DE141293C

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Publication number: DE141293C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine unterirdische Stromzuführung für elektrische Bahnen mit einem wasserdicht geschlossenen Kanal und mit motorisch bewegtem Stromabnehmer. Gegenüber bereits bekannt gewordenen gleichartigen unterirdischen Stromzuführungen, z. B. nach Patent 41326 und 124243, welche die den sonst üblichen unterirdischen Stromzuführungen hinsichtlich leichter Verunreinigung,The present invention relates to an underground power supply for electric railways with a watertight closed channel and with a motor-driven pantograph. Compared to already known similar underground power supply lines, z. B. according to patent 41326 and 124243, which the otherwise usual underground power supply in terms of light contamination,

Beeinflussung durch Überschwemmungen, erschwerter Revision des Schlitzkanals, Gefahren für Passanten usw. anhaftenden Mängel beheben sollen, unterscheidet sich die vorliegende Erfindung wesentlich durch die Art, wie der Stromabnehmer gesteuert wird.Influence from floods, difficult revision of the Schlitzkanal, dangers for passers-by, etc. to remedy adhering defects, the present one differs Invention essentially by the way in which the pantograph is controlled.

Die Erfindung besteht im Wesentlichen darin, daß als Bewegungsstrom für die Antriebsmotoren nur Drehstrom zur Verwendung gelangt, einerlei, welcher Strom im Leitungsnetz herrscht, daß demnach als Betriebsmotor für den Stromabnehmer nur ein kleiner Dreiphasenstrommotor dient und daß dieser seinen Strom stets unabhängig von dem Betriebsstrom des Fahrzeuges erhält und in seiner Tourenzahl von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges unabhängig ist, derart, daß letzterer stets bestrebt ist, dem Fahrzeug voranzueilen, aber dies nur bis zu einer gewissen Grenze kann, indem er dann zunächst stromlos wird, schließlich sogar Strom entgegengesetzter Phase bezw. Drehrichtung erhält, also in der Bewegung verlangsamt, schließlich sogar gebremst und zurückgetrieben wird. Der Drehstrom zum Betrieb der kleinen Motoren wird, sofern Drehstrom im Netz herrscht, dem letzteren in bekannter Weise entnommen, wo jedoch Gleichstrombetrieb besteht, mittels besonderer Gleichstrom-Drehstrom-Umformer erzeugt.The invention consists essentially in the fact that as a moving current for the drive motors only three-phase current is used, no matter what current prevails in the network that therefore only a small three-phase current motor as the operating motor for the pantograph serves and that this is always its current independent of the operating current of the vehicle and its number of tours is independent of the speed of the vehicle, in such a way that the latter always tries to hurry ahead of the vehicle, but only up to after a certain limit, in that it is then initially de-energized, it can eventually even become electricity opposite phase respectively. Direction of rotation receives, so slowed down in the movement, finally is even braked and driven back. The three-phase current to operate the small motors if there is three-phase current in the network, it is taken from the latter in a known manner, However, where there is direct current operation, by means of special direct current three-phase converters generated.

Auf beiliegender Zeichnung ist eine derartige Stromzuführung in Fig. 1 im Querschnitt und in Fig. 2 in senkrechtem Längsschnitt nach der Mittelebene X-X für einpolige Zuleitung dargestellt, während Fig. 3 bis 5 schematised die Leitungsverbindungen zwischen dem Fahrzeugmotor und sämtlichen auf den Teilleitern schleifenden Bürsten in drei verschiedenen Ausführungen zeigen, und zwar in Fig. 3 und 4 für doppelpolige Zuleitung — bei Fig. 3 bei Gleichstrom doppelpolig, bei Fig. 4 für Drehstrom einpolig geerdet — und in Fig. 5 für einpolige Zuleitung für Gleichstrom.In the accompanying drawing, such a power supply is shown in Fig. 1 in cross section and in Fig. 2 in vertical longitudinal section according to the center plane XX for a single-pole supply line, while Figs show three different versions, namely in Fig. 3 and 4 for double-pole supply line - double-pole in Fig. 3 for direct current, single-pole grounded in Fig. 4 for three-phase current - and in Fig. 5 for single-pole supply line for direct current.

Der durch ein Profileisen α gebildete Kanal ist oben durch gutschließende, abnehmbare, aus einzelnen Längsstücken bestehende Deckel b aus geeignetem Isoliermaterial, zweckmäßig Glasstein, dicht abgedeckt, wobei in dem Deckel die oberen Teilleiter c, die unteren d, sowie auch die leitend mit beiden verbundenen Stifte e eingebettet sind. Den Stromzuleiter bildet ein auf Tragstückeny aus Isoliermaterial unten im Kanal α fest gebettetes und isoliertes U-Eisen g, welches zugleich als Fahrbahn oder -Schiene für den Stromabnehmer dient, der einen kleinen zweiachsigen Wagen bildet, bei welchem beide Achsen durch direkt angekuppelte und parallel arbeitende Drehstrommotoren i k (mit Kurzschlußankern) angetrieben werden.The channel formed by a profile iron α is tightly covered at the top by well-fitting, removable cover b made of suitable insulating material, expediently glass stone, consisting of individual longitudinal pieces, with the upper subconductors c, the lower d, and the conductors connected to both in the cover Pins e are embedded. The current feeder is formed by an insulated U-iron g, which is firmly embedded and insulated on support piecesy made of insulating material in the channel α , which also serves as a track or rail for the pantograph, which forms a small two-axle carriage, in which both axles are directly coupled and working in parallel Three-phase motors ik (with short-circuit armatures) are driven.

Mit dem Wägelchen h (Fig. 2) wird starr verbunden der Schleifkontakt (Bürste, Rolle, Bügel) / für den Arbeitsstrom und die Schleifkontakte m, η für zwei Phasen des DrehstromesThe sliding contact (brush, roller, bracket) / for the working current and the sliding contacts m, η for two phases of the three-phase current are rigidly connected to the little car h (Fig. 2)

zum Antrieb des Stromabnehmers, welche zur zeitweiligen leitenden Verbindung teils der Hauptleitung g und teils der Klemmen der Drehstrommotoren i, k mit den Teilleitern d. c dienen.to drive the pantograph, which for the temporary conductive connection of part of the main line g and part of the terminals of the three-phase motors i, k with the sub-conductors d. c serve.

Die dritte Phase des Drehstroms wird mittels des Arbeitsstromkontaktes übertragen.The third phase of the three-phase current is transmitted by means of the operating current contact.

Über dem Kontakt / befindet sich zu jeder Zeit die am Unterteil des Fahrzeuges befestigteThe one attached to the lower part of the vehicle is located above the contact / at all times

ίο Kontaktvorrichtung o, welche den Fahrzeugmotoren den Arbeitsstrom zuleitet.ίο contact device o, which the vehicle engines feeds the working current.

Damit der Kontakt / nie außerhalb der von der Fahrzeugkontaktvorrichtung ο bestrichenen Teilleiter c,d zu stehen kommt, müssen die kleinen Drehstrommotoren i, k so gesteuert werden, daß der Stromabnehmer h innerhalb gewisser Grenzen genau allen Bewegungen des Fahrzeuges folgt. So that the contact / never comes to stand outside of the sub-conductors c, d coated by the vehicle contact device ο, the small three-phase motors i, k must be controlled so that the pantograph h follows all movements of the vehicle within certain limits.

Dies geschieht am einfachsten in der Weise, daß man die Umdrehungszahl der Motoren i, k so wählt, daß die Geschwindigkeit des Abnehmers h immer etwas größer ist als die des Fahrzeuges.The simplest way of doing this is to select the number of revolutions of the motors i, k so that the speed of the customer h is always somewhat greater than that of the vehicle.

In diesem Falle Iaufen (bei Fahrt in der Richtung des Pfeiles) die Kontakte m, η immer etwas vor den dieser Drehrichtung der Motoren entsprechenden Kontakten p, q, welche zugleich mit den Phasenkontakten q', p' am Unterteil des Fahrzeuges, über die Teilleiter schleifend, befestigt sind.In this case (when driving in the direction of the arrow) the contacts m, η always run slightly in front of the contacts p, q corresponding to this direction of rotation of the motors, which at the same time with the phase contacts q ', p' on the lower part of the vehicle, over the sub-conductors dragging, are attached.

Sobald nun die Verbindung der Kontakte ρ mit m und q mit η gelöst wird, werden die kleinen Motoren i, k stromlos und bleiben in der Geschwindigkeit zurück, bis die Verbindung wieder durch das nachfolgende und h einholende Fahrzeug hergestellt wird.As soon as the connection between the contacts ρ and m and q with η is broken, the small motors i , k are de-energized and remain slower until the connection is re-established by the following vehicle that is overtaking h.

Sollte das Fahrzeug plötzlich auf einer Strecke mit großem Gefälle gebremst werden, so daß die Gefahr entstände, der Abnehmer könnte weglaufen, so kommen die Kontakte m, η in leitende Verbindung mit den Kontakten q\ p', welche Drehstrom von der umgekehrten Drehrichtung der Motoren i, k entsprechenden Phasen führen, und wird hierdurch der Abnehmer h festgehalten, stillgestellt und dann zurückgetrieben. Should the vehicle suddenly be braked on a route with a steep gradient, so that there is a risk that the customer could run away, the contacts m, η come into conductive connection with the contacts q \ p ', which provide three-phase current from the reverse direction of rotation of the motors i, k lead corresponding phases, and thereby the buyer h is held, stopped and then driven back.

Durch diese Anordnung ist der Abnehmer gezwungen, sich in den Grenzen der Entfernung der Kontaktep, q' bezw. q,p' zu halten und zu bewegen. Die Kontaktvorrichtung ο muß so viele Teilleiter bestreichen, daß innerhalb der angegebenen Bewegungsgrenze für den Stromabnehmer h der Arbeitsstrom nicht unterbrochen wird.By this arrangement, the buyer is forced to bezw within the limits of the distance of the contacts p, q ' . q, p ' to hold and move. The contact device ο must cover so many partial conductors that the working current is not interrupted within the specified movement limit for the pantograph h.

Beim Fahren des Fahrzeuges in entgegengesetzter Richtung wird die Drehrichfung der Motoren des Abnehmers h von selbst wieder geändert, da dabei der Vorgang umgekehrt ist, indem dann die Kontakte m,n mit den Kontakten q',p' (welche Drehstrom anderer Drehrichtung führen) in Verbindung treten.When the vehicle is driven in the opposite direction, the direction of rotation of the motors of the customer h is automatically changed again, since the process is reversed in that the contacts m, n with the contacts q ', p' (which carry three-phase currents in the other direction of rotation) in Connect.

In Fig. 3 ist ein Schema einer doppelpoligen Zuleitung (für Gleichstrom mit Zu- und Rückleitung oder Drehstrom mit geerdeter dritter Phase) gegeben. Hier würde man statt eines U-Eisens zwei nebeneinander herlaufende und voneinander isolierte Winkeleisen als Stromleiter und zugleich als Fahrbahn für den Abnehmer (wobei die Laufräder des Wägelchens geteilt werden in je zwei isolierte Einzelräder r und r') verwenden und die Kontakte m, η der Motoren i, k zwischen den Kontakten s,i des Arbeitsslromes anordnen. Oben an den Teilleitern schleifen die am Fahrzeug befestigten Kontakte u, ν für Arbeitsstrom und in gleicher Weise, wie in Fig. 2 dargestellt, die Drehstromkontakte p,q' und q,p'. Die Steuerung geschieht auf ähnliche Weise, wie für das einpolige System beschrieben.3 shows a diagram of a double-pole supply line (for direct current with supply and return lines or three-phase current with a grounded third phase). Here, instead of a U-iron, two angle irons running side by side and isolated from one another would be used as a conductor and at the same time as a roadway for the customer (whereby the wheels of the little cart are divided into two isolated individual wheels r and r ') and the contacts m, η der Arrange motors i, k between contacts s, i of the working current. At the top of the sub-conductors, the contacts u, ν for working current attached to the vehicle slide and, in the same way, as shown in FIG. 2, the three-phase contacts p, q ' and q, p'. The control is carried out in a similar way as described for the single-pole system.

Man kann naturgemäß auch alle drei Phasen des Drehstromes isoliert dem Fahrzeug durch nur eine Reihe von Teilleitern zuführen.Naturally, all three phases of the three-phase current can be isolated by the vehicle only feed in a number of partial conductors.

Es bezeichnet in Fig. 3 w die Fahrzeugmotoren, χ den Gleichstrom-Drehstrom-Umformer, y die Erregerwicklung für letzteren und ^ die zur Erregung dienende Batterie, i, 2, 3 bezeichnen die den drei Phasen des Stromes entsprechenden Leitungen.It denotes in Fig. 3 w the vehicle motors, χ the direct current three-phase converter, y the excitation winding for the latter and ^ the battery used for excitation, i, 2, 3 denote the lines corresponding to the three phases of the current.

Fig. 4 stellt die Ausführung für Drehstrom im Netz mit geerdeter dritter Phase dar. n> be- go zeichnet den Fahrzeugmotor, j den Fahrschalter des Fahrzeuges.4 shows the version for three-phase current in the network with a grounded third phase. N> be go denotes the vehicle engine, j the vehicle's drive switch.

Fig. 5 entspricht der Fig. 2 in bezug auf den Stromabnehmer und die einpolige Zuleitung bei Gleichstrombetrieb, unterscheidet sich jedoch von Fig. 2 dadurch, daß die Bürste ο nicht mehr zwischen ρ und p', sondern einseitig außerhalb dieser Kontakte sitzt, dementsprechend natürlich auch der stets unter ο befindliche Arbeitsstromkontakt / des Stromabnehmers einseitig und außerhalb der Kontakte m, η für die zwei nicht durch Arbeitsstromkontakt übertragenen Phasen des Drehstromes, während ebenso wie bei der Anordnung nach Fig. 4 (abweichend von der Darstellung in Fig. 2 und 3) angenommen ist, daß die Bürsten q und q' in einer einzigen, q, mitten zwischen ρ und p' sitzenden vereinigt sind, wobei natürlich der Abstand zwischen ρ und q wie zwischen q und p' ebenso groß, also der zwischen ρ und p' doppelt so groß sein muß wie der zwischen m und η mit Rücksicht auf die Voreilung und Steuerung des Abnehmers zum Fahrzeug.Fig. 5 corresponds to Fig. 2 with respect to the current collector and the single-pole lead in direct current operation, but differs from Fig. 2 in that the brush ο no longer sits between ρ and p ', but on one side outside these contacts, accordingly of course also the working current contact / of the pantograph that is always under ο on one side and outside the contacts m, η for the two phases of the three-phase current not transmitted by working current contact, while as with the arrangement according to FIG. 4 (deviating from the illustration in FIGS ) it is assumed that the brushes q and q ' are united in a single, q, sitting in the middle between ρ and p' , whereby of course the distance between ρ and q is just as great as between q and p ' , i.e. that between ρ and p ' must be twice as large as that between m and η with regard to the lead and control of the customer to the vehicle.

Wie schon oben kurz gesagt, wird bei Gleichstrombetrieb der zum Treiben des Stromabnehmers erforderliche Drehstrom in einem rotierenden Gleichstrom-Drehstrom-Umformer χ erzeugt, dessen Erregung mittels einer Batterie \ geschieht. Letzteres hat den Zweck, zu verhindern, daß die Erregerwicklung J-- beim zufälligen Versagen der Gleichstroinkontaktvor-As Briefly above, is generated in the DC operation required for driving the three-phase current collector in a rotating DC-AC converters χ, whose excitation is done by means of a battery \. The purpose of the latter is to prevent the excitation winding J-- in the event of the accidental failure of the DC contact

richtung stromlos wird, was der. Fall wäre, wenn die Erregung vom Netz aus geschähe.direction is de-energized, what the. It would be the case if the excitation came from the network.

Dem Anker des Umformers wird zweckmäßigThe armature of the converter is useful

ein großes Schwungmoment gegeben, welches ausreicht, um bei etwaiger Unterbrechung des Gleichstromes für kurze Zeit die nötige Energie zum Speisen des Stromabnehmers zu liefern.a large moment of inertia is given, which is sufficient to withstand any interruption of the Direct current to supply the necessary energy for feeding the pantograph for a short time.

In den Erregerstromkreis kann auch zwischen Erregerwicklung und Batterie ein Regulierwiderstand eingeschaltet werden, mittels dessen man die Periodenzahl des Umformers einstellen und regeln kann.A regulating resistor can also be installed in the excitation circuit between the excitation winding and the battery be switched on, by means of which you can set the number of periods of the converter and can regulate.

Bei Betrieb der Bahnwagen mit Drehstrom ist der Umformer entbehrlich, da der Strom für den Betrieb des Stromabnehmers unmittelbar dem Leitungsnetz entnommen werden kann. Da man bei Drehstrombahnen ruhende Transformatoren benutzen kann, ist man in der Lage, auch die Netzspannung klein wählen zu können, wodurch die betriebssichere Anwendung von Drehstrom auch für so kleine Motoren, wie sie hier für den Stromabnehmer in Frage kommen, ermöglicht ist.When operating the railcars with three-phase current, the converter is unnecessary because the electricity for the operation of the pantograph can be taken directly from the line network. Since you can use stationary transformers on three-phase railways, you are in the Able to be able to choose the mains voltage as low as possible, which makes the application more reliable of three-phase current is also made possible for motors as small as those used here for the pantograph.

Um die Betriebssicherheit für den Stromabnehmer und damit auch für das Ganze zu erhöhen, wird der Abnehmer mit zwei Motoren versehen, die so stark sind,,-daß jeder derselben allein imstande ist, den Stromabnehmer zu ziehen.To ensure operational safety for the pantograph and thus also for the whole increase, the buyer is provided with two motors that are so powerful, - that each the same alone is able to pull the pantograph.

Die Motoren können nicht nur direkt mit den Laufachsen gekuppelt, sondern auch mittels geeigneter Übersetzung mit den Rädern verbunden sein.The motors can not only be coupled directly to the running axles, but also by means of suitable translation be connected to the wheels.

Claims

Patent Claims:

1. Underground power supply for electric railways with a motor-driven contact carriage (current collector) running in a closed channel, characterized in that the contact carriage (h) is driven by a three-phase motor (or two three-phase motors i and k) to which (or those) the current through a single row of partial conductors (c, d, e) from the vehicle, namely by means of three sliding contacts (I, m, n), one of which (I) simultaneously sends the working signal to the contact above (o) of the vehicle.

2. A special embodiment of the protected by claim 1 underground power supply for two-pole power supply, characterized in that the rail (g) lying in the channel (a) is divided into two isolated halves on which the also isolated wheels (r and r 'J of the contact carriage (h) are running and that with h two contacts (s and t) are connected below the contacts (u and v) of the vehicle, between which the contacts (m, n) for the motor (the motors i, k) (Fig. 3).

3. An embodiment of the underground power supply according to claim 1 and 2 for controlling the contact carriage, by means of which it is prevented from exceeding certain limits within which it is to transfer working current to the carriage motor by leading or lagging behind, characterized in that its absolute speed is always slightly larger than that of the vehicle, but the contacts are arranged in such a way that their two (m, n) must always stay in the space between the associated contacts (p, q ' and q, p'J of the vehicle, thereby that the latter in pairs (p, p ' and q q'J have the same distances as the former (m, n), but opposite to each other, so that the direction of travel of the contact carriage is reversed if the contact carriage leads or lags by the pairs (pq' and qp 'J ever leave as many sub-conductors between you as the third (third) contact (s) through which (which) the working current to the car engine and the current de r third phase is passed to the contact carriage, smeared (smeared ), so that the working current for the carriage motor through these contacts (IyO respectively. s, u and t, v) always remains closed.

4. On the contact carriage (h) the arrangement of two BEZW each on one axis. a wheel or pair of wheels acting and working in parallel three-phase motors (i, k), each of which is powerful enough to pull the contact carriage on its own in order to avoid a breakdown due to failure of the latter as far as possible.

5. To enable the use of the protected by claims 1 to 4 underground power supply for railways with direct current operation, the arrangement of a direct current three-phase converter (x) to generate the BEZW to operate the motor. the motors (i, k) of the contact carriage (h) required three-phase current, which converter (x) is excited by a special battery (%) so that the converter does not become de-energized in the event of an accidental failure of the DC contacts (0 or u and v) permit.

1 sheet of drawings.