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ANLAGE ZUR STROMVERSORGUNG DER EISEN3AHNWiGEN Die Erfindung bezieht
sich auf ElektromaschinenanIagen, insbesondere auf die anlagen zur Versorgung der
Eisenbahnwagen mit Gleichstrom auf der freien Strecke bzw. während des Haltens des
Wagens.
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Weit bekannt ist die Einrichtung, welche einen Motorgenerator, der
Genemotor genannt wird, als eine Stromquelle zur Stromversorgung der Eisenbahnwagen
enthält . Der Genemotor stellt einen auf einer gemeinsamen Welle und in einem einheitlichen
Gehäuse angeordneten Achsen-Gieichstromgenerator und einen Asynchronmotor dar. Der
Achsengenerator dient zur Versorgung sämtlicher Stromverbraucher des Wagens und
wird entweder von der Achse des Räderpaares (bei Fahrt auf freier Strecke) oder
durch den Asynchronmotor (bei andauerndem Halten) angetrieben.
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Der Nachteil dieser Genemotoren besteht darin, daß sie große Abmessungen
und Gewicht, sowie eine geringe Betriebszuverlässigkeit aufweisen.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Verminderung der Abmessungen
und des Gewichts der Anlage bei gleichzeitiger Erhöhung ihres Wirkungsgrades und
der Zuverlassigkeit.
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Um dieses Ziel zu erreichen, ist die anlage so ausgeführt, daß sie
während der Fahrt Elektroenergie erzeugt und beim Halten den Wechselstrom des Industrienetzes
in Gleichstrom umwandelt.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß in der Anlage zur Stromversorgung
der Eisenbahnwagen, die einen an das Wagennetz angeschlossenen regelbaren Motorgenerator
mit Läufer enthält, der während der Fahrt von dem Räderpaar angetrieben wird, er£indung
sgemäß eine elektrische Synchr onmas ohine mit auf dem gemeinsamen Ständer angeordneten
zwei Wicklungen als Motorgenerator verwendet wird' von denen die eine über einen
Gleichrichter fest an die Belastung angeschlossen ist, und die zweite für den Anschluß
an das Wechselstrombahnnetz beim Halten des Wagens geeignet ist.
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Vorzugsweise wird in dem Eingangsstromkreis der Wicklung, die an
das Wechselstromnetz angeschlossen wird, eine Drossel zur Gewährleistung der Betriebssicherheit,
bei beachtlichen Schwankungen der Spannung in dem Außen-Bahnnetz angeordnet.
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Die auf dem gemeinsamen Magnetleiter angeordneten Wicklungen können
elektrisch miteinander verbunden sein.
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Nachstehend wird die Errindung durch die beschreibung eines Ausführungsbeispiels
;und die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch
einen Teil der elektrischen Synchronmaschine; Fig. 2 das Prinzipschaltbild der Synchronmaschine
in der Anlage gemäß der Erfindung; Fig. 3 das Prinzipbild für die Einschaltung der
Synchronmaschine mit miteinander elektrisch verbundenen Wicklungen in der Anlage
gemäß der Erfindung.
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Die Anlage für die Stromversorgung der Eisenbahnwagen verfügt über
eine Synchronmaschine mit zwei auf dem Ständer 3 angeordneten Ankerwicklungen 1
und 2 (Fig. 1). Diese Maschine kann entweder als Generator, wenn der Läufer A von
dem Radpaar (nicht gezeigt) bei der wahrt angetrieben wird, oder als Motor, wenn
der Wicklung 2 die Spannung von dem äußeren Wechselstromnetz zugeführt wird, arbeiten.
Bei dem Kotorbetrieb arbeitet die Maschine praktisch als Spannungswandler.
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Die Wicklung 1 ist eine Ankerwicklung, wenn die Maschine als Generator
arbeitet, und die sonden 4, 5 und 6 (Fig. 2) dieser Wicklung sind an den Gleichrichter
7 test angeschlossen, von dessen Ausgang der Gleichstrom abgenommen wird, der.
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für die Stromversorgung des Wagennetzes und Aufladung der Akkumulatorenbatterie
8 erforderlich ist.
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Die Wicklung 2 wird bei dem Motorbetrieb der Maschine als seibstanlaufender
Synchronmotor verwendet. Sie wird in denselben Nuten wie Wicklung 1 angeordnet,
ist aber für den Betrieb mit Speisung von dem äußeren Wechselstromnetz ausgelegt,
an das sie beim Halten des Wagens angeschlossen wird.
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Für die Stabilisierung der Spannung an dem Gleichrichter 7 wird die
Wicklung 2 b ei bei Netzspannungsschwankungen über eine Dreiphasendrossel 9 an das
Netz angeschlossen. Die Erregerwicklung 10 gewährleistet sowohl den Motor- als auch
den Generatorbetrieb der Maschine und wird von einem Magnetregler (nicht gezeigt)
gespeist. Um die Möglichkeit für den Anlauf der Maschine bei beiden Betriebsarten
zu sichern, wird die Maschine mit massiven Polen oder mit Anlaufkäfig ausgeführt.
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Bewegt sich der Wagen mit einer ausreichend großen Geschwindigkeit,
so arbeitet die Maschine, als Wechselstromgenerator, indem sie über den Gleichrichter
7 die Akkuüiulatorenbatterie 8 auflädt. Die Wicklung 2 befindet sich dabei im Leerlaufzustand.
Bei kleiner Geschwindigkeiten des Zuges oder bei kurzzeitigem Halten erfolgt die
Stromversorgung des Wagennetzes von der Batterie b. Beim andauernden Halten des
Wagens wird die Wicklung 2 an das äußere Drehstromnetz angeschlossen. Unter Einwirkung
des dabei entstehenden Anlaufmoments wird die Kupplung (nicht dargestellt) zwischen
Welle 11 (Fig. 1) und Kardanwellenantrieb (ebenso nicht dargestellt3
ausgerückt,
der Maschinenläufer wird in Drehung versetzte Wird die an die Synchrondrehzahl angrenzende
Geschwindigkeit erreicht, so wird die Spannung von dem Erregerregler der Maschine
automatisch zugeführt und der Läufer in den Synchronismus hineingezogen. Gleichzeitig
nimmt die Spannung an der Wicklung 1 zu und wird weiterhin auf dem erforderlichen
Spannungspegel durch den Spannungsregler konstantgehalten, der, indem er auf den
Erregerstrom der Maschine einwirkt, die Phase und Größe des durch die Wicklung 2
aus dem Netz verbrauchten Stromes andert, daß der Spannungsabfall an der Drossel
9, der von der Netzspannung subtrahiert wird, die Schwankungen der Netzspannung
ausgleicht. Dadurch wird die Spannungakonstanz an den Enden 12, 13, 14 (Fig. 2)
der Wicklung 2 und damit auch an der Wicklung 1 gewährleistet. Die stabilisierte
Spannung gelangt über den Gleichrichter 7 in das elektrische Netz des Wagens. Die
Anlage arbeitet also als Transformatorwandler und weist die stabilisierte Ausgangsspannung
auf.
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In Big. 3 ist die elektrische Schaltung der Wicklungen 1 und 2 wiedergegeben,
die sich von der oben beschriebenen nur dadurch unterscheidet, daß die Ankerwicklungen
1 und 2 miteinander elektrisch verbunden sind, wobei die Wicklungen mit niedrigeren
Spannungsen als ein Teil der Wicklungen mit höheren Spannungen verwendet werden.
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Die Anwendung der Erfindung gestattet es, die Abmessungen und das
Gewicht der Anlage zu Stromversorgung der Eisenbahnwagen wesentlich zu verringern,
da hier anstatt
aer zwei elektrischen Maschinen (Asynchronmotor
und Gleichstromgenerator) eine elektrische Synchronmaschine aufgestellt ist.