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Elektriselhe Balnallngc.
Bei der Abnahme von Bahnstrom für elektrische Bahnen tritt sehr häufig die Aufgabe auf, diesen
Bahnstrom nicht auf das Drehstromnetz in der Weise zurückwirken zu lassen, dass dadurch im speisenden
Drehstromnetz Unsymmetrien entstehen. Wird beispielsweise einem Drehstromtransformator, der an ein Drehstromnetz angeschlossen ist, einseitig Bahnstrom entnommen, indem nur eine oder zwei seiner Sekundärwicklungen an das Bahnnetz angeschlossen werden, so ist der Drehstromtransformator un- symmetrisch belastet, da eine bzw. zwei Phasen gar nicht oder nur teilweise an der Stromabgabe be- beteiligt sind.
Es entstehen dadurch, weil die Drehstromtransformatoren fast immer über Fernleitungen gespeist werden, durch deren induktive und ohmsche Spannungsabfälle sowie durch die induktiven
Spannungsabfälle der Transformatoren selbst inverse Felder in den Drehfeldspannungen. Sind an die
Drehstromnetze irgendwelche Drehstrommotoren angeschlossen, so sind diese bekanntlich gegen solche unsymmetrischen Spannungen besonders empfindlich, u. zw. dadurch, dass sie für eine gewisse Unsymmetrie in den Spannungen ein Mehrfaches an Unsymmetrie in ihren Rotorströmen aufnehmen. Es besteht daher der Wunsch, bei der Speisung von einphasigen Bahnanlagen aus Drehstromnetzen die vorgenannte Rückwirkung auf die Drehstromnetze möglichst zu verhindern.
Man hat bereits vorgeschlagen, die Übertragung der durch die ein-oder zweiphasige Belastung von Drehstromtransformatoren bedingte Unsymmetrie durch Anordnung von Hilfsmaschinen zu vermeiden. Derartige Maschinenanordnungen benötigen nun eine stetige Wartung und ausserdem stellen sie bei neuzeitlichen Bahnanlagen, die über gesteuerte Entladungsgefässe gespeist werden, vielfach die einzigen Anlagenteile dar, die rotierende Maschinen aufweisen. Der vollkommenen Automatisierung von Bahnanlagen sind deshalb derartige Anlagenteile hinderlich. Man hat nun bereits vorgeschlagen, zur Behebung der unsymmetrischen Belastung die Fahrdrahtanlage der Bahn in zwei oder mehr Stränge aufzuteilen und diese getrennt aus dem Drehstromnetz zu speisen.
Der Verwirklichung dieses Vorschlages können aber aus der Tatsache Schwierigkeiten erwachsen, dass eine derartige Aufteilung des Bahnnetzes komplizierte Schaltungen und den Einbau von Luftweichen, stromlosen Zwischenstücken u. dgl. erforderlich macht.
Die Erfindung vermeidet die genannten Nachteile vollkommen, indem das Bahnnetz nicht mehr unterteilt, sondern als normale durchgehende Leitung ausgeführt werden kann, u. zw. besteht die Erfindung darin, dass bei einer elektrischen Bahnanlage, bei der ein Drehstromnetz eine einpolige Fahrleitung speist, die Belastung der Drehstromphasen unter Verwendung von gesteuerten gas-oder dampfgefüllten Entladungsgefässen derart geregelt wird, dass das Drehstromnetz mit Wirkleistung und auch mit Blindleistung symmetrisch belastet wird. In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen ist der Gegenstand der Erfindung näher erläutert und auf weitere besondere Merkmale der Erfindung hingewiesen.
In Fig. 1 bedeutet F eine Fahrdrahtleitung eines Bahnnetzes, das aus einem Drehstromnetz N gespeist wird. An das Drehstromnetz N ist beispielsweise ein Scottscher Transformator Tl mit den beiden Sekundärwicklungen Ei und Ei'angeschlossen. Die Sekundärwicklung Ei ist unmittelbar in die Fahrleitung Eingeschaltet ; hingegen liefert die Sekundärwicklung Elf ihren Strom zunächst an ein elektrisches, gas-oder dampfgefülltes Entladungsgefäss üi. das den Einphasenstrom der Wicklung Ei'in Gleichstrom umformt.
Dieser Gleichstrom wird sodann in der an sich bekannten sogenannten Kreuzschaltung dem elektrischen gas-oder dampfgeffillten Entladungsgefäss Uy zugefüllrt, das seinerseits
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wieder zurüekarbeitend den Strom an den Transformator T2 liefert. Dieser Transformator T2 ist mit seiner Sekundärwicklung in die Fahrdrahtleitung eingeschaltet. Auf diese Weise werden bei geeignet gewählten Spannungsverhaltnissen die beiden durch den Scott-Transformator TA gegebenen Wicklungen, die am Drehstromnetz liegen, gleichmässig und symmetrisch belastet.
Die durch den Seott-Transfor- mator gegebene und notwendige Phasenverschiebung des Stromes in seinen beiden Teilen um 90 wird dadurch bewerkstelligt, dass die Phsae des Stromes, welchen das Entladungsgefäss Pi empfängt, durch die Umwandlung in Gleichstrom unabhängig gemacht wird von der Phase desjenigen Stromes, den der
Transformator T ; : aus dem andern Entladungsgefäss U2 erhält. Die elektrischen gas-oder dampfge- füllten Entladungsgefässe können mit einer Steuerung versehen werden. Es entsteht auf diese Weise im Drehstromnetz eine regelmässige Belastung durch den Scott-Transformator.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für den Fall gegeben, dass die Fahrdrahtleitung ausser dem
Wirkstrom für das elektrische Fahrzeug auch noch Blindstrom abzugeben hat. Diese Notwendigkeit tritt besonders beim Anfahren der Lokomotive auf. In Fig. 2 besitzen die der Fig. 1 entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen, jedoch werden bei dieser Ausführung den Entladungsgefässen Ul und U2
Kondensatoren CA und C2 parallel geschaltet. An sich ist nämlich durch die Umwandlung des Stromes aus der nicht unmittelbar in die Bahnleitung eingeschalteten Phase des Scott-Transformators TA wegen der Umwandlung ihres Sekundärstromes in Gleichstrom eine Überführung von Blindleistung in die Bahnleitung nicht möglich.
Daher würde bei Auftreten von Blindleistung zwar die eine Phase des ScottTransformators Ti diese Blindleistung liefern, die andere Phase des Scott-Transformators hingegen würde dabei verharren, nur Wirkstrom zu liefern. Da hiedurch wiederum eine gewisse Unsymmetrie im Drehstromnetz auftreten würde, muss man die Anlage durch den Entladungsgefässen beigegebene Kapazitäten Ci und Cz ergänzen. Die Kapazität C's liefert für den Transformator Ts die geforderte Blindleistung für die Fahrdrahtleitung des Bahnnetzes, u. zw. ungefähr die Hälfte der Blindleistung, die man benötigt, da die andere Hälfte aus der direkt eingeschalteten Sekundärwicklung EI des Scott-Transformators entnommen wird.
Die Kapazität CA sorgt dafür, dass auch die zweite Phase des Scott-Transformators die entsprechende Blindleistung erhält, so dass auch diese Phase mit Wirk-und Blindleistung belastet ist. Die beiden Kapazitäten können ausserdem noch schaltbar eingerichtet werden, um sich etwaigen Schwankungen oder Änderungen der Blindleistung anpassen zu können. Liegt jedoch der Fall vor, dass die Bahnanlage einen voreilenden Strom benötigt, so werden statt der Kapazitäten den umrichtenden elektrischen Entladungsgefässen Induktivitäten vorgeschaltet, die nötigenfalls regelbar ausgebildet sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Bahnanlage mit durch ein Drehstromnetz gespeister einpoliger Fahrleitung, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung der Drehstromphasen unter Verwendung elektrisch gesteuerter gasoder dampfgefüllter Entladungsgefässe derart geregelt wird, dass das Drehstromnetz mit Wirkleistung und auch mit Blindleistung symmetrisch belastet wird.