DE114435C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische, von einem ortsfesten Kraftwerk mit Betriebsstrom versorgte Fernbahnen, welche mit auf den Zügen selbst befindlichen Umformern versehen sind.

Derartige Umformer können zur Umwandlung von Wechsel- (Ein- oder Mehrphasen-) Strom in Gleichstrom mit oder ohne gleichzeitige Spannungserniedrigung oder aber zur einfachen Umwandlung von hoch- in niedriggespannten Betriebsstrom dienen.

Das Wesen der Erfindung bildet eine Anordnung, durch welche es ermöglicht wird, mit Umformern auszureichen, welche für verhältnifsmäfsig kleine Leistungen berechnet sind, um auf diese Weise das Zuggewicht möglichst wenig durch die mitgeführten Umformer zu vergröfsern. Ferner wird es durch diese Anordnung auch möglich, die Einführung von Hochspannungsleitungen in die Haltestellen überhaupt zu vermeiden.

Der mitgeführte Umformer ist nämlich nur für jene Leistung bemessen, welche bei der erforderlichen Geschwindigkeit die Fahrt im Beharrungszustande (d. h. nach erfolgter Beschleunigung) sowie auf ebener Strecke erheischt.

Für die Beschleunigungsarbeit während des Anfahrens dagegen, welche bekanntlich zwecks Erreichung hoher mittlerer Fahrgeschwindigkeiten so hoch wie möglich zu treiben ist, und ebenso für die erhöhte Leistung auf etwaigen Steigungen sind ortsfeste Stromquellen vorgesehen, welche entweder allein oder gemeinsam mit dem Umformer den Betriebsstrom liefern. Die erste Anordnung wird sich für die Haltestellen empfehlen, weil hierdurch gegebenenfalls die Hochspannungsfahrleitungen für diese entbehrlich werden; der gemischte Betrieb wird dagegen für Steigungen auf freier Strecke zweckmä'fsig sein.

Im Nachstehenden ist an der Hand der Fig. ι bis 3 eine . derartige Anordnung, und zwar für Umformer von hochgespanntem Wechselstrom in niedrig gespannten Gleichstrom beispielsweis dargestellt. Fig. 1 stellt die Zug- und Streckeneinrichtung für die Anfahrstrecke, Fig. 2 desgleichen für die freie ebene Strecke und Fig. 3 für eine Steigung dar.

Auf dem führenden Wagen α befindet sich der Umformer, bestehend aus einem Wechselstrommotor b, gekuppelt mit einem Gleichstromerzeuger c.

Die übrigen Wagen d sind mit Gleichstrommotoren e ausgerüstet, desgleichen der führende Wagen. Letzterer hat zwei Stromabnehmer oder Sätze von Stromabnehmern / g, die übrigen Wagen je einen i. An eine durchgehende Leitung h sind einerseits die Stromabnehmer i und y, andererseits die Wagenschalter k der gewöhnlichen Art angeschlossen; im führenden Wagen kann die Leitung h mittelst des als Anlasser ausgebildeten Schalters / an die Gleichstromseite des Umformers angeschaltet werden. Die Steuerung der erwähnten Schalter k erfolgt in.beliebiger, bekannter Weise, z. B. auf elektrischem Wege mittelst eines Steuerschalters m auf dem führen-

den Wagen und mittelst Hülfsleitungen (der Deutlichkeit halber nur eine »rc« gezeichnet) oder mittelst Luftdruckes u. s. w.

Im Kraftwerk, das zweckmäfsigerweise in der Nähe einer Haltestelle angebracht ist, befinden sich die Wechselstromquelle ο und die Gleichstromquelle ρ (letztere zweckmäfsigerweise eine Speicherbatterie). Erstere entsendet hochgespannten Strom in die Fernleitung q, welche erst auf offener Strecke (Fig. 2 und 3) als Fahrleitung benutzt wird und dann von dem Stromabnehmer g bestrichen wird. Die Gleichstromquelle ρ von verhältnifsmäfsig geringer Spannung speist die Fahrleitung r in der Anfahrstrecke (Fig. 1), in welcher die Stromabnehmer i anliegen. Für die Steigungen sind, wie erwähnt, besondere Gleichstromquellen s (Fig. 3) vorgesehen, welche entweder als selbstständige Kraftwerke oder als aus dem Hauptkraftwerk gespeiste Umformer ausgebildet sind und die Fahrleitung t speisen. Für die Stromkreise sämmtlicher Erzeuger und Motoren ist eine gemeinsame Schienenrückleitung angenommen.

Der Betrieb einer derartigen Bahnanlage gestaltet sich nun folgendermafsen:

In den Haltestellen (Fig. 1) liegen die Stromabnehmer f und i an der Niederspannungsleitung r an; mittelst des Steuerschalters m wird nun der Strom der Quelle ρ über die Wagenschalter den Motoren zugeführt und derart geregelt, dafs die Beschleunigung eine möglichst grofse wird; ersichtlicherweise wird nämlich durch ein Höchstmafs der Beschleunigung nicht nur die Fahrzeit, sondern auch die Anfahrstrecke mit ihren Leitungsanlagen verkürzt.

Eine gewisse Strecke vor der im Beharrungszustande zu durchfahrenden Strecke sind sowohl die Niederspannungs- als auch die Hochspannungsleitungen gleichzeitig in Benutzung. Es wird nunmehr der Umformer, ■ der allenfalls schon früher angelassen wurde (z. B. mittelst seiner als Motor betriebenen Gleichstromhälfte), auf seiner Hochspannungsseite eingeschaltet, seine Gleichstromhälfte in bekannter Weise parallel zum Kraftwerk geschaltet und die Leistung allmählich auf den Umformer übertragen, so dafs beim Eintritt in die offene Strecke (Fig. 2) derselbe schliefslich allein arbeitet. Das Anlassen der Motoren kann statt in der beschriebenen Weise auch von der Haltestelle selbst aus erfolgen, z. B. durch einen in den Stromkreis von ρ eingeschalteten Anlasser.

Bei der Fahrt auf Steigungen (Fig. 3) liegen wieder beide Stromabnehmergruppen an, und der fahrende Umformer arbeitet wieder parallel mit der ortsfesten Stromquelle s\ der Schaltungsvorgang beim Uebergang und die Regelung sind nach Obigem ohne Weiteres verständlich.

Während in der Darstellung sämmtliche Leitungen als Hochleitungen angenommen wurden, wird man in der Praxis die Niederspannungsleitungen zweckmäfsigerweise als dritte Schiene ausbilden.

Während der Fahrt unter der Hochspannungsleitung allein verbraucht der Zug wesentlich weniger Arbeit als auf den übrigen Strecken; es können hier daher einige Wagenmotoren ausgeschaltet werden. Genügen die auf den mit Umformern ausgerüsteten Wagen befindlichen Motoren, den Zug in Bewegung zu erhalten, so kann, wie leicht ersichtlich, die Starkstromleitung h im Zuge fortfallen.

Die Anzahl Motorwagen und der Motoren auf einem solchen Zuge, deren Schaltung und Steuerung stehen natürlich in keinem wesentlichen Zusammenhang mit der Erfindung. Die Ausbildung der Kraftwerke als selbständige Anlagen oder als Unterstellen ist natürlich ebenso von den gegebenen Verhältnissen abhängig wie die Anordnung und Vertheilung derselben.

Die Wechselstrom - Gleichstrom - Umformer können aufser in der beschriebenen Form auch noch als umlaufende oder elektrolytische Gleichrichter mit oder ohne besonderen Spannungsumformer ausgeführt sein; sie können ebenso für Mehrphasenstrom eingerichtet sein, ebenso können, wie schon erwähnt, die Umformer auch nur zur einfachen Herabsetzung der Leitungsspannung dienen.

In allen diesen Fällen ist die Betriebsweise unter Beibehaltung des Wesens der Erfindung den gegebenen Verhältnissen anzupassen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch: ^!

   Elektrisch betriebene Fernbahn mit auf den Zügen befindlichen Umformern, gekennzeichnet dadurch, dafs der Betriebsstrom den Wagenmotoren auf den hinter den Anfahrstrecken liegenden und ebenen Strecken aus den Umformern allein (und zwar sämmtlichen Motoren oder nur einem Theil derselben), auf den Anfahrstrecken und Steigungen dagegen aus ortsfesten Stromquellen allein oder aus ortsfesten Stromquellen und den Umformern gemeinschaftlich zugeführt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.