DE119614C

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Publication number: DE119614C
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Description

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: Vorliegende Erfindung bezweckt, den für die Bewegung elektrisch betriebener Fahrzeuge, insbesondere Strafsenbahnfahrzeuge, erforderlichen Strom nicht wie bisher durch irgend eine Contactvorrichtung dem Motor direct zuzuführen, sondern durch inductive Wirkung zu übermitteln. Gegenüber den bisher bekannten Erfindungen dieser Art soll die nachfolgend beschriebene Anordnung den Vortheil haben, einfacher in der Herstellung zu sein und eine gröfsere Anpassungsfähigkeit an jede Art des Betriebes zu besitzen.

Die Anordnung ist durchführbar sowohl für einphasigen Wechselstrom als auch besonders für Drehstrom.

Das Wesen der Erfindung besteht in der Hauptsache in der Anwendung eines getheilten Umformers, dessen primäre Wickelung in der Erde liegt, während die secundären Wickelungen am Wagen selbst angebracht sind und sich mit letzterem fortbewegen. Die primäre Wickelung mufs daher fortlaufend durchgebildet sein, so dafs die Wagenumformer stets im Stande sind, Strom durch inductive Wirkung, die durch die primären Spulen hervorgebracht wird, aufzunehmen und den Wagenmotoren zuzuführen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind im Boden die primären Spulen α der Umformer angebracht, die direct von einem Hochspannungsnetz gespeist werden. Sie bestehen aus U-förmig untertheilten Eisenkernen c, die oben Polschuhe b besitzen, deren obere Begrenzungs-• fläche entweder in der Strafsenfläche . liegt oder in geringer Tiefe unter der Bahnoberfläche angeordnet ist. Auf die lothrechten Schenkel dieser U-förmigen Eisenkerne sind die primären Spulen aufgesteckt. Diese Spulen, deren passende Anordnung in Verbindung mit der Gröfse, mit dem jeweiligen Abstande und mit dem Uebersetzungsverhältnifs der Umformer! von den besonderen Erfordernissen der zu betreibenden Strecke abhängt, können mit beliebig hoher Spannung betrieben werden.

Der Aufbau der an dem Wagen angebrachten secundären Umformerhälften e (Fig. 2) ist ähnlich dem der primären. Um einestheils die Wirkung zu verbessern, andererseits aber die zur Verfügung stehende Wagenlänge für die' Induction ganz auszunutzen, ohne die Zahl der secundären Spulen f zu vermehren,, sind die gleichnamigen Pole der Wagenspulen f, die alle je auf einer Seite des Wagens liegen müssen (wie aus Fig. 2 ersichtlich, die eine Anordnung für einphasigen Wechselstrom zeigt), ; als zusammenhängende durchgehende Eisenßänder g ausgeführt. Die Form und der Abstand dieser Bänder am Wagen ist derart, dafs eine möglichst grofse Kraftlinienaufnahme eintritt, ohne dafs bei deren dreifacher parallelen Anordnung, die z. B. 'bei Drehstrombetrieb' erforderlich ist, eine wesentliche Verminderung der Wirkung durch Streuung eintritt. Diesen Bändern ist also z. B., wie Fig. 4 zeigt, die Gestalt einseitig parabolischer Träger gegeben.

Diese erste Anordnung regelt den Abstand der primären Spulen α der Umformer, so dafs eine secundäre Spule / schon in den Bereich der nächsten primären kommt, wenn sie die vorhergehende verläfst. Hier richtet sich also der Abstand der primären Spulen der Um-' former nach der Wagenlfinge. /_:

Claims

Um jedoch die Wirkung noch weiter zu verbessern und den Abstand der primären Spulen von einander noch mehr vergröfsern zu können, sind, wie in Fig. 3 dargestellt, auch die Polschuhe aller primären Spulen auf je einer Seite, d. h. Ii und /1 bezw. i und 2, zu einem fortlaufenden Eisenbande vereinigt, das nach Art der Umformerkerne auszuführen wäre. Infolge der guten magnetischen Leitungsfähigkeit des Eisens ist man hierdurch in .-den Stand gesetzt, die primären Spulen α so weit aus einander zu schieben, als es die hierdurch hervorgebrachte Spannungsschwankung an den Klemmen des Motors gestattet. Da diese Spannungsschwankung hauptsächlich von einer Verminderung der wirksamen Kraftlinienzahl herrühren wird, so ist ersichtlich, dafs auf Grund des geringen magnetischen Widerstandes des Eisens es möglich ist, den Abstand der primären Spulen der Umformer von einander in Richtung der Bahn wesentlich zu vergröfsern, bis hierdurch eine wesentliche Aenderung der Kraftlinienzahl eintreten wird.

Durch die Verminderung der Primärspulen und durch die Verbindung der Polschuhe derselben zu einem gemeinsamen Bande auf jeder Seite soll aber noch folgender Vortheil erzielt werden: Steht kein Wagen über einer bestimmten Primärspule, so bietet sich für die von dieser Spule ausgesandten Kraftlinien der ganze Raum zwischen den beiden Bändern, der zwischen zwei Spulen liegt, als Uebergangsraum dar. Hierdurch wird eine bedeutende Verringerung des magnetischen Luftwiderstandes erzielt, d. h. es wird die Leerlaufsarbeit der primären Spulen der Umformer bedeutend herabgedrückt, was besonders bei nicht sehr dichtem Verkehr, also seltener ,Wagenfolge ins Gewicht fällt. Aufserdem kann die Selbstinduction der Primärspulen der Umformer durch eine Verstärkung der Eisenkerne beliebig erhöht werden; diese Verstärkung dürfte die Anlagekosten wenig beeinflussen.
. Die hier gezeichneten Fig. 1 bis 3 beziehen sich auf eine Anlage für Einphasenstrom. Für Drehstrom werden an Stelle der zwei Eisenbänder h i drei sowohl in der Erde, wie auch am Wagen angewendet und dürfte hierbei das Vorhandensein dreier paralleler Eisenbänder die Leerlaufsarbeit abermals herabdrücken. Die Anordnung der primären Spulen für Drehstrom zeigt Fig. 5 im Grundrifs. Bei Drehstrom kommt auch noch die Unempfindlichkeit der Drehstrommotoren gegen Spannungsschwankungen zu statten, und es erlaubt dieser Umstand eine nochmalige Vergröfserung des Abstandes der primären Spulen an je einem Eisenbande von einander. '

Ferner sind am Wagen an den Eisenbändern g je zwei oder mehr secundäre Spulen ff angebracht, die hinter einander zu schalten sind, um so durch ihr gleichzeitiges Zusammenarbeiten die durch die Verminderung der Kraftlinienzahl in den einzelnen secundären Spulen bedingte Spannungsdifferenz auszugleichen. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, die primären Spulen der Umformer abermals aus einander zu rücken. ■

Bei einer Strecke mit starken Curven, die' einen Wagen mit Drehgestell bedingen, müssen die Eisenbänder g an jedem Drehgestell für sich angebracht werden und können gegebenenfalls unter sich in magnetisch leitende Verbindung gebracht werden.

Die hohe Spannung, mit der die primären Spulen etwa betrieben werden, bringt keine Gefahr für den allgemeinen Verkehr mit sich. Denn bei elektrischen Bahnen, deren Bahnfläche zugleich dem allgemeinen Verkehr dient, ist diese ganze Anordnung eine derartige, dafs nur die Eisenbänder /12 in der Erde bis nahe an die Stafsenoberfläche heranreichen, während die gut isolirten, unter hoher Spannung stehenden Primärspulen und Kabel in gröfserer Tiefe unter der Strafse liegen. Erforderlichenfalls könnte eine noch gröfsere Sicherheit durch elektrisch leitende Verbindung aller Eisenbänder unter einander und durch Anlegung des neutralen Punktes an Erde erzielt werden. Ein vollständiges Schaltungsschema für Drehstrom ist in Fig. 7 dargestellt. ^: .

Wie aus diesem Schema zu entnehmen ist, sind die Zuleitungskabel m vom Kraftwerk / längs der Fahrbahn verlegt und die Primärspulen α des Umformers sind durch Zweigleitungen η an erstere angeschlossen und ge-. gebenenfalls gruppenweise hinter einander geschaltet. Der Nullpunkt der Wickelung des Primärtransformators ist an das mittlere Eisenband ο angeschlossen, während die Eisenbänder 0 durch die Leitungen ρ zur Verhütung irgend welcher Gefahr bei Isolationsfehlern unter einander elektrisch verbunden sind. Um die Leerlaufsarbeit der Primärtransformatoren möglichst zu vermindern, ist in entsprechenden Zwischenräumen ein Condensator parallel zu denselben eingeschaltet. Die Uebertragung der Arbeit nach dem Wagen erfolgt folgendermafsen: Durch den vom Kraftwerk kommenden Hochspannungsstrom werden die Primärspulen des Transformators erregt, wodurch die an dem Gleise entlang laufenden unterteilten Eisenbänder 0 stark inducirt werden. Diese Induction wird, den am Wagen aufgehängten Eisenbändern g mitgetheilt, wodurch in den Secundärspulen Drehstrom von geringerer Spannung zum Betriebe des Wagenmotors erzeugt wird.

Patenτ-AnSprüche:

ι . Stromzuführung für elektrische Bahnen auf inductivem Wege mittels eines getheilten

Umformers, dessen primäre Spulen (a) im Boden eingebettet und dessen secundäre Spulen (f) an dem zu bewegenden Wagen befestigt sind, gekennzeichnet durch eine fortlaufende magnetische Verbindung der primären, sowie der secundären Eisenkerne der Spulen unter einander parallel zur Schienenrichtung, welche Verbindung durch zwei bezw. drei zwischen den Schienen und am Wagen parallel verlaufende untertheilte zusammenhängende Eisenbänder (h i bezw. g) hergestellt wird, zum Zweck, bei Vergröfserung des gegenseitigen Abstandes der Spulen mit Verminderung der Zahl der primären Spulen eine Veringerung von deren Leerlaufsarbeit zu erzielen.
2. Eine Anordnung der im Anspruch ι erwähnten secundären Spulen (JfJ₁ bei der mindestens zwei Spulen an jedem Eisenbande (gj des Wagens hinter einander geschaltet sind, zum Zweck, durch ein gleichzeitiges Zusammenarbeiten dieser hinter einander geschalteten Spulen die in diesen einzelnen Spulen inducirten verschiedenen elektromotorischen Kräfte zu vereinigen und ; auszugleichen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.