DE102013226103A1

DE102013226103A1 - Energy supply device for an electrical consumer to high voltage potential

Info

Publication number: DE102013226103A1
Application number: DE102013226103.9A
Authority: DE
Inventors: Fabian Wennekamp; Edward von Flottwell
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2015-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungseinrichtung (2a–c), für einen elektrischen Verbraucher (10) zum Betrieb auf Hochspannungspotenzial, mit einer Energiewandlereinheit (6a–c) zur Versorgung des Verbrauchers (10) mit Betriebsenergie, einer Energieversorgungseinheit (4a–c) zum Versorgen der Energiewandlereinheit (6a–c) mit der Betriebsenergie und einem Energieübertragungselement (8a–c) zum Zuführen der Betriebsenergie von der Energieversorgungseinheit (4a–c) zur Energiewandlereinheit (6a–c). Um eine vorteilhafte Energieversorgung für Verbraucher auf Hochspannungspotenzial zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass das Energieübertragungselement (8a–c) eine galvanische Trennung (36a–c) zwischen der Energiewandlereinheit (6a–c) und der Energieversorgungseinheit (4a–c) aufweist.The invention relates to a power supply device (2a-c), for an electrical load (10) for operation at high voltage potential, with an energy converter unit (6a-c) for supplying the consumer (10) with operating energy, a power supply unit (4a-c) for supplying the energy conversion unit (6a-c) having the operation power and a power transmission element (8a-c) for supplying the operation power from the power supply unit (4a-c) to the power conversion unit (6a-c). In order to achieve an advantageous energy supply for consumers to high-voltage potential, it is proposed that the energy transmission element (8a-c) has a galvanic isolation (36a-c) between the energy conversion unit (6a-c) and the energy supply unit (4a-c).

Description

Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungseinrichtung für einen elektrischen Verbraucher zum Betrieb auf Hochspannungspotenzial, mit einer Energiewandlereinheit zur Versorgung des Verbrauchers mit Betriebsenergie, einer Energieversorgungseinheit zum Versorgen der Energiewandlereinheit mit der Betriebsenergie und einem Energieübertragungselement zum Zuführen der Betriebsenergie von der Energieversorgungseinheit zur Energiewandlereinheit. The invention relates to a power supply device for an electrical consumer for operation at high voltage potential, comprising an energy converter unit for supplying the consumer with operating energy, a power supply unit for supplying the energy converter unit with the operating power and a power transmission element for supplying the operating power from the power supply unit to the energy converter unit.

Elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge werden zur Versorgung mit Betriebsenergie mit einem Stromabnehmer ausgerüstet. Der Stromabnehmer stellt eine Verbindung zu einem Fahrdraht, einer Stromschiene oder einer anderen stromführenden Einrichtung her. Üblicherweise ist der Stromabnehmer im Hochspannungsbereich des Schienenfahrzeugs montiert. Der Stromabnehmer ist durch einen Isolator galvanisch getrennt vom Niederspannungsbereich des Schienenfahrzeugs. Electrically powered rail vehicles are equipped with a pantograph for the supply of operating energy. The pantograph connects to a trolley wire, bus bar or other live device. Usually, the current collector is mounted in the high voltage region of the rail vehicle. The pantograph is electrically isolated from the low voltage area of the rail vehicle by an isolator.

Häufig sind elektrische Verbraucher, wie Messsysteme und Diagnoseverfahren, Sensoren oder Aktuatoren, mit dem Stromabnehmer verbunden. Die Verbraucher dienen z.B. der Ermittlung von Messgrößen am Stromabnehmer oder am Fahrdraht. Durch die elektrisch leitfähige Verbindung zum Stromabnehmer befinden sich die Verbraucher auf Hochspannungspotenzial. Frequently, electrical consumers, such as measuring systems and diagnostic methods, sensors or actuators, are connected to the current collector. Consumers serve e.g. the determination of measured quantities at the pantograph or at the contact wire. Due to the electrically conductive connection to the current collector, the consumers are at high voltage potential.

Die Verbraucher besitzen oft eine geringe Leistungsaufnahme und werden deshalb nicht direkt über den Stromabnehmer gespeist. Eine Speisung der Verbraucher aus einer Niederspannungsquelle, die üblicherweise im Niederspannungsbereich des Schienenfahrzeugs vorhanden ist, ist problematisch. Durch das Herstellen einer leitfähigen Verbindung zwischen dem Hochspannungs- und dem Niederspannungsbereich kann es zu einem ungewollten Spannungsausgleich kommen. Consumers often have low power consumption and are therefore not fed directly by the pantograph. A supply of consumers from a low voltage source, which is usually present in the low voltage range of the rail vehicle, is problematic. By making a conductive connection between the high voltage and the low voltage range, there may be an unwanted voltage compensation.

Zur Lösung dieses Problems sind Vorrichtungen bekannt, die eine autarke Energieerzeugung und Versorgung der Verbraucher auf Hochspannungspotenzial erlauben. Eingesetzt werden unter anderem Windkraftturbinen, mit natürlichem Licht betriebene Photoelemente oder Batterien, die im Hochspannungsbereich, also üblicherweise auf dem Dach, des Schienenfahrzeugs montiert werden. To solve this problem, devices are known which allow autonomous power generation and supply of consumers to high voltage potential. Among other things, wind turbines, natural light-operated photoelectric elements or batteries that are mounted in the high-voltage area, ie usually on the roof, of the rail vehicle are used.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vorteilhafte Energieversorgung für Verbraucher auf Hochspannungspotenzial anzugeben. It is an object of the present invention to provide an advantageous power supply for consumers at high voltage potential.

Diese Aufgabe wird durch eine Energieversorgungseinrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der erfindungsgemäß das Energieübertragungselement eine galvanische Trennung zwischen der Energiewandlereinheit und der Energieversorgungseinheit aufweist. This object is achieved by a power supply device of the type mentioned, in which according to the invention, the energy transmission element has a galvanic isolation between the energy converter unit and the power supply unit.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Energieversorgung der Verbraucher auf Hochspannungspotenzial vorteilhafterweise aus einer Energiequelle im Niederspannungsbereich des Schienenfahrzeugs erfolgt. Im Niederspannungsbereich des Schienenfahrzeugs sind üblicherweise Niederspannungs- oder sonstige Energiequellen vorhanden. Es besteht so die Möglichkeit, auf wartungs- und kostenintensive autarke Energiequellen, wie Windkraftturbinen und Photoelemente, auf dem Dach des Schienenfahrzeugs verzichten zu können. Um einen unerwünschten Potenzialausgleich zwischen dem Hochspannungs- und Niederspannungsbereich auszuschließen, weist das Energieübertragungselement eine galvanische Trennung auf. Diese galvanische Trennung kann durch eine Trenneinheit realisiert sein, die Teil des Energieübertragungselements ist, und die in der Weise hochspannungsfest ist, dass ein Durchschlag von mehr als 5 kV, insbesondere mehr als 10 kV, zuverlässig vermieden wird. The invention is based on the consideration that the energy supply of the consumers to high-voltage potential advantageously takes place from an energy source in the low-voltage range of the rail vehicle. In the low voltage range of the rail vehicle usually low voltage or other energy sources are available. There is thus the possibility of being able to dispense with maintenance-intensive and costly self-sufficient energy sources, such as wind turbines and photoelements, on the roof of the rail vehicle. To exclude an unwanted potential equalization between the high voltage and low voltage range, the energy transmission element has a galvanic isolation. This electrical isolation can be realized by a separation unit, which is part of the energy transfer element, and which is high voltage resistant in such a way that a breakdown of more than 5 kV, in particular more than 10 kV, is reliably avoided.

Die Erfindung ist geeignet für die Verwendung bei Stromabnehmervorrichtungen, insbesondere von Schienenfahrzeugen und/oder nicht schienengebundenen Fahrzeugen, wie z.B. Oberleitungsbussen, Oberleitungsfähren oder Krananlagen. Die Stromabnehmervorrichtung kann als Pantograf, Bügel- oder Stromschienen-Stromabnehmer oder in einer analogen Bauform ausgebildet sein. Die Erfindung ist insofern auch gerichtet auf eine Stromabnehmervorrichtung mit einer wie vorhergehend beschriebenen Energieversorgungseinrichtung, insbesondere auf ein Schienenfahrzeug mit einer solchen Stromabnehmervorrichtung. The invention is suitable for use with pantograph devices, in particular rail vehicles and / or non-rail vehicles, e.g. Trolleybuses, trolleybuses or cranes. The pantograph device can be designed as a pantograph, strap or busbar pantograph or in an analogous design. The invention is insofar also directed to a current collector device with a power supply device as described above, in particular to a rail vehicle with such a current collector device.

Die Energieversorgungseinrichtung ist insbesondere geeignet für die Versorgung von elektrischen Verbrauchern zum Betrieb auf Hochspannungspotenzial, die an einem Stromabnehmer angeschlossen sind, insbesondere eines Schienenfahrzeugs. Andere Anwendungen können einen Hochspannungstrennschalter oder einen Überspannungsableiter betreffen. Das Hochspannungspotenzial beträgt zweckmäßigerweise mehr als 5 kV, insbesondere mehr als 10 kV. The energy supply device is particularly suitable for the supply of electrical consumers for operation at high voltage potential, which are connected to a current collector, in particular a rail vehicle. Other applications may involve a high voltage circuit breaker or a surge arrester. The high voltage potential is expediently more than 5 kV, in particular more than 10 kV.

Die Energieversorgungseinrichtung kann zur Versorgung der elektrischen Verbraucher mit Betriebsenergie dienen. Die Betriebsenergie ist zweckmäßigerweise zumindest die Energie, die für einen regulären Betrieb der Verbraucher notwendig ist. Falls die Verbraucher aus mehreren Quellen gespeist werden, kann die Betriebsenergie aus der Energiewandlereinheit auch nur einen vorbestimmten Teil dieser Energie ausmachen. The energy supply device can serve to supply the electrical consumers with operating energy. The operating energy is expediently at least the energy that is necessary for regular operation of the consumer. If the consumers are fed from multiple sources, the operating energy from the energy conversion unit may only account for a predetermined portion of that energy.

Der Verbraucher auf Hochspannungspotenzial kann ein Messsystem, ein Sensor, ein Aktuator oder eine andere elektrische Komponente sein. The consumer at high voltage potential may be a measuring system, a sensor, an actuator or other electrical component.

Die Energiewandlereinheit kann zur Versorgung des Verbrauchers elektrisch leitend an diesen angeschlossen sein. Die Energiewandlereinheit kann zum Betrieb in einem Hochspannungsbereich vorbereitet sein. Die Energiewandlereinheit ist zur Wandlung einer von der Energieversorgungseinheit bereitgestellten Energieform in elektrische Energie vorbereitet. Die Energiewandlereinheit kann ein Generator, ein Druckluft- oder Hydraulikgenerator oder eine fotovoltaische Einheit sein. The energy converter unit can be connected to supply the consumer electrically conductive to this. The energy converter unit may be prepared for operation in a high voltage range. The energy conversion unit is prepared for converting an energy form provided by the energy supply unit into electrical energy. The energy converter unit may be a generator, a compressed air or hydraulic generator or a photovoltaic unit.

Die Energieversorgungseinheit dient zur Versorgung der Energiewandlereinheit mit Energie. Die von der Energieversorgungseinheit bereitgestellte Energie kann elektrischen oder mechanischen Ursprungs sein oder aus einer Strahlungsquelle resultieren. Die Energieversorgungseinheit ist zweckmäßigerweise außerhalb des Hochspannungsbereichs, beispielsweise in einem Niederspannungsbereich, angeordnet. Die Energieversorgungseinheit kann an eine in einer Betriebsumgebung bereits vorhandene Energiequelle angeschlossen sein oder kann diese umfassen. The power supply unit serves to supply the energy conversion unit with energy. The energy provided by the power supply unit may be of electrical or mechanical origin or may result from a radiation source. The energy supply unit is expediently arranged outside the high-voltage region, for example in a low-voltage region. The power supply unit may be connected to or may include an energy source already present in an operating environment.

Das Energieübertragungselement dient zum Zuführen von Energie von der Energieversorgungseinheit zur Energiewandlereinheit, ist also zur Energieübertragung vorbereitet. Das Energieübertragungselement etabliert eine elektrisch nicht leitende, also galvanisch getrennte, Energieübertragungsverbindung, zwischen der Energieversorgungseinheit und der Energiewandlereinheit. The energy transmission element is used for supplying energy from the energy supply unit to the energy conversion unit, that is, it is prepared for energy transmission. The energy transmission element establishes an electrically nonconductive, ie galvanically separated, energy transmission connection between the energy supply unit and the energy conversion unit.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Energieversorgungseinrichtung einen Pantografen und eine Pantografenmontageplatte auf. Die Pantografenmontageplatte ist unterhalb des Pantografen angeordnet. Der Pantograf und die an ihn angeschlossenen Vebraucher auf Hochspannungspotenzial sind galvanisch getrennt, also elektrisch isoliert, vom Niederspannungsbereich angeordnet. Dabei ist das Energieübertragungselement durch die Pantografenmontageplatte hindurch geführt. In an advantageous embodiment of the invention, the power supply device has a pantograph and a pantograph mounting plate. The pantograph mounting plate is located below the pantograph. The pantograph and the consumers connected to it to high voltage potential are galvanically isolated, ie electrically isolated, arranged by the low voltage range. In this case, the energy transmission element is guided through the pantograph mounting plate.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Energieversorgungseinrichtung mit einem Energiespeicher zur Energieversorgung der Verbraucher auf Hochspannungspotenzial ausgestattet. Der Energiespeicher kann ein Akkumulator oder auch ein Kondensator sein und ist zur Energieaufnahme zumindest temporär mit der Energiewandlereinheit verbunden. According to a further preferred embodiment of the invention, the energy supply device is equipped with an energy storage device for supplying the consumers with high-voltage potential. The energy store may be an accumulator or else a capacitor and is connected to the energy intake at least temporarily with the energy conversion unit.

Dadurch lässt sich erreichen, dass auch während einer Unterbrechung der Energieversorgung durch die Energieversorgungseinheit ausreichend Betriebsenergie für die Verbraucher auf Hochspannungspotenzial zur Verfügung steht. As a result, it is possible for sufficient operating energy for the consumers to be available at a high voltage potential even during an interruption of the energy supply by the energy supply unit.

Weiter ist die Energiewandlereinheit vorteilhafterweise zur Wandlung von mechanischer in elektrische Energie vorbereitet. Dabei stellt die Energieversorgungseinrichtung mechanische Energie zur Verfügung und das Energieübertragungselement überträgt diese mechanische Energie – oder einen überwiegenden Teil davon – zur Energiewandlereinheit. Furthermore, the energy conversion unit is advantageously prepared for the conversion of mechanical energy into electrical energy. In this case, the energy supply device provides mechanical energy and the energy transmission element transmits this mechanical energy - or a predominant part thereof - to the energy conversion unit.

Das Energieübertragungselement kann einen Fluidkanal zur Leitung eines Fluids, z.B. Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit, aufweisen. Dabei ist der Fluidkanal elektrisch nicht leitend ausgeführt zur elektrischen Isolation zwischen Energieversorgungseinheit und Energiewandlereinheit. The energy transfer element may comprise a fluid channel for conducting a fluid, e.g. Compressed air or hydraulic fluid. In this case, the fluid channel is electrically non-conductive designed for electrical isolation between the power supply unit and energy converter unit.

Die Energieversorgungseinheit kann eine Strömungsmaschine aufweisen. Diese kann beispielsweise als Verdichter oder Hydraulikpumpe ausgebildet sein. The power supply unit may have a turbomachine. This can be designed for example as a compressor or hydraulic pump.

Vorteilhafterweise kann die Energieversorgungseinheit an eine zentrale Energieversorgung angeschlossen sein, was Kostenvorteile gegenüber einem autarken Betrieb schafft. Die zentrale Energieversorgung kann beispielsweise ein Druckluftsystem eines Schienenfahrzeugs sein. Solch ein Druckluftsystem ist üblicherweise ohnehin für den Betrieb des Türsystems oder der Bremse vorhanden, so dass nur minimaler konstruktiver Mehraufwand zur Realisierung der Erfindung notwendig ist. Auch kann die galvanische Trennung zwischen Energiewandler- und Energieversorgungseinheit so auf besonders einfache Weise hergestellt werden. Advantageously, the power supply unit can be connected to a central power supply, which creates cost advantages over a self-sufficient operation. The central power supply can be for example a compressed air system of a rail vehicle. Such a compressed air system is usually already available for the operation of the door system or the brake, so that only minimal additional constructive effort to implement the invention is necessary. Also, the electrical isolation between energy converter and power supply unit can be produced in a particularly simple manner.

Bei der Verwendung von Druckluft oder einem anderen komprimierten Gas als Energieträger wird dieses zweckmäßigerweise in der Energiewandlereinheit entspannt zur Freisetzung und Wandlung der dem Gas innewohnenden Energie. Diese Expansion führt zu einer Abkühlung des Gases, was zu einer unerwünschten Eisbildung führen kann. Anhaftungen von Eis können die Verfügbarkeit der Energieversorgungseinrichtung vermindern. Hinsichtlich einer guten Robustheit der Energieversorgungseinrichtung ist es daher vorteilhaft, die Energiewandlereinheit mit einem Element zur Eisabweisung auszustatten. Dieses Element kann vorteilhafterweise mit einer eisabweisenden Beschichtung versehen sein. Die Beschichtung kann dabei so beschaffen sein, dass sie eine Anhaftung von Eis an der Innenseite und/oder an der Außenseite der Energiewandlereinheit verhindert. Auch kann die Beschichtung so beschaffen sein, dass sie das Entstehen von Eis verhindert. Auch kann die Beschichtung wasserabweisend sein. Als Innenseite der Energiewandlereinheit werden dabei die Oberflächen der Energiewandlereinheit bezeichnet, die mit der Druckluft in Kontakt treten können. Als Außenseite der Energiewandlereinheit werden dabei die Oberflächen der Energiewandlereinheit bezeichnet, die mit der Umgebungsluft in Kontakt treten können. When compressed air or another compressed gas is used as the energy carrier, it is expediently expelled in the energy converter unit to release and convert the energy inherent in the gas. This expansion leads to a cooling of the gas, which can lead to unwanted ice formation. Ice buildup can reduce the availability of the power supply. With regard to a good robustness of the energy supply device, it is therefore advantageous to equip the energy conversion unit with an element for ice rejection. This element can advantageously be provided with an ice-repellent coating. The coating may be such that it prevents adhesion of ice on the inside and / or on the outside of the energy conversion unit. Also, the coating can be designed to prevent the formation of ice. Also, the coating can be water repellent. As the inside of the energy converter unit In this case, the surfaces of the energy conversion unit are called, which can come into contact with the compressed air. As the outside of the energy conversion unit while the surfaces of the energy conversion unit are called, which can come into contact with the ambient air.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Energieübertragungselement ein Maschinenelement zur Kraftübertragung auf. Das Maschinenelement kann zweckmäßigerweise ein Riementrieb, ein Zahnradgetriebe, ein Pleuel, ein Stößel oder eine Welle sein. Durch die Verwendung von elektrisch isolierenden Werkstoffen für das Maschinenelement kann die galvanische Trennung einfach realisiert werden. Dabei kann vorteilhafterweise, je nach spezifischen Erfordernissen, wie beispielsweise der zu übertragenden Leistung, auf eine Vielzahl von kostengünstigen und wartungsarmen Standard-Maschinenelementen zurückgegriffen werden. Insbesondere vorteilhaft kann auf diese Weise eine Energieversorgung von Verbrauchern mit relativ hoher Leistungsaufnahme erfolgen. In an advantageous embodiment, the energy transmission element has a machine element for transmitting power. The machine element may conveniently be a belt drive, a gear transmission, a connecting rod, a plunger or a shaft. By using electrically insulating materials for the machine element, the galvanic separation can be easily realized. In this case, advantageously, depending on specific requirements, such as the power to be transmitted, resort to a variety of low-cost and low-maintenance standard machine elements. Particularly advantageous can be done in this way an energy supply of consumers with relatively high power consumption.

In einer weiteren Erfindungsvariante wird vorgeschlagen, dass die Energiewandlereinheit zur Wandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie ausgeführt ist. Die Energiewandlereinheit kann ein Photoelement oder/und eine Fotodiode aufweisen. Das Photoelement und/oder die Fotodiode können/kann vorteilhafterweise gegen Verschmutzung durch Umwelteinflüsse von Teilen der Umgebung gekapselt ausgeführt sein. In a further variant of the invention, it is proposed that the energy conversion unit is designed for the conversion of radiant energy into electrical energy. The energy converter unit may comprise a photoelement and / or a photodiode. The photoelement and / or the photodiode can / can advantageously be embodied encapsulated against contamination by environmental influences of parts of the environment.

Die Energieversorgungseinheit weist in dieser Ausführungsvariante zweckmäßigerweise eine Lichtquelle auf. Diese kann vorteilhafterweise als Leuchtdiode ausgebildet sein, was einen besonders energieeffizienten Betrieb erlaubt. Diese Ausführungsform der Erfindung ist dabei besonders vorteilhaft für Anwendungen mit geringer Leistungsaufnahme der elektrischen Verbraucher auf Hochspannungspotenzial. The energy supply unit expediently has a light source in this embodiment variant. This can be advantageously designed as a light emitting diode, which allows a particularly energy-efficient operation. This embodiment of the invention is particularly advantageous for applications with low power consumption of the electrical consumers to high voltage potential.

Das Energieübertragungselement kann einen Lichtleiter aufweisen. Der Lichtleiter wird vorteilhafterweise für Anwendungen mit stark beschränktem Bauraum für das Energieübertragungselement verwendet werden. The energy transfer element may comprise a light guide. The light guide will be advantageously used for applications with a very limited space for the energy transfer element.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Energieversorgungseinrichtung einen Signalgenerator. Dieser ist zweckmäßigerweise auf der Energiewandlerseite der galvanischen Trennung angeordnet. Der Signalgenerator ist vorteilhafterweise mit dem Energieübertragungselement zur Einspeisung von Signalen in Richtung zur Energieversorgungseinheit verbunden. Das Energieübertragungselement ist hierbei vorteilhafterweise ein Lichtleiter. So kann konstruktiver Mehraufwand, der durch eine gesonderte Übermittlung von Signalen entsteht, vermieden werden. In an advantageous development of the invention, the energy supply device comprises a signal generator. This is expediently arranged on the energy converter side of the galvanic isolation. The signal generator is advantageously connected to the energy transmission element for feeding signals in the direction of the power supply unit. The energy transmission element is advantageously a light guide. Thus, constructional overhead, which results from a separate transmission of signals, can be avoided.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Energieversorgung eines elektrischen Verbrauchers, bei dem der Verbraucher auf Hochspannungspotenzial betrieben wird, eine Energiewandlereinheit den Verbraucher mit Betriebsenergie versorgt, eine Energieversorgungseinheit die Energiewandlereinheit mit der Betriebsenergie speist und die Betriebsenergie durch ein Energieübertragungselement von der Energieversorgungseinheit zur Energiewandlereinheit geführt wird. The invention also relates to a method for supplying energy to an electrical consumer, in which the consumer is operated at high voltage potential, an energy converter unit supplies the consumer with operating energy, a power supply unit feeds the energy converter unit with the operating energy and the operating energy is conducted by an energy transfer element from the energy supply unit to the energy converter unit ,

Um eine vorteilhafte Energieversorgung für Verbraucher auf Hochspannungspotenzial zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Energieversorgungseinheit erfindungsgemäß auf Niederspannungspotenzial betrieben wird und das Energieübertragungselement das Hochspannungspotenzial vom Niederspannungspotenzial durch eine galvanische Trennung zwischen der Energiewandlereinheit und der Energieversorgungseinheit elektrisch trennt. In order to achieve an advantageous energy supply for consumers to high voltage potential, it is proposed that the energy supply unit is operated according to the invention at low voltage potential and the power transmission element electrically separates the high voltage potential from the low voltage potential by a galvanic isolation between the energy converter unit and the power supply unit.

Das Hochspannungspotenzial liegt zumindest 5 kV über dem Erdpotenzial und liegt im Hochspannungsbereich an, der durch elektrische Isolatoren von einem Niederspannungsbereich elektrisch getrennt wird. Das Niederspannungspotenzial liegt im Niederspannungsbereich an, in dem Spannungen unter 1 kV verwendet werden. Durch die galvanische Trennung, die durch das Energieübertragungselement hergestellt wird, kommt es nicht zu einem unerwünschten Spannungsausgleich zwischen dem Hochspannungsbereich und dem Niederspannungsbereich. The high voltage potential is at least 5 kV above ground potential and is in the high voltage range, which is electrically separated by electrical insulators from a low voltage range. The low voltage potential is in the low voltage range, where voltages below 1 kV are used. The galvanic isolation produced by the energy transfer element does not result in undesirable voltage equalization between the high voltage range and the low voltage range.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante überträgt das Energieübertragungselement Signale zwischen dem Hochspannungsbereich und dem Niederspannungsbereich. Diese Signale können Mess- und/oder Steuersignale sein. Die Übertragung der Mess- und/oder Steuersignale erfolgt vorteilhafterweise über einen Lichtleiter, der die galvanische Trennung zwischen dem Hochspannungsbereich und dem Niederspannungsbereich aufrechterhält. Die Signalübertragung im Bereich der galvanischen Trennung kann vorteilhafterweise über dasselbe Element vorgenommen werden, wie die Energieübertragung. Auf diese Weise kann die Übertragung von Signalen von dem Verbraucher auf Hochspannungspotenzial, der beispielsweise ein Messsystem oder ein Sensor ist, zu einer Einrichtung auf Niederspannungspotenzial, wie beispielsweise einer Steuer- und/oder Auswerteeinheit, besonders einfach realisiert werden. In a further advantageous embodiment variant, the energy transmission element transmits signals between the high-voltage region and the low-voltage region. These signals can be measurement and / or control signals. The transmission of the measurement and / or control signals is advantageously carried out via a light guide, which maintains the electrical isolation between the high voltage range and the low voltage range. The signal transmission in the field of galvanic isolation can advantageously be made via the same element as the energy transmission. In this way, the transmission of signals from the consumer to high-voltage potential, which is, for example, a measuring system or a sensor, to a device having low-voltage potential, such as a control and / or evaluation unit, can be implemented particularly easily.

Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen kombinierbar. The description given so far of advantageous embodiments of the invention contains numerous features that in the individual subclaims partially reproduced in several groups. However, these features may conveniently be considered individually and summarized to meaningful further combinations. In particular, these features can be combined individually and in any suitable combination with the method according to the invention and the device according to the invention according to the independent claims.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und/oder mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden. The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of embodiments, which will be described in connection with the drawings. The embodiments serve to illustrate the invention and do not limit the invention to the combination of features specified therein, not even with respect to functional features. In addition, suitable features of each embodiment may also be explicitly considered isolated, removed from one embodiment, incorporated into another embodiment to complement it, and / or combined with any of the claims.

Es zeigen: Show it:

1 eine Stromabnehmereinrichtung mit einem Pantografen und einer Energieversorgungseinrichtung zur pneumatischen Versorgung eines Verbrauchers mit Betriebsenergie, 1 a current collector with a pantograph and a power supply device for the pneumatic supply of a consumer with operating energy,

2 eine Energieversorgungseinrichtung, die mit einem Lichtleiter als Energieübertragungselement ausgestattet ist und 2 a power supply device which is equipped with a light guide as the energy transmission element and

3 eine weitere Energieversorgungseinrichtung mit einem als Riementrieb ausgeführten Energieübertragungselement. 3 a further power supply device with a designed as a belt drive energy transmission element.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Energieversorgungseinrichtung 2a. Die Energieversorgungseinrichtung 2a umfasst eine Energieversorgungseinheit 4a, eine Energiewandlereinheit 6a und ein Energieübertragungselement 8a. Die Energieversorgungseinheit 4a ist zum Zuführen von Energie mit dem Energieübertragungselement 8a an die Energiewandlereinheit 6a angeschlossen. 1 shows a schematic representation of a power supply device 2a , The power supply device 2a includes a power supply unit 4a , an energy converter unit 6a and a power transmission element 8a , The power supply unit 4a is for supplying energy with the energy transfer element 8a to the energy converter unit 6a connected.

Die Energiewandlereinheit 6a ist elektrisch leitend mit einem Verbraucher 10 auf Hochspannungspotenzial verbunden. Der Verbraucher 10 ist an einem Pantografen 12 angebracht, der einen Kontakt zu einer Oberleitung 14 aufweist. Der Pantograf 12 ist auf Isolatoren 16 elektrisch isoliert auf einer Pantografenmontageplatte 18 angebracht. Das Energieübertragungselement 8a ist durch die Pantografenmontageplatte 18 hindurchgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Pantograf eine Stromabnehmereinrichtung eines der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten elektrisch getriebenen Fahrzeugs, beispielsweise einer Lokomotive, eines Triebfahrzeugs, einer U-Bahn oder eines Oberleitungsbusses. The energy converter unit 6a is electrically conductive to a consumer 10 connected to high voltage potential. The consumer 10 is on a pantograph 12 attached, which makes contact with a catenary 14 having. The pantograph 12 is on insulators 16 electrically isolated on a pantograph mounting plate 18 appropriate. The energy transfer element 8a is through the pantograph mounting plate 18 passed. In this embodiment, the pantograph is a current collector device for the sake of clarity, not shown electrically driven vehicle, such as a locomotive, a traction vehicle, a subway or trolleybus.

Das Energieübertragungselement 8a ist als elektrisch nicht leitender Fluidkanal ausgeführt. Die Energieversorgungseinheit 4a ist ein Verdichter zur Verdichtung von Gas, kann aber alternativ auch eine Hydraulikpumpe sein. Die Energiewandlereinheit 6a ist ein Pneumatikgenerator, kann aber alternativ auch ein Hydraulikgenerator sein. The energy transfer element 8a is designed as electrically non-conductive fluid channel. The power supply unit 4a is a compressor for compressing gas, but may alternatively be a hydraulic pump. The energy converter unit 6a is a pneumatic generator, but may alternatively be a hydraulic generator.

Die Energieversorgungseinheit 4a ist unterhalb der Pantografenmontageplatte 18 und außerhalb des Hochspannungsbereichs 20 angeordnet und damit keinen äußeren Umwelteinflüssen ausgesetzt, so dass eine gesteigerte Robustheit der Energieversorgung erreicht wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Energieversorgungseinheit 4a auch zur Versorgung weiterer Systeme vorbereitet ist. Die Energieversorgungseinheit 4a ist beispielsweise eine zentrale Druckluftversorgung, die üblicherweise in Schienenfahrzeugen zum Betrieb von pneumatischen Türantrieben oder Bremssystemen vorgesehen ist. The power supply unit 4a is below the pantograph mounting plate 18 and outside the high voltage area 20 arranged and thus exposed to external environmental influences, so that an increased robustness of the power supply is achieved. Of course, it is also possible that the power supply unit 4a is also prepared for supplying other systems. The power supply unit 4a For example, is a central compressed air supply, which is usually provided in rail vehicles for the operation of pneumatic door drives or brake systems.

Da sowohl das Energieübertragungselement 8a mit seinem vom elektrisch isolierenden Gehäuse umgebenen Fluidkanal als auch die im Betrieb hindurchströmende Druckluft elektrisch isolierend sind, kommt es im Betrieb nicht zu einem Spannungsausgleich zwischen dem Pantografen 12 und dem Bereich unterhalb der Isolatoren 16. Das Energieübertragungselement 8a bildet insofern eine galvanische Trenneinheit 36a, die die geforderte galvanische Trennung zwischen dem Hochspannungsbereich 20 und dem Niederspannungsbereich 22 so in einer besonders einfach umsetzbaren Weise erzielt. Die galvanische Trenneinheit 36a kann umfasst im einfachsten Fall nur das Kunststoffgehäuse des Energieübertragungselements 8a mit dem darinnen liegenden Fluidkanal. Because both the energy transfer element 8a With its surrounded by the electrically insulating housing fluid channel and the compressed air flowing through during operation are electrically insulating, it comes in operation not to a voltage balance between the pantograph 12 and the area below the insulators 16 , The energy transfer element 8a forms insofar a galvanic separation unit 36a that the required galvanic isolation between the high voltage range 20 and the low voltage area 22 achieved in a particularly easy to implement manner. The galvanic separation unit 36a can in the simplest case, only the plastic housing of the energy transmission element 8a with the underlying fluid channel.

Der Hochspannungsbereich ist ein Bereich, der durch elektrische Isolatoren, z.B. die Isolatoren 16, elektrisch so von einem Niederspannungsbereich getrennt ist, dass Geräte im Hochspannungsbereich auf Hochspannungspotenzial betreibbar sind. Das Hochspannungspotenzial liegt zumindest auf 5 kV über dem Erdpotenzial. Im Niederspannungsbereich werden keine Spannungen über 1 kV verwendet. The high voltage area is an area that is covered by electrical insulators, such as the insulators 16 is electrically isolated from a low voltage range such that devices in the high voltage range are operable to high voltage potential. The high voltage potential is at least 5 kV above ground potential. In the low voltage range, voltages above 1 kV are not used.

Weiterhin umfasst die Energieversorgungseinrichtung 2a ein Element 24 mit einer eisabweisenden Beschichtung. Das Element ist die Wandung einer Entspannungskammer, die zur Expansion der durch das Energieübertragungselement 8a zur Energiewandlereinheit 6a geführten Druckluft vorbereitet ist. Das Element 24 kann aber auch ein zu der Entspannungskammer führendes oder von Entspannungskammer hinwegführendes Rohr sein. Die Beschichtung ist nach innen gewandt, bedeckt also die Oberflächen der Energiewandlereinheit 6a, die im Betrieb mit expandierender oder bereits expandierter Luft in Kontakt sind. Das eisabweisende Element ist so beschaffen, dass es die Ablagerung und/oder Bildung von Eis in der Energiewandlereinheit 6a verhindert oder zumindest vermindert. Die Beschichtung kann Polytetrafluorethylen oder einen anderen Stoff mit ähnlicher eisabweisender Eigenschaft enthalten. Furthermore, the energy supply device comprises 2a an element 24 with an ice-repellent coating. The element is the wall of a flash chamber, which is designed to expand through the energy transfer element 8a to Energy conversion unit 6a guided compressed air is prepared. The element 24 but can also be leading to the expansion chamber or leading away from the expansion chamber tube. The coating faces inwards, thus covering the surfaces of the energy conversion unit 6a which are in contact with expanding or already expanded air during operation. The ice-repellent element is such that it deposits and / or forms ice in the energy conversion unit 6a prevented or at least reduced. The coating may contain polytetrafluoroethylene or another substance with similar ice-repellency.

Die Energieversorgungseinrichtung 2a umfasst einen Energiespeicher 26. Der Energiespeicher 26, der ein Akkumulator oder ein Kondensator sein kann, ist an die Energieversorgungseinheit 6a angeschlossen zu seiner Versorgung mit Ladestrom. Der Energiespeicher 26 ist an den Verbraucher 10 angeschlossen zu dessen zumindest temporären Versorgung mit Energie. The power supply device 2a includes an energy store 26 , The energy storage 26 which may be a rechargeable battery or a capacitor is connected to the power supply unit 6a connected to its supply of charging current. The energy storage 26 is to the consumer 10 connected to its at least temporary supply of energy.

Die Energie zum Betrieb des Verbrauchers 10 wird von der Energieversorgungseinheit 4a in Form von mechanischer Energie bereitgestellt, in dem Energieübertragungselement 8a zur Energiewandlereinheit 6a geführt, durch die Energiewandlereinheit 6a in elektrische Energie gewandelt und dem Verbraucher 10 zugeleitet. Zweckmäßigerweise wird im regulären Betrieb ein Teil der von der Energiewandlereinheit 6a umgewandelten Energie zum Betrieb des Verbrauchers 10 und ein anderer Teil zum Laden des Energiespeichers 26 verwendet. The energy to the operation of the consumer 10 is from the power supply unit 4a provided in the form of mechanical energy, in the energy transfer element 8a to the energy converter unit 6a guided, by the energy converter unit 6a converted into electrical energy and the consumer 10 fed. Conveniently, in regular operation, part of the energy converter unit 6a converted energy to the operation of the consumer 10 and another part for charging the energy storage 26 used.

Im regulären Betrieb erfolgt die Versorgung des Verbrauchers 10 zweckmäßigerweise über die Energiewandlereinheit 6a. Fallen die Energieversorgungseinheit 4a und/oder die Energiewandlereinheit 6a durch einen Defekt aus, so wird die Energieversorgung des Verbrauchers 10 durch den Energiespeicher 26 zumindest temporär aufrechterhalten. Vorteilhafterweise wird so eine zumindest temporäre Redundanz der Energieversorgung realisiert. In regular operation, the supply of the consumer takes place 10 expediently via the energy converter unit 6a , Fall the power supply unit 4a and / or the energy conversion unit 6a due to a defect, so will the power supply of the consumer 10 through the energy storage 26 at least temporarily maintained. Advantageously, such an at least temporary redundancy of the power supply is realized.

Zur Umwandlung der als Gasdruck gespeicherten mechanischen Energie in elektrische Energie wird das Gas in der Energiewandlereinheit 6a in dem Pneumatikgenerator entspannt. Dabei kühlt das Gas ggf. unter den Gefrierpunkt von Wasser ab, so dass kondensierte Feuchtigkeit zu Eis wird. Dieses kann mechanische Elemente der Energiewandlereinheit 6a blockieren oder anderweitig den Umwandlungsprozess stören. Um dies zu vermeiden, sollten die gebildeten Eiskristalle möglichst mit dem aus der Energiewandlereinheit 6a herausgeführten Gas ausgetragen werden. Um einem Festsetzen des Eises im Innern der Energiewandlereinheit 6a entgegenzuwirken und einen Austrag zu fördern, sind innere Bereiche der Energiewandlereinheit 6a mit einer eisabweisenden Beschichtung versehen, die auf eines oder mehrere entsprechende Elemente 24 aufgebracht ist. Das eisabweisende Element ist so angeordnet, dass eine gesteigerte Robustheit der Energieversorgung der Verbraucher 10 erzielt wird. Zweckmäßigerweise kann dem Gas Wasserdampf entzogen werden, es kann also getrocknet werden, zur Verminderung der Leitfähigkeit und zur Verminderung der potentiellen Eisbildung. To convert the stored as gas pressure mechanical energy into electrical energy, the gas in the energy converter unit 6a relaxed in the pneumatic generator. If necessary, the gas cools below freezing point of water, so that condensed moisture becomes ice. This can be mechanical elements of the energy conversion unit 6a block or otherwise disrupt the conversion process. To avoid this, the ice crystals formed should, if possible, with the from the energy converter unit 6a discharged gas are discharged. To a setting of the ice inside the energy converter unit 6a counteract and promote a discharge are internal areas of the energy conversion unit 6a provided with an ice-repellent coating based on one or more corresponding elements 24 is applied. The ice-repellent element is arranged so that increased robustness of the power supply to the consumer 10 is achieved. Conveniently, water vapor can be removed from the gas, so it can be dried to reduce the conductivity and to reduce the potential ice formation.

Ein weiteres Beispiel einer Energieversorgungseinrichtung 2b ist in 2 schematisch gezeigt. Die Beschreibungen nachfolgender Ausführungsbeispiele beschränken sich generell im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel aus 1, auf das bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert und nicht erwähnte Merkmale sind in den folgenden Ausführungsbeispielen übernommen, ohne dass sie erneut beschrieben sind. Another example of a power supply device 2 B is in 2 shown schematically. The descriptions of subsequent embodiments are generally limited to the differences from the embodiment in general 1 which is referred to with regard to features and functions that remain the same. Substantially identical components are basically numbered with the same reference numerals, and features not mentioned are adopted in the following exemplary embodiments without being described again.

Die Energieversorgungseinheit 4b enthält eine Lichtquelle 38, das Energieübertragungselement 8b enthält einen Lichtleiter und die Energiewandlereinheit 6b ist mit einem Photoelement versehen. The power supply unit 4b contains a light source 38 , the energy transfer element 8b contains a light guide and the energy converter unit 6b is provided with a photoelement.

Vorteilhafterweise ist die Energieversorgungseinheit 4b als Leuchtdiode ausgeführt, wodurch eine hohe Energieeffizienz erzielt wird. Das Energieübertragungselement 8b mit seinem Lichtleiter ist so angeordnet, dass ein geringer Verbrauch an Bauraum realisiert wird. Weiterhin ist der Lichtleiter elektrisch nicht leitend, so dass die galvanische Trennung durch eine galvanische Trenneinheit 36b in Form des Lichtleiters realisiert ist und es nicht zu einem Spannungsausgleich zwischen dem Bereich unterhalb der Isolatoren 16 und dem Pantografen 12 kommt. Advantageously, the power supply unit 4b designed as a light-emitting diode, whereby a high energy efficiency is achieved. The energy transfer element 8b with its light guide is arranged so that a low consumption of space is realized. Furthermore, the light guide is electrically non-conductive, so that the galvanic isolation by a galvanic separation unit 36b is realized in the form of the light guide and not to a voltage balance between the area below the insulators 16 and the pantograph 12 comes.

Weiterhin umfasst die Energieversorgungseinrichtung 2b einen Signalgenerator 28, einen Signalumsetzer 30 und eine Steuer-/Auswerteeinheit 32. Furthermore, the energy supply device comprises 2 B a signal generator 28 , a signal converter 30 and a control / evaluation unit 32 ,

Der Signalgenerator 28 ist auf der Energiewandlerseite der galvanischen Trennung bzw. Trenneinheit 36b, also im Hochspannungsbereich 20, angeordnet und mit dem elektrischen Verbraucher 10 über eine Signalleitung verbunden. Weiterhin ist der Signalgenerator 28 mit dem Energieübertragungselement 8b über einen optischen Leiter und ein Einkoppelelement verbunden zur Einspeisung von Signalen in das Energieübertragungselement 8b in Richtung zur Energieversorgungseinheit 4b. Über ein im Energieübertragungselement 8b angeordnetes Auskoppelelement werden optische Signale aus dem Energieübertragungselement 8b ausgekoppelt und über einen weiteren optischen Leiter dem Signalumsetzer 30 zugeführt. Der Signalumsetzer 30 ist zur Umsetzung von optischen Signalen des Signalgenerators 28 in elektrische Signale und zur Weiterleitung dieser an die Steuer-/Auswerteeinheit 32 vorbereitet. Die Steuer-/Auswerteeinheit 32 wertet die Signale aus zur weiteren Verwendung, z.B. in einem Fahrerstand. Eine Übermittlung von Signalen von dem Verbraucher 10 zur Steuer-/Auswerteeinheit 32 kann so in besonders einfacher Weise realisiert werden, da die Signalübermittlung im Bereich der galvanischen Trennung 36b über dieselbe Einrichtung erfolgt wie die Energieübertragung. The signal generator 28 is on the energy converter side of the galvanic isolation or separation unit 36b , ie in the high voltage range 20 , arranged and connected to the electrical load 10 connected via a signal line. Furthermore, the signal generator 28 with the energy transfer element 8b connected via an optical conductor and a coupling element for feeding signals into the energy transmission element 8b towards the power supply unit 4b , About one in the energy transfer element 8b arranged decoupling element become optical signals from the energy transmission element 8b decoupled and via another optical conductor the signal converter 30 fed. The signal converter 30 is to implement optical signals of the signal generator 28 into electrical signals and for forwarding them to the control / evaluation unit 32 prepared. The control / evaluation unit 32 evaluates the signals for further use, eg in a driver's station. A transmission of signals from the consumer 10 to the control / evaluation unit 32 can be realized in a particularly simple manner, since the signal transmission in the field of galvanic isolation 36b via the same device as the energy transfer.

Die Energie zur Versorgung des Verbrauchers 10 wird von der Energieversorgungseinheit 4b in Form von Strahlungsenergie bereitgestellt, in dem Energieübertragungselement 8b zur Energiewandlereinheit 6b geleitet, durch die Energiewandlereinheit 6b in elektrische Energie gewandelt und dem Verbraucher 10 zugeleitet. The energy to supply the consumer 10 is from the power supply unit 4b provided in the form of radiant energy, in the energy transfer element 8b to the energy converter unit 6b passed through the energy converter unit 6b converted into electrical energy and the consumer 10 fed.

Der Verbraucher 10 ist ein Messsystem, ein Diagnosesystem oder ein Sensor, der physikalische Größen erfasst, wie eine Oberleitungsspannung oder eine Druckkraft des Pantografen 12 gegen die Oberleitung 14, und in ein elektrisches Signal wandelt. Dieses wird über die elektrische Signalleitung an den Signalgenerator 28 geleitet. Der Signalgenerator 28 setzt das Messsignal so um, dass eine Leitung im Energieübertragungselement 8b, das hier ein Lichtleiter ist, möglich ist. Der Signalumsetzer 30 empfängt das Messsignal über eine Ankopplung an das Energieübertragungselement 8b und setzt das Messsignal in ein elektrisches Messsignal um. Die Steuer-/Auswerteeinheit 32 dient zur Auswertung des Messsignals. The consumer 10 is a measurement system, a diagnostic system, or a sensor that detects physical quantities, such as a catenary stress or a pantograph's compressive force 12 against the overhead line 14 , and converts into an electrical signal. This is via the electrical signal line to the signal generator 28 directed. The signal generator 28 sets the measurement signal so that a line in the energy transfer element 8b , which is a light guide here, is possible. The signal converter 30 receives the measurement signal via a coupling to the energy transfer element 8b and converts the measurement signal into an electrical measurement signal. The control / evaluation unit 32 serves for the evaluation of the measuring signal.

Alternativ kann der Verbraucher 10 ein Aktuator sein, der beispielsweise auf bewegliche Teile der Stromabnehmereinrichtung einwirkt. Die Ansteuerung des Verbrauchers 10 erfolgt über die Steuer-/Auswerteeinheit 32, die ein elektrisches Steuersignal an den Signalumsetzer 30 weiterleitet. Der Signalumsetzer 30 setzt das Steuersignal so um, dass eine Weiterleitung in dem Energieübertragungselement 8b, das ein Lichtleiter ist, möglich ist. Der Signalumsetzer 30 erfasst das Steuersignal über eine Ankopplung an dem Energieübertragungselement 8b und setzt das Steuersignal in ein elektrisches Steuersignal zur Weiterleitung an den Verbraucher 10 um. Der Verbraucher 10 wird durch das so übertragene Steuersignal gesteuert. Alternatively, the consumer can 10 be an actuator, for example, acting on moving parts of the pantograph. The control of the consumer 10 via the control / evaluation unit 32 that sends an electrical control signal to the signal converter 30 forwards. The signal converter 30 converts the control signal so that a forwarding in the energy transmission element 8b which is a light guide is possible. The signal converter 30 detects the control signal via a coupling to the power transmission element 8b and sets the control signal in an electrical control signal for transmission to the consumer 10 around. The consumer 10 is controlled by the thus transmitted control signal.

Selbstverständlich können die zur Signalübertragung vorgesehenen Komponenten der Energieversorgungseinrichtung 2b so vorbereitet sein, dass auch eine parallele Übermittlung von Messsignalen und Steuersignalen über das Energieübertragungselement 8b erfolgen kann. Of course, provided for signal transmission components of the power supply device 2 B be prepared so that also a parallel transmission of measurement signals and control signals via the energy transmission element 8b can be done.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Energieversorgungseinrichtung 2c ist in 3 dargestellt. Another embodiment of a power supply device 2c is in 3 shown.

Die Energieversorgungseinheit 4c ist eine Elektromotor, das Energieübertragungselement 8c umfasst einen Riementrieb und die Energiewandlereinheit 6c ist eine Generator. Weiterhin umfasst die Energieversorgungseinrichtung 2c ein Gehäuse 34, das beispielsweise zum Schutz des Energieübertragungselements 8c vor Witterungseinflüssen vorbereitet ist. Das Gehäuse 34 ist zweiteilig ausgeführt und so angeordnet, dass es nicht zu einer Beeinträchtigung der galvanischen Trennung 36c zwischen dem Hochspannungsbereich 20 und dem Niederspannungsbereich 22 kommt. Die galvanische Trennung ist insofern durch eine galvanische Trenneinheit 36c realisiert, die den Riementrieb und das Gehäuse 34 umfasst. The power supply unit 4c is an electric motor, the energy transfer element 8c includes a belt drive and the energy converter unit 6c is a generator. Furthermore, the energy supply device comprises 2c a housing 34 For example, to protect the energy transfer element 8c is prepared from the weather. The housing 34 is made in two parts and arranged so that it does not affect the galvanic isolation 36c between the high voltage area 20 and the low voltage area 22 comes. The galvanic separation is insofar by a galvanic separation unit 36c realized that the belt drive and the housing 34 includes.

Die Energie zur Versorgung des Verbrauchers 10 wird von der Energieversorgungseinheit 4c in Form von mechanischer Energie bereitgestellt, in dem Energieübertragungselement 8c zur Energiewandlereinheit 6c geführt, durch die Energiewandlereinheit 6c in elektrische Energie gewandelt und dem Verbraucher 10 zugeleitet. The energy to supply the consumer 10 is from the power supply unit 4c provided in the form of mechanical energy, in the energy transfer element 8c to the energy converter unit 6c guided, by the energy converter unit 6c converted into electrical energy and the consumer 10 fed.

Vorteilhafterweise wird so ein hoher Gesamtwirkungsgrad der Energieversorgung erzielt, da der Wirkungsgrad des Energieübertragungselements 8c, also des Riementriebs, vergleichsweise hoch ist. Insbesondere vorteilhaft ist die Energieversorgungseinrichtung 2c für die Versorgung von Verbrauchern 10 mit vergleichsweise hoher Leistungsaufnahme geeignet. Advantageously, such a high overall efficiency of the power supply is achieved because the efficiency of the energy transfer element 8c , So the belt drive, is relatively high. Particularly advantageous is the power supply device 2c for the supply of consumers 10 suitable for comparatively high power consumption.

Die notwendige galvanische Trennung 36c zwischen dem Pantografen 12 und dem Bereich unterhalb der Isolatoren 16 kann durch die Wahl eines elektrisch isolierenden Riemenwerkstoffs auf besonders einfache Weise erreicht werden. The necessary galvanic isolation 36c between the pantograph 12 and the area below the insulators 16 can be achieved by the choice of an electrically insulating belt material in a particularly simple manner.

Selbstverständlich können auch andere Maschinenelemente zur Kraftübertragung eingesetzt werden, beispielsweise Zahnränder, Wellen, Seile oder Ketten. Of course, other machine elements can be used for power transmission, such as gears, shafts, ropes or chains.

Claims

Energy supply device ( 2a -C) for an electrical consumer ( 10 ) for operation at high voltage potential, with an energy conversion unit ( 6a -C) for the supply of the consumer ( 10 ) with operating power, a power supply unit ( 4a C) for supplying the energy conversion unit ( 6a C) with the operating energy and an energy transfer element ( 8a C) for supplying the operating energy from the power supply unit ( 4a -C) to the energy conversion unit ( 6a -C), characterized in that the Energy transfer element ( 8a -C) a galvanic isolation ( 36a -C) between the energy converter unit ( 6a -C) and the power supply unit ( 4a -C).

Energy supply device ( 2a C) according to claim 1, characterized by a pantograph ( 12 ) and a pantograph mounting plate ( 18 ), wherein the energy transfer element ( 8a -C) through the pantograph mounting plate ( 18 ) is passed.

Energy supply device ( 2a -C) according to claim 1 or 2, characterized by one with the consumer ( 10 ) connected to the energy supply energy storage ( 26 ), which is used for energy absorption with the energy conversion unit ( 6a -C) is connected.

Energy supply device ( 2a . 2c ) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy conversion unit ( 6a . 6c ) is designed for the conversion of mechanical energy into electrical energy.

Energy supply device ( 2a ) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy transfer element ( 8a ) has a fluid channel.

Energy supply device ( 2a ) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy supply unit ( 4a ) has a compressor.

Energy supply device ( 2a ) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy supply unit ( 4a ) has a hydraulic pump.

Energy supply device ( 2a ) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy conversion unit ( 6a ) an element ( 24 ) having an inwardly facing, ice-repellent coating.

Energy supply device ( 2c ) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy transfer element ( 8c ) has a machine element for power transmission.

Energy supply device ( 2 B ) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy conversion unit ( 6b ) is designed for the conversion of radiant energy into electrical energy.

Energy supply device ( 2 B ) according to claim 10, characterized in that the power supply unit ( 4b ) a light source ( 38 ) having.

Energy supply device ( 2 B ) according to claim 10 or 11, characterized in that the energy transfer element ( 8b ) has a light guide.

Energy supply device ( 2c ) according to any one of claims 10 to 12, characterized by a on the energy converter side of the galvanic isolation ( 36c ) arranged signal generator ( 28 ) connected to the energy transfer element ( 8c ) for feeding signals in the direction of the power supply unit ( 4c ) is connected by signal technology.

Method for supplying energy to an electrical consumer ( 10 ), in which the consumer is operated at high voltage potential, an energy conversion unit ( 6a C) supplies the consumer with operating power, a power supply unit ( 4a C) the energy conversion unit ( 6a C) feeds the operating energy and the operating energy through a power transmission element ( 8a -C) from the power supply unit ( 4a -C) to the energy conversion unit ( 6a C), characterized in that the power supply unit ( 4a -C) is operated at low voltage potential and the energy transfer element ( 8a -C) the high-voltage potential from the low-voltage potential by galvanic isolation ( 36a -C) between the energy converter unit ( 6a -C) and the power supply unit ( 4a -C) separates electrically.

Power supply method according to claim 14, characterized in that the energy transfer element ( 8b ) Measuring and / or control signals between the high voltage range 20 and the low voltage area 22 transfers.