Gleichstrom-Gleichstrom-Umformeraggregat. In elektrischen, mit hochgespanntem Gleich strom arbeitenden Kraftbetrieben, insbesondere aber bei Gleichstromhochspannungsbahnen wird oftmals für die Speisung von Hilfs stromkreisen, wie zum Beispiel zur Steuerung, Beleuchtung, usw., eine möglichst konstante und von den Schwankungen im Netz unab hängige Niederspannung benötigt. Die meisten Vorrichtungen, die diesen Zweck zu erfüllen suchen, bestehen aus einem Umformeraggre gat, dessen sekundäre Gleichspannung da durch konstant gehalten wird, dass mittelst Spannungsrelais oder dergleichen die Erregung der Generatorseite des Umformers geändert wird. Die Nachteile dieser Regelvorrichtungen sind bekannt.
Erfindungsgemäss wird eine konstante Sekundärspannung ohne Zuhilfenahme von Re gelvorrichtungen oder einer Batterie mittelst eines Umformeraggregates allein erzeugt. Dieses besteht aus einem an der veränder lichen Netzspannung liegenden Umformer und einer mit diesem mechanisch gekuppelten Zusatzmaschine, die einen Teil der vom Um- former erzeugten Spannung motorisch ver braucht. Die an den Klemmen der Hilfsein richtungen verfügbare Restspannung ist dann gleich der Differenz der von der Generator seite des Umformers erzeugten und der von der Zusatzmaschine verbrauchten Spannung. Es lässt sich nun zeigen, dass diese Differenz bei geeigneter Wahl der magnetischen Sät tigungsverhältnisse der Maschinen für die praktischen Bedürfnisse hinreichend konstant gehalten werden kann.
In den Abb. 1 bis 3 seien Beispiele der Er findung anhand von Schaltbildern näher erläutert. Abbildung 4 ist eine graphische Darstellung, welche die Abhängigkeit einiger elektrischer Grössen voneinander und von der Drehzahl des Aggregates zeigt.
In Abb. 1 ist M1D der Umformer, der zweckmässig als Dynamotor ausgebildet ist. Dieser besitzt zwei in Sparschaltung liegende Ankerwicklungen, von denen die eine mo torisch und die andere generatorisch wirkt. Der Dynamotor wird vom Netz aus mittelst Nebenschlusswicklung Wi erregt. Die Ab- messungen des Dynamotors sind derart ge wählt, dass er magnetisch stark gesättigt und das Feld von M1D auch bei schwankender Netzspannung praktisch konstant bleibt. Die Drehzahl n des Dynamotors und somit die auf der Generatorseite erzeugte Spannung ED sind daher von der Netzspannung E1 linear abhängig.
Es ist also
EMI0002.0000
n <SEP> = <SEP> C1 <SEP> ³ <SEP> E1
<tb> ED <SEP> = <SEP> c2 <SEP> ³ <SEP> E1 Die im Verbraucherkreise liegende Zusatz maschine M2 ist so bemessen, dass sie bei geringer Sättigung, also im geradlinigen Teil der Magnetisierungskurve arbeitet. Da die Erregerwicklung W2 vom Netz aus gespeist wird, ist der Kraftfluss der Zusatzmaschine ( M2 = C3 ³ E1 Die GEMK des Motors M2 ändert sich also einerseits infolge der Drehzahlschwankungen und anderseits im gleichen Sinne infolge der Feldschwankungen. Es ist daher die GEMK der Zusatzmaschine
EMI0002.0001
Die Spannung EM2 ist also proportional E12.
Durch geeignete Wahl der elektrischen und magnetischen Verhältnisse beider Maschinen lässt es sich erreichen, dass die Verbraucher spannung E2=ED-EM2=E1 (c2-cE1) auch bei starken Schwankungen der Netz spannung E1 für die praktischen Bedürfnisse hinreichend konstant bleibt, wie auch aus der graphischen Darstellung der Abb. 4 zu ersehen ist. Hierin sind rechts von der Or dinate 0M1D, (M2, ED und n als Funktion von E1 aufgetragen. Für den auf dem gerad linigen Teil der Magnetisierungskurve des Dynamotors gewählten Bereich ist n eine geradlinige Funktion. Links von der Ordinate ergeben sich nach obigen Gleichungen ED und EM2 als Funktion der Drehzahl n. Der Abstand dieser beiden Kurven in Richtung der Abszisse ist die Verbraucherspannung E2, die in weitem Bereiche der Drehzahl annähernd konstant ist.
Um das Aggregat ohne besonderen An lasser in Betrieb setzen zu können, - eine Förderung, die besonders im Bahnbetriebe erfüllt sein muss, - kann der Dynamotor M1D ausser der Nebenschlusswicklung noch eine starke magnetisch gleichsinnig wirkende Reihenschlusswicklung W3 erhalten, wie dies aus dem Schaltbild der Abb. 2 ersichtlich ist so dass das Aggregat ohne Anlass- oder Vor schaltwiderstände unmittelbar an die Netz spannung gelegt werden kann. Hierbei wird die Maschine M2 ebenfalls mit einer magne tisch gleichsinnig wirkenden Reihenschluss wicklung W4 versehen, um die nunmehr bei Belastungsänderungen auftretenden Drehzahl schwankungen auszugleichen. Die Reihen schlusswicklung W4 der Zusatzmaschine kann vom Verbraucherstrom (vergleiche Abb. 2) oder in gewissen Fällen auch vom Strom des Motors M1, (vergleiche Abb.3) durch flossen werden.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Ausbildung der Maschine M1D als Dy namotor, sondern erstreckt sich natürlich auch auf Aggregate, bei denen die Maschinen M1 und D je eine gesonderte Einheit bilden.
Die Anordnung nach der Erfindung ist ein aussergewöhnlich einfaches Mittel, eine konstante Niederspannung aus einer verän derlichen Hochspannung zu erzeugen. Der Fortfall jeder mechanischen oder sonstigen Regelvorrichtung, insbesondere aber der Ak kumulatoren-Zusatzbatterie verbilligt nicht nur den Betrieb, sondern bietet auch Gewähr für grösste Betriebssicherheit. Besonders zweck mässig ist die Anordnung bei Anwendung in rauhen Betrieben, wo der Fortfall der empfind lichen Relais- Regler- oder Zellenschalter besonders wünschenswert ist.