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Österreichische PATENTSCHRIFT Nu 16343.
OESTERREICHISCHE SCHUCKERT-WERKE IN WIEN.
Schaltungsweise zur Vermeidung von Erdströmen bei Bahnanlagen nach dem Dreileiter- system mit Schienenmittelleiter.
Die nachbeschriebenen Schaltungsarton haben zum Zweck, bei Bahnanlagen nach dorn Dreiteitorsystem das Spannungsgefälle in den als Mittelleiter benützten Fahrschienen möglichst auszugleichen und zu vermindern, um die Erdströme auf ein geringes Mass zn beschränken.
Es bezeichnen in Fig. 1 : d, cl die Stromerzeuger, die entweder zwischen den Mittelleiter und einen Aussenleiter f bezw. i geschaltet werden können, oder unter Zuhilfenahme von Mitteln zur Teilung der Aussenleiterspannung, wie Akkumulatoren, Motordynamos, Spannungsteilern u. dgl. an die Aussenloitcr angelegt sind.
Mit M ist ein Ilauptstrommotor bezeichnet, der mit den zwischen Aussen- und Mittelleiter geschalteten Ausgleichmaschinen a und b starr gekuppelt ist und von welchem aus
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die Fahrschiene s angeschlossene isolierte Leitung, welche nach dem Aufstellungsorte der Dynamo d zurückgeführt und hier zusammen mit dem zweiten l'ol des Motors m an einen
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schaltung der Dynamo .
Die Anordnung wirkt in nachbeschriebcner Weise : Solange die beiden Dreileiterhälften unbelastet oder gleichbelastet sind, wird die Fahrschiene s Strom weder in der einen noch in der anderen Richtung führen, es wird daher auch die Leitung l unbelastet sein.
Die Spannung zwischen fun s ist dabei gleich der Spannung zwischen i und s.
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spannung ein Spannungsunterschicd nicht vorhanden ist.
Sobald jedoch eine ungleiche Belastung der beiden Dreileiterhälften eintritt, wird die Fahrschiene s belastet werden. Für den Fall, dass, wie in Fig. 1 gezeichnet, die
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und m Strom zugeführt werden ; α und m werden hiebei als Motoren wirken und die Maschine b als Generator antreiben, so dass diese gleichfalls an s Strom abgibt. Der angegebene Stromverlauf tritt ein, da durch die von m als Motor entwickelte electromotorische Gegenlkraft die Spannung am Knotenpunkte α, b, m unter die halbe Aussenleiterspannung sinkt.
Hiedurch wird gleichzeitig auch die Spannung am Anschlusspunkte von I an s sinken und damit eine Belastung, der Leitung l in dem Sinne herbeigeführt, dass diese Leitung an die Fahrschiene s ebenfalls Strom abgibt. Durch passende Wahl der Widerstandsvorhältnisse von a, b, m und l lässt sich erreichen, dass die Potentialdifferenz zwischen dem Knotenpunkte a, b, m und dem Anschlusspunkt von l an die
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der Spannung zwischen i und s eintreten.
Für den Fall, dass die stärkere Belastung auf der Seite f s des Systems auftreten sollte, ändern sich die beschriebenen Verhältnisse insofern, als Dynamo a Generator, Dynamo b Motor wird, die Leitung l Strom aus den Fahrschienen ableitet und die Spannung zwischen f und s niedriger ist, als zwischen i und s. Beim Sinken der Spannung zwischen/und s wird jedoch diese als stärker belastet angenommene Dreileiterhälfte noch mehr belastet dadurch, dass die in dieser Hälfte eingeschalteten Wagenmotoren sämtlich mit geringerer Spannung arbeiten und daher zur Einhaltung einer bestimmten Geschwindigkeit mit entsprechend höherer Stromstärke arbeiten müssen.
Um die durch letzteren Umstand hervorgerufene ungleiche Belastung zu vermeiden, wird zweckmässig zwischen dem Knotenpunkt von mund l und der Anschlussstelle von halber Betriebsspannung eine Null- maschine n eingeschaltet, welche entweder mit dem Aggregat a, b, m gekuppelt ist und von dessen Motoren angetrieben wird, oder einen besonderen Antrieb erhält.
Diese Nullmaschine dient dazu, als Generator so viel zusätzliche Spannung zu erzeugen, als der Spannungsabfall in der Leitung l bezw. im Motor m beträgt, so dass eine
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Inanspruchnahme des Mittelleiters verhindert wird. Der gleiche Zweck wird erreicht, wenn man anstatt eine Nullmaschine n anzuwenden, den den Schienen zugeführten oder ent- nommenen Ausgleichstrom derart um die Magnete der Dynamos d von halber Betriebsspannung führt, dass die Maschine der stärker belasteten Hälfte eine Erhöhung ihrer Spannung, die Maschine der schwächer belasteten Hälfte eine entsprechende Verminderung ihrer Spannung erfährt..
Nimmt man in Fig. 1 an, dass die durch den Pfeil angedeutete Richtung, in welcher der Strom des Mittelleiters durch die Wicklung der Dynamo d fliesst, eine Verstärkung der elektromotorischen Kraft der Betriebsdynamo hervorruft, wenn er im Sinne der elektromotorischen Kraft der betreffenden Dynamo verläuft, eine Schwächung, wenn er im umgekehrten Sinne die Magnetwicklung durchfliesst, so ergibt sich, dass in Fig. 1 die auf die schwächer belastete Hälfte f s geschaltete Dynamo eine Schwächung
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gleich der Belastungsschwankungen der beiden Dreileitcrhälften können die Maschinen a und b je mit der Spannung der Nachbargruppe erregt werden, wie dies in Fig.
1 ersichtlich
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angeschlossenen Maschine a wird durch die Spannung von i s bewirkt und umgekehrt. Bei plötzlich cintreten. ler Mehrbelastung der Hälfte i s wird das Feld der Maschine b durch die steigende Spannung zwischen f s stärker erregt werden ; da gleichzeitig die Spannung zwischen t s sich verringert, so wird, ehe noch eine merkliche Änderung in der Umdrehungsgeschwindigkeit des Ankers 6 eintritt, dieser bereits Strom an die stärker belastete Hälfte i s abgeben. Gleichzeitig wird die als Motor laufende Maschine a, deren Anker sich im geschwächten Felde i s nunmehr dreht, unter entsprechend höherer Stromaufnahme eine stärkere Zugkraft entwickeln.
Es ist daher durch die wechselseitige Erregung die regelnde Wirkung des Ausgleichsatzes von der Trägheit seiner umlaufenden Massen unabhängig gemacht und es wird der Mittelleiter nicht durch die Ausgleichsströme belastet, welche während der Zeitperiode auftreten würden, die zur Beschleunigung der Ankergeschwindigkeit, d. h. zur Erhöhung der elektromotorischen Kraft von b ohne Anwendung der wechselseitigen Erregung erforderlich wäre ; werden im Konsumgebiete noch weitere Ausgleichsätze, z. B. g, h aufgestellt, so können auch diese wechselseitig von der Spannung der Nachbargruppe erregt werden.
Sowohl die Anwendung der Nullmaschine n, als die Anordnung der Erregung durch den Mittelleiterstrom, als auch ferner die Anwendung der wechselseitigen Erregung der Ausgleichsmaschinen unterstützen hiebei die Wirkung der Maschine a, b, m und der Leitung l und tragen zur Verminderung der Ausgleichströme im Schienonmiittelleiter ebenfalls bei.
In Fig. 2 bezeichnet k einen Spannungsteiler, o einen Motor, der eine Zusatzdynamo p zum Ausgleich des Spannungsabfalls in der Leitung l antreibt. Während in der bekannten Kappschen Anordnung (D. R. P. Nr. 88275) die Dynamo p nur als Saugmaschine Ver- wendung tidet, erfüllt im vorliegenden Falle die Dynamo p die Doppelaufgabe, bald als
Druck-, bald als Saugdynamo zu wirken, je nachdem die eine oder die andere Hälfte des
Dreileitersystems stärker belastet ist und demnach die Erregung des Feldes der Dynamo p
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In Fig, 8 bezeichnet u eine zur Betriebsdynamo d parallel geschaltete Akkumulatorbatterie, q eine Dynamo, die an die Aussenleiter angelegt ist und vom Motor r angetrieben wird.
Die Schaltung des Motors t'entspricht im allgemeinen der Anordnung des Motors im D. R. P. Nr. 107673, doch ist die Wirkungsweise im vorliegenden Fall eine doppelte, indem der Motor)' (siehe Fig. 3) als elektromotorische Gegenkraft wirkt und eine Belastung der Leitung l herbeiführt, sowohl wenn er Strom an die Mittelleiterschiene 8 abgibt, als auch dann, wenn er Strom aus dieser entnimmt. In Fig. 3 würde er gemäss der eingezeichneten Netzbelastung Strom an s abgeben. Zur Ausgleichung der Spannungen in den beiden Dreileiterhälften ist beispielsweise ein Spannungsteiler k und eine Nullmaschine M angewendet, wie in der Fig. 3 dargestellt.
Die Schaltungsart nach Fig. 4 des Motors r und der von ihm angetriebenen Dynamo p ist für Zweileiteranlagen bekannt ; die Doppelwirkung von r und p in Dreileiteranlagen je nach der Netzbelastung ist nach dem Vorbeschriebenen ohne weiteres aus der Darstellung ersichtlich. Die Erregung von r und p kann auch hier wechselseitig erfolgen, indem der Ankerstrom von p durch die Magnetwicklung y des Motors r geleitet wird, zum Zwecke, dem Nacheilen der Spannungsregulierung infolge der Trägheit der bewegten Massen möglichst vorzubeugen.
Zur Abgleichung der Spannungen der Dreileiterhälften könnten auch hier ebenso wie in den vorhergehenden Schaltungen, wenn erforderlich, eine Compoundwicklung oder eine Nullmaschine, wie beschrieben, Anwendung finden, oder auch die zwischen den Mittelleiter und einen Aussenleiter geschalteten Dynamos d, d sich gegenseitig erregen, wie in Fig. 4
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teiler it. dgl. Verwendung finden.
In Fig. 5 ist die Anwendung einer Akkumulatorenbatterie M zum Ausgleich des Spannungsabfalls in den isolierten, an den Schienenmittelleiter s angeschlossenen Leitungen dargestellt. Diese Leitungen werden bei der angenommenen stärkeren Belastung der Hälfte f s vermittels Zellenschalter an die Schaltzellen zwischen i und s angelegt, bei stärkerer Belastung der Hitifte i s dagegen an die Schaltzellen der Hälfte s f. Hiebei werden die einzelnen Zellenschalter-Schlitten, an welche die Schienenspeiseleitungen angeschlossen sind, entweder von Hand oder besser automatisch, z.
B. unter Zuhilfenahme je eines Spannungs-Relais, das einerseits an den Mittelpunkt der Akkumulatorenbatterie, andererseits an den entfernten Anschlusspunkt der betreffenden Schienen speiseleitung angelegt ist, jeweils so eingestellt, dass bei Belastungsschwankungen die Spannung zwischen dfm Mittelpunkt der Batterie und den Schionenanschtusspunkten der einzelnen Speiseleitungen stets gleich Null bleibt. In diesen wie in allen vorhergehenden Fällen könnten auch wieder Motordynamos g h zur weiteren Entlastung des Schienenmittelleiters benützt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Eine Schaltungsweise zur Vermeidung von Erdströmen bei Bahnanlagen nach dem Dreileitersystem mit Schienenmittelleiter und isolierten, an die Schienen angeschlossenen Speiseleitungen und in diesen eingeschalteten Vorrichtungen zur Erzeugung elektromotorischer Kräfte, gekennzeichnet durch eine derartige Ausgestaltung dieser Vorrichtungen, dass die Richtung der elektromotorischen Kräfte sich ändert, je nachdem der eine oder der andere Zweig des Dreileitersystems stäker belastet ist.