Hibridek a múltból - Ikarus-VKI hibrid buszok

2010. július 05. - _zahnrad

A múlt század hetvenes éveiben kitört olajválság ráirányította a figyelmet a közlekedés túlzott kőolajfüggésére és már szóba került a környezet védelme is. Ezért a hetvenes évek közepére számos kísérleti meghajtású busz készült szerte a világon a gázturbinás meghajtástól kezdve egészen a teljesen akkumulátorokról üzemelő elektromos buszokig. Azonban ekkor még csak a hagyományos ólom akkumulátoroknak volt elérhető áruk, az egyetlen komoly alternatívát a manapság már elavult Nikkel-Kadmium akkumulátorok jelentették. Az ólom akkumulátortelepeknek komoly hátrányuk volt az igen nagy, több tonnás tömeg, ezért a dízel-hibrid megoldások felé fordult a fejlesztők figyelme, itthon is.

A hetvenes években a hazai buszgyártás felfutásával intenzíven kutatott területté vált az autóbuszokkal kapcsolatos számtalan terület. A fejlődődésben lévő elektronikus alkatrészek és a növekvő légszennyezés hatására a Villamosipari Kutató Intézet(VKI) 2. főosztálya az alternatív meghajtásokat kereste, kutatta és fejlesztette az Ikarus számára.

Az 1970-es évek elején a budapesti trolibusz hálózat felett a megszűntetés rémképe lebegett, ezért a trolibuszok fejlesztése ekkor még nem került szóba. Így a nemzetközi kutatásokkal összhangban kettő darab hibrid busz megépítésére vállalkozott a VKI és 1971-ben kezdte el a buszokba szánt hajtás fejlesztését.
1975-re két darab kísérleti hibrid busz készült el. A buszok karosszériája az Ikarus szalagjáról került le, az ekkor a fővárosnak szállított Ikarus 260.00 típus szolgált a hibrid buszok alapjául. A helyigényes hibrid hajtáshoz át kellett alakítani a karosszériát, ezt az Autokut végezte, ahogy az új főegységek beépítését is. Kívülről a legjelentősebb változás, hogy a megszokott 2-2-2 felszállósávos elrendezésű ajtóképlet 2-2-1-re változott, azaz az utolsó ajtó keskenyebb lett. Erre azért volt szükség, mert a busz végében kapott helyet a generátor és az azt hajtó dízelmotor. A busz eredeti főhajtóművét kicserélték a Rába szovjet trolibuszokhoz gyártott főhajtóművével. A buszok soros hibrid rendszerűek voltak, azaz a buszokat csak villamos motor mozgatta, a hajtáshoz szükséges energiát akkumulátor és egy belsőégésű motorral hajtott generátor biztosította. Mindkét busz angliai gyártású Ford dízelmotort kapott, a generátor háromfázisú, kefe nélküli EVIG szinkron generátor volt. A generátor által termelt váltakozó áramot háromfázisú egyenirányító híd alakította egyenárammá. A beszerelt ólom akkumulátorokat a Villamos Berendezés és Készülék Művek (VBKM) gyártotta.
A buszok első megvalósított formájukban a légsűrítőt és a szervo szivattyút a dízel motor hajtotta, csak a villamos segédüzemek, a villamos motor és az akkumulátor szellőzői voltak villamos hajtásúak. A hagyományos kezelőszerveken túl egy menetpedál, fékpedál, főkapcsoló, gyújtáskapcsoló gomb, irányválasztó kapcsoló, generátor gerjesztés kapcsoló, mezőgyengítés kapcsoló, motorfék kapcsoló került beépítésre.
A villamos motorok a generátortól és az akkumulátorteleptől is kaphatták az energiát. A két buszban különböző villamos motorokat építettek be, és ennek megfelelően az ezeket tápláló áramátalakítók is különböztek.

Az Ikarus 260/1 hibrid busz elrendezési vázlata

Az Ikarus 260/1 hibrid típusú buszba a Ganz Villamossági Művek(GVM) TK 44 típusú, soros egyenáramú motorja került beépítésre, noha eredetileg az erősebb és újabb THK34 (95kW) típusút tervezték beépíteni. A motort a VKI-ban kifejlesztett tirisztoros egyenáramú szaggató táplálta. A szaggató főtirisztora AEG, a segédtirisztorok és a diódák Szaranszk gyártmányúak voltak, a levegővel hűtött szaggató 83,3Hz frekvenciával üzemelt.

A 260/1 hibridben használt szaggató laboratóriumi modelljének kapcsolási vázlata

Az Ikarus 260/2 hibrid típusú buszba az Egyesült Villamosgépgyár (EVIG) RHX 225 V2 típusú, kétpólusú, rövidre zárt forgórészű aszinkron motorja került beépítésre. A motort a VKI-ban kifejlesztett tirisztoros impulzus inverter táplálta.

Érdekesség, hogy egy ehhez nagymértékben hasonlító hajtást 1977-ben a BKV 3633-as pályaszámú „Stuka” villamosába is beépítették. Ennél a megoldásnál az egyes motorok kisebb teljesítményűek (37kW) voltak, az egyes forgóvázakon 2db motor volt elhelyezve, amik párhuzamosan kapcsolódtak a busznál használtnál nagyobb teljesítményű inverterre. A két különböző járműben használt inverter felépítése és vezérlése azonos volt.

A 260/2 hibridbe épített főáramkör kapcsolási vázlata

Az inverter igen újszerűnek számított, nagyobb darabszámban történő alkalmazását az ekkor még fejletlen kapcsolóelemek(tirisztorok) hátráltatták.
Az inverter McMurray-féle kapcsolású, a váltakozó feszültség nagyságát impulzus vezérléssel változtatták. 0 és 22Hz között szinuszos modulációval változtatták az impulzusok szélességét. Az elvi legnagyobb kimeneti frekvenciája 100Hz, a próbák során 90Hz volt, az elért 54km/h maximális sebesség mellett. Az inverter szabályozása a motor áramát és a frekvenciát állította be.

A kapcsolóelemek Siemens gyorstirisztorok voltak, oltásukhoz 1190A csúcsértékű félszinusz alakú oltóáram szolgált. A legnagyobb motoráram 495A volt 470Nm indítónyomaték leadása esetén, ehhez képest igen nagy a tirisztorok kikapcsolásához szükséges áram, de ekkor ez még szükséges rossz volt. Az oltókör sok áramköri elemet igényelt, nehézkes és nagy veszteségű működés jellemezte. A későbbiekben megjelentek a külső segítség nélkül is az átfolyó áram megszakítására képes kapcsoló elemek (GTO,IGBT), amik lehetővé tették előbb az egyenáramú szaggatós járművek(GVM trolibusz) majd az aszinkron hajtás(IK412T, GST12) tömeges elterjedését.

A képre kattintva műszaki adatokat összefoglaló táblázat nyílik

A tapasztalatok:
Pozitívum hogy a buszok működőképesek voltak, különösen nagy jelentőségű, hogy az ekkor még fehér hollónak számító aszinkron motoros busz is jól működött. 1976-ig ez volt a legnagyobb teljesítményű inverteres hajtás, ami itthon készült.
Ezek a kísérleti hajtások képesek voltak visszatáplálni a fékezés során az akkumulátorba.
Negatívum, hogy az Ikarus a busz biztosításán túl nem vett részt tevőlegesen a fejlesztésben, ez a dízel motor beállításában, a hangszigetelések hiányában nyilvánult meg. Az ekkor rendelkezésre álló motorok és az ezeket tápláló átalakítók a mai viszonyokhoz késest szerény visszatáplálási képességekkel rendelkeztek, nagy veszteséggel működtek, ezért és a nehéz akkumulátorok miatt nagyon megnövekedett önsúly miatt csak szerény megtakarítás jelentkezett a fogyasztásban. További jelentős hátrány, hogy az akkor még csekély megengedett tengelyterhelés miatt a buszok befogadó képességét csökkenteni kellett. Így a dízel 260-asoknál megszokott 97 fő helyett csak 39 fő szállhatott volna fel a hibrid buszokra.

Időközben az olajválság hatására a felszámolás helyett a budapesti troli hálózat fejlesztése prioritást kapott, így a következő tervidőszakban már a trolibuszokhoz kapcsolódó fejlesztések kaptak hangsúlyt a VKI-ben. Bár ekkor még a szovjet-magyar együttműködésben kifejlesztendő új karosszériákba szánták volna a villamos hajtást, végül a 280-as Ikarus karosszériába épített GVM villamos berendezés profitált ennek az érdekes és már-már elfeledett kísérletpárnak az eredményeiből.

Felhasznált irodalmak és a képek(*) forrásai:
-Gerlei-Kukla-Lovász Az Ikarus évszázados története
-Danka Miklós Gumikerekes járművek villamos hajtása(*)
-VKI Közlemények:
--Nagy P. - Elektromos hajtású, hibrid busz(*)
--Glofák P.-Halmai G.-Kiss M. - Elektromos hajtású városi buszok fejlesztése
--Bencze I.- Bogosi Gy.-László J. – Development of dc-ac converters used in vehicles driven by asynchronous motors(*)
-http://villamosok.hu/nza/3600.html

A bejegyzés trackback címe:

https://omnibusz.blog.hu/api/trackback/id/tr482128383

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Nincsenek hozzászólások.