DE1029406B - Aus einer Wechselstromfahrleitung gespeistes Fahrzeug mit ueber mitgefuehrte Stromrichter betriebenen Gleichstrom-Fahrmotoren - Google Patents

Description

• Aus einer Wechselstromfahrleitung gespeistes Fahrzeug mit über mitgeführte Stromrichter betriebenen Gleichstrom-Fahrmotoren Die Erfindung bezieht sich auf aus einer Wechselstromfahrleitung gespeiste Fahrzeuge mit Gleichstrom-Fahrmotoren, die über mitgeführte Stromrichter betrieben werden. Es ist bekannt, daß man bei solchen Fahrzeugen Nutzbremsung anwenden kann, wobei die dabei fremderregten Fahrmotoren als Generatoren und die Stromrichter als Wechselrichter arbeiten, also Energie in die Fahrleitung zurückliefern. Wenn dabei zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit in bekannter Weise sowohl eine Gittersteuerung der Stromrichter als auch eine Änderung der diesen zugeführten Wechselspannung mit Hilfe von Stufenschaltern od. dgl. angewendet wird, so kann bei entsprechend niedriger Wechselspannung die Nutzbremsung bis herunter zum Stillstand bei annehmbarem Leistungsfaktor erfolgen.
• Da die Stromrichter nur in einer Richtung stromdurchlässig sind, ist es erforderlich, beim übergang vom Motorbetrieb zum Bremsbetrieb, oder umgekehrt, entweder eine Umschaltung der Fahrmotoren im Hauptstromkreis vorzunehmen oder ihre Erregung umzupolen. Dabei sind besondere Vorkehrungen notwendig, um die erforderlichen Umschaltungen stets im richtigen Augenblick bzw. bei einem entsprechenden Aussteuerungsgrad der Stromrichter vorzunehmen, um unzulässige Stromstöße zu vermeiden.
• Diese Umschaltungen bzw. die Umpolungen des Erregerfeldes der Fahrmotoren erfordern eine gewisse Zeit. Dadurch wird ein genaues Fahren, wie es z. B. beim Verschieben oder beim Verholen im Grubenbahnbetrieb erforderlich ist, sehr erschwert.
• Man kann diese Schwierigkeit vermeiden, wenn man zwei Stromrichter bzw. Stromrichtergruppen vorsieht, die zueinander gegensinnig parallel geschaltet sind und die stets, z. B. durch Kupplung ihrer Steuereinrichtungen, auf angenähert gleiche Gleichspannung ausgesteuert werden. Bei dieser sogenannten Kreuzschaltung kann bei jeder Stromrichtung und Spannung der eine Stromrichter als Gleichrichter und der andere als Wechselrichter arbeiten, so daß jederzeit ein stoßfreier Übergang der angeschlossenen fremderregten Fahrmotoren vom Motorbetrieb zum Generatorbetrieb je nach ihrer Spannung ohne Umschaltung möglich ist.
• Eine solche Stromrichteranordnung gestattet einen einwandfreien Verschiebe- und Verholbetrieb. Sie verlangt aber Stromrichter, die insgesamt für die doppelte Leistung der Fahrmotoren bemessen sind, und ist dadurch im allgemeinen wirtschaftlich nicht tragbar.
• Nach der Erfindung werden die genannten Schwierigkeiten dadurch vermieden, daß bei mit mehreren Stromrichtern ausgestatteten Fahrzeugen die Stromrichter durch geeignete Schalteinrichtungen so umschaltbar bzw. umsteuerbar eingerichtet werden, daß im normalen Fahr- bzw. Bremsbetrieb sämtliche Stromrichter entweder als Gleichrichter oder als Wechselrichter und im Verschiebe- bzw. Verholbetrieb ein Teil der Stromrichter, vorzugsweise die Hälfte, als Gleichrichter und ein anderer Teil bzw. die andere Hälfte als Wechselrichter in Kreuzschaltung betrieben werden können.
• Der Umstand, daß im Verschiebe- bzw. Verholbetrieb nur die halbe Stromrichterleistung zur Verfügung steht, ist ohne Bedeutung, wenn in üblicher Weise eine Reihenparallelschaltung der Fahrmotoren vorgesehen ist. Da beim Verschieben und Verholen nur geringe Geschwindigkeiten erforderlich sind, kann dabei auf die Parallelschaltung der Fahrmotoren verzichtet werden. Dann steht auch bei halber Stromrichterleistung das volle Drehmoment der Fahrmotoren zur Verfügung.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für ein Fahrzeug nach der Erfindung schematisch dargestellt. Aus der Wechselstromfahrleitung 1 werden über den Transformator 2 und die Stromrichter 3 und 3' mit Steuereinrichtungen 4 und 4' die Fahrmotoren gespeist, von denen der übersichtlichkeit halber nur einer dargestellt und mit 5 bezeichnet ist.
• Für die Stromrichter 3 und 3' sind im Ausführungsbeispiel einanodige Entladungsgefäße vorgesehen. Statt dessen können auch mehranodige Gefäße oder mechanische Stromrichter verwendet werden. Jedoch verdienen einanodige Gefäße den Vorzug, da hierdurch eine Aufteilung der Stromrichteranordnung und eine bessere Ausnutzung ihres Unterbringungsraumes zu erzielen sind. Durch den Umschalter 6 können die Stromrichter 3' den Stromrichtern 3 entweder gleichsinnig für den normalen Fahr- und Bremsbetrieb oder gegensinnig zu einer Kreuzschaltung parallelgeschaltet werden, die in erster Linie für den Verschiebe- und Verholbetrieb vorzusehen ist.
• Bei der Umschaltung werden durch nicht dargestellte Schaltmittel die Steuereinrichtungen 4 und 4' entsprechend umgeschaltet bzw. miteinander gekuppelt, so daß zwangläufig beide Stromrichter stets auf annähernd gleiche Gleichspannung ausgesteuert sind.
• Der Umschalter 7 dient zur Umschaltung des Fahrmotors 5. Dieser ist als Verbundmotor dargestellt. Die Reihenschlußerregerwicklung 9 dient dem normalen Fahrbetrieb und kann durch den Schalter 8 ausgeschaltet werden. Die fremdgespeiste Erregerwicklung 10 ist für die Nutzbremsung vorgesehen.
• Es ist je nach den Verhältnissen auch möglich, entweder die ganze Reihenschlußerregerwicklung 9 oder einen Teil davon auch beim Bremsbetrieb als Kompound- bzw. Gegenkompoundwicklung eingeschaltet zu lassen. Ebenso kann auch beim normalen Fahrbetrieb die Erregerwicklung 10 mit zur Erregung des Fahrmotors herangezogen werden.
• Zweckmäßig wird man die Erregerschaltung so wählen, daß sich für den Fahrmotor beim normalen Fahrbetrieb im wesentlichen eine Reihenschlußcharakteristik und beim Bremsen überwiegend eine Nebenschlußcharakteristik ergibt.
• Die verschiedenen Schalteinrichtungen einschließlich derjenigen der Steuereinrichtungen 4 und 4' können nach einer Weiterbildung der Erfindung so miteinander gekuppelt werden, daß sich bei der Wahl einer der drei Betriebsarten jeweils zwangläufig die dafür erforderliche Schaltung ergibt. Auch ist es möglich, diese Umschalteinrichtungen sinngemäß mit dem Fahrschalter zu kuppeln, wobei der Fahrschalter in an sich bekannter Weise sowohl zur Spannungsbeeinflussung durch Gittersteuerung als auch zur Betätigung eines nicht dargestellten Stufenschalters oder einer ähnlichen Spannungsregeleinrichtung am Transformator 2 dienen kann.
• Auch sonst sind viele bekannte Einrichtungen an den Betätigungsorganen für die Steuerung eines Fahrzeuges nach der Erfindung anwendbar. Beispielsweise kann die Parallelschaltung der Fahrmotoren mit der Herstellung der Kreuzschaltung der Stromrichter zwangläufig blockiert werden.
• Wenn im Ausführungsbeispiel der Gegenstand der Erfindung für den Betrieb mit einphasigem Wechselstrom vorgesehen ist, so schließt das nicht aus, daß Fahrzeuge nach der Erfindung gegebenenfalls auch anwendbar sind für Drehstrombetrieb, wobei in an sich bekannter Weise zwei Phasen des Drehstromes durch Fahrleitungen und die dritte Phase durch die Schienen zugeführt werden können.

Claims (4)

1. PATENTANSPRCCHE: 1. Aus einer Wechselstromfahrleitung gespeistes Fahrzeug mit über mitgeführte Stromrichter betriebenen Gleichstrom-Fahrmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromrichter durch geeignete Schalteinrichtungen so umschaltbar bzw. umsteuerbar sind, daß im normalen Fahr- bzw. Bremsbetrieb sämtliche Stromrichter entweder als Gleichrichter oder als Wechselrichter und im Verschiebe- bzw. Verholbetrieb ein Teil der Stromrichter, vorzugsweise die Hälfte, als Gleichrichter und ein anderer Teil bzw. die andere Hälfte als Wechselrichter in Kreuzschaltung betrieben werden können.
2. 2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Schaltmittel vorgesehen sind, mit denen bei der Umschaltung bzw. Umsteuerung der Stromrichter gleichzeitig eine Umschaltung der Fahrmotoren so erfolgt, daß sie beim Betrieb der Stromrichter als Gleichrichter im wesentlichen Reihenschlußcharakteristik, beim Betrieb aller oder der Hälfte der Stromrichter als Wechselrichter dagegen im wesentlichen Nebenschlußcharakteristik aufweisen.
3. 3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtungen mit dem Fahrschalter gekuppelt sind.
4. 4. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromrichter aus einanodigen Entladungsgefäßen bestehen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 483 012, 646 531, 685 324, 690 586.