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Stromversorgungseinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf Stromversor- gungseinrichtungen, insbesondere auf Stromversorgungseinrichtungen, wie sie in Verbindung mit einer Batterie auf Schienenfahrzeugen zur Beleuchtung, Heizung und/oder ähnlichen Zwecken verwendet werden. Einrichtungen dieser Art, bei denen, die Energie von den umlaufenden Achsen der Fahrzeuge abgeleitet wird, weisen bezüglich ihrer Regelung besondere Probleme auf. Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Einrichtung der genannten Art zu schaffen, bei der eine wirkungsvolle Regelung mit einfachen Mitteln und im besonderen ohne Verwendung von Reglern mit sich bewegenden Teilen erreicht wird.
Es wurden bereits Stromversorgungsanlagen, bestehend aus einem zur Erzeugung von Wechselstrom geeigneten Generator, von welchem Wechselstrom durch Gleichrichtung der Generatorerregerstrom abgeleitet ist und weiter bestehend aus einem Erregerstromregler vom. Sättigungsdrosseltyp vorge- schlagen.
Aus der österr. Patentschrift Nr. 165998, den Schweizer Patentschriften Nr. 316006 und Nr. 286650 sowie der deutschen Patentschrift Nr. 860084 ist eine Serienschaltung des Gleichrichters mit einer Wechselstromwicklung bekannt.
Diesen bekannten Ausführungen haftet jedoch der Nachteil an, dass beim Anfahren des Generators Wicklungen zugeschaltet werden müssen, um die entsprechende Sättigung zu erreichen. Diese Wicklungen werden bei Normalbetrieb wieder ausgeschaltet.
Nach der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, dass dessen geregelte Wechsel- strom-oder Leistun swicklung parallel zur Wechselstromseite des Gleichrichters geschaltet ist, der den genannten Generatorerregerstrom liefert.
Die Parallelschaltung der Wechselstromwicklung mit dem Gleichrichter ergibt besondere technische Vorteile. Ein wesentlicher Vorteil gegen- über den bekannten Ausführungen ist, dass der Aufbau des Generatorfeldes beim Anfahren des Generators erleichtert wird, da die Impedanz der Wechselstromwicklung hoch ist und dadurch der ganze Remanenzstrom zum Feldaufbau verwendet wird.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die Zeichnung zeigt die Schaltung einer Einrichtung bei in Ruhe befindlichem Generator.
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diesemdBeispiel isüber eine Hauptgleichrichtenbrücke 4 eine Batterie 2 und, falls gewünscht, andere Belastungen einer Zugsbeleuchtungseinrichtung, wie Lampen 3, speist.
Eine Wicklung 5 für Nebensohlusserregung des Wechselstromgenerators ist, wie im folgenden beschrieben wird, über eine getrennte Gleichrichterbrücke 6 gespeist. Wie es dargestellt ist, kann auch eine Wicklung 7 für Serienerregung vorgesehen sein.
Der Ausgang des Generators wird durch eine se1bsterregte Sättigungsdrossel 8 gesteuert, die die Nebenschlusserregung beeinflusst. Diese Drossel weist eine Hauptsteuerwicklung 9 auf, die über einen einstellbaren Widerstand 10 mit der Gleichstromseite des Hauptgleichrichters 4 verbunden ist. Weiters umfasst die Drossel eine Vergleichswicklung 11, die über einen einstellbaren Widerstände 2 mit der Gleichstromseite des Hauptgleichrichters verbunden ist, wobei jedoch in Serie mit dieser Wicklung 11 eine Einrichtung zur Erzeugung eines konstanten Vetgleichsstromes, z. B. ein EisenwasserstoSwiderstand 13, geschaltet ist.
Die Drossel 8 weist ferner eine Wechselstrom- oder Leistungswicklung 14 auf, die mit dem Wechselstromgenerator 1 über ein Impedanz-Netzwerk, bestehend aus der Parallelschaltung einer Drossel 18 und einem verstellbaren Widerstand 19, verbunden ist. Die Wicklung 14 ist parallel geschaltet zu der Serienschaltung aus Drossel 20 und dem Feld, gleichrichter 6.
Auf der Drossel 8 können weitere Wicklungen angeordnet werden, beispielsweise eine Steuerwicklung 15, die in Serie mit der Batterie 2 geschaltet sein kann, um eine Compoundoharakteristik für die Batterieladung zu erzielen. In der Zeichnung ist die Wicklung 15 in Serienschaltung mit einem einstellbaren Widerstand 17 parallel zu einem Widerstand 16 gezeigt. Die verschiedenen Wicklungen sind auf die entsprechenden Schenkel der Drossel 8 in bekannter Weise aufgeteilt. Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, sind die Wicklungsteile der Wicklungen 9, 11 und 15 in Serie und die Teile der Wicklung 14 parallel geschaltet.
Die Ausle-
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gung der Wicklungen 9 und 11 und die Dimensionierung der Widerstände 11 und 12 wird so getroffen, dass im normalen Arbeitspunkt der Drossel 8 die konstanten Ampèrewindungen der Vergleichswicklung 11 kleiner als die entgegenwirkenden Ampèrewindungen der Wicklung 9 sind, so dass durch die Differenz der Ampèrewindungen ein be- stimmter Sättigungsgrad erzielt wird. Beim Ansteigen der Generatorspajinung über den normalen Wert nimmt der Strom in der Wicklung 9 zu, so dass die wirksamen Ampèrewindungen und der Sättigungsgrad ansteigen, wodurch der induktive Widerstand der Drossel 8 abnimmt.
Wie bereits ausgeführt wurde, sind die Wicklungen 14 und der Generatorerregerstromkreis parallel zueinander geschaltet (der Kontakt 26 ist geöffnet) und liegen in Serie mit dem Impedanz-Netzwerk 18, 19.
Folglich wird durch die Herabsetzung der Impedanz der Wicklung 14 und weil die Impedanz des Generatorerregerstromkreises gleich bleibt, durch den vergrösserten Spannungsabfall am Netzwerk 18, 19 der Generatorenegerstrom verringert. Dadurch wird die Generatorspannung korrigiert und im wesentlichen konstant gehalten. Die Wick lung 15 führt einen Compoundeffekt ein, der vom Batterieladestrom abhängt. Anordnungen von Wicklungen und Gleichrichtern können vorgesehen sein, um einen Rückkopplungs- und/oder einen Verstärkungseffekt zu erzielen. So führt beispielsweise die dargestellte Anordnung mit den Einweggleichrichtern 31 einen Rückkopplungeffekt ein.
Um im ganzen Drehzahlbereich des Generators und im ganzen Bereich der Belastung durch die Batterie und die Lampen ein befriedigen- des und fehlerfreies Arbeiten zu gewährleisten, ist der Feldgleichrichter 6 über eine Frequenzkompensationsdrossel 20 parallel zur Leistungswick- lung 14 geschaltet und ein Stabilisierungstransfbr- mator vorgesehen, dessen eine Wicklung 21 in
Serie mit der Hauptsteuerwicklung 9 der Drossel geschaltet ist und dessen andere Wicklung 22 mit der Nebenschlussfeldwicldung 5 verbunden ist.
Die
Impedanz 18, 19, die mit der Leistungswicklung 14 in Serie geschaltet ist, ermöglicht eine Veränderung des Spannungsabfalles an dieser Impedanz und damit eine Anderung des Spannungsabfalles am Er- regerkreis des Generators, obwohl die Ausgangsspannung des Generators 1 konstant geblieben sein kann.
Um eine Entladung der Batterie 2 über den Hauptgleichrichtcr 4 bei stillstehendem Generator 1 zu vermeiden, ist ein elektromagnetischer Schal- ter mit Batterietrennkontakten 23 vorgesehen, des- sen Schaltspule 24 mit dem Generator über einen getrennten Gleichrichter 25 verbunden ist. Der
Schalter weist auch Hilfskontakte 26 auf, die bei arbeitendem Generator 1 offen sind, die jedoch ge- schlossen sind, wenn die Haupt. kontakte 23 ge- öffnet sind. Die Kontakte 26 dienen dazu, den
Feldgleichricllter 6 direkt mit dem Generator l zu verbinden, um eine sichere anfängliche Feldausbil- dung zu gewährleisten bis die Kontakte 23 ge-
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Schutz gegen ein Versagen des Batterietrennschalters wird durch einen elektromagnetischen Überspannungsschalter gewährleistet, dessen Schalt- spule 27 mit dem Generator durch einen getrennten Gleichrichter 28 verbunden ist und dessen Kontakte 29 in Serie mit der Nebenschlussfeld- wicklung 5 liegen, so dass die Nebenschlusserregung beim Auftreten einer Überspannung unterbrochen wird.
Vorteilhaft ist eine. Drossel 30 in Serie mit dem Generator geschaltet, um seinen gleichgerichteten Ausgangsstrom zu glätten.
An Stelle eines Einphasengenerators kann ein Drehstromgenerator verwendet werden. Statt eines Wechselstromgenerators kann auch ein Gleichstromgenerator vorgesehen sein, der Anschlussstellen an seiner Ankerwicklung aufweist, von welchen über Schleifringe ein Wechselstrom abgegriffen wird, von dem die Erregung abgeleitet wird. In einer anderen Ausführungsform kann ein Gleichstromgenerator mit einer Wicklung in den Polschuhen versehen sein, in welcher durch die Rotation des gezahnten Ankers ein hochfrequenter Wechselstrom induziert wird, von dem die Erregung abgeleitet wird.
Schliesslich kann auch ein Generator verwendet werden, der eine getrennte Wechselstromerrege. rmaschine aufweist. Wenn ein Gleichstromgenerator verwendet wird, kann der Hauptgleiehrichter entfallen. Die Einschaltevor- richtung ist jedoch erforderlich.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stromversorgungseinnehtung, bestehend aus einem zur Erzeugung von Wechselstrom geeigneten Generator, von welchem Wechselstrom durch Gleichrichtung der Generatorerregerstrom abgeleitet ist und weiter bestehend aus einem Erregerstromregler vom Sättigungsdrosseltyp, dadurch gekennzeichnet, dass dessen geregelte Wechselstromoder Leistungswicklung (14) parallel zur Wechselstromseite des Gleichrichters geschaltet ist, der den genannten Generator-Erregerstrom liefert.