DE19522302C2 - Schiffsantriebsanlage - Google Patents
SchiffsantriebsanlageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schiffsantriebsanlage der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Bei solchen Schiffsantriebsanlagen ist man bemüht, eine
möglichst hochpulsige Rückwirkung der umrichtergespeisten
Drehstrommotoren auf das Fahrnetz und auf das aus dem
Fahrnetz über die Bordnetzgeneratoren gespeiste Bordnetz zu
erreichen, um so einen möglichst kleinen
Spannungsklirrfaktor der Netze sicherzustellen, der
beispielsweise bei einer 6pulsigen Netzrückwirkung 15%
beträgt und bei einer 12pulsigen Netzrückwirkung unter 10%
gehalten werden kann. Ein zu hoher Klirrfaktor kann den
Gesamtbetrieb oder den Betrieb wichtiger Verbraucher
stören, so daß der Klirrfaktor einen Maximalwert nicht nur
bei Normalbetrieb, sondern auch bei Manövern und Notbetrieb
nicht übersteigen darf.
Bei einer bekannten Schiffsantriebsanlage dieser Art, auch
Schiffspropulsionsanlage genannt, (Diesel & Gasturbine
Worldwide, November 1988, Seiten 12 bis 15 "Diesel-Electric
Propulsion System For Cruise Ships") wird eine 12pulsige
Netzrückwirkung der Umrichter und damit ein vorteilhafter
Spannungsklirrfaktor von < 10% dadurch erreicht, daß die
Hälfte der Umrichter der Fahrantriebe von den Fahrschienen
über Stromrichtertransformatoren mit primär- und
sekundärseitiger Sternschaltung der
Transformatorenwicklungen und die andere Hälfte der
Umrichter über Stromrichtertransformatoren mit
primärseitiger Sternschaltung und sekundärseitiger
Dreieckschaltung der Transformatorenwicklungen von den
miteinander gekuppelten Fahrschienen gespeist wird. Solche
Stromrichtertransformatoren sind groß, schwer,
überwachungsintensiv und teuer und machen einen nicht
unbedeutenden Anteil der Fertigungskosten der
Schiffsantriebsanlage aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer
Schiffsantriebsanlage der eingangs genannten Art bei
vorgegebener Pulsigkeit der Netzrückwirkung des
Umrichterantriebs auf jede der Fahrschienen mit geringem
fertigungstechnischen Aufwand eine Verdoppelung der
Pulsigkeit der Netzrückwirkung im Gesamtfahr- und Bordnetz
und damit eine Verbesserung von deren Spannungsklirrfaktor
zu erreichen.
Die Aufgabe ist bei einer Schiffsantriebsanlage der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung
erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des
Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Schiffsantriebsanlage hat den Vorteil,
daß durch den die beiden Fahrschienen miteinander
verbindenden Längstransformator die beiden Fahrschienen
eine um (1/2)n . 60° gedrehte Spannungslage zueinander
aufweisen, wobei n < 0 ist, und dadurch die Hälfte der
Umrichter mit einer um diese Phase gedrehte
Fahrnetzspannung gespeist wird. Die Folge ist eine
Verdopplung der Pulsigkeit der Netzrückwirkung der
Umrichter auf das Fahr- und Bordnetz, unabhängig von der
Ausbildung des Umrichterantriebs. Beispielsweise würde in
Anwendung der Erfindung auf die eingangs beschriebene
bekannte Schiffsantriebsanlage eine 24-Pulsigkeit der
Netzrückwirkung und damit ein Spannungsklirrfaktor in Fahr-
und Bordnetz von ungefähr 5% erzielt werden. Zur wiederum
gleichphasigen Einspeisung der Fahrschienen ins Bordnetz
werden der oder die Bordnetztransformatoren, die an der
Fahrschiene mit gedrehter Spannungslage angeschlossen ist
oder sind, so ausgebildet, daß er oder sie von der Primär-
oder Hochspannungsseite zur Sekundär- oder
Niederspannungsseite eine Phasenrückdrehung der Spannung um
den gleichen Phasenwinkel von (1/2)n . 60° bewirkt bzw.
bewirken.
Bei der erfindungsgemäßen Schiffsantriebsanlage können die
mindestens zwei redundanten Drehstrommotoren im Ständer
oder Stator sowohl jeweils eine Ständerwicklung als auch
jeweils zwei Ständerwicklungen aufweisen. Im ersten Fall
ist die Ständerwicklung des einen Drehstrommotors mit der
einen und die Ständerwicklung des anderen Drehstrommotors
mit der anderen Fahrschiene jeweils über einen zugeordneten
Umrichter verbunden. Im zweiten Fall ist jeweils von den
beiden Ständerwicklungen des gleichen Drehstrommotors die
eine an der einen Fahrschiene und die andere an der anderen
Fahrschiene, jeweils über den ihr zugeordneten Umrichter,
angeschlossen. Ein als Synchronmotor ausgebildeter
Drehstrommotor mit zwei Ständerwicklungen ist
beispielsweise in der eingangs genannten Literaturstelle
angegeben. Die Umrichter können als indirekte Umrichter
(I-Umrichter) mit Gleichstromzwischenkreis oder - wie bei
großen Anlagen bevorzugt - als direkte Umrichter
(D-Umrichter) sowie als zwangskommutierte Wechselrichter
oder Pulswechselrichter (PWR) ausgeführt werden.
Neben der Verbesserung des Spannungsklirrfaktors der Netze
hat die erfindungsgemäße Schiffsantriebsanlage noch einen
weiteren Vorteil. Da die Kurzschlußreaktanz des
Längstransformators im Kurzschlußfall eine Teilentkopplung
der beiden Fahrschienen bewirkt, kann die
Kurzschlußtragfähigkeit der im Fahrnetz vorhandenen
Schalter oder Schütze um ca. ein Drittel niedriger gemacht
werden, so daß preiswertere Schalter eingesetzt werden
können. Alternativ kann bei unverändert hoher
Kurzschlußfestigkeit der verwendeten Schalter die
Fahrnetzspannung reduziert werden, so z. B. die
Fahrnetzspannung von 10 kV auf 6,6 kV oder von 6,6 kV auf
3,3 kV oder von 3,3 kV auf 690 V. Beides führt zu weiteren
beträchtlichen Einsparungen bei den Gestehungskosten der
Schiffsantriebsanlage.
Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Schiffsantriebsanlage mit vorteilhaften Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung sind in den nachfolgenden
Ansprüchen angegeben.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
sind mindestens zwei jeweils einer Ständerwicklung
zugeordnete Umrichter vorgesehen, die über je eine
Kommutierungsdrossel getrennt an den beiden Fahrschienen
angeschlossen sind. Im Falle der beiden redundanten
Drehstrommotoren mit jeweils einer Ständerwicklung sind
damit zwei, im Falle der redundanten Drehstrommotoren mit
jeweils zwei Ständerwicklungen vier Umrichter vorhanden. An
jeder Fahrschiene liegt immer eine gleiche Anzahl von
Umrichtern, im ersten Fall ein Umrichter, im zweiten Fall
zwei Umrichter. Der Längstransformator ist so ausgebildet,
daß die Spannung um 30° gedreht wird, und der entsprechende
Bordnetztransformator sorgt für eine Spannungsrückdrehung
um ebenfalls 30°. Bei einem Drehstrom-Propellerantrieb mit
nur 6pulsiger Netzrückwirkung (n = 1) auf jede der
Fahrschienen ergibt sich damit insgesamt eine 12-Pulsigkeit
der Netzrückwirkung im Fahrnetz und im Bordnetz, ohne daß
hierzu - wie bei der eingangs beschriebenen bekannten
Schiffsantriebsanlage - die Einschaltung von
Stromrichtertransformatoren zwischen Umrichter und Fahrnetz
erforderlich wäre. Der komplette Wegfall der schweren und
teuren Stromrichtertransformatoren pro Umrichter bei
unverändert gutem Spannungsklirrfaktor von kleiner 10%
reduziert die Anlagekosten erheblich und spart Gewicht und
Bauraum. Die fehlenden Stromrichtertransformatoren und die
damit wegfallenden Transformatorenverluste führen zu einer
merkbaren Verbesserung des Übertragungswirkungsgrades und
die sich reduzierende Zahl der Bauteile der
Schiffsantriebsanlage reduziert die
Ausfallwahrscheinlichkeit der Gesamtanlage.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung läßt
sich die 30°-Phasendrehung der Spannung im
Längstransformator und die 30°-Phasenrückdrehung der
Spannung in dem mindestens einen an der einen Fahrschiene
angeschlossenen Bordnetztransformator in einfacher Weise
dadurch realisieren, daß die Primärwicklung des
Längstransformators in Stern und die Sekundärwicklung des
Längstransformators in Dreieck und die an der Fahrschiene
angeschlossene Primärwicklung des Bordnetztransformators in
Dreieck und die an dem Bordnetz angeschlossene
Sekundärwicklung des Bordnetztransformators in Stern
geschaltet ist. Der mindestens eine an der anderen
Fahrschiene liegende Bordnetztransformator hat die gleiche
Schaltgruppen auf Primär- und Sekundärseite, also z. B.
jeweils eine Dreieckschaltung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
sind die Kommutierungsdrosseln in den Anschlußsträngen der
Umrichter zu den dreisträngigen Fahrschienen als
Duplexdrosseln mit Ausgleichswicklungen ausgebildet, und
der fahrschienenseitige Anschluß eines jeden
Bordnetztransformators ist über die Ausgleichswicklungen
mindestens einer, vorzugsweise mehrerer oder aller, der
Duplexdrosseln in den Anschlußsträngen der an der gleichen
Fahrschiene wie der Bordnetztransformator angeschlossenen
Umrichter geführt. Durch diese schaltungstechnische
Maßnahme wird der Klirrfaktor noch wesentlich verbessert.
Selbst bei Notbetrieb mit nur einer Fahrschiene erfolgt
eine vollständige Kompensation der dann auf 6pulsige
Umrichtereinspeisung zurückgehenden Oberwellen, so daß der
Klirrfaktor nicht nur im Normalbetrieb, sondern auch in
Extremfällen einen die Verbraucher im Bordnetz störenden
Grenzwert nicht überschreitet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist
jeder der einer Ständerwicklung zugeordneten und über eine
Kommutierungs- oder Duplexdrossel an einer der beiden
Fahrschienen angeschlossenen Umrichter als Serienschaltung
zweier I-Umrichter ausgebildet. Die Fahrnetzspannung ist
dabei auf die Größenordnung der Bordnetzspannung gesenkt
und beträgt beispielsweise nur noch 690 V. Diese Ausbildung
der Umrichter in Verbindung mit dem Längstransformator
ermöglicht zum einen eine Verdopplung der an den
Drehstrommotoren anliegenden Betriebsspannung gegenüber der
Fahrnetzspannung und zum anderen die Speisung der beiden
hintereinander geschalteten 6-Pulsbrücken direkt aus dem
Fahrnetz bei Wegfall jeglicher Stromrichtertransformatoren.
Bei Einhaltung eines wegen der 12pulsigen Netzrückwirkung
ausreichend guten Spannungsklirrfaktors von kleiner 10%
läßt sich die Schiffsantriebsanlage mit Niederspannung in
der Größenordnung der Bordnetzspannung betreiben und dabei
eine hohe Motorleistung bei vertretbarem Leistungsgewicht
erzielen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
sind zur Umrichterspeisung der Drehstrommotoren mit
12pulsiger Netzrückwirkung (n = 2) auf jede der Fahrschienen
mindestens zwei jeweils einer Ständerwicklung zugeordnete
Umrichter vorgesehen, die über je einen
Stromrichtertransformator getrennt an den beiden
Fahrschienen angeschlossen sind, wobei der eine
Transformator gleiche und der andere Transformator
ungleiche Wicklungsschaltgruppen auf der Primär- und
Sekundärseite aufweist. Die Phasendrehung des
Längstransformators und die Phasenrückdrehung des einen
Bordnetztransformators beträgt jeweils 15°. der
Spannungsklirrfaktor fällt durch die erzielte 24-Pulsigkeit
der Netzrückwirkung in Fahr- und Bordnetz auf ungefähr 5%.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zur
Umrichterspeisung der Drehstrommotoren mit 24pulsiger
Netzrückwirkung (n = 3) auf jede der Fahrschienen mindestens
zwei jeweils einer Ständerwicklung zugeordnete
Umrichtereinheiten aus jeweils zwei in Reihe geschalteten
indirekten Umrichtern (I-Umrichtern) vorgesehen und die
Umrichtereinheiten über je zwei Stromrichtertransformatoren
getrennt an den beiden Fahrschienen angeschlossen, von
denen der eine Stromrichtertransformator gleiche und der
andere Stromrichtertransformator ungleiche
Wicklungsschaltgruppen auf seiner Primär- und Sekundärseite
aufweist. Die Oberspannungswicklung der an der einen
Fahrschiene angeschlossenen Stromrichtertransformatoren
weist einen Phasenschwenkwinkel von 7,5° und die
Oberspannungswicklung der an der anderen Fahrschiene
angeschlossenen Stromrichtertransformatoren einen
Phasenschwenkwinkel von -7,5° auf. Die Phasendrehung des
Längstransformators und die Phasenrückdrehung des einen
Bordnetztransformators beträgt jeweils 7,5°. Damit ergibt
sich eine 48pulsige Netzrückwirkung auf das Fahr- und
Bordnetz, und der Spannungsklirrfaktor wird kleiner als
4%.
Die bei diesen beiden vorgenannten Ausführungsformen der
Erfindung vorgesehenen Stromrichtertransformatoren sind
erforderlich, um zur Beherrschung der Kurzschlußleistung in
der Schiffsantriebsanlage die Spannung für die
Propellerantriebe zu erhöhen. Diese
Stromrichtertransformatoren ergeben durch ihre vorstehend
beschriebene Ausführung eine 12- bzw. 24-Pulsigkeit, die
durch den erfindungsgemäßen Längstransformator mit
entsprechender Phasendrehung noch verdoppelt wird, was die
Netzqualität wesentlich verbessert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
im Sternpunkt des Längstransformators eine
Kurzschlußbedämpfungsvorrichtung angeschlossen, die so
ausgebildet ist, daß sie bei Erreichen eines vorgegebenen
Grenzwerts des Kurzschlußstroms den Sternpunkt öffnet und
einen den Kurzschlußstrom auf diesen Grenzwert begrenzenden
Widerstand wirksam werden läßt. Hierzu weist die
Kurzschlußbedämpfungsvorrichtung steuerbare
Halbleiterschalter und eine Überwachungs- und Steuereinheit
(Steuerlogik) auf, die bei Erreichen des
Kurzschlußstrom-Grenzwerts über die Halbleiterschalter den
Widerstand in kürzester Zeit (Millisekunden-Bereich)
einschaltet und nach Spannungswiederkehr oder zeitgesteuert
nach Abklingen des subtransienten Stromstoßes wieder
kurzschließt. Der Widerstand ist größenmäßig annähernd der
Nennreaktanz des Längstransformators bemessen, und die
Halbleiterschalter mit antiparallel geschalteten Dioden,
die vorzugsweise als Antiduktoren ausgebildet werden, sind
für Dauerbetrieb mit Nennquerstrom des Längstransformators
ausgelegt.
Insgesamt läßt sich mit dieser Kurzschlußentkopplung der
Fahrschienen einerseits und der Entkopplung der
Kurzschlußströme der Umrichter und des Bordnetzes durch die
Duplexdrosseln sowie durch die Bedämpfung des
Kurzschlußstromes der Bordmotoren durch die
Kurzschlußreaktanz der Bordnetztransformatoren in Reihe mit
den Reaktanzen der Ausgleichswicklungen der Duplexdrosseln
andererseits die Leistung der Schiffsantriebsanlage
wesentlich vergrößern, so z. B. bei 6,6 kV und 3,3 kV
Fahrnetzspannung um ca. 30% und bei 690 V Fahrnetzspannung
um 100%. Auch diese Leistungssteigerung der
Schiffsantriebsanlage trägt zur Kostensenkung bei.
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es
zeigen:
Fig. 1 einen Schaltplan einer
Schiffsantriebsanlage,
Fig. 2 einen Schaltplan der gleichen
Schiffsantriebsanlage, etwas modifiziert,
Fig. 3 ausschnittsweise einen Schaltplan einer
gleichen Schiffsantriebsanlage mit einer
Kurzschlußbedämpfungsvorrichtung,
Fig. 4 einen Schaltplan einer kleineren
Schiffsantriebsanlage gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 und 6 jeweils einen Schaltplan einer
Schiffsantriebsanlage gemäß einem dritten
und vierten Ausführungsbeispiel,
Fig. 7 einen detaillierten Schaltplan eines der
beiden Drehstrom-Propellerantriebe in
Fig. 6,
Fig. 8 einen Schaltplan einer Schiffsantriebsanlage
gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
Die in Fig. 1 als Schaltplan dargestellte
Schiffsantriebsanlage oder Schiffspropulsionsanlage weist
ein Drehstrom-Fahrnetz 10 mit einer Fahrnetzspannung von
beispielsweise 6,6 kV zur Versorgung eines elektrischen
Drehstrom-Propellerantriebs und ein
Niederspannungs-Bordnetz 11 mit einer Bordnetzspannung von
beispielsweise 400 V zur Stromversorgung von bordeigenen
Stromverbrauchern auf. Das Fahrnetz 10 weist zwei
getrennte, jeweils dreisträngige Fahrschienen 12 und 13
auf, die getrennt gespeist werden und hierzu über
Trennschalter 14 an jeweils mehreren, hier zwei, parallel
laufenden Synchrongeneratoren 15 angeschlossen sind. Die
Synchrongeneratoren 15 werden in bekannter Weise von
Dieselmotoren oder Gasturbinen angetrieben. Die Leistung
der jeweils eine Fahrschiene 12, 13 speisenden
Synchrongeneratoren 15 ist in der Regel gleich groß. Die
beiden Fahrschienen 12, 13 sind unter Zwischenschaltung
zweier Kupplungsschalter 16 über einen
Längstransformator 17 miteinander verbunden. Der
Längstransformator 17 weist ein Übersetzungsverhältnis von
1 : 1 auf und ist so ausgelegt, daß er zwischen Primär- und
Sekundärseite eine Phasendrehung der Spannung von 30°
erzeugt. Hierzu ist die Primärwicklung des
Längstransformators 17 in Stern und die Sekundärwicklung
des Längstransformators 17 in Dreieck geschaltet. Damit
haben die beiden Fahrschienen 12, 13 zueinander eine um 30°
gedrehte Spannungslage.
Das Niederspannungs-Bordnetz 11 mit seinen über Schalter 21
anschließbaren Stromverbrauchern wird aus dem
Drehstrom-Fahrnetz 10 gespeist und ist hierzu über einen
ersten Bordnetztransformator 18 an der Fahrschiene 12 und
über einen zweiten Bordnetztransformator 19 an der
Fahrschiene 13 angeschlossen. Zum Trennen der
Bordnetztransformatoren 18, 19 von den beiden Netzen 10, 11
sind jedem Bordnetztransformator 18, 19 zwei
Leistungsschalter 20 zugeordnet. Aufgrund der
unterschiedlichen Phasenlage der Fahrnetzspannungen auf den
beiden Fahrschienen 12, 13 wird zur gleichphasigen
Einspeisung in das Bordnetz 11 der Bordnetztransformator 19
so ausgebildet, daß er von seiner an der Fahrschiene 13
liegenden Hochspannungsseite zu seiner am Bordnetz 11
liegenden Niederspannungsseite eine Phasenrückdrehung der
Spannung von 30° bewirkt. Hierzu ist die
Transformatorenwicklung auf der Hochspannungsseite des
Bordnetztransformators 19 in Dreieck und auf der
Niederspannungsseite in Stern geschaltet. Der andere
Bordnetztransformator 18 hat hingegen gleichphasige
Schaltgruppen, seine beiden Wicklungen sind also jeweils in
Dreieck oder jeweils in Stern geschaltet.
Der am Fahrnetz 10 betriebene Drehstrom-Propellerantrieb
weist zwei Synchronmotoren 22, 23 auf, die jeweils einen
Festpropeller 24 bzw. 25 antreiben. Die beiden
Synchronmotoren 22, 23 können aber auch auf einen einzigen
Propeller wirken. Jeder Synchronmotor 22 bzw. 23 trägt im
Ständer oder Stator zwei redundante Ständerwicklungen, die
über je einen I-Umrichter 26, 27 bzw. 28, 29 mit Drehstrom
aus dem Fahrnetz 10 gespeist werden. Von den einem
Synchronmotor 22 bzw. 23 zugehörigen Umrichtern 26, 27 bzw.
28, 29 ist ein Umrichter 26 bzw. 28 über
Kommutierungsdrosseln 30 an die eine Fahrschiene 12 und der
andere Umrichter 27 bzw. 29 über Kommutierungsdrosseln 30
an die andere Fahrschiene 13 gelegt. In den
Anschlußsträngen sind zwischen Kommutierungsdrosseln 30 und
den Fahrschienen 12, 13 wiederum Leistungsschalter 31
angeordnet. Anstelle der indirekten Umrichter (I-Umrichter)
26 bis 29 können auch direkte Umrichter (D-Umrichter),
zwangskommutierte Wechselrichter oder Pulswechselrichter
(PWR) verwendet werden. Selbstverständlich ist es möglich,
auch nur einen Synchronmotor 22 oder 23 oder mehr als zwei
Synchronmotoren 22, 23 am Fahrnetz 10 zu betreiben. Jeder
weitere Synchronmotor mit zwei Ständerwicklungen wird dann,
wie zu den Synchronmotoren 22, 23 beschrieben, an die
beiden Fahrschienen 12, 13 angeschlossen.
Die in Fig. 2 im Schaltplan dargestellte
Schiffsantriebsanlage ist gegenüber der zu Fig. 1
beschriebenen insofern modifiziert, als die
Kommutierungsdrosseln 30 in den Anschlußsträngen der
Umrichter 26 bis 29 zu den dreisträngigen Fahrschienen 12
und 13 durch sog. Duplexdrosseln 32 ersetzt sind, die neben
den in den Anschlußsträngen liegenden Drosselwicklungen 321
noch mit diesen induktiv gekoppelte
Ausgleichswicklungen 322 aufweisen. Die
Drosselwicklungen 321 und die Ausgleichswicklungen 322
einer Duplexdrossel 32 sind gegensinnig gewickelt. In
Abwandlung der Schaltung in Fig. 1 ist nunmehr die
Hochspannungsseite der Bordnetztransformatoren 18, 19 nicht
direkt an den Fahrschienen 12 bzw. 13, sondern über die
Reihenschaltung der Ausgleichswicklungen 322 derjenigen
Duplexdrosseln 32 angeschlossen, deren
Drosselwicklungen 321 an der gleichen Fahrschiene 12 bzw.
13 liegen. So ist die Hochspannungsseite des
Bordnetztransformators 18 über die beiden
Ausgleichswicklungen 322 der beiden Duplexdrosseln 32 an
die Fahrschiene 12 geführt, deren Drosselwicklungen 321
einmal in den Anschlußsträngen des Umrichters 26 zur
Fahrschiene 12 und einmal in den Anschlußsträngen des
Umrichters 28 zur gleichen Fahrschiene 12 liegen. In
gleicher Weise ist die Hochspannungsseite des
Bordnetztransformators 19 über die Reihenschaltung der
Ausgleichswicklungen 321 der beiden Duplexdrosseln 32 an
die Fahrschiene 13 geführt, deren Drosselwicklungen 321
einmal in den Anschlußsträngen des Umrichters 27 zu der
Fahrschiene 13 und einmal in den Anschlußsträngen des
Umrichters 29 zu der Fahrschiene 13 liegen.
Durch diese Duplexdrosseln 32 erfolgt eine wesentliche
Verbesserung des Klirrfaktors, wobei sogar im
Einschienenbetrieb, der hier 6pulsig erfolgt, eine
vollständige Kompensation der Oberwellen erreicht wird. Die
Mehrkosten der Duplexdrosseln 32 gegenüber den
Kommutierungsdrosseln 30 in Fig. 1 sind minimal. Im übrigen
ist der Aufbau und die Wirkungsweise dieser
Schiffsantriebsanlage gleich der zu Fig. 1 beschriebenen,
so daß gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen
sind.
In Fig. 3 ist ausschnittsweise der Schaltplan einer
Schiffsantriebsanlage dargestellt, die identisch der in
Fig. 1 und 2 beschriebenen ist, allerdings mit dem
Unterschied, daß sie mit einer kleineren Fahrnetzspannung
von 690 V betrieben wird. Bei dem die beiden
Fahrschienen 12, 13 miteinander verbindenden
Längstransformator 17 ist die in Stern geschaltete
Primärwicklung mit den Wicklungssträngen 331 bis 333 mit 33
und die in Dreieck geschaltete Sekundärwicklung mit den
Wicklungssträngen 341 bis 343 mit 34 gekennzeichnet. Die
Wicklungsstränge 331 bis 333 sind über je einen steuerbaren
Halbleiterschalter 35 mit antiparalleler Diode 38,
vorzugsweise einem Antiduktor, mit dem Sternpunkt 36
verbunden. Die Steuerelektroden der Halbleiterschalter 35
sind an einer Überwachungs- und Steuereinheit 37
angeschlossen. Die drei Wicklungsstränge 331 bis 333 der
Primärwicklung 33 sind zusätzlich an einem
Widerstandsnetzwerk 39 aus z. B. drei in Dreieck
geschalteten Widerständen 40 angeschlossen. Das
Widerstandsnetzwerk 39, die Halbleiterschalter 35 und die
Überwachungs- und Steuereinheit 37 bilden eine
Kurzschlußbedämpfungsvorrichtung 41, die bei Erreichen
eines Grenzwerts des Kurzschlußstroms den Sternpunkt 36
öffnet und die Widerstände 40 so schnell einschaltet, daß
der Kurzschlußstrom nicht wesentlich über den vorgegebenen
Grenzwert ansteigen kann. Nach Wiederkehr der Spannung oder
zeitgesteuert nach Abklingen des subtransienten Stromstoßes
werden die Widerstände 40 wieder kurzgeschlossen, wozu die
Halbleiterschalter 35 von der Überwachungs- und
Steuereinheit 37 wieder leitend geschaltet werden. Der
Widerstand des Widerstandsnetzwerks 39 wird größenmäßig
annähernd der Nennreaktanz des Längstransformators 17
ausgelegt, wärmemäßig jedoch minimal für eine Stromflußzeit
von ca. 1 sec. Die als Antiduktoren ausgebildeten
Halbleiterschalter 35 werden für Dauerbetrieb mit
Nennquerstrom ausgelegt.
Mit dieser Kurzschlußentkopplung der beiden Fahrschienen
12, 13 einerseits und der Entkopplung der Kurzschlußströme
der Umrichter 26 bis 29 und des Bordnetzes 11 durch den
Duplexdrosseleffekt sowie durch die Bedämpfung des Anteils
des Kurzschlußstroms von Bordnetzmotoren durch die
Kurzschlußreaktanz der Bordnetztransformatoren 18, 19 in
Reihe mit den Reaktanzen der Ausgleichswicklungen 322 der
Duplexdrosseln 32 andererseits läßt sich die
Kurzschlußleistung einer Fahrschiene 12 bzw. 13 bei 690 V
Fahrnetzspannung praktisch verdoppeln. Die Leistung des
Fahrnetzes 10 steigt auf das Doppelte.
Fig. 4 zeigt den Schaltplan einer kleinen
Schiffsantriebsanlage, bei welcher die beiden als
Synchronmotoren 22' und 23' ausgebildeten Drehstrommotoren
nur jeweils eine Ständerwicklung im Ständer oder Stator
aufweisen. Die Synchronmotoren 22' und 23' treiben wiederum
jeweils einen Festpropeller 24 bzw. 25 an, können aber auch
auf nur einen Antriebspropeller wirken. Entsprechend der
nur einen Ständerwicklung ist jedem Synchronmotor 22' bzw.
23' nur ein Umrichter 26' bzw. 28' zugeordnet, der
vorzugsweise als I-Umrichter ausgeführt ist. In den
Anschlußsträngen des Umrichters 26' bzw. 28' zu der
Fahrschiene 12 bzw. 13 sind wiederum die Drosselwicklungen
321 einer Duplexdrossel 32 eingeschaltet, über deren
Ausgleichswicklungen 322 die drei Anschlußstränge des
Bordnetztransformators 18 zu der Fahrschiene 12 bzw. des
Bordnetztransformators 19 zu der Fahrschiene 13 geführt
sind. Im übrigen entsprechen Aufbau und Wirkungsweise
dieser kleineren Schiffsantriebsanlage den zu Fig. 1 bis 3
beschriebenen, sodaß gleiche Bauteile mit gleichen
Bezugszeichen versehen sind.
In modernen Schiffen ist an das Bordnetz eine große Zahl
von Gleichrichterbrücken und Stromrichterantrieben
angeschlossen. Sie haben bei einem Fahrnetz mit nur einer
Fahrschiene oder zwei gleichphasigen Teilfahrschienen eine
starke 6pulsige Rückwirkung auf die Spannungsoberwellen und
den Klirrfaktor. Durch die vorstehend beschriebene
Aufteilung des Fahrnetzes 10 auf die beiden durch den
Längstransformator 17 verbundenen Fahrschienen 12, 13 mit
einer durch den Längstransformator 17 gedrehten
Spannungslage von (1/2)n . 60° mit n < 0, im Beispiel der Fig. 1
bis 4 30°, zueinander wird auch die 6pulsige
Netzrückwirkung dieser Verbraucher zu einer 12-Pulsigkeit
und führt zu einer Reduzierung der Spannungsoberwellen. Die
maximale Verbesserung des Klirrfaktors ergibt sich durch
eine gleichmäßige Verteilung dieser Stromverbraucher auf
die beiden Fahrschienen 12, 13. Hierzu ist - wie allgemein
üblich - das Bordnetz 11 in zwei Teilnetze mit je einer
dreisträngigen Teilsammelschiene 43, 44 unterteilt. Die
beiden Teilsammelschienen 43, 44 können für Notbetrieb über
einen Kupplungsschalter 42 miteinander verbunden werden
(Fig. 1, 2 und 4). Die Einspeisung vom Fahrnetz 10 her
erfolgt getrennt in die beiden Teilnetze des Bordnetzes 11,
wozu der mindestens eine Bordnetztransformator 18 an der
einen Teilsammelschiene 43 und der mindestens eine
Bordnetztransformator 19 an der anderen
Teilsammelschiene 44 angeschlossen ist. Die am Bordnetz 11
abgeschlossenen Stromverbraucher oder
Stromverbrauchsgruppen mit Stromrichtern werden nunmehr
leistungsmäßig möglichst gleichmäßig auf die beiden
Teilsammelschienen 43, 44 aufgeteilt.
Bei einem Fahrnetz 10, das eine etwa gleiche Niederspannung
wie das Bordnetz 11 hat, kann bei der Bordnetzeinspeisung
vom Fahrnetz 10 her auf die bei den Beispielen der Fig. 1
bis 4 vorgesehene 30°-Phasenrückdrehung der Spannung durch
den mindestens einen Bordnetztransformator 19 verzichtet
werden. Für die Versorgung des Bordnetzes 11 von Land aus,
beim Liegen des Schiffes im Hafen, ist dann ein
Landanschlußformator vorzusehen, der mit einer
Dreieckwicklung auf der Primärseite sowie mit einer
Sternwicklung und einer Dreieckwicklung auf der
Sekundärseite ausgestattet ist. Jede Sekundärwicklung liegt
an einer der Teilsammelschienen 43, 44 des Bordnetzes 11.
Auch dadurch wird eine 12pulsige Rückwirkung auf das
Landnetz erreicht.
Die in Fig. 5 im Schaltplan skizzierte
Schiffsantriebsanlage ist insoweit gegenüber der in Fig. 1
beschriebenen Schiffsantriebsanlage abgeändert, als die
Umrichter 26 bis 29 nicht über Kommutierungsdrosseln,
sondern über je einen Stromrichtertransformator 51 bis 54
an den beiden Fahrschienen 12, 13 angeschlossen sind. Von
den zwei jeweils einem Synchronmotor 22 bzw. 23
zugeordneten Stromrichtertransformatoren 51, 52 bzw. 53, 54
ist jeweils einer mit der Fahrschiene 12 und der andere mit
der Fahrschiene 13 verbunden, wobei der eine
Stromrichtertransformator 51 bzw. 53 ungleiche
Wicklungsschaltgruppen und der andere
Stromrichttransformator 52 bzw. 54 gleiche
Wicklungsschaltgruppen auf seiner Primär- und Sekundärseite
aufweist. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 sind die
Transformatorenwicklungen der beiden an der Fahrschiene 12
liegenden Stromrichtertransformatoren 51, 53 in
Stern-Dreieck und der an der Fahrschiene 13 liegenden
Stromrichtertransformatoren 52, 54 in Dreieck-Dreieck
geschaltet. Dadurch werden die Umrichter 27 und 29
gegenüber den Umrichtern 26 und 28 mit einer um 30°
gedrehten Fahrnetzspannung gespeist, was zu einer
12-Pulsigkeit der Netzrückwirkung der
Drehstrom-Propellerantriebe auf jede der Fahrschiene 12 und
13 führt. Der Längstransformator 17 ist so ausgelegt, daß
er von seiner Primärseite zur Sekundärseite die Spannung um
15° dreht, was beispielsweise mit einer
15°-Schwenkzipfelwicklung erreicht wird. Dadurch ergibt
sich eine 24pulsige Rückwirkung auf das von den beiden
miteinander gekuppelten Fahrschienen 12, 13 gebildete
Fahrnetz 10 und auf das Bordnetz 11 mit einem
Spannungsklirrfaktor von ungefähr 5%. Entsprechend ist der
Bordnetztransformator 19 so ausgelegt, daß er die
Spannungsphase wieder um 15° zurückdreht, was einen dem
Längstransformator 17 entsprechenden gleichen Aufbau des
Bordnetztransformators 19 mit einer
15°-Schwenkzipfelwicklung erforderlich macht. Im übrigen
stimmt der Schaltplan gemäß Fig. 5 mit dem Schaltplan, der
in Fig. 1 skizzierten Schiffsantriebsanlage überein, so daß
gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen
sind.
Die in Fig. 6 im Schaltplan dargestellte
Schiffsantriebsanlage ist gegenüber der
Schiffsantriebsanlage gemäß Fig. 5 insofern modifiziert,
als die Umrichterspeisung des Synchronmotors 22 bzw. des
redundanten Synchronmotors 23 eine 24pulsige
Netzrückwirkung auf jede Fahrschiene 12 und 13 bewirkt.
Dies wird dadurch erreicht, daß die beiden
Ständerwicklungen des Synchronmotors 22 jeweils über eine
Umrichtereinheit 55 bzw. 56 aus zwei hintereinander
geschaltetenen I-Umrichtern 551 und 552 bzw. 561 und 562
gespeist wird. Die Reihenschaltungen dieser I-Umrichter ist
in Fig. 7 im einzelnen wiedergegeben. Jeder Umrichter 551
bis 562 ist über einen Stromrichtertransformator 61 bis 64
mit den Fahrschienen 12 und 13 verbunden. Dabei sind die
der Umrichtereinheit 55 zugehörigen
Stromrichtertransformatoren 61, 62 an die Fahrschiene 12
und die der Umrichtereinheit 56 für die andere
Ständerwicklung des Synchronmotors 22 zugehörigen
Stromrichtertransformatoren 63, 64 an die Fahrschiene 13
gelegt. Von den beiden jeweils einer Umrichtereinheit 55
bzw. 56 zugehörigen Stromrichtertransformatoren 61, 62 bzw.
63, 64 weist der eine Stromrichtertransformator 61 bzw. 63
ungleiche Schaltgruppen und der andere
Stromrichtertransformator 62 bzw. 64 gleiche Schaltgruppen
auf der Primär- und Sekundärseite auf. Im
Ausführungsbeispiel der Fig. 6 sind die
Stromrichtertransformatoren 61 und 63 in Dreieck-Stern und
die Stromrichtertransformatoren 62 und 64 in
Dreieck-Dreieck geschaltet. Die Oberspannungswicklungen der
beiden an der Fahrschiene 12 angeschlossenen und der
Umrichtereinheit 55 zugeordneten
Stromrichtertransformatoren 61, 62 weist einen
Phasenschwenkwinkel von 7,5° und die Oberspannungswicklung
der an der Fahrschiene 13 angeschlossenen, der
Umrichtereinheit 56 zugeordneten
Stromrichtertransformatoren 63 und 64 weist einen
Phasenschwenkwinkel von -7,5° auf. Dadurch ergibt sich eine
Phasendrehung von 15° zwischen den an den beiden
Ständerwicklungen des Synchronmotors 22 liegenden
Spannungen, was zu der angesprochenen 24-Pulsigkeit der
Netzrückwirkung des Drehstrom-Propellerantriebs auf jede
der Fahrschienen 12, 13 führt.
Der Längstransformator 17 ist so ausgeführt, daß er
zwischen seiner Primär- und Sekundärseite eine
Phasendrehung der Spannung von 7,5° erzeugt, was wiederum
durch eine 7,5°-Schwenkzipfelwicklung auf der Primärseite
erreicht wird. Entsprechend ist der zwischen der
Fahrschiene 13 und dem Bordnetz 11 liegende
Bordnetzgenerator 19 so ausgebildet, daß er die
7,5-Phasendrehung des Längstransformators 17 auf der
Bordnetzseite wieder rückgängig macht. Die Wicklung des
Bordnetzgenerators 19 ist daher in gleicher Weise
ausgeführt wie die des Längstransformators 17. Durch die um
7,5° gedrehte Phasenlage der Fahrnetzspannung zwischen
Fahrschiene 12 und Fahrschiene 13 zur Speisung des
Drehstrom-Propellerantriebs ergibt sich eine 48-Pulsigkeit
in der Netzrückwirkung des Drehstrom-Propellerantriebs auf
das Fahrnetz 10 und auf das Bordnetz 11 und deren
Spannungsklirrfaktor hat sich auf unter 4% verbessert.
Wegen der Redundanz des Synchronmotors 23 wiederholt sich
die vorstehend beschriebene Schaltung zur Umrichterspeisung
des Synchronmotors 22 bei dem Synchronmotor 23. Die den
Ständerwicklungen des Synchronmotors 23 zugeordneten beiden
Umrichtereinheiten sind mit 57 und 58 und deren in Reihe
geschalteten I-Umrichter mit 571 und 571 bzw. 581 und 582
bezeichnet. Die identisch ausgebildeten
Stromrichtertransformatoren sind mit den Bezugszeichen 65
bis 68 versehen.
In Fig. 7 ist der Detailaufbau der die beiden
Ständerwicklungen des Synchronmotors 22 speisenden
Umrichtereinheiten 55 und 56 dargestellt. Zusätzlich sind
die beiden der jeweiligen Umrichtereinheit 55 bzw. 56
zugeordneten Stromrichtertransformatoren 61 und 62 bzw. 63
und 64 durch jeweils einen Dreiwicklungs-Transformator mit
einer Oberspannungs- und zwei Unterspannungswicklungen
ersetzt. Die Oberspannungswicklung ist in Dreieck mit 7,5°-
bzw. -7,5°-Phasenverschiebung geschaltet, während die eine
Unterspannungswicklung in Dreieck und die andere
Unterspannungswicklung in Stern geschaltet ist. Die eine
Unterspannungswicklung ist an den Umrichter 551 bzw. 561
und die andere Unterspannungswicklung an den Umrichter 552
bzw. 562 angeschlossen. Außerdem ist in Fig. 7 noch die
Erregerspannung für den Synchronmotor 22 eingezeichnet, die
von dem Bordnetz 11 über einen Transformator 59 abgenommen
wird und nach Gleichrichtung über Schleifringe 60 der
Erregerwicklung im Rotor des Synchronmotors 22 zugeführt
wird.
Die in Fig. 8 als weiteres Ausführungsbeispiel im
Schaltplan dargestellte Schiffsantriebsanlage unterscheidet
sich von der zu Fig. 1 beschriebenen Schiffsantriebsanlage
nur dadurch, daß die dort jeder Ständerwicklung der
Synchronmotoren 22 und 23 zugeordneten Umrichter durch eine
Umrichtereinheit 56 bis 58 ersetzt worden ist, wie sie in
Fig. 6 und 7 dargestellt und beschrieben ist. Jeder der
Umrichtereinheiten 55 bis 58 weist wie in Fig. 6 und 7 die
beiden in Serie geschalteten I-Umrichter 551, 552 bzw. 561,
562 bzw. 571, 572 bzw. 581, 582 auf. Von den beiden einem
Synchronmotor 22 bzw. 23 zugeordneten Umrichtereinheiten
55, 56 bzw. 57, 58 ist jeweils eine Umrichtereinheit 55
bzw. 57 über eine Kommutierungsdrossel 30 an die
Fahrschiene 12 und die andere Umrichtereinheit 56 bzw. 58
über je eine Kommutierungsdrossel 30 an die Fahrschiene 13
angeschlossen. Anstelle der Kommutierungsdrosseln 30 können
auch die Duplexdrosseln, wie sie in Fig. 2 eingesetzt sind,
verwendet werden. Die Fahrnetzspannung der Fahrschienen 12,
13 beträgt 690 V. Aufgrund der in jeder der
Umrichtereinheiten 55 bis 58 erfolgenden
Spannungsverdopplung werden die beiden Synchonmotoren 22,
23 mit einer Betriebsspannung von 1350 V gefahren. Wie bei
der Schiffsantriebsanlage in Fig. 1 ist der die beiden
Fahrschienen 12, 13 kuppelnde Längstransformator 17 in
Stern-Dreieck ausgeführt, so daß die Fahrnetzspannung auf
der Fahrschiene 13 gegenüber der Fahrnetzspannung auf der
Fahrschiene 12 um 30° gedreht ist und somit eine 12pulsige
Netzrückwirkung mit einem Klirrfaktor von kleiner 10%
erhalten wird. Im Bordnetztransformator 19 erfolgt eine
entsprechende Phasenrückdrehung um 30° zum Bordnetz 11 hin.
Durch die Spannungsverdopplung in den Umrichtereinheiten 55
bis 58 können Motorleistungen mit über 15 MW je Propeller
24, 25 an einer Mittel-Fahrnetzspannung von 690 V mit
erträglichem Kupferaufwand in den Synchronmotoren und ohne
Stromrichtertransformatoren realisiert werden.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt. So können die
Synchronmotoren der beiden Propellerantriebe - wie in
Fig. 4 - mit nur einer Ständerwicklung ausgerüstet sein. Im
Ausführungsbeispiel der Fig. 5 wären dann insgesamt zwei
Umrichter und zwei Stromrichtertransformatoren vorhanden,
von denen der eine wiederum gleiche Wicklungsschaltgruppen
und der andere ungleiche Wicklungsschaltgruppen auf Primär-
und Sekundärseite aufweist. Ein Stromrichtertransformator
ist an der einen Fahrschiene und der andere an der anderen
Fahrschiene angeschlossen. Im Ausführungsbeispiel der
Fig. 6 kämen dann die Umrichtereinheiten 56 und 57 sowie
die Stromrichtertransformatoren 63 bis 66 in Wegfall, im
Ausführungsbeispiel der Fig. 8 würden die
Umrichtereinheiten 56 und 57 und die beiden zugeordneten
Kommutierungsdrosseln 30 entfallen.
Claims (11)
1. Schiffsantriebsanlage mit einem Drehstrom-Fahrnetz,
das zwei getrennt gespeiste, miteinander kuppelbare
dreisträngige Fahrschienen (12, 13) aufweist, mit
mindestens zwei redundanten, jeweils eine oder zwei
Ständerwicklungen aufweisenden Drehstrommotoren (22,
23; 22', 23'), insbesondere Synchronmotoren, zum
Antrieb mindestens eines Schiffspropellers (24, 25),
mit einer Umrichterspeisung der Drehstrommotoren (22,
23; 22', 23') aus den Fahrschienen (12, 13), die eine
3 . 2n-pulsige Netzrückwirkung auf jeder der
Fahrschienen (11, 13) hervorruft, und mit einem
Niederspannungs-Bordnetz (11) zur Stromversorgung von
bordeigenen Stromverbrauchern, das an jeder der
Fahrschienen (12, 13) über mindestens einen
Bordnetztransformator (18, 19) angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung der beiden
Fahrschienen (12, 13) mittels eines
Längstransformators (17) mit einem
Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 vorgenommen ist, der
zwischen Primär- und Sekundärseite eine Phasendrehung
der Spannung von (1/2)n . 60° erzeugt, und daß der
mindestens eine Bordnetztransformator (18), der an der mit
der Primärseite des Längstransformators (17)
verbundenen Fahrschiene (12) angeschlossen ist,
gleiche Wicklungsschaltgruppen auf seiner
Hochspannungs- und Niederspannungsseite aufweist und
der mindestens eine Bordnetztransformator (19), der an
der mit der Sekundärseite des Längstransformators (17)
verbundenen Fahrschiene (13) angeschlossen ist, so
ausgebildet ist, daß er von seiner Hochspannungsseite
zu seiner Niederspannungsseite eine Phasenrückdrehung
der Spannung von (1/2)n . 60° bewirkt, wobei n eine ganze
Zahl größer 0 ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Umrichterspeisung der Drehstrommotoren mit
6pulsiger Netzrückwirkung (n = 1) auf jede Fahrschiene
(12, 13) mindestens zwei, jeweils einer
Ständerwicklung zugeordnete Umrichter (26 bis 29)
vorgesehen sind, die über je eine Kommutierungsdrossel
(30) getrennt an den beiden Fahrschienen (12, 13)
angeschlossen sind, und daß die Phasendrehung des
Längstransformators (17) und die Phasenrückdrehung des
einen Bordnetztransformators (19) jeweils 30° beträgt
(Fig. 1).
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kommutierungsdrosseln als Duplexdrosseln (32) mit
Ausgleichswicklungen (322) ausgebildet sind und daß
der fahrschienenseitige Anschluß eines jeden
Bordnetztransformators (18, 19) über die
Ausgleichswicklungen (322) mindestens einer,
vorzugsweise mehrerer oder aller, der Duplexdrosseln
(32) in den Anschlußsträngen der an der gleichen
Fahrschiene (12 bzw. 13) angeschlossenen Umrichter
(26, 28 bzw. 27, 29) geführt ist (Fig. 2 und 4).
4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der einer Ständerwicklung zugeordneten
Umrichter als Umrichtereinheit (55 bis 58) aus jeweils
zwei in Reihe geschalteten I-Umrichtern (551, 552 bzw.
561, 562 bzw. 571, 572 bzw. 581, 582) ausgebildet ist
und daß die an den Fahrschienen (12, 13) angelegte
Fahrnetzspannung in der Größenordnung der
Bordnetzspannung liegt (Fig. 8).
5. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (33) des
Längstransformators (17) in Stern und die
Sekundärwicklung (34) des Längstransformators (17) in
Dreieck geschaltet ist und daß die
Transformatorwicklungen des mindestens einen
Bordnetzgenerators (18), der an der mit der
Primärwicklung (33) des Längstransformators (17)
verbundenen Fahrschiene (12) liegt, auf der Hoch- und
Niederspannungsseite in Dreieck und die
Transformatorwicklungen des mindestens einen
Bordnetztransformators (19), der an der mit der
Sekundärwicklung (34) des Längstransformators (17)
verbundenen Fahrschiene (13) liegt, auf der
Hochspannungsseite in Dreieck und auf der
Niederspannungsseite in Stern geschaltet sind.
6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Umrichterspeisung der Drehstrommotoren (22, 23)
mit 12pulsiger Netzrückwirkung (n = 2) auf jede
Fahrschiene (12, 13) mindestens zwei jeweils einer
Ständerwicklung zugeordnete Umrichter (26 bis 28)
vorgesehen sind, die über je einen
Stromrichtertransformator (51 bis 54) getrennt an den
beiden Fahrschienen (12, 13) angeschlossen sind, daß
der eine Stromrichtertransformator (52, 54) gleiche
und der andere Stromrichtertransformator (51, 53)
ungleiche Wicklungsschaltgruppen auf seiner Primär-
und Sekundärseite aufweist und daß die Phasendrehung
des Längstransformators (17) und die Phasenrückdrehung
des einen Bordnetztransformators (19) jeweils 15°
beträgt (Fig. 5).
7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Umrichterspeisung der Drehstrommotoren (22, 23)
mit 24pulsiger Netzrückwirkung (n = 3) auf jede
Fahrschiene (12, 13) mindestens zwei jeweils einer
Ständerwicklung zugeordnete Umrichtereinheiten (55 bis
58) aus jeweils zwei hintereinander geschalteten
I-Umrichtern (551, 552 bzw. 561, 562 bzw. 571, 572
bzw. 581, 582) vorgesehen sind, daß die
Umrichtereinheiten (55 bis 58) über jeweils zwei
Stromrichtertransformatoren (61, 62 bzw. 63, 64 bzw.
65, 66 bzw. 67, 68) an den beiden Fahrschienen (12,
13) angeschlossen sind, von denen der eine
Stromrichtertransformator (61, 63, 65, 67) ungleiche
und der andere Stromrichtertransformator (62, 64, 66,
68) gleiche Wicklungsschaltgruppen auf seiner Primär-
und Sekundärseite aufweist, daß die
Oberspannungswicklung der an der einen Fahrschiene
(12) angeschlossenen Stromrichtertransformatoren (61,
62 bzw. 65, 66) einen Phasenschwenkwinkel von 7,5° und
die Oberspannungswicklung der an der anderen
Fahrschiene (13) angeschlossenen
Stromrichtertransformatoren (63, 64 bzw. 67, 68) einen
Phasenschwenkwinkel von -7,5° aufweist und daß die
Phasendrehung des Längstransformators (17) und die
Phasenrückdrehung des einen
Bordnetztransformators (19) jeweils 7,5° beträgt
(Fig. 6).
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden einer Umrichtereinheit (55, 56)
zugeordneten, an der gleichen Fahrschiene (12 bzw. 13)
angeschlossenen Stromrichtertransformatoren (61, 62
bzw. 63, 64) als Dreiwicklungstransformatoren mit je
einer im Dreieck mit 7,5°- bzw. -7,5°-
Phasenverschiebung geschalteten Oberspannungswicklung
sowie je einer im Stern und je einer im Dreieck
geschalteten Unterspannungswicklung ausgebildet sind
(Fig. 7).
9. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am
Sternpunkt (36) des Längstransformators (17) eine
Kurzschlußbedämpfungsvorrichtung (41) angeschlossen
ist, die so ausgebildet ist, daß sie bei Erreichen
eines vorgegebenen Grenzwerts des Kurzschlußstroms den
Sternpunkt (36) öffnet und einen den Kurzschlußstrom
auf diesen vorgegebenen Grenzwert begrenzenden
Widerstand (39) wirksam werden läßt (Fig. 3).
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kurzschlußbedämpfungsvorrichtung (41) gesteuerte
Halbleiterschalter (35, 38) und eine Steuerlogik (37)
aufweist, die bei Erreichen des
Kurzschlußstrom-Grenzwerts über die Halbleiterschalter
(35, 38) den Widerstand (39) im Millisekunden-Bereich
einschaltet und zeitgesteuert nach Abklingen des
subtransienten Stromstoßes oder nach
Spannungswiederkehr wieder kurzschließt.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die bordnetzseitigen, mit
Stromrichtern arbeitenden Stromverbraucher
leistungsmäßig möglichst gleichmäßig an zwei
Teilsammelschienen (43, 44) des üblicherweise in zwei
Teilnetze mit je einer Teilsammelschiene (43, 44)
unterteilten Bordnetzes (11) angeschlossen sind.
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