DE102004032019A1

DE102004032019A1 - Energieversorgungssystem auf Stromschienen/Stromabnehmer-Basis

Info

Publication number: DE102004032019A1
Application number: DE200410032019
Authority: DE
Inventors: Gunther Budig
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-06-28
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2005-10-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem auf Stromschienen/Stromabnehmer-Basis mit einer Stromschiene (1), die getrennte oder gekoppelte Einspeiseabschnitte (3.1, 3.2) aufweist und mit mindestens einem Stromabnehmer, der eine Einspeiseeinheit eines Fahrzeuges bestromt, wobei die Einspeiseabschnitte (3.1, 3.2) über Isolierstücke (4) mit einem Stromschienenmittelstück (5) verbundene Stromschienenendstücke (6) aufweisen und die Isolierstücke (4) mittels Dioden (7.1, 7.2) überbrückt sind, deren gleichartige Pole einer Trennstelle (2) zwischen den Stromschienenendstücken (6) zugewandt sind. Um die Ausprägung von Lichtbögen an den Stromabnehmern der Fahrzeuge zu minimieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Dioden (7.1, 7.2) mittels elektrisch leitender Kühlkörper (9; 9.1, 9.2) direkt an der Stromschiene (1), insbesondere an deren Rückseite, in unmittelbarer Nähe der Trennstelle (2) montiert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem auf Stromschienen/Stromabnehmer-Basis gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unter Stromschienen sind hier in Einspeiseabschnitte unterteilte elektrische Energieeinspeisesysteme, insbesondere auch Oberleitungen, für verschiedenste Transportsysteme, die mit Gleichstrom versorgt werden, zu verstehen. Zwischen den Einspeiseabschnitten sowie auch an Fahrwegabzweigungen sind Trennstellen vorgesehen, wodurch an den Einspeisegrenzen Potentialunterschiede auf der Stromschiene resultieren. Infolge der Potentialunterschiede an den Trennstellen kann es zur Ausprägung von Lichtbögen an den abkommutierenden Stromabnehmern der Fahrzeuge kommen. Diese werden maßgeblich durch die fließenden Ströme und die gespeicherten Energien bestimmt. Die gespeicherten Energiemengen wiederum werden durch die Induktivitäten der Zuleitungen bestimmt.

Um die Entstehung von Lichtbögen zu vermeiden bzw. zu begrenzen, sind gemäß der DE 102 33 842 B3 gegensinnig geschaltete Dioden vorgesehen, welche Isolierstücke beidseitig der Trennstellen überbrücken. 1 zeigt diesen Stand der Technik. Die Stromschienen 1 sind durch Trennstellen 2 in Einspeiseabschnitte 3.1 und 3.2 geteilt, welche durch Isolierstücke 4 miteinander verbundene Stromschienenmittelstücke 5 und Stromschienenendstücke 6 aufweisen. Zur gerichteten Überbrückung der Isolierstücke 4 sind Entkopplungsdioden 7.1 und 7.2 vorgesehen. Diese Dioden 7.1 und 7.2 sind üblicherweise in räumlich vom Fahrweg getrennten Schränken 8 untergebracht. Damit verbunden ist eine umfangreiche Verkabelung zwischen den Stromschienenmittelstücken 5 sowie dem Stromschienenendstücken 6 und den Schaltschränken 8. Die erforderlichen Kabellängen bedingen hohe ohmsche Spannungsabfälle über die Kabel und erhebliche Spannungsüberhöhungen infolge der großen Leitungsinduktivitäten und der zur kommutierenden Ströme. Leitungslängen bis zu 250m sind speziell beim Magnetschwebefahrzeug Transrapid die Regel. Nachteilig ist außerdem die Notwendigkeit, die Schaltschränke 8 berührungssicher und dennoch zugänglich anzuordnen. Insbesondere bei ebenerdiger Montage muss sichergestellt sein, dass die Schaltschränke 8 nicht durch Publikum oder nicht unterwiesenes Personal zugänglich sind. Daraus resultieren erhebliche zusätzliche Aufwendungen für den Schrankaufbau bezüglich Berührungsschutz sowie Kühlung und Überwachung der Diodenmodule im Schrank.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Energieversorgungssystem der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei dem die Intensität der Lichtbögen auf ein Minimum begrenzt ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Montage der Dioden mittels elektrisch leitender Kühlkörper direkt an den Stromschienen ergibt sich eine nahezu induktivitätsfreie und niederohmige Anbindung der Dioden an die Stromschienen. Die Dioden werden so dicht wie möglich an die Trennstellen der Stromschienen herangebracht, um Leitungsinduktivitäten und ohmsche Spannungsabfälle gering zu halten. Da die Kühlkörper selbst als Leiter dienen, entfällt jegliche Verkabelung zwischen der Stromschiene und den Dioden. Außerdem wird auf diese Weise die Stromschiene teilweise als Kühlfläche genutzt. Die Verkabelung beschränkt sich somit auf ein Kabel von ca. 3 m Länge zur Verbindung der Diodenpaare beidseitig der Iso lierstücke. Schaltschränke, die mit den oben geschilderten Problemen behaftet sind, entfallen.

Gemäß Anspruch 2 sind die Dioden als Scheibenzellen mit beidseitiger Kühlung ausgebildet. Die Auslegung der Kühlkörper ergibt sich aus den maximal fließenden Strömen und der Beanspruchungsdauer. Eine forcierte Kühlung der Kühlkörper ist nicht erforderlich. Die Kühlkörper werden gleichzeitig zur Wärmeabführung von den Dioden, als Leiter und als Montageeinheit für die Dioden genutzt. Zusätzliche Montagevorrichtungen für die Dioden sind nicht erforderlich. Eine doppelseitige Kühlung bei einer als Scheibenzelle ausgebildeten Diode ist bei hoher Belastung zu bevorzugen. Es kann jedoch auch eine einseitige Kühlung ausreichend sein. Dann können auch Dioden anderer Bauformen, beispielsweise Einschraubdioden oder Module, zum Einsatz kommen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Standes der Technik
2 eine erfindungsgemäße Diodenbefestigung,
3a und 3b eine Stromschiene mit Diodenbefestigung in Seitenansicht und in Draufsicht und
4 die Diodenbefestigung gemäß 3a im Detail.
Im Gegensatz zu der in 1 veranschaulichten bekannten Vorgehensweise werden die Dioden 7.1 und 7.2 erfindungsgemäß nicht in Schaltschränken 8 untergebracht, sondern mittels Kühlkörper 9 direkt an der Stromschiene 1 befestigt, wie 2 schematisch zeigt.
Die 3a und 3b veranschaulichen einen Stromschienenausschnitt mit zwei Entkopplungsdioden 7.1 und 7.1 oder 7.2 und 7.2, welche ein Isolierstück 4 überbrücken. Die Dioden 7.1 bzw. 7.2 sind als Scheibenzellen ausgebildet und stromschienenzugewandt mit ersten Kühlkörpern 9.1 und stromschienenabgewandt mit zweiten Kühlkörpern 9.2 sowohl zur Kühlung als auch zur elektrischen Verbindung und zur Halterung auf der Stromschiene 1 versehen. Durch die rippenartige Ausbildung der stromschienenzugewandten Kühlkörper 9.1 wird die verlustleistungsbedingte Wärme der Dioden 7.1 bzw. 7.2 teilweise an die Stromschiene 1 weitergeleitet. Zur Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen den Dioden tragenden ersten Kühlkörpern 9.1 und der Stromschiene 1 sind Schrauben 10 vorgesehen. Es können jedoch auch andere mechanische Verbindungen gewählt werden. In 2b ist eine Draufsicht auf den Montageort für die Diodenanordnung dargestellt.
Eine Diodenanordnung gemäß 3a ist in 4 vergrößert dargestellt.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorstehend angegebene Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.

Claims

Energieversorgungssystem auf Stromschienen/Stromabnehmer-Basis mit einer Stromschiene (1), die getrennte oder gekoppelte Einspeiseabschnitte (3.1, 3.2) aufweist und mit mindestens einem Stromabnehmer, der eine Einspeiseeinheit eines Fahrzeuges bestromt, wobei die Einspeiseabschnitte (3.1, 3.2) über Isolierstücke (4) mit einem Stromschienenmittelstück (5) verbundene Stromschienenendstücke (6) aufweisen und die Isolierstücke (4) mittels Dioden (7.1, 7.2) überbrückt sind, deren gleichartige Pole einer Trennstelle (2) zwischen den Stromschienenendstücken (6) zugewandt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dioden (7.1, 7.2) mittels elektrisch leitender Kühlkörper (9; 9.1, 9.2) direkt an der Stromschiene (1), insbesondere an deren Rückseite, in unmittelbarer Nähe der Trennstelle (2) montiert sind.
Energieversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dioden (7.1, 7.2) als Scheibenzellen mit beidseitigen Kühlkörpern (9.1, 9.2) ausgebildet sind.