausgenutzt. Es konnten für sämtliche Anwendungen handelsübliche (und somit preisgünstige) Motoren verwendet werden. Beim ET 420 sind zwei voneinander unabhängige Hilfsbetriebeumrichter (je einer für Anlage A und B) eingebaut. Sie bestehen jeweils aus einem "Gleichrichtereil für Hilfsbetriebeumrichter" welches sich etwa in der Mitte des Mittelwagens (Neben den Luftpressern) befindet, sowie aus einem "Wechselrichterteil für Hilfsbetriebeumrichter" welches sich jeweils in der zweiten Klappe im Mittelwagen befindet. Der Gleichrichter wandelt die Eingangswechselspannung von ca. 120V aus der Hilfsbetriebewicklung des Trafos in eine Gleichspannung um. Der Wechselrichter wandelt diese Gleichspannung dann in eine dreiphasige Wechselspannung von je 220V 50Hz um. Hiermit werden jeweils die Trafoölpumpe, der Ölkühlerlüfter, die Drossel- und Stromrichterlüfter, die Bremswiderstandslüfter sowie die Dachlüfter der entsprechenden Anlage versorgt. Eine Koppelung der beiden Wechselrichter im Störungsfall ist nicht möglich.

Weil der Anlaufstrom eines Elektromotors bis zu fünfmal so hoch ist, wie sein Nennstrom wurden verschiedene Maßnahmen ergriffen, um den Hilfsbetriebeumrichter nicht zu überlasten.
Nach dem Einlegen des Hauptschalters wird von der Ladegerätüberwachung kontrolliert, ob der Gleichrichterteil Spannung liefert. Dann wird der Wechselrichter über einen Schütz zugeschaltet und läuft dann ohne Last an. Über ein Phasenausfallrelais wird überwacht, dass alle drei Phasen des Wechselrichters Spannung führen. Erst dann wird zeitverzögert der "Schütz für Drehstromhilfsbetriebe" eingeschaltet, der den Wechselrichter mit dem Drehstromnetz koppelt. Nun ziehen sofort die Schütze für die Bremswiderstandslüfter an. Zeitverzögert werden dann nacheinander der Ölkühlerlüfter und die Glättungsdrossel- und Stromrichterlüfter zugeschaltet. Hierdurch werden die Stromspitzen beim Anlaufen der Motoren verteilt.
Bei Ausfall des Gleichrichterteils oder einer Drehstromphase wird der Wechselrichter sofort abgeschaltet.
Eine Sonderstellung nehmen die beiden Luftpresser ein. Sie werden mit Wechselspannung von ca. 400V betrieben.