frost Erdungskontakte frost Ground Contacts Technische Details Technical Details STEMMANN-TECHNIK GMBH Fandstan Electric Group

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1 frost Erdungskontakte Technische Details frost Ground Contacts Technical Details STEMMANN-TECHNIK GMBH Fandstan Electric Group

2 Allgemeine Informationen zu frost Erdungskontakten Bahntechnik - Know-How aus Erfahrung frost -Erdungskontakte werden zur Stromrückführung bei Schienenfahrzeugen eingesetzt. Diese Strombrücken stellen über einen Schleifkontakt eine niederohmige Verbindung z. B. zwischen dem stehenden Radsatzlagergehäuse und der rotierenden Radsatzwelle her. Durch eine geeignete Isolation der Radsatzlagerung wird der Strom ausschließlich durch den Erdungskontakt direkt in die Radsatzwelle eingeleitet, ein paralleler Strompfad ist außer durch entsprechend abgestimmte Schutzwiderstände nicht zulässig (siehe VDE 123). Da Radsatz-Rollenlager von elektrisch betriebenen bzw. gespeisten Schienenfahrzeugen schon bei geringem elektrischem Stromdurchgang beschädigt werden und einen Austausch der Lager erforderlich machen, empfiehlt sich der Einsatz von frost -Erdungskontakten. Drohende Totalausfäe ll (z. B. Heißläufer) werden dadurch vermieden. Auf den folgenden Seiten stellen wir Ihnen einige Beispiele zu Anbausituationen vor. Wenn Sie spezielle Fragen zum Thema Erdungskontakte haben, fordern Sie uns. Wir unterbreiten Ihnen gern einen Einbauvorschlag. 2

3 Railway Technology - Know-How from experience General Information on frost Ground Contacts frost Ground Contacts are used for current return at railway vehicles. These current paths produce a low resistance connection via a cantact disc, i.e. between static wheel set bearing housing and rotating wheel set axle. The current is only fed directly into the wheel set axle when suitable insulation of the wheel suitable insulation of the wheel set is provided, a parallel current path is not permissible except where suitable protective resistors are available (see VDE 123). Due to the fact that wheel set roller bearings of electrically driven and extrernally supplied railway vehicles get damaged even with the flow of small electric current and necessitate a replacement of the bearings the application of frost Ground Contacts is recommended. Threatening total breakdowns (i.e. parts overheating) are consequently avoided. On the following pages we present some examples with regard to mounting situations. In case you will have special questions about Ground Contacts please do not hesitate to contact us. We are well prepared to forward our proposal. 3

4 frost Erdungskontakte für Lokomotiven und Triebzüge Bahntechnik - Know-How aus Erfahrung Aufbau Der Bürstenhalter (2) wird mit der Isolation (4) an der Außenseite des Radsatzlagerdeckels (1) befestigt. Der Schleifkörper (5) wird auf der Druckkappe (8) des Radsatzlagers zentriert und befestigt. Das Anschlusskabel (6) wird an der Außenseite des Bürstenhalter (2) befestigt. Die Abdichtung zum Radsatzlager erfolgt wahlweise über Labyrinthringe, Labyrinthabdichtung, einfache Spaltabdichtung oder Kombinationen - je nach Anforderung. Funktion Der anfallende Rückstrom wird über Kabelanschluss (6), Bürstenhalter (2), Kohlebürsten (10) in den Schleifkörper (5) und damit direkt in die Radsatzwelle (3) eingeleitet. Technische Daten I eff: 600 A I max: 900 A (5 min) Anzahl der Kohlebürsten: 3 Wirksame Kontaktfläche: 24 cm² Übergangswiderstand: 5-20 m (VDE 123) Referenzen für diese Bauweise Lok E 405 (Trenitalia) und E660 (Ferrovie Nord Milano) Talgo Triebkopf (Renfe) Attiko Metro 4

5 Railway Technology - Know-How from experience frost Ground Contacts for Locomotives and Tractive Units Installation The brush holder (2) with the insulation (4) is mounted to the outside of the wheel set bearing cover(1). The contact disc (5) is centred on and mounted to the pressure cap (8) of the wheel set bearing. The connection cable (6) is mounted to the outside of the brush holder (2). The sealing to the wheel set bearing is optionally effected by means of labyrinth rings, labyrinth sealings, simple gap sealing or a combination - depending on requirement. Function The return current will flow via cable connection (6), brush holder (2) and carbon brushes (10) into the contact disc (5) and hence directly into the wheel set shaft (3). Technical Data I eff: 600 A I max: 900 A (5 min) Number of contact brushes: 3 Effective contact area: 24 cm² Transition resistance: 5-20 m (VDE 123) References for this application Lok E 405 (Trenitalia) and E660 (Ferrovie Nord Milano) Talgo Triebkopf (Renfe) Attiko Metro 5

6 frost Erdungskontakte für Reisezug- und Steuerwagen Bahntechnik - Know-How aus Erfahrung Aufbau Der Bürstenhalter (2) wird elektrisch isoliert (4) in dem Erdungskontaktgehäuse (1) befestigt. Der Schleifkörper (5) wird auf der Druckkappe (8) des Radsatzlagers zentriert und befestigt. Das Anschlusskabel (6) wird durch eine Kabelverschraubung (7) in das Erdungskontaktgehäuse (1) eingeführt und mit dem Bürstenhalter (2) verschraubt. Die Abdichtung zum Radsatzlager erfolgt wahlweise über Labyrinthringe, Labyrinthabdichtung, einfache Spaltabdichtung oder Kombinationen - je nach Anforderung. Durch Aufbau entsprechender Deckel (11) können hier unterschiedliche Gebergeräte (LZB, Türsteuerung, etc.) in Kombination mit dem Erdungskontakt betrieben werden. Funktion Der anfallende Rückstrom wird über Kabelanschluss (6), Bürstenhalter (2), Kohlebürsten (10) in den Schleifkörper (5) und damit direkt in die Radsatzwelle (3) eingeleitet. Technische Daten I eff: 400 A I max: 600 A (5 min) Anzahl der Kohlebürsten: 2 Wirksame Kontaktfläche: 16 cm² Übergangswiderstand: 5-20 m (VDE 123) Referenzen für diese Bauweise Doppelstockwagen Görlitz (DB) ICE 2 Mittelwagen (DB) ISAP II und ISAP III OSE 300 6

7 Railway Technology - Know-How from experience frost Ground Contacts for Railway Carriages and Contol Vehicles Installation The brush holder (2) to be fixed in the housing (1), electrically insulated (4). The contact disc (5) to be centred and screwed onto the pressure cap (8) of the wheel set bearing. The connecting cable (6) to be inserted into the grounding contact housing (1) through a cable gland (7) and to be screwed together with the brush holder (2). The sealing to the wheel set bearing may be by a number of solutions, i.e. via labyrinth washers, labyrinth sealing, simple gap sealing or a combination, depending on requirement. By incorporating with relevant covers (11), various transmitter receiving equipment (LZB, Regional train interaction, door control, etc.) may be operated in combination with the ground contact. Function The return current will flow via cable connection (6), brush holder (2), carbon brushes (10) into the contact disc (5) and hence directly into the wheel set shaft (3). Technical Data I eff: 400 A I max: 600 A (5 min) Number of contact brushes: 2 Effective contact area: 16 cm² Transition resistance: 5-20 m (VDE 123) References for this application Double-Decker Carriage Görlitz (DB) ICE 2 Centre Cariage (DB) ISAP II and ISAP III OSE 300 7

8 frost Erdungskontakte für Niederflur-Straßenbahnen Bahntechnik - Know-How aus Erfahrung Aufbau Bei innengelagerten Radsätzen besteht die Möglichkeit, den Erdungskontakt direkt an das rotierende Rad anzubauen. Das Erdungskontaktgehäuse (1) wird mit einer Drehmomentenstütze (12) drehgestellseitig gegen Rotation festgesetzt. Diese Bauweise zeichnet sich durch die kompakten Abmaße aus. Das Anschlusskabel wird am Kontaktarm (13) befestigt. Funktion Der Rückstrom wird über den isolierten Kontaktarm (13) mit Kohlebürste (10) - beides nicht rotierend - in den rotierenden Schleifkörper (5) und Stirnflansch (14) und weiter in die Radsatzwelle(3) eingeleitet. Technische Daten I eff: 200 A I max: 250 A (5 min) Anzahl der Kohlebürsten: 1 Wirksame Kontaktfläche: 11 cm² Übergangswiderstand: 5-20 m (VDE 123) Referenzen für diese Bauweise Dresden Leipzig Karlsruhe Straßburg Krakau 8

9 Railway Technology - Know-How from experience frost Ground Contacts for Low Floor Trams Installation A possibility exists to mount the ground contact directly onto the rotation wheel, when internally supported wheel sets are provided. The ground contact (1) is fixed against rotation with torque support (12), bogie sides. This type of design structure distinguishes itself because of compact dimensional tolerances. The connection cable is mounted to the contact arm (13). Function The return current will flow via the insulated contact arm (13) with carbon brush (10) - both not rotating - into the rotating contact disc (5), front flange (14) and directly into the wheel set shaft (3). Technical Data I eff: 200 A I max: 250 A (5 min) Number of contact brushes: 1 Effective contact area: 11 cm² Transition resistance: 5-20 m (VDE 123) References for this application Dresden Leipzig Karlsruhe Strasbourg Cracow 9

10 frost Erdungskontakte für Metros, EMUs und DMUs Bahntechnik - Know-How aus Erfahrung Aufbau Der Bürstenhalter (2) wird elektrisch isoliert (4) auf dem Radsatzlagerdeckel (1) befestigt. Der Schleifkörper (5) ist auf der Druckkappe (8) des Radsatzlagers montiert. Die Anbindung des Kabelanschlusses erfolgt an der Außenseite des Bürstenhalters (2). Im Radsatzlager ist bereits die Abdichtung (15) zum Erdungskontakt vorhanden. Funktion Der Fahrzeug-Rückstrom wird über Kabelanschluss, Bürstenhalter (2), Kohlebürsten (10), in den Schleifkörper (5), die Druckkappe (8) und die Radsatzwelle (3) eingeleitet. Technische Daten I eff: 400 A I max: 600 A (5 min) Anzahl der Kohlebürsten: 2 Wirksame Kontaktfläche: 16 cm² Übergangswiderstand: 5-20 m (VDE 123) Referenzen für diese Bauweise Metro Prag Talbot Talent (DB) ET S-Bahn Hamburg ALSTOM - Lint Kat 2000 (OSE) Metro Helsinki U-Bahn Wien 10

11 Railway Technology - Know-How from experience frost Ground Contacts for Metros, EMUs and DMUs Installation The brush holder (2) is mounted to the wheel set bearing cover (1) electrically insulated (4). The contact disc (5) is mounted to the pressure cap (8) of the wheel set bearing. The cable connection is mounted to the outside of the brush holder (2). The sealing (15) to the Ground Contact is already fixed in the wheel set bearing. Function The return current of the vehicle is fed via the cable connection, brush holder (2), carbon brush (10) into the contact disc (5), pressure cap (8) and the wheel set shaft (3). Technical Data I eff: 400 A I max: 600 A (5 min) Number of contact brushes: 2 Effective contact area: 16 cm² Transition resistance: 5-20 m (VDE 123) References for this application Metro Prague Talbot Talent (DB) ET S-Bahn Hamburg ALSTOM - Lint Kat 2000 (OSE) Metro Helsinki U-Bahn Vienna 11

12 Prüfungen und Tests für frost Erdungskontakte Bahntechnik - Know-How aus Erfahrung STEMMANN-TECHNIK ist in der Lage, in den werkseigenen Prüfständen folgende Messungen durchzuführen: Messung des Übergangswiderstandes Laufversuche / Funktionsprüfung in axialer und radialer Richtung Simulation eines vergrößerten Axialspiels Verschleißprüfung der Kontaktwerkstoffe Stromprüfung bis 3000 A Erwärmungsprüfung bei elektrischer Maximalbelastung des Erdungskontaktes Kombination der unterschiedlichen Prüfungen Durch die enge Zusammenarbeit mit externen Dienstleistern und Instituten haben wir die Möglichkeit, bei Bedarf speziellere Prüfungen an Erdungskontakten durchzuführen. 12

13 Railway Technology - Know-How from experience Inspections and Tests for frost Ground Contacts STEMMANN-TECHNIK is prepared to realise the following measurements in its company test facilities: The following measurements are possible in our test facilities: Measurement of the contact resistance Running tests / function tests in axial and radial direction Simulation of an increased axial clearance Wear test of the contact materials Current test up to 3000 A Heating test in case of electric maximum load of the ground contact Combination of the mentioned tests Based on our close cooperation with external service providers and institutes we have the possibility to realise more special tests at ground contacts, if required. 13

14 Service und Wartung für frost Erdungskontakte Bahntechnik - Know-How aus Erfahrung Die hohen Laufleistungen unserer frost -Erdungskontakte sind neben der hohen Fertigungsqualität u. a. auf die Durchführung eines regelmäßigen Service zurückzuführen. Folgende Service-Leistungen bieten wir an: Durchführung präventiver Wartungsarbeiten inkl. Hauptuntersuchung Funktionsprüfung und Kontrolle der Komponenten - inkl. Abnahmeprotokoll und Gewährleistung Für die Durchführung der Dienstleistungen kann die Beistellung von Tauschkontakten vereinbart werden Ausarbeitung von Einbauvorschlägen, Bau von Erdungskontakten zur Erprobung, Versuchsbetreuung vor Ort 14

15 Railway Technology - Know-How from experience Service and Maintenance for frost Ground Contacts The high mileage of our frost Ground Contacts is based on the high manufacturing quality as well as the realisation of regular services. The following service activities can be quoted: Realisation of preventive maintenance incl. general inspection Function test and check of the components incl. acceptance certificate and warranty For the realisation of service activities the provision of replacement contacts can be agreed Elaboration of mounting proposals, manufacturing of ground contacts for trials, attendeance and supervision of tests on site E3 frost-technische_details.cdr 0906 len ma bf 15

16 STEMMANN-TECHNIK GMBH A member of the Fandstan Electric Group Quendorfer Straße 34. D Schüttorf Tel./Ph.: +49 (0) Fax: +49 (0) info@stemmann.de