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Verfahren zum Betriebe von Gleichstrommotoren aus einem Einphasennetx, ins- besondere für Zugförderung.
Bei elektrischen Bahnen mit Einphasenwerhselstrom ist der Antrieb mit Wechselstrommotoren unzweckmässig, da diese im allgemeinen ein geringes Anlaufmoment entwickeln und in der Drehzahl nur unwirtschaftlich geregelt werden können. Man hat bereits vorgeschlagen, zur Erzielung einer günstigeren Regelung ausser den Wechselstrommotoren noch Hilfsgleichstrommotoren zum Antrieb vorzusehen, die ihren Strom über einen Einankernmformer von der mehrphasigen Sekundärwicklung der Einphasenmotoren erhalten. Eine derartige Einrichtung ist jedoch umständlich und vermeidet nicht vollkommen die Nachteile der Einphasenmat01'en. Man wählt daher als eigentliche Antriebsmotoren zweckmässig Gleichstrommotoren, die bisher entweder über einen Einankerumformer oder einen Motorgenerator unmittelbar aus dem Einphasennetz gespeist wurden.
Gemäss der Erfindung wird der aus der Fahrleitung entnommene Einphaseoatrom mittels eines Synchronphasenumformers geeigneter Bauart, bzw. mittels eines Satzes von Synehronphasenumformern in einen Mehrphasenstrom verlustlos regelbarer Spannung umgewandelt, dieser in dem Einankerumformer in Gleichstrom umgeformt und letzterer den Motoren zugeführt.
Gegenüber der Anordnung eines blossen Einphasengleichstrom-Einankerumformers werden durch die Erfindung erhebliehe Vorteile erzielt, da ein Mehrphasenumformer erheblich betriebssicherer ist und wesentlich geringere Verluste hat als ein Einphasenumformer. Gegen einen Motorgenerator hat die gemäss der Erfindung verwendete Anordnung den Vorteil, dass bei ihr lediglich eine Umformung elektrischer Energie stattfindet, während bei einem Motorgenerator die elektrische Energie zunächst in mechanische und alsdann wieder in elektrische umgewandelt wird. Ausserdem wird nach der Anordnung gemäss der Erfindung bei der Regelung eine Energievergeudung im Widerstand möglichst vermieden.
In Fig. 1 ist unter Fortlassung aller Zubehörteile eine Anordnung dargestellt, die zur Ausübung des Verfahrens geeignet ist.
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art, dessen gleichstromerregter Läufer nicht dargestellt ist, 3 ist die auf dem Ständer angeordnete Einphasenwicklung, die beispielsweise in besonderen, vom Luftspalt entfernteren Nuten untergebracht sein kann, 4 ist die Mehrphasenwicklung, die beispielsweise in nahe am Luftspalt liegenden Nuten des Ständers untergebracht ist. Die Einphasenwicklung 3 liegt zwischen der Netzleitung 1 und der Erde 5. Ausser diesem Synchronphasenumformer ist noch ein zweiter (6) vorgesehen, der sich von dem ersteren dadurch unterscheidet, dass die Einphasenwicklung 7 gegen die Mehrphasenwicklung 8 auf dem Ständer verdrehbar angeordnet ist.
Hiebei ist es gleichgültig, ob die Einphasenwicklung fest und die Mehrphasenwicklung drehbar angeordnet ist oder umgekehrt. Die Mehrphasenwicklung 8 ist nicht verkettet, die Enden der einzelnen Phasen sind einerseits mit den Ableitungen des ersten Synchronphasenumformers 2 verbunden, anderseits führen sie zu den Schleifringen 9 des Einankerumformers 10. Von den Bürsten 11
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die aus einer beliebigen Gleichstromquelle zweckmässig konstanter Spannung über eine Regelvorrichtung gespeist wird. Der Ständer des Synchronphasenumformers besteht aus zwei konzentrischen, in üblicher Weise aus Eisenblech geschichteten, mit Nuten versehenen Zylindern.
Der innere (13) enthält in nahe am Luftspalt angeordneten Nuten die unverkettete Mehrphasenwicklung, der-äussere (14), der den inneren mit einem sehr kleinen Zwischenraum umschliesst, enthält in'Nuten, die in einem passenden Abstand von diesem Zwischenraum liegen, die Einphasenwicklung, die wie bei dem ersten Synchronphasenumformer zwischen das Einphasennetz und die Erde geschaltet ist.
Es ist ohne weiteres klar, dass durch Verdrehung des äusseren Teiles 14 gegen den inneren 13 oder umgekehrt die Phase der in der Wicklung des inneren Teiles erzeugten Mehrphasenspannung verändert wird. Diese Mehrphasenspannung addiert sich infolge der Hintereinanderschaltung geometrisch zu der Spannung des in der Mehrphasenwicklung des ersten Synchronphasenumformers erzeugten Mehrphasenspannung.
Sind die in den beiden Mehrphasenwicklungen 4 und 8 (Fig. l) erzeugten Spannungen gleich, so kann man die dem Einankerumformer zugeführte Spannung durch Verdrehung des einen Ständerteiles 7 oder 8 des Synchronphasenumformers 6 die dem Einankerumformer zugeführte Mehrphasenspannung von Null bis zu dem doppelten Wert der in einem der beiden-Synchronphasenumformer erzeugten Mehrphasenspannung regeln, ohne dass ein Teil der Spannung in ohmschen Widerständen vernichtet wird.
Man kann die beiden Synchronphasenumformer in einer Maschine vereinigen, wie dies schematisch in Fig, 3 dargestellt ist. Hier trägt der innere Teil des Ständers ebenso wie bei dem vorher beschriebenen Synchronphasenumformer in nahe am Luftspalt gelegenen Nuten eine Mehrphasenwicklung. Der äussere von dem inneren durch einen geringen Zwischenraum getrennte Teil des Ständers trägt jedoch ausser der Einphasenwicklung noch eine Mehrphasenwicklung, die teilweise in denselben Nuten wie die Einphasenwicklung untergebracht sein kann.
Diese Mehrphasenwicklung, die gegen die Einphasenwicklung nicht verdrehbar ist, ist mit der Mehrphasenwicklung des inneren Teiles hintereinandergeschaltet. Man erzielt mit dieser Maschine das gleiche wie mit den beiden Synchronphasenumformern bei der vorher beschriebenen Anordnung.
Statt eines Dreiphasenstromes kann man auch einen anderen Mehrphasenstrom in dem Phasenumformer erzeugen. Auch ist es unwesentlich, ob der Verkettungspunkt des Mehrphasensystems in dem Synchronphasenumformer üblicher Bauart 2 oder in dem besonderer Bauart G bzw. in dem inneren oder äusseren Ständerteil des Synchronphasenumformers gemäss Fig. 3 angeordnet ist.
Unter Umständen wird es zweckmässig sein, den Einankerumformer mit dem bzw. einem der beiden Synchronphasenumformer mechanisch zu kuppeln, um bei niedriger Spannung einen stabilen Lauf zu sichern.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Betrieb von Gleichstrommotoren bei Stromzuführung aus einem Einphasennetz, insbesondese für Zugförderung, dadurch gekennzeichnet, dass der Einphasenstrom mittels eines Synchronphasenumformers oder eines Satzes von solchen in Mehrphasenstrom beliebig regelbarer Spannung umgewandelt, dieser in einem Einankerumformer in Gleichstrom umgeformt und letzterer den Triebmotoren zugeführt wird.