DE102018105300A1

DE102018105300A1 - DC TRANSMISSION OVER POWER RAILS

Info

Publication number: DE102018105300A1
Application number: DE102018105300.2A
Authority: DE
Inventors: Faical Turki
Original assignee: Paul Vahle GmbH and Co KG
Current assignee: Paul Vahle GmbH and Co KG
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2019-09-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schleifleitungssystem (1) mit mindestens einer Schleifleitung (2), welche mehrere parallel zueinander angeordnete Stromschienen (3) aufweist, und mindestens einer Einspeisequelle (16) zur Versorgung entlang der Schleifleitung (2) bewegbarer elektrischer Verbraucher (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifleitung (2) mit Gleichspannung oder Gleichstrom gespeist ist und entlang der Schleifleitung (2) mindestens ein elektrischer Energiespeicher (18, 22), insbesondere in Form eines Pufferkondensators (18) oder einer Batterie, angeordnet ist, welcher mit seinen Polen (18a, 18b; 22a, 22b) mit der den Pluspol (3a) und den Minuspol (3b) bildenden Stromschienen (3) der Schleifleitung (2) in Verbindung ist.The invention relates to a conductor rail system (1) having at least one conductor line (2), which has a plurality of mutually parallel busbars (3), and at least one feed source (16) for supply along the conductor rail (2) movable electrical loads (5) characterized in that the conductor rail (2) is supplied with direct current or DC and along the conductor rail (2) at least one electrical energy store (18, 22), in particular in the form of a buffer capacitor (18) or a battery is arranged, which with its poles (18a, 18b, 22a, 22b) with the positive pole (3a) and the negative pole (3b) forming busbars (3) of the conductor rail (2) is in communication.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schleifleitungssystem mit mindestens einer Schleifleitung und mindestens einer Einspeisequelle zur Versorgung entlang der Schleifleitung bewegbarer elektrischer Verbraucher.The present invention relates to a conductor rail system with at least one conductor rail and at least one feed source for supply along the conductor rail of movable electrical consumers.

Ein gattungsgemäßes Schleifleitungssystem wird z.B. bei Hängebahnen 4, wie sie in 1 beispielsweise dargestellt sind, verwendet, mit denen Produkte 8 im Fabrikationsprozess in der richtigen Abfolge zu den verschiedenen Fertigungsstationen bewegt werden. Entlang der Schleifleitung 2 des Schleifleitungssystems 1' verfahren Verbraucher 5, die auch als Läufer bezeichnet werden. Der Drehstromantrieb 6 für die auf der Hängebahn 4 bewegten Läufer ist dabei in diese integriert, wie in 1 dargestellt. Die Energieversorgung der Läufer wird dabei über die Stromschienen 3 des Schleifleitungssystems 1'sichergestellt. Der Läufer weist dabei einen Rahmen 9 auf, der auf der Hängebahn 4 entlangrollt und weist zusätzlich eine Steuerung 7 auf, in der Gleichrichter, Wechselrichter, etc. angeordnet sind. Ähnliche Konzepte sind bei Kränen zu finden, bei denen die Elektromotoren in dem Läufer angeordnet sind und ebenfalls mit Strom versorgt werden müssen. Zusätzlich sind oft weitere Antriebe zum Heben und zum horizontalen Positionieren vorhanden.A generic conductor rail system is eg overhead monorail systems 4 as they are in 1 For example, shown used with which products 8th be moved in the correct sequence to the various production stations in the manufacturing process. Along the conductor rail 2 of the conductor rail system 1' procedure consumers 5 , which are also referred to as runners. The three-phase drive 6 for those on the monorail 4 moving runner is integrated into this, as in 1 shown. The power supply of the rotor is thereby over the busbars 3 of the conductor rail system 1' ensured. The runner has a frame 9 up on the monorail 4 rolls along and additionally has a controller 7 on, in the rectifier, inverters, etc. are arranged. Similar concepts can be found in cranes, in which the electric motors are arranged in the rotor and also need to be supplied with power. In addition, there are often other drives for lifting and for horizontal positioning.

Schleifleitungssysteme mit Stromschienen sind in der industriellen Produktion aber nicht nur auf die zuvor beschriebenen Anwendungen begrenzt. Weitere Beispiele sind Hubmaschinen zum Anheben schwerer Lasten während der Produktion oder Regalbediengeräte. Teilweise werden auch spezialisierte und teure Werkzeugmaschinen zwischen verschiedenen Fertigungsstationen bewegt. Conductor rail systems with busbars are limited in industrial production but not only to the applications described above. Other examples are lifting machines for lifting heavy loads during production or storage and retrieval machines. In some cases, specialized and expensive machine tools are moved between different production stations.

Dies ermöglicht eine sehr große Flexibilität bei vertretbaren Kosten. Mit dem Einzug von innovativen und hochflexiblen Produktionsverfahren wird der Einsatz von gattungsgemäßen Schleifleitungssystemen weiter zunehmen. Schleifleitungssysteme sind zudem ein zentraler Aspekt für die Industrie 4.0, da deren Stromschienen mit geeigneten Modulationsverfahren auch zur störsicheren und schnellen Übertragung von Daten genutzt werden können.This allows a very high flexibility at a reasonable cost. With the advent of innovative and highly flexible production processes, the use of generic conductor rail systems will continue to increase. Conductor rail systems are also a key aspect for the industry 4.0 because their busbars can also be used for interference-free and fast transmission of data with suitable modulation methods.

Heute verwendet man in der Regel die weitverbreitete Drehstromversorgung mit 400V auch für die Energieversorgung über Schleifleitungen. Demzufolge muss die Schleifleitung drei Stromschienen für die drei Phasen L1, L2 und L3, eine weitere Stromschiene als PE-Leiter und evtl. noch eine Stromschiene als Neutral-Leiter N, aufweisen. Die Stromschienen können als reine Leitungsverlängerungen betrachtet werden, um den Verbrauchern, worunter wir Läufer und andere bewegliche Aggregate an der Stromschiene verstehen, den 400 V-Drehstrom zuzuführen.Today, the widespread three-phase supply with 400V is usually used for power supply via conductor rails. As a result, the conductor rail must have three busbars for the three phases L1 . L2 and L3 , Another busbar as a PE conductor and possibly even a busbar as a neutral conductor N, have. The busbars can be considered as pure line extensions to supply the consumers, by which we mean runners and other moving aggregates on the busbar, the 400 V three-phase current.

Daraus folgt, dass die zum Betrieb der in den Läufern 5 befindlichen Elektromotoren 6 oder anderen Verbrauchern benötigte Leistungselektronik in diese integriert werden muss, wie es in 2 dargestellt ist. Die 2 zeigt ein Ersatzschaltbild eines gattungsgemäßen, mit Wechselstrom betriebenen, Schleifleitungssystems 1'. Gespeist wird das Schleifleitungssystem von einem Wechselstromnetz (AC-Netz) 10, deren Phasenleitern L1, L2 und L3 sowie die nicht dargestellten PE- und ggfs. N-Leiter direkt mit den Stromschienen 3 der Schleifleitung 2 verbunden sind. Der Gleichrichter 11, Zwischenkreiskondensator 12 und Wechselrichter 13 sind dabei auf dem Verbraucher 5 zusätzlich zur Drehstrommaschine 14 angeordnet und müssen mit diesem mitbewegt werden.It follows that to operate in the runners 5 located electric motors 6 or other consumers required power electronics must be integrated into this, as it is in 2 is shown. The 2 shows an equivalent circuit diagram of a generic, powered with alternating current, conductor rail system 1' , The conductor rail system is powered by an AC network (AC network) 10 whose phase conductors L1 . L2 and L3 as well as the non-illustrated PE and, if necessary, N-conductor directly to the busbars 3 the conductor rail 2 are connected. The rectifier 11 , DC link capacitor 12 and inverters 13 are there on the consumer 5 in addition to the three-phase machine 14 arranged and must be moved with this.

Jeder Verbraucher 5 des Schleifleitungssystems benötigt somit einen Gleichrichter 11, mindestens einen Zwischenkreiskondensator 12 und einen Wechselrichter 13. Alle diese Komponenten müssen dabei so ausgelegt sein, dass sie auch kurze Lastspitzen bedienen können. Damit werden sie zwangsläufig groß und teuer. Weiterhin muss die Energie beim Abbremsen oder Absenken entweder in Bremswiderständen verheizt oder durch teure Rückspeisestromrichter in das AC-Netz zurückgespeist werden. Das erhöht die Anzahl der Komponenten und den Platzbedarf zusätzlich. Für Elektrohängebahnen bedeutet dies zusätzliche zu bewegende Massen, wodurch sich die Reibungsverluste nachteilig vergrößern.Every consumer 5 of the conductor rail system thus requires a rectifier 11 , at least one DC link capacitor 12 and an inverter 13 , All these components must be designed so that they can also serve short peak loads. This inevitably makes them big and expensive. Furthermore, during braking or lowering, the energy must either be burned in braking resistors or fed back into the AC network through expensive regenerative power converters. This additionally increases the number of components and the space required. For overhead monorail this means additional masses to be moved, which increases the friction losses adversely.

Die Nutzung von Energiespeichern ist ebenfalls schwierig. Bei Netzausfällen können zudem die Elektrohängebahn-Läufer nicht mehr kontrolliert bewegt werden. Daher ist ein hoher Sicherheitsabstand zwischen den Läufern notwendig, auch weil ein Mitführen von Energiespeichern die Masse des Fahrzeugs nachteilig erhöht.The use of energy storage is also difficult. In the event of power failures, the electric monorail runners can no longer be moved in a controlled manner. Therefore, a high safety distance between the runners is necessary, also because carrying energy stores adversely increases the mass of the vehicle.

Gleichzeitig haben die Stromschienen aufgrund ihrer Länge, die in der industriellen Praxis durchaus 1000 Meter erreichen kann, einen nicht zu vernachlässigenden Induktivitätsbelag. Um diesen zu kompensieren, muss der Schleifleitung außer Wirk- auch Blindleistung zugeführt werden. Dies erhöht den auf der Schiene fließenden Strom und damit die Ohm'schen Verluste in der Stromschiene, ohne die zu den Verbrauchern transportierte Wirkleistung zu steigern. Zum Ausgleich sind die Schienen mit einem kleineren Widerstand auszulegen, als es ohne Blindleistung notwendig wäre. Die Reduzierung des Widerstandes der Stromschienen kann nur durch eine Vergrößerung ihres Querschnitts erreicht werden, wodurch die Kosten für das zusätzlich benötigte Kupfer für die Stromschienen steigen.At the same time, the busbars have a non-negligible inductance due to their length, which can reach 1000 meters in industrial practice. In order to compensate for this, the grinding line must be supplied with active power as well as reactive power. This increases the current flowing on the rail and thus the ohmic losses in the busbar, without increasing the active power transported to the consumers. To compensate, the rails are designed with a smaller resistance than would be necessary without reactive power. The reduction of the resistance of the busbars can only be achieved by increasing their cross-section, which increases the cost of the additionally required copper for the busbars.

Ab einer gewissen Länge der Stromschiene ist der Blindstrombedarf so groß, dass eine weitere Vergrößerung des Querschnitts wirtschaftlich nicht mehr vertretbar ist. Daher wird die Schleifleitung in diesem Fall in mehrere elektrisch getrennte Segmente unterteilt. Jedes Segment benötigt dann einen eigenen Drehstrom-Einspeisepunkt, was zusätzlichen Aufwand bedeutet. Außerdem reduziert die notwendige elektrische Unterbrechung zwischen den Segmenten die Flexibilität des Gesamtsystems. From a certain length of the busbar, the reactive power requirement is so great that further enlargement of the cross section is no longer economically justifiable. Therefore, in this case, the conductor line is divided into a plurality of electrically separated segments. Each segment then requires its own three-phase supply point, which means additional effort. In addition, the necessary electrical interruption between the segments reduces the flexibility of the overall system.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Schleifleitungssystem bereitzustellen, welches die vorbeschriebenen Nachteile umgeht.Object of the present invention is therefore to provide a conductor rail system which circumvents the disadvantages described above.

Diese Aufgabe wird mit einem Schleifleitungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Schleifleitungssystems nach Anspruch 1 ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.This object is achieved with a conductor rail system having the features of claim 1. Further advantageous embodiments of the conductor rail system according to claim 1 result from the features of the subclaims.

Das erfindungsgemäße Schleifleitungssystem zeichnet sich dadurch aus, dass über die Schleifleitung die Verbraucher mit Gleichspannung oder Gleichstrom versorgt werden, und dass entlang der Schleifleitung und/oder an mindestens einem Verbraucher mindestens ein Energiespeicher, insbesondere in Form eines Kondensators oder einer Batterie, angeordnet ist, welcher mit seinen Polen mit der den Pluspol und den Minuspol bildenden Stromschienen der Schleifleitung in Verbindung ist.The conductor rail system according to the invention is characterized in that the consumers are supplied with direct voltage or direct current via the conductor rail and that at least one energy store, in particular in the form of a capacitor or a battery, is arranged along the conductor rail and / or at least one consumer with its poles with the positive pole and the negative pole forming busbars of the conductor rail is in communication.

Es ist zudem vorteilhaft, wenn beim erfindungsgemäßen Schleifleitungssystem mindestens ein Energiespeicher an einem Ort entlang der Schleifleitung angeordnet ist, an dem fortwährend oder immer wiederkehrend eine erhöhte Energieentnahme seitens eines oder mehrerer Verbraucher erfolgt. Hierdurch kann der Spannungsabfall an diesem Ort vorteilhaft verringert bzw. ganz vermieden werden.It is also advantageous if in the conductor rail system according to the invention at least one energy storage device is arranged at a location along the conductor rail, at which an increased or continuous energy extraction by one or more consumers occurs continuously or repeatedly. As a result, the voltage drop at this location can advantageously be reduced or avoided altogether.

Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn beim erfindungsgemäßen Schleifleitungssystem einer oder mehrere Energiespeicher von einer Steuerungselektronik gesteuert bzw. geregelt ist bzw. sind, um Spannungsschwankungen auf der Schleifleitung zu verkleinern oder auszugleichen. Hierdurch wird vorteilhaft eine nachteilige Beeinflussung der übrigen über die Schleifleitung versorgten Verbraucher vermieden.It is also advantageous if the inventive conductor rail system one or more energy storage is controlled or regulated by an electronic control system or to reduce or compensate for voltage fluctuations on the conductor rail. As a result, a disadvantageous influence on the other consumers supplied via the conductor line is advantageously avoided.

Wenn über die erfindungsgemäße Schleifleitung gleichzeitig viele Verbraucher versorgt werden und jeder Verbraucher kurzzeitig einen hohen Spitzenleistungsbedarf hat, ist nicht damit zu rechnen, dass alle Verbraucher gleichzeitig eine sehr große Leistung anfordern. Daher reicht es meist aus, den zentralen Gleichrichter und einen Zwischenkreiskondensator so auszulegen, dass sie zusätzlich zur Gesamtnennleistung aller Verbraucher nur einen vergleichsweise kleinen Aufschlag für Lastspitzen abdecken müssen. Damit kann der zentrale Gleichrichter nicht nur kleiner und kostengünstiger ausgebildet sein, sondern kann auch die meiste Zeit in seinem Auslegungspunkt arbeiten, wodurch er eine höhere Effizienz erreichen kann.If at the same time many consumers are supplied via the conductor line according to the invention and each consumer has a short peak current power requirement, it is not to be expected that all consumers at the same time request a very large power. Therefore, it is usually sufficient to design the central rectifier and a DC link capacitor in such a way that they only have to cover a comparatively small surcharge for peak loads, in addition to the overall rated power of all consumers. Thus, not only can the central rectifier be made smaller and less expensive, but it can also work most of its time at its design point, allowing it to achieve higher efficiency.

Gleichzeitig kann der zentrale Gleichrichter auch deshalb deutlich effizienter ausgelegt werden, weil er eine größere Leistungsklasse hat und daher leichter einen guten Wirkungsgrad erzielt. Durch die Gleichspannungseinspeisung ist somit eine effiziente Auslegung möglich und die Verbraucher benötigen im Gegensatz zur Drehstrom- bzw. Wechselstromeinspeisung keinen Gleichrichter, wodurch vorteilhaft die Kosten gesenkt werden. Ebenso kann die Zwischenkreiskapazität deutlich kleiner ausfallen, da sie nun von allen Verbrauchern geteilt wird und damit - wie beim Gleichrichter - der für Spitzenströme nötige Aufschlag reduziert wird.At the same time, the central rectifier can therefore be designed much more efficiently because it has a larger power class and therefore more easily achieves good efficiency. The DC voltage supply thus an efficient design is possible and consumers need in contrast to the three-phase or AC power supply no rectifier, which advantageously the cost can be reduced. Likewise, the DC link capacity can be significantly smaller, since it is now shared by all consumers and thus - as in the rectifier - the necessary for peak currents impact is reduced.

Darüber hinaus erlaubt eine direkte Versorgung der Motor-Wechselrichter mit Gleichstrom über eine gemeinsame Stromschiene im Gegensatz zu Drehstromsystemen einen direkten Energieaustausch zwischen den einzelnen Antrieben beim Abbremsen oder Absenken. Damit kann auf die bei Drehstromsystemen benötigten Bremswiderstände verzichtet werden, wodurch die Verbraucher, insbesondere die Elektrohängebahnantriebe, kleiner und leichter werden. Die Effizienz des Energieaustauschs bei der erfindungsgemäßen Gleichspannungsversorgung über die Schleifleitung übertrifft deutlich, was bei Drehstromsystemen mit rückspeisefähigen Stromrichtern (anstelle von Bremswiderständen), erreicht werden kann. Dies liegt daran, dass die Wandlung von Gleichstrom in Wechselstrom und wieder zurück in Gleichstrom entfällt. Der damit einhergehende Effizienzgewinn beträgt 10% oder mehr.In addition, a direct supply of direct current to the motor inverter via a common busbar, in contrast to three-phase systems, allows direct energy exchange between the individual drives during braking or lowering. This makes it possible to dispense with the braking resistors required in three-phase systems, whereby the consumers, in particular the electric monorail drives, become smaller and lighter. The efficiency of the energy exchange in the DC voltage supply according to the invention via the conductor rail clearly exceeds what can be achieved in three-phase systems with regenerative converters (instead of braking resistors). This is because the conversion from DC to AC and back to DC is eliminated. The associated efficiency gain is 10% or more.

Bei der erfindungsgemäßen Topologie eines Gleichstromsystems ist der Gleichrichter und der Zwischenkreiskondensator somit nicht mehr im Verbraucher, sondern in einer zentralen Gleichstromeinspeisung verortet.In the topology of a DC system according to the invention, the rectifier and the DC link capacitor is therefore no longer located in the load, but in a central DC power supply.

Bei Verwendung von Gleichstrom verschwindet zudem gegenüber der Wechselstromversorgung der Blindleistungsbedarf, der bei Wechselstrom aufgrund des induktiven Leitungsbelags der Stromschiene anfällt. Damit sinkt vorteilhaft der auf der Stromschiene fließende Strom, da nun nur noch Wirkleistung transportiert werden muss. Daher ist im Vergleich zu Wechselstromsystemen bei gleichen Leitungsverlusten ein größerer Widerstand möglich. Dies erlaubt die Verwendung dünnerer Stromschienen oder den Einsatz günstigeren Materials, z.B. Stahl oder Aluminium, und damit eine ganz erhebliche Einsparung von teurem Kupfer.When using DC power also disappears compared to the AC power supply, the reactive power required for AC due to the inductive line pad of the busbar. This advantageously reduces the current flowing on the busbar, since now only active power has to be transported. Therefore, a greater resistance is possible compared to AC systems with the same line losses. This allows the use of thinner busbars or the use of cheaper material, e.g. Steel or aluminum, and thus a considerable saving of expensive copper.

Ein weiterer Vorteil der DC-Versorgung ergibt sich aus der fehlenden Blindleistung und auch aufgrund des damit reduzierten Einflusses des Leitungswiderstandes, indem beim erfindungsgemäßen Schleifleitungssystem längere durchgehende Stromschienen mit einer einzigen Einspeisung verwendet werden können. Dies vereinfacht die Systemauslegung erheblich und ermöglicht den Verzicht auf Unterbrechungen, wie sie bei mehreren Wechselstromeinspeisungen nötig sind. Another advantage of the DC supply results from the lack of reactive power and also due to the resulting reduced influence of the line resistance, by the conductor rail system according to the invention longer continuous busbars can be used with a single feed. This greatly simplifies system design and eliminates the need for interrupts, as required by multiple AC infeeds.

Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung von Gleichstrom in der Stromschiene ist die Möglichkeit, auf große Zwischenkreiskondensatoren in den einzelnen Verbrauchern verzichten zu können, und stattdessen die Zwischenkreiskapazität für alle Verbraucher gemeinsam an der Stromschiene bzw. Schleifleitung zu realisieren. Dies vereinfacht den Aufbau der Verbraucher erheblich. Selbstverständlich ist es immer noch möglich und in bestimmten Situationen sinnvoll, noch zusätzliche kleinere Energiespeicher am Verbraucher vorzusehen.A significant advantage of using DC in the busbar is the ability to dispense with large DC link capacitors in the individual consumers, and instead to realize the DC link capacity for all consumers together on the busbar or conductor line. This considerably simplifies the construction of the consumer. Of course, it is still possible and in certain situations makes sense to provide additional smaller energy storage at the consumer.

Die Zwischenkreiskapazität wird erfindungsgemäß entlang der Schleifleitung bzw. deren Stromschienen verteilt. Eine Verwendung eines einzelnen Kondensators an einer Stelle der Stromschiene ist meist nicht sinnvoll, da dann die Strecke vom Kondensator bis zum Verbraucher, je nach dessen Position entlang der Schleifleitung, sehr groß sein kann. Dies würde bei querschnittsminimierten Stromschienen zu großen Spannungsabfällen und damit zu nicht akzeptablen Verlusten führen. Daher ist es von Vorteil, wenn die Zwischenkreiskapazität auf viele Pufferkondensatoren aufgeteilt ist und durch diese gebildet wird, wobei die Pufferkondensatoren entlang der Schleifleitung in Abständen zueinander, insbesondere regelmäßigen Abständen, angeordnet sind.The DC link capacity is distributed according to the invention along the conductor rail or its busbars. A use of a single capacitor at one point of the busbar is usually not useful, since then the distance from the capacitor to the load, depending on its position along the conductor rail, can be very large. This would lead to large voltage drops and thus unacceptable losses in cross-section minimized busbars. Therefore, it is advantageous if the DC link capacitance is divided into and formed by many buffer capacitors, wherein the buffer capacitors are arranged along the conductor line at intervals, in particular at regular intervals.

Insgesamt ist zu berücksichtigen, dass die Stromschiene - wie jede Leitung - neben ihrem Widerstandsbelag auch eine spezifische Induktivität L' und eine spezifische Kapazität C' aufweist. Typische Werte sind L' = 380 nH/m und C' = 30 pF/m. Ab einer gewissen Länge der Stromschiene ist es daher nicht mehr möglich, die Stromschiene als einen reinen Ohm'schen Widerstand zu betrachten, sondern es ist die Theorie der elektrischen Leitungen anzuwenden. Dies ist nicht nur im Hochfrequenzbereich üblich, sondern auch bei der Energieübertragung, da Hochspannungsleitungen sehr große Längen annehmen können.Overall, it should be noted that the busbar - like each line - in addition to their resistance coating also has a specific inductance L 'and a specific capacity C'. Typical values are L '= 380 nH / m and C' = 30 pF / m. From a certain length of the busbar, it is therefore no longer possible to consider the busbar as a pure ohmic resistance, but it is the theory of electrical wiring apply. This is common not only in the high frequency range, but also in the transmission of energy because high voltage lines can take very long lengths.

Die Gesamtzwischenkreiskapazität bei einem System mit sechs Abnehmern mit je 5 kW ist typischerweise 15mF groß. Wird diese entlang einer Leitung von 100 m Länge verteilt, so erhält man einen Kapazitätsbelag von C' = 150 uF/m. Dies hat einen ganz erheblichen Einfluss auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit von transienten Störungen. Diese folgt bei Leitungen aus v_o = (L' * C')^-1/2 und ist bei Leitungen ohne spezielle Kondensatoren und Dielektrika gleich der Lichtgeschwindigkeit. Bei Schleifleitungen sinkt sie jedoch um mehr als drei Größenordnungen auf 1.32*10⁵ m/s. Eine 100 m lange Stromschiene hat dann bereits bei 331 Hz eine Länge von ¼ der Wellenlänge. Dann wird ein Leerlauf am einen Ende der Leitung in einen Kurzschluss am anderen Ende transformiert, wie es aus der Hochfrequenzwelt bekannt ist.The total DC link capacity of a six-pickup system of 5kW each is typically 15mF. If this is distributed along a line of 100 m length, we obtain a capacity coating of C '= 150 uF / m. This has a very significant influence on the propagation speed of transient disturbances. This follows for lines from v _o = (L '* C') ^-1/2 and is equal to the speed of light for lines without special capacitors and dielectrics. In the case of conductor rails, however, it drops by more than three orders of magnitude to 1.32 * 10 ⁵ m / s. A 100 m long busbar then has a length of ¼ of the wavelength already at 331 Hz. Then, an open circuit at one end of the line is transformed into a short circuit at the other end, as known from the high frequency world.

Diese Impedanztransformation erfordert eine besondere Aufmerksamkeit, da sich auf der Stromschiene nun bereits bei sehr viel niedrigeren Frequenzen als bei Leitungen ohne Pufferkapazitäten Schwingungen ausbreiten können. Diese Störungen werden leicht durch das breite Frequenzspektrum der Wechselrichter angeregt und können sich aufschaukeln. Werden hier keine Gegenmaßnahmen ergriffen, können sehr hohe Spannungspegel auftreten, die das System im ungünstigsten Fall zerstören können. Die dann ebenfalls auftretenden großen Spitzenströme erhöhen darüber hinaus die Ohm'schen Verluste in der Stromschiene.This impedance transformation requires special attention, since oscillations can now propagate on the busbar even at very much lower frequencies than in the case of lines without buffer capacities. These disturbances are easily excited by the broad frequency spectrum of the inverters and can build up. If no countermeasures are taken here, very high voltage levels can occur, which can destroy the system in the worst case. The then also occurring large peak currents also increase the ohmic losses in the busbar.

Zur Vermeidung von Schwingungen und zur Sicherstellung der Stabilität wird erfindungsgemäß eine Regelung der eingespeisten Gleichspannung bzw. des eingespeisten Gleichstromes vorgesehen. Sofern mehrere Einspeisequellen vorhanden sind, so können deren Regler entweder autonom oder gekoppelt sein, wobei durch die Koppelung meist eine bessere Schwingungsunterdrückung möglich ist.In order to avoid vibrations and to ensure stability, a regulation of the DC voltage fed in or of the DC current supplied is provided according to the invention. If several feed sources are present, then their controller can be either autonomous or coupled, with the coupling usually better vibration suppression is possible.

In der Praxis kommt es häufig vor, dass der durchschnittliche Leistungsbedarf deutlich geringer ist, als der Spitzenleistungsbedarf. Letzterer kann z.B. gefordert sein, wenn eine PKW-Karosserie innerhalb weniger Sekunden angehoben werden soll. Dieses Anheben erfordert sehr viel mehr Energie als ihr Transport entlang der Schiene.In practice, it often happens that the average power requirement is significantly lower than the peak power demand. The latter can e.g. be required if a car body should be raised within a few seconds. This lifting requires much more energy than their transport along the rail.

Da die (verteilte) Zwischenkreiskapazität zu klein ist, um diesen Energiebedarf zu decken, kann das erfindungsgemäße Schleifleitungssystem zusätzliche Energiespeicher aufweisen. Diese können einen für wenige Sekunden auftretenden hohen Leistungsbedarf abdecken. Vorteilhaft sind diese zusätzlichen Energiespeicher mit einer insbesondere intelligenten Steuerung versehen. Durch diese intelligenten Energiespeicher entfällt vorteilhaft die Notwendigkeit, die zentrale Gleichstromeinspeisung größer dimensionieren zu müssen. Diese kann nun kostengünstig für den durchschnittlichen Leistungsbedarf zuzüglich eines moderaten Puffers ausgelegt werden. Außerdem wird es mit den zusätzlichen Energiespeichern auch leichter, die Antriebe bei AC-Netzausfall noch kontrolliert in sichere Positionen zu bewegen.Since the (distributed) DC link capacity is too small to cover this energy requirement, the conductor rail system according to the invention can have additional energy storage. These can cover a high power requirement that occurs for a few seconds. Advantageously, these additional energy storage are provided with a particularly intelligent control. By virtue of these intelligent energy stores, there is advantageously no need to dimension the central DC supply more. This can now be cost-effectively designed for the average power requirement plus a moderate buffer. In addition, the additional energy storage also makes it easier to move the drives into safe positions in the event of an AC power failure.

Erfindungsgemäß können diese zusätzlichen Energiespeicher - im Gegensatz zu heute üblichen Systemen - mit einer sehr schnell reagierenden Leistungselektronik ausgestattet sein. Damit können sie auf Spannungsschwankungen auf der Schleifleitung bzw. Stromschiene reagieren und so die oben angesprochene Gefahr von Schwingungen wirkungsvoll unterdrücken. Die Regler der zusätzlichen Energiespeicher können entweder autonom betrieben werden oder aber auch mit dem bzw. den Reglern der einspeisenden Quelle(n) gekoppelt sein. According to the invention, these additional energy storage - in contrast to today's conventional systems - be equipped with a very fast-reacting power electronics. So they can respond to voltage fluctuations on the conductor rail or busbar and thus effectively suppress the above-mentioned danger of vibrations. The regulators of the additional energy stores can either be operated autonomously or else be coupled to the regulator (s) of the feeding source (s).

Die zusätzlichen Energiespeicher können von ihrer Kapazität und Schnelligkeit so ausgelegt sein, dass sie kurzzeitig große Leistungen zur Verfügung stellen können. So besteht z.B. ein Energiebedarf von knapp 10 kJ, um eine Last von 1000 kg um einen Meter anzuheben. Damit diese Energiemenge schnell genug zur Verfügung gestellt werden kann, können z.B. vorteilhaft Doppelschichtkondensatoren für die zusätzlichen Energiespeicher und/oder Pufferkondensatoren verwendet werden. Normale Kondensatoren wären deutlich zu groß, Batterien würden aufgrund der hohen Spitzenströme und der großen Zyklenzahl viel zu schnell altern. Doppelschichtkondensatoren können hingegen die benötigten Spitzenströme in der entsprechenden Zyklenzahl zur Verfügung stellen, haben jedoch sehr geringe Zellenspannungen von nur wenigen Volt. Daher müssen sie mit einem leistungselektronischen DC/DC-Wandler an die Stromschiene, deren Spannung im Bereich von z.B. 400 bis 800 V liegt kann, angekoppelt werden. Dieser DC/DC-Wandler hat ein extrem großes Übertragungsverhältnis, was den Einsatz von z.B. modernen SiC-MOSFETs erforderlich macht.The additional energy storage can be designed by their capacity and speed so that they can provide short-term large benefits available. For example, there is an energy requirement of just under 10 kJ to raise a load of 1000 kg by one meter. For this amount of energy to be provided quickly enough, e.g. advantageous double-layer capacitors for the additional energy storage and / or buffer capacitors can be used. Normal capacitors would be far too large, batteries would age much too fast due to the high peak currents and the large number of cycles. In contrast, double-layer capacitors can provide the required peak currents in the corresponding number of cycles, but have very low cell voltages of only a few volts. Therefore, they must be connected to the power rail with a power electronic DC / DC converter whose voltage is in the range of e.g. 400 to 800 V can be coupled. This DC / DC converter has an extremely large transmission ratio, which makes the use of e.g. modern SiC MOSFETs required.

Wie oben beschrieben, erfolgt die erfindungsgemäße Einspeisung des Gleichstroms zentral an einer einzigen Stelle der Schleifleitung bzw. Stromschiene oder aber an mehreren Orten entlang der Schleifleitung. Im Gegensatz zu heute vorhandenen Lösungen ist aufgrund der oben erläuterten Gefahr von Schwingungen eine sehr schnelle Nachführung der Ausgangsspannung notwendig. Hierfür muss ein Regelverfahren, das - in Abhängigkeit von der Wahl des oder der Einspeisepunkte an der Stromschiene - die jeweilige Einspeisespannung geeignet vorgibt bzw. ggf. einen Strom einprägt, um Störungen auf der Schiene zu unterdrücken und so die Entstehung von Schwingungen zu vermeiden. Hier können z.B. Regler wie z.B. PID-Regler eingesetzt werden. Auch ist es möglich adaptive Regler zu verwenden, die sich auf die wechselnden Anforderungen der Verbraucher einstellen. Ebenso ist es möglich, dass die Verbraucher mit dem bzw. den Reglern kommunizieren und ihre abgegriffene oder demnächst abzugreifende Leistung mitteilen.As described above, the feeding of the direct current according to the invention takes place centrally at a single point of the conductor rail or busbar or at several locations along the conductor rail. In contrast to solutions available today, a very fast tracking of the output voltage is necessary due to the above-described danger of vibrations. For this purpose, a control method, which - depending on the choice of or the feed points on the busbar - the respective supply voltage specified or possibly impresses a current to suppress disturbances on the rail and thus to avoid the generation of vibrations. Here, e.g. Regulators such as PID controller can be used. It is also possible to use adaptive controllers that adapt to the changing requirements of the consumer. It is also possible for consumers to communicate with the controller (s) and communicate their used or soon to be deducted performance.

Das erfindungsgemäße Schleifleitungssystem zeichnet sich somit dadurch aus, dass es eine zentrale Gleichstromeinspeisung aufweist und somit mit Gleichstrom arbeitet und entlang der Schleifleitung bzw. Stromschiene Pufferkondensatoren angeordnet sind, die die Zwischenkreiskapazität bzw. Glättungskapazität des einspeisenden Gleichrichters bilden. Zusätzliche, insbesondere intelligente, Energiespeicher können größere Spitzenlasten abdecken und weisen vorteilhaft eine schnelle Regelelektronik auf. Diese zusätzlichen Energiespeicher können insbesondere an den Orten angeordnet werden, an denen wiederholt größere Spitzenlasten von der Schleifleitung abgegriffen bzw. gefordert werden. Das erfindungsgemäße Schleifleitungssystem erlaubt somit vorteilhaft längere unterbrechungsfreie Stromschienen als bei bisherigen auf Wechselstrom basierenden Systemen, was die Flexibilität deutlich steigert.The conductor rail system according to the invention is thus characterized in that it has a central DC power supply and thus operates with direct current and buffer capacitors are arranged along the conductor rail or bus bar, which form the DC link capacitance or smoothing capacity of the feeding rectifier. Additional, especially intelligent, energy storage devices can cover larger peak loads and advantageously have fast control electronics. This additional energy storage can be arranged in particular at the locations where repeatedly larger peak loads are picked up or required by the conductor rail. The conductor rail system according to the invention thus advantageously allows longer uninterruptible busbars than in previous AC-based systems, which significantly increases the flexibility.

Das erfindungsgemäße Schleifleitungssystem ermöglicht es, den Kupferbedarf für die Stromschienen zu reduzieren, da nunmehr weniger Stromschienen für die Energieübertragung insgesamt benötigt werden und deren Querschnitt zudem kleiner ausgebildet werden kann. So sind Kupfereinsparungen bis zu 80% möglich. Ferner weist das erfindungsgemäße Schleifleitungssystem eine höhere Energieeffizienz von mehr als 15% gegenüber herkömmlichen auf Wechselstrombasis betriebenen Schleifleitungssystemen auf. Zudem ist die durch Rekuperation gewonnene Bremsenergie leichter in das Gleichspannungsnetz der Schleifleitung einspeisbar, da hierfür keine teuren Netzrichter benötigt werden. Letztendlich werden auch die Läufer von Elektrohängebahn durch Auslagerung der Gleichrichter und Zwischenkreiskondensatoren an die Schleifleitung leichter, wodurch weitere Energie eingespart wird. Dies alles führt in der industriellen Produktion zu signifikanten Energieeinsparungen und damit zu erheblichen Kostenvorteilen.The conductor rail system according to the invention makes it possible to reduce the copper demand for the busbars, since now less busbars for the energy transfer are required in total and their cross section can also be made smaller. Thus, copper savings of up to 80% are possible. Furthermore, the conductor rail system according to the invention has a higher energy efficiency of more than 15% compared to conventional AC-based conductor rail systems. In addition, the braking energy obtained by recuperation is easier fed into the DC network of the conductor rail, since this no expensive power feeders are needed. Ultimately, the runners of overhead monorail are easier by outsourcing of the rectifier and DC link capacitors to the conductor rail, whereby further energy is saved. All this leads to significant energy savings in industrial production and thus to considerable cost advantages.

Aufgrund der wirkungsvollen Entkopplung vom Wechselstromnetz durch den zentralen Gleichrichter und die Energiespeicher entlang der Schleifleitung wird zudem vorteilhaft eine höhere Verfügbarkeit bei kurzen Netzausfällen erreicht, da auch bei kurzen Netzausfällen ein kontrollierter Weiterbetrieb möglich ist. Dies ist insbesondere für lange, eng getaktete Produktionsstraßen von großer Bedeutung.Due to the effective decoupling of the AC mains by the central rectifier and the energy storage along the conductor rail also a higher availability is advantageously achieved in short power failures, as even with short power failures controlled continued operation is possible. This is particularly important for long, tightly timed production lines of great importance.

Bei einer Gleichstromübertagung werden lediglich zwei Stromschienen im Vergleich zu einer Drehstromübertragung benötigt. Vorteilhaft kann die eingespeiste Gleichspannung 400V bis 1.000V betragen. Sofern eine symmetrische Gleichspannung übertragen werden soll, so werden hierfür nur zwei Stromschienen benötigt, die an die Plus- und Minus-Pole einer symmetrischen Gleichspannungsquelle angeschlossen sind. Optional kann auch noch eine Stromschiene für den OV-Anschluss der symmetrischen Gleichspannungsquelle vorgesehen werden.In a DC transmission only two busbars compared to a three-phase transmission are needed. Advantageously, the DC voltage supplied can be 400V to 1000V. If a balanced DC voltage to be transmitted, so only two busbars are required, which are connected to the plus and minus poles of a balanced DC voltage source. Optionally, a bus bar for the OV connection of the balanced DC voltage source can also be provided.

Auch ist es möglich, mehrere Gleichspannungen über die Schleifleitung zu übertragen. So kann eine erste Gleichspannung über ein erstes Stromschienenpaar z.B. zur Leistungsübertragung verwendet werden und z.B. im Bereich von 400V bis 1.000V liegen. Die zweite Gleichspannung kann vorteilhaft eine Kleinspannung kleiner gleich 60V sein, so dass für diese Spannung kein Berührungsschutz besteht bzw. benötigt wird. Im Störfall oder bei einem NOT-AUS muss dann lediglich die höhere erste Gleichspannung abgeschaltet werden, wohingegen die Kleinspannung weiter an den Stromschienen anliegen darf, so dass z.B. hiermit die Verbraucher und/oder deren transportierte Produkte noch in bestimmte Positionen, z.B. Parkpositionen, oder Stellungen verfahren bzw. bewegt werden können. Die Übertragung von zwei Gleichspannungen wie zuvor beschrieben eignet sich insbesondere für Transportvorrichtungen oder Hängebahnen, insbesondere Ein-Schienenhängebahnen, in Produktionsanlagen bzw. -hallen, besonders bevorzugt in Produktionsstraßen. It is also possible to transmit several DC voltages via the conductor rail. Thus, a first DC voltage can be used via a first pair of busbars, for example, for power transmission and, for example, in the range of 400V to 1,000V. The second DC voltage can advantageously be a low voltage of less than or equal to 60V, so that there is no contact protection for this voltage or is needed. In case of failure or an emergency stop then only the higher first DC voltage must be switched off, whereas the low voltage may continue to rest against the busbars, so that hereby, for example, the consumers and / or their transported products in certain positions, eg parking positions, or positions can be moved or moved. The transmission of two DC voltages as described above is particularly suitable for transport devices or overhead monorail systems, in particular monorail overhead conveyors, in production plants or halls, particularly preferably in production lines.

Des Weiteren kann zur Gewährleistung der Betriebssicherheit ein Abschaltmechanismus vorgesehen werden, der defekte Pufferkondensatoren vom System trennt. So kann vorteilhaft durch fortlaufend erhobene elektrische Kenndaten eines Pufferkondensators dessen Lebensdauer prognostiziert und vor dem Ausfall eine Warnung generiert werden.Furthermore, to ensure operational safety, a shutdown mechanism can be provided which disconnects defective buffer capacitors from the system. Thus can be advantageously predicted by continually raised electrical characteristics of a buffer capacitor whose life and a warning before failure.

Auch kann in der Schleifleitung bei allen zuvor beschriebenen möglichen Ausführungsformen noch mindestens eine Stromschiene als PE-Leiter angeordnet werden. Ebenfalls ist es im Sinne der Erfindung, wenn neben der Gleichspannung auch noch Wechselspannung mittels gesonderter Stromschienen übertragen wird. Auch können neben den Stromschienen für die Energieübertragung mittels Gleichspannung hin zu den Verbrauchern noch weitere Stromschienen und/oder Hohlwellenleiter für die Datenübertragung an, in oder neben der Schleifleitung angeordnet bzw. an dieser befestigt sein.Also, at least one bus bar can be arranged as a PE conductor in the conductor rail in all possible embodiments described above. It is also within the meaning of the invention, when in addition to the DC voltage even AC voltage is transmitted by means of separate busbars. In addition to the busbars for the energy transmission by means of direct voltage to the consumers, further busbars and / or hollow waveguides for the data transmission can be arranged on or in or beside the conductor rail.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Schleifleitungssystem anhand von Zeichnungen beispielhaft erläutert.Hereinafter, the conductor rail system according to the invention will be explained by way of example with reference to drawings.

Es zeigen:

1: Perspektivische Ansicht eines gattungsgemäßen Schleifleitungssystem für eine Hängebahn mit einer Drehstromübertragung;
2: Ersatzschaltbild für ein gattungsgemäßes Schleifleitungssystem;
3: Ersatzschaltbild für eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schleifleitungssystems;
4: Anordnung von Pufferkondensatoren als Ersatz für den in 3 dargestellten Zwischenkreiskondensator;
5: zusätzlicher Energiespeicher mit DC/DC-Wandler zur Ankopplung der Doppelschichtkondensatoren an das DC-Netz;
6: Schleifleitung mit zusätzlichem PE-Leiter;
7: Schleifleitung mit drei Stromschienen zur Übertragung einer symmetrischen Gleichspannung;
8: Schleifleitung zur Übertragung von zwei unterschiedlichen Gleichspannungen, mit der optionalen Abkoppelmöglichkeit einer Gleichspannungsquelle.

Show it:

1 : Perspective view of a generic conductor rail system for a monorail with a three-phase transmission;
2 : Equivalent circuit diagram for a generic conductor rail system;
3 : Equivalent circuit diagram for a possible embodiment of the conductor rail system according to the invention;
4 : Arrangement of buffer capacitors as a replacement for the in 3 illustrated intermediate circuit capacitor;
5 : additional energy storage with DC / DC converter for coupling the double-layer capacitors to the DC network;
6 : Conductor rail with additional PE conductor;
7 : Conductor rail with three busbars for the transmission of a symmetrical DC voltage;
8th : Conductor line for the transmission of two different DC voltages, with the optional disconnection possibility of a DC voltage source.

Die 3 zeigt ein Ersatzschaltbild für eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schleifleitungssystems 1, welches von einem Wechselstromnetz (AC-Netz) 10 gespeist ist. An das Wechselstromnetz 10 ist die zentrale DC-Einspeisung bzw. Einspeisequelle 16 angeschlossen, welche einen zentralen Gleichrichter 17 und einen Zwischenkreiskondensator 18' aufweist und eine Ausgangsspannung U_a oder einen Ausgangsstrom I_a auf das DC-Netz 19 bzw. die Stromschienen 3a und 3b, welche den Plus- sowohl Minuspol des DC-Netzes 19 bilden, einprägt. Verbraucherseitig 20 ist ein Wechselrichter 21 zur Speisung der Drehstrommaschine 14 angeordnet, damit diese z.B. den Verbraucher 5 als Last selbst oder eine vom Verbraucher transportierte Last z.B. eine Fahrzeugkarosse angehoben, abgesenkt oder verschwenkt werden kann.The 3 shows an equivalent circuit diagram for a possible embodiment of the conductor rail system according to the invention 1 which is powered by an alternating current (AC) network 10 is fed. To the AC mains 10 is the central DC feed or feed source 16 connected, which has a central rectifier 17 and a DC link capacitor 18 ' has and an output voltage U _a or an output current I _a on the DC network 19 or the busbars 3a and 3b which are the plus and minus pole of the DC network 19 form, memorizes. consumer side, 20 is an inverter 21 for feeding the three-phase machine 14 arranged so that these eg the consumer 5 As a load itself or a load transported by the consumer, for example, a vehicle body can be raised, lowered or pivoted.

Der zentrale Zwischenkreiskondensator 18' kann durch entlang der Schleifleitung und an deren Stromschienen 3 angeschlossene Pufferkondensatoren unterstützt oder ersetzt werden.The central DC link capacitor 18 ' can through along the conductor rail and at their busbars 3 supported buffer capacitors are supported or replaced.

Zusätzlich können noch, wie ebenfalls in 4 dargestellt, weitere Energiespeicher 22 mit höherer Kapazität entlang der Schleifleitung angeordnet und an diese mittels Anschlüssen 22c angeschlossen werden. Diese zusätzlichen Energiespeicher 22 können als sogenannte „intelligente“ Energiespeicher ausgebildet sein, d.h. sie sind mit einer Steuerungs- und Regelelektronik 22f versehen, die Spannungsschwankungen auf den Stromschienen ausregelt. Auch die zentrale DC-Einspeisung bzw. Einspeisequelle 17 kann eine Steuerungs- und Regelelektronik 17a aufweisen, mit der Spannungsschwankungen auf den Stromschienen 3 ausgeregelt werden können. Die Steuerungen 22f der zusätzlichen Energiespeicher 22 können miteinander gekoppelt sein, um eine effektive und schnelle Unterdrückung von Spannungsschwankungen entlang der Schleifleitung zu ermöglichen. Zudem kann die Steuerung 17a der zentralen DC-Einspeisung ebenfalls mit einer oder allen Steuerungen 22f gekoppelt sein, um insbesondere Ist-Wert-Daten untereinander austauschen zu können. Ebenso ist es möglich, dass die Steuerungen 17a, 22f mit den Steuerungen 7 der Verbraucher 5 kommunizieren, um mögliche Spannungsschwankungen zu unterbinden.Additionally, as well as in 4 shown, more energy storage 22 arranged with higher capacity along the conductor rail and to these by means of terminals 22c be connected. These additional energy storage 22 can be designed as so-called "intelligent" energy storage, ie they are with a control and regulating electronics 22f provided that corrects voltage fluctuations on the busbars. Also the central DC supply or feed source 17 can be a control electronics 17a exhibit, with the voltage fluctuations on the busbars 3 can be corrected. The controls 22f the additional energy storage 22 may be coupled together to enable effective and rapid suppression of voltage variations along the conductor rail. In addition, the controller 17a the central DC supply also with one or all controls 22f be coupled, in particular to be able to exchange actual value data with each other. It is also possible that the controls 17a . 22f with the controls 7 the consumer 5 communicate to prevent potential voltage fluctuations.

Wie in 5 dargestellt, kann der zusätzliche Energiespeicher 22 Doppelschichtkondensatoren 22e aufweisen, die die benötigten Spitzenströme in der entsprechenden Zyklenzahl für Spitzenlasten zur Verfügung stellen. Doppelschichtkondensatoren 22e haben jedoch geringe Spannungen und sind daher über einen leistungselektronischen DC/DC-Wandler 22d an die Stromschienen 3, deren Spannung im Bereich von z.B. 400 bis 1.000 V liegen kann, angekoppelt.As in 5 shown, the additional energy storage 22 Double-layer capacitors 22e have the required peak currents in the appropriate number of cycles for peak loads available. Double-layer capacitors 22e However, they have low voltages and are therefore powered by a DC / DC converter 22d to the busbars 3 whose voltage can be in the range of, for example, 400 to 1000 V, coupled.

Wie in 6 dargestellt, ist es ist selbstverständlich möglich, dass neben den stromführenden Stromschienen 3a, 3b noch eine weitere Stromschiene 3e an der Schleifleitung (2) angeordnet ist, welche den PE-Leiter bildet.As in 6 it is of course possible that in addition to the current-carrying busbars 3a . 3b yet another busbar 3e at the conductor rail ( 2 ), which forms the PE conductor.

Ebenso ist es möglich, dass über drei Stromschienen 3a, 3a' eine symmetrische Gleichspannung übertragen wird, wie es in 7 dargestellt ist. Die symmetrische Gleichspannung wird dabei mittels einer symmetrischen Gleichspannungsquelle 27 erzeugt, wobei deren zwei Ausgangspole 27a, 27c jeweils mit den Stromschienen 3a, 3a’ in elektrischer Verbindung sind, so dass an der Stromschiene 3a der positive Spannungspegel +U_a , an der Stromschiene 3b und an der Stromschiene 3a' der negative Spannungspegel -U_a anliegt. Optional kann der =v Pol 27 auch noch mit einer zusätzlichen Stromschiene verbunden werden. Die Spannung positive Spannung +U_a kann dabei z.B. 400V, 600V oder bis zu 1.000V Gleichspannung betragen wobei die negative Spannung -U_a dann entsprechend -400V, -600V oder bis zu -1.000V Gleichspannung beträgt. Selbstverständlich kann optional auch bei dieser Variante eine zusätzliche Stromschiene 3e für den PE-Leiter vorgesehen sein. Auch bei dieser Variant sind die Pufferkondensatoren 18 vorzusehen.Likewise it is possible that over three busbars 3a . 3a ' a balanced DC voltage is transmitted, as in 7 is shown. The symmetrical DC voltage is thereby by means of a symmetrical DC voltage source 27 generated, with its two output poles 27a . 27c each with the busbars 3a . 3a ' are in electrical connection, so that at the power rail 3a the positive voltage level + U _a , on the power rail 3b and at the power rail 3a ' the negative voltage level -U _a is applied. Optionally, the = v pole 27 also be connected to an additional power rail. The voltage positive voltage + U _a can be eg 400V, 600V or up to 1000V DC where the negative voltage -U _a then correspondingly -400V, -600V or up to -1,000V DC. Of course, optionally in this variant, an additional busbar 3e be provided for the PE conductor. Also in this variant are the buffer capacitors 18 provided.

Die 8 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schleifleitungssystem 1 mit einer Schleifleitung 2 sowie vier stromführende Stromschienen 3a, 3b, 3c und 3d aufweist, wobei an dem ersten Paar Stromschienen 3a, 3b eine erste Gleichspannung U_a1 anliegt, welche von der Spannungsquelle U_a1 erzeugt wird, welche einen Innenwiderstand R_i aufweist. Mittels einer zweiten Spannungsquelle U_a2 wird eine zweite Gleichspannung erzeugt, welche an dem zweiten Paar Stromschienen 3c, 3d anliegt und über diese Stromschienen den nicht dargestellten Verbrauchern zur Verfügung gestellt wird. Auch die zweite Spannungsquelle U_a2 besitzt einen eigenen Innenwiderstand R_i . Die erste Gleichspannung U_a1 ist dabei größer 60V, insbesondere im Bereich zwischen 400V bis 1.000V, wobei die zweite Gleichspannung U_a2 kleiner gleich 60V, insbesondere 24V, und damit eine Kleinspannung ist, die gemäß VDE 100 keines Berührungsschutzes bedarf.The 8th shows a further possible embodiment of the conductor rail system according to the invention 1 with a conductor rail 2 and four live busbars 3a . 3b . 3c and 3d having busbars on the first pair 3a . 3b a first DC voltage U _a1 is present, which of the voltage source U _a1 is generated, which has an internal resistance R _i . By means of a second voltage source U _a2 a second DC voltage is generated which is applied to the second pair of bus bars 3c . 3d is applied and is made available to the consumers not shown on these busbars. Also the second voltage source U _a2 has its own internal resistance R _i , The first DC voltage U _a1 is greater than 60V, in particular in the range between 400V to 1,000V, the second DC voltage U _a2 less than or equal to 60V, in particular 24V, and thus a low voltage, in accordance with VDE 100 no contact protection required.

Optional kann das Relais 28 mit seinen beiden Schaltern 28a und 28b vorgesehen sein, so dass im Falle eines Störfalles oder NOT-AUS die Spannungsquelle U_a1 von den Stromschienen 3a, 3b gesteuert abgetrennt werden kann, so dass keine Mittelspannung mehr auf der Schleifleitung abgreifbar ist. Da die Spannung U_a2 jedoch kleiner als 60V ist, insbesondere 24V beträgt, kann diese im Falle eines Störfalles oder NOT-AUS weiter an den Stromschienen 3c, 3d anliegen, so dass in diesem Falle die Verbraucher weiterhin mit elektrischer Energie versorgt sind und somit noch in eine vordefinierte Stellung verfahren können und/oder die von ihnen transportierten Gegenstände in eine definierte Stellung und/oder Position verstellt werden können. Auch bei dieser Variant sind die Pufferkondensatoren 18 vorzusehen. Die Pufferkondensatoren 18 für die zweite Gleichspannung können optional vorgesehen werden.Optionally, the relay 28 with its two switches 28a and 28b be provided so that in the event of a fault or emergency stop, the voltage source U _a1 from the busbars 3a . 3b can be separated controlled, so that no more medium voltage can be tapped on the conductor rail. Because the tension U _a2 however, is less than 60V, in particular 24V, this can continue in the case of a fault or emergency stop on the busbars 3c . 3d abut, so that in this case the consumers continue to be supplied with electrical energy and thus can still move to a predefined position and / or the objects transported by them can be adjusted in a defined position and / or position. Also in this variant are the buffer capacitors 18 provided. The buffer capacitors 18 for the second DC voltage can be optionally provided.

Die in 8 dargestellte und beschriebene Ausführungsform eignet sich insbesondere für Schienen-Hängebahnen, wie sie in Montagestraßen, etc. eingesetzt werden.In the 8th illustrated and described embodiment is particularly suitable for rail monorail systems, as used in assembly lines, etc.

Claims

Conductor rail system (1) having at least one conductor line (2), which has a plurality of mutually parallel busbars (3), and at least one feed source (16) for supply along the conductor rail (2) movable electrical loads (5), characterized in that the Conductor line (2) is supplied with DC voltage or DC and along the conductor rail (2) at least one electrical energy store (18, 22), in particular in the form of a buffer capacitor (18) or a battery is arranged, which with its poles (18a, 18b 22a, 22b) with the positive pole (3a, 3c) and the negative pole (3b, 3d) forming busbars (3) of the conductor rail (2) is in communication.

Conductor rail system (1) according to Claim 1 , characterized in that at least one energy store (18, 22) at a location (2a) along the conductor rail (2) is arranged on the continuously or repeatedly an increased energy extraction by one or more consumers (5).

Conductor rail system (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that a central rectifier (17) and a DC link capacitor (18, 18 ') are designed so that they additionally to cover the total rated power of all consumers (5) one, in particular small, surcharge for load peaks.

Conductor rail system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to the intermediate circuit capacitance (18 ') buffer capacitors (18) along the conductor rail (2) in, in particular, regular intervals (A) arranged to each other and connected to the busbars (3) are.

Conductor rail system (1) according to Claim 4 , characterized in that the intermediate circuit capacitance (18 ') on many energy storage devices (18), in particular in the form of buffer capacitors (18), is divided and formed by these, along the conductor rail (2) in, in particular regular, distances (A ) are arranged.

Conductor rail system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the feed source (16) from an AC voltage (10) impresses a DC voltage or a DC current to the busbars (3) of the conductor rail (2), wherein the supply voltage in particular in the range of 400V to 1,000V.

Conductor rail system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the feed source (16) has a control and / or regulating device (17a) for regulating the output voltage (U _a ) and / or the output current (I _a ).

Contact rail system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the contact line (2) has at least three busbars (3, 3a, 3b, 3c, 3d) via which one or more voltage levels can be tapped by the loads (5).

Conductor rail system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor rail has four current-carrying busbars (3a, 3b, 3c, 3d), wherein via a first pair of busbars (3a, 3b) by means of a first DC voltage (U _a1 ) and via a second pair of bus bars (3c, 3d) by means of a second DC voltage (U _a2 ) electrical energy is transmitted, wherein the first DC voltage (U _a1 ) greater than 60V, in particular in the range between 400V to 1,000V, and the second DC voltage (U _a2 ) is less than or equal to 60V, in particular 24V.

Conductor rail system (1) according to Claim 9 , characterized in that in the case of an accident or emergency stop the source for the first DC voltage (U _a1 ) is separated from the busbars (3a, 3b), in particular by means of a switching means (28, 28a, 28b), and the the consumers (5) are further supplied with electrical energy via the second pair of busbars (3c, 3d).

Conductor rail system according to one of the preceding claims, characterized in that via three busbars (3a, 3b, 3a ') a symmetrical DC voltage (+ U _a , -U _a ) is transmitted via the conductor line (2), wherein a symmetrical voltage source (27) with its three output terminals (27a, 27b, 27c) in each case with one of the three busbars (3a, 3b, 3a ') in electrical connection.

Contact rail system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one additional energy store (22) with a large capacity, in particular at least 1-100 KWh, connected to the positive and negative pole (3a, 3b) of the conductor rail (2) or in case of need can be coupled, the capacity is calculated so that it can handle larger load requirements by at least one consumer (5) in the short term.

Conductor rail system (1) according to Claim 12 , characterized in that the additional energy store (22) by a control electronics (22f) is controlled or regulated to reduce or compensate for voltage fluctuations on the conductor rail (2).

Conductor rail system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the additional energy stores (22) have double-layer capacitors (22e) and / or batteries which, in particular by means of a power electronic DC / DC converter (22d), to the busbar (3 ) are coupled or can be coupled.

Conductor rail system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to the busbars (3) for the energy transfer to the consumers (5) further busbars and / or hollow waveguides for data transmission to, in or next to the conductor rail (2) arranged or attached to this.

Conductor rail system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor rail system (1) has a monitoring device, in particular for the functionality of the energy storage device (18 ', 18, 22) and switching means for decoupling an energy storage device that is no longer functional from the busbars (3) are present.

Contact rail system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control and / or regulating device (17a) of the feed source (16) is coupled to the control electronics (22f) of the additional energy store (22), in particular communicates with these and / or that the control electronics (22f) are coupled to each other by additional energy stores (22).

Conductor rail system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to at least one consumer (5) an energy storage is arranged, which with its poles with the positive pole (3a, 3c) and the negative pole (3b, 3d) forming busbars (3) the conductor rail (2) is in communication.

Conductor rail system (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that on the busbar (2) in addition to the current-carrying busbars (3a, 3b, 3c, 3d) nor a bus bar is arranged or fixed, which a PE conductor (3e ).