DE2130199C3 - Current collector for an electrically powered vehicle moving along a stationary conductor - Google Patents
Current collector for an electrically powered vehicle moving along a stationary conductorInfo
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- DE2130199C3 DE2130199C3 DE19712130199 DE2130199A DE2130199C3 DE 2130199 C3 DE2130199 C3 DE 2130199C3 DE 19712130199 DE19712130199 DE 19712130199 DE 2130199 A DE2130199 A DE 2130199A DE 2130199 C3 DE2130199 C3 DE 2130199C3
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stromabnehme für ein an einem gestreckten, ortsfesten Leiter entlanj bewegtes, elektrisch angetriebenes Fahrzeug, insbeson dere für eine elektrische Bahn, mit einem geschwindig keitsabhängigen als Gleit- oder Rollkontakt sowie al: Lichtbogenelektrode ausgebildeten Stromabnahmetei und mit einer zugehörigen Antriebseinrichtung zum ge schwindigkeitsabhängigen An- und Abfahren de: Stromabnahmeteils an den ortsfesten Leiter und einei Blaseinrichtung zur Steuerung und Stabilisierung de: Lichtbogens.The invention relates to a current collector for an entlanj on a stretched, stationary conductor moving, electrically powered vehicle, especially for an electric train, with a speed Depending on the ability to slide or roll contact as well as al: arc electrode current pick-up part and with an associated drive device for speed-dependent starting and stopping de: Power take-off part on the stationary conductor and a blower device for controlling and stabilizing the: Arc.
Bei de,- Entwicklung schnellfahrender Bahnen erge ben sich besondere Probleme im Zusammenhang mi der Zuführung der erforderlichen elektrischen EnergU von der ortsfesten Leitung zu dem oder den mit An triebsmotoren ausgerüsteten Fahrzeugen. Bei einei Stromabnahme durch mechanische Berührung zwischen einem Stromabnehmer-Element und dem ortsfe sten Leiter treten erhebliche Schwierigkeiten bei zu nehmender Fahrgeschwindigkeit der Bahnen auf. Diese Schwierigkeiten bestehen besonders darin, daß Abstandsveränderungen zwischen dem Stromabnehmer und dem Leiter nicht schnell genug ausgeglichen werden können und ein Abheben des Stromabnehmers mil der dadurch verursachten schwankenden bzw. unter brochenen Energiezufuhr hingenommen werden muß.In the development of high-speed railways, particular problems arise in connection with mi the supply of the required electrical energy from the fixed line to the one or those with An vehicles equipped with engines. In the case of a current consumption through mechanical contact between a pantograph element and the ortsfe most conductor occur significant difficulties increasing travel speed of the railways. These difficulties are in particular that changes in distance cannot be balanced quickly enough between the pantograph and the conductor can and a lifting of the pantograph with the resulting fluctuating or under Broken energy supply must be accepted.
Eir. solcher Stromabnehmer ist durch die DT-OS 18 06 422 bekannt, und zwar eine Vereinigung eines gleitenden Stromabnehmers für geringe Fahrgeschwindigkeiten mit einem Lichtbogen-Stromabnehmer mit einer Blaseinrichtung für den Lichtbogen bei hoher Bahngeschwindigkeit. Dabei wird nach der Zündung des Lichtbogens dieser von der mit der Bahn bewegten Elektrode auf einen gegen Abbrand widerstandsfesten Abschnitt geblasen und dort mit seinem Fußpunkt durch das Blasfeld gehalten. Bei großer Energieübertragung und längerer Fahrzeit ergeben sich jedoch auch bei dieser Ausführung Schwierigkeiten hinsichtlich der Wärmezufuhr, sowie auch durch den Abbrand, der ein häufiges Auswechseln des an sich schon aus einem relativ abbrandfesten Werkstoff bestehenden Einsatzteils erfordert. Diese Nachteile werden auch nicht durch die nach der gleichen Literaturstelle bekannte, quer zur Fahrtrichtung rotierende Bewegung der bewegten Lichtbogenelektrode allein völlig vermieden. Eir. such pantograph is known from DT-OS 18 06 422, namely a union of one sliding pantograph for low travel speeds with an arc pantograph a blowing device for the arc at high web speed. This is done after the ignition of the arc of this electrode moved with the web on a resistant to erosion Blown section and held there with its foot point by the blown field. With great energy transfer and longer travel time, however, difficulties arise with this embodiment as well the heat supply, as well as through the burn, the frequent replacement of the itself requires a relatively erosion-resistant material existing insert part. These disadvantages will be too not due to the cross-direction rotating movement known from the same reference the moving arc electrode alone completely avoided.
13er Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stromabnehmer der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein Abbrand auf der mit dem Fahrzeug bewegten Lichtbogenelektrode weitgehend vermieden oder zumindest gleichmäßig über die gesamte Elekirodenlänge verteilt, die Schwierigkeiten der Kühlung beseitigt werden.13er invention is based on the object of designing a pantograph of the type mentioned at the outset in such a way that that a burn-off on the arc electrode moved with the vehicle is largely avoided or at least evenly distributed over the entire length of the electrode, which eliminates the difficulties of cooling will.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geöst, daß die Lichtbogenelektrode als Längsschiene ausgebildet ist, deren Achse parallel zum ortsfesten Leiter verläuft und welche längs des Spaltbereichs eines Blasmagneten mit der Erregerwicklung derart angeordnei ist, daß der Lichtbogen stabilisier! und mit seinem Fußpunkt auf der Lichtbogenelektrode ständig in Richtung des ortsfesten Leiters — bezogen auf den ortsfesten Leiter jedoch mit gleicher mittlerer Geschwindigkeit wie das Fahrzeug — hin- und herbewegt wird.According to the invention, this object is achieved in that the arc electrode is designed as a longitudinal rail is, the axis of which runs parallel to the stationary conductor and which along the gap area of a blow magnet is arranged with the excitation winding in such a way that the arc stabilizes! and with its base on the arc electrode constantly in the direction of the stationary conductor - in relation to the stationary conductor Head, however, at the same average speed as the vehicle - is moved back and forth.
Durch die Anordnung der als Laufschiene für den Lichtbogenfußpunkt vorgesehenen Lichtbogenelektrode im Spaltbereich des Blasmagneten erfolgt eine Stabilisierung des Lichtbogens unter gleichzeitiger Einwirkung eines den Lichtbogen treibenden magnetischen Blasfelds.Due to the arrangement of the arc electrode provided as a running rail for the arc base point In the gap area of the blow magnet, the arc is stabilized with simultaneous action a magnetic blown field driving the arc.
Bei der Bewegung des Lichtbogens in Längsrichtung einer parallel zum ortsfesten Leiter verlaufenden Längsschiene (Lichtbogenelektrode) muß die Hin- und Herbewegung des Lichtbogenfußpunktes auf dieser so eingestellt werden, daß die mittlere Geschwindigkeit des Lichtbogens derjenigen Geschwindigkeit entspricht, mit der die Längsschiene (Geschwindigkeit des Fahrzeugs) in bezug auf den ortsfesten Leiter bewegt wird. Andernfalls würde sich eine Verlängerung des Lichtbogens ergeben, die mit vielen Nachteilen, wie großem Leistungsverlust, Neuzündung auf kürzerem Wege u. dgi, verbunden wäre.During the movement of the arc in the longitudinal direction, one that runs parallel to the stationary conductor Longitudinal rail (arc electrode) must allow the back and forth movement of the arc base point on this so be set so that the mean speed of the arc corresponds to the speed with which the longitudinal rail (speed of the vehicle) moves with respect to the stationary conductor will. Otherwise an extension of the arc would result, with many disadvantages, such as large loss of power, re-ignition on a shorter route, etc. would be connected.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Stromabnehmers ist darin zu sehen, daß die Lichtbogenelektrode als geschlossene, sich in Längsrichtung des ortsfesten Leiters erstreckende Ringschiene mit einem Verbindungsabschnitt zu einem bei geringer Geschwindigkeit am ortsfesten Leiter anliegenden Gleitkontaktstück ausgebildet ist, wobei die Ringschiene im Blasfeld des als Doppelmagnet ausgebildeten Blasmagneten angeordnet ist, welcher auf seinem Mittelschenkel die Erregerwicklung und auf den jochabschnitten Zusatzwicklungen aufweist, die das Blasfeld der Erregerwicklung im Bereich des einen Längsabschnitts der Ringschiene verstärken und im Bereich des anderen Längsabschnitts vermindern.A preferred embodiment of the current collector can be seen in the fact that the arc electrode as a closed ring rail extending in the longitudinal direction of the stationary conductor with a connecting section to a sliding contact piece resting against the stationary conductor at low speed is formed, wherein the ring rail is arranged in the blowing field of the blowing magnet designed as a double magnet is, which has the excitation winding on its middle limb and additional windings on the yoke sections which has the blowing field of the excitation winding in the area of one longitudinal section of the ring rail increase and decrease in the area of the other longitudinal section.
Bei dieser Anordnung wird der Lichtbogen stets auf dem einen Längsabschnitt der Ringschiene mit einer größeren Geschwindigkeit alt; die Fahrzeuggeschwindigkeit in Fahrtrichtung abgelenkt, während er auf dem anderen Längsabschnitt verzögert wird und laufend entlang der !anggestreckten Ringschiene in Bewegung bleibt. Dabei empfiehlt es sich, das für die Stromabnahme bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten vorgesehene Gleitkontaktstück unabhängig von der Ringschiene bewegbar zu halten, um eine metallische Berührung sowie Lichtbogenzündung zu erwirken.With this arrangement, the arc is always on one longitudinal section of the ring rail with a greater speed old; the vehicle speed deflected in the direction of travel, while it is decelerated on the other longitudinal section and running remains in motion along the elongated ring rail. It is advisable to do this for the power consumption sliding contact piece provided for low vehicle speeds independent of the ring rail to keep movable in order to effect a metallic contact and arc ignition.
Hierzu kann der Verbindungsabschnitt der Ringschiene mit zugehörigem Gleitkontaktstück im Blasfeld eines weiteren Magneten liegen, welcher beim Abheben des Gleitkontaktstücks den Lichtbogen in Richtung auf die Ringschiene bläst.For this purpose, the connecting section of the ring rail with the associated sliding contact piece can be in the blowing field Another magnet are located, which when the sliding contact piece is lifted off the arc in the direction blows on the ring band.
Zur Veränderung der Wirkung des jeweiligen Blasmagneten und damit seines Einflusses auf den Lichtbogen kann in Weilerbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Erregerwicklung bzw. Zusatzwicklungen des Blasmagneten wenigstens teilweise über ungcstcuerte oder steuerbare Gleichrichterventile derart in den vom Lichtbogen gespeisten Stromkreis eingcschaltet sind, daß die Erregerwicklung bzw. Zusatzwicklungen in Abhängigkeit von der Stromstärke und/oder der örtlichen Lage des Lichtbogens, der Richtung des Speisesiroms oder des Spannungsabfalls in der Lichtbogenelektrode unterschiedlich erregbar sind.To change the effect of the respective blow magnet and thus its influence on the arc can be provided in hamlet formation of the invention be that the excitation winding or additional windings of the blow magnet at least partially over ungcstcuerte or controllable rectifier valves are thus switched into the electric circuit fed by the arc are that the excitation winding or additional windings depending on the current strength and / or the local position of the arc, the direction of the feed or the voltage drop in the arc electrode are excitable in different ways.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Lichtbogen in der einen Richtung mit größerer Geschwindigkeit als die Fahrzeugges:hwindigkeit abgelenkt wird und in der anderen Richtung eine Verzögerung gegenüber der Fahrzeuggeschwindigkeit erfährt, wobei die Differenzgeschwindigkeit des Lichtbogens gegenüber der Fahrzeuggeschwindigkeit mit unterschiedlichem ίο Vorzeichen jeweils im Mittel gleich groß gehalten wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Lichtbogenelektrode auch als eine um eine Welle rotierende Lichtbogenelektrode ausgebildet sein.This measure ensures that the arc in one direction at greater speed than the vehicle speed is diverted and in the other direction there is a delay the vehicle speed experiences, with the difference in speed of the arc compared to the vehicle speed is kept the same on average with different ίο signs. According to another embodiment of the invention, the arc electrode can also be used as a um a shaft rotating arc electrode may be formed.
Um dem Lichtbogen bei dem Stromabnehmer möglichst wenig Wärme zu entziehen — die Kühlung ist wegen der hohen Lichtbogengeschwindigkeit auf den beiden Fußpunktelektroden nicht mehr erforderlich — kann man schließlich auch noch die Lichtbogenelektrode mit einem Luftabweiser versehen, der im Bereich des Spalts einen Unterdruck erzeugt und gegebenenfalls den Fahrtwind so umlenkt, daß er rückwärtig eintritt. In order to extract as little heat as possible from the arc at the pantograph - the cooling is No longer required due to the high arc speed on the two base point electrodes - you can finally also provide the arc electrode with an air deflector in the area of the gap generates a negative pressure and, if necessary, deflects the airstream so that it enters backwards.
Ausführungsbeispiele der Erfindung und in den Unteran^prüchen gekennzeichneter Weiterbildungen werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigt schematisch inEmbodiments of the invention and in the subordinate claims Further developments marked are explained in more detail below with reference to the drawings. This shows schematically in
F i g. 1 einen Stromabnehmer, wobei für einen Blasmagneten lediglich die Schaltung der Erregerwicklung angedeutet ist,F i g. 1 a current collector, with only the circuit of the excitation winding for a blow magnet is indicated
F 1 g. 2 eine andere Ausführungsform eines Stromabnehmers, F 1 g. 2 another embodiment of a pantograph,
Fig. 3 die Anordnung nach F i g. 2, jedoch unter Wiedergabe des Blasmagneten,3 shows the arrangement according to FIG. 2, but below Reproduction of the blow magnet,
Fig.4 einen Schnitt nach Schnittlinie IV-IV der F i g. 3,4 shows a section along section line IV-IV of F i g. 3,
F i g. 5a eine besondere Ausführungsform eines B'asmagneten, F i g. 5a shows a special embodiment of a B'as magnet,
F i g. 5b die zum Blasmagneten nach F i g. 5a gehörige Lichtbogenelektrode,F i g. 5b for the blow magnet according to FIG. 5a associated arc electrode,
F i g. 5c einen Schnitt nach Schnittlinie V-V der F i g- 5b,F i g. 5c shows a section along the section line V-V of FIG. 5b,
F i g. 6 einen Querschnitt durch eine Anordnung aus dem Blasmagneten der F i g. 5a und aus der Lichtbogenelektrode der F i g. 5b,F i g. 6 shows a cross section through an arrangement made up of the blowing magnet from FIG. 5a and from the arc electrode the F i g. 5b,
F i g. 7 einen Querschnitt der Anordnung der F i g. 6, jedoch im Bereich außerhalb der Ringform der Lichtbogenelektrode nach F i g. 5b und inF i g. 7 shows a cross section of the arrangement of FIG. 6, but in the area outside the ring shape of the arc electrode according to FIG. 5b and in
F i g. 8 einen Stromabnehmer mit einer rotierenden Lichtbogenelektrode.F i g. 8 shows a current collector with a rotating arc electrode.
Der in sämtlichen Figuren jeweils mit 1 bezeichnete langgestreckte, ortsfeste Leiter kann, wie dargestellt,
unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen, was von der Ausführungsform des jeweiligen Blasmagneten
bzw. der Lichtbogenelektrode abhängig ist. Das in den F i g. 1 bis 4 für den Leiter 1 gewählte rechteckförmige
Profil ist schließlich auch nicht zwingend notwendig Der Leiter kann hier also ohne weiteres beispielsweise
im Querschnitt rund oder T-förmig ausgebildet sein.
;·' Der ortsfeste Leiter I ist mit schemalisch dargestell
ten Siromzuführungen 2 verbunden, die zweckmäßiger weise über seine Länge so verteilt sind, daß der Stronin
Richtung der in den F i g. 1 bis 3 wiedergegebener Pfeile 3 und 4, also in Fahrtrichtung der elektrischer
f>5 Bahn oder des mit der Anordnung zu speisenden be
wcgten Verbrauchers fließt. Bei diener Stromrichlung
wird automatisch eine Stromschleife gebildet, die sich auf die Lichtbogenbewegung günstig auswirkt.The elongated, stationary conductor designated 1 in each of the figures can, as shown, have different cross-sectional shapes, which depends on the embodiment of the respective blow magnet or the arc electrode. The in the F i g. 1 to 4, the rectangular profile selected for the conductor 1 is ultimately also not absolutely necessary. The conductor can therefore easily be designed, for example, round or T-shaped in cross section.
; · 'The fixed conductor I is connected to schematically dargestell th Sirom feeders 2, which are expediently distributed over its length so that the Stronin the direction of the in the F i g. 1 to 3 reproduced arrows 3 and 4, that is, flows in the direction of travel of the electrical f> 5 path or of the load to be fed with the arrangement. When the current is switched, a current loop is automatically formed, which has a favorable effect on the arc movement.
Unterhalb des ortsfesten Leiters I ist die mit dem Verbraucher, beispielsweise der elektrischen Bahn, verbundene Lichtbogenelektrode 5 vorgesehen, welche im Blasfeld eines in den Fig. 1 und 2 lediglich durch die Erregerwicklungen 6 angedeuteten Blasmagneten angeordnet ist. Zwischen der Lichtbogenelektrode 5 und dem ortsfesten Leiter 1 ist ein Lichtbogen 7 wiedergegeben, welcher entsprechend der Richtung des Pfeils 8 laufend in Fahrtrichtung des Verbrauchers auf dem Leiter 1 bewegt wird und bei größerer Stromstärke in Form eines Bandes brennt.Below the stationary conductor I is the one connected to the consumer, for example the electric train Arc electrode 5 is provided, which in the blow field one in FIGS. 1 and 2 only by the Excitation windings 6 indicated blowing magnets is arranged. Between the arc electrode 5 and the stationary conductor 1 is shown an arc 7, which corresponds to the direction of the arrow 8 is continuously moved in the direction of travel of the consumer on the conductor 1 and with a larger current in Burning shape of a ribbon.
Außer der Lichtbogenelektrode 5 ist ein Gleitkontaktstück 9 vorgesehen, welches durch eine Feder 12 in mechanischer Berührung mit der Lichtbogenelektrode 5 gehalten wird und durch eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 10 gegen die Wirkung einer Feder 11 in die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte abgefahrene Stellung überführbar ist Das Gleitkontaktstück 9 dient bei geringen Fahrgeschwindigkeiten zur Stromzuführung von dem langgestreckten, ortsfesten Leiter 1 zum Verbraucher und gleichzeitig zur Zündung des Lichtbogens 7. welcher durch geeignete Blaseinrichtungen (Magnet 69, F i g. 7) von dem Gleitkontaktstück 9 auf die Lichtbogenelektrode 5 überführbar ist, wie noch später bei den F i g. 5 bis 7 im einzelnen dargelegt werden soll.In addition to the arc electrode 5, a sliding contact piece 9 is provided, which is supported by a spring 12 in mechanical contact with the arc electrode 5 is maintained and by an electromagnetic Actuating device 10 against the action of a spring 11 in the in the F i g. 1 to 3 shown wacky The sliding contact piece 9 is used for power supply at low driving speeds from the elongated, fixed conductor 1 to the consumer and at the same time to the ignition of the Arc 7th which by suitable blowing devices (magnet 69, FIG. 7) from the sliding contact piece 9 can be transferred to the arc electrode 5, as will be seen later in FIGS. 5 to 7 are set out in detail target.
Bei der Anordnung nach der F i g. 1 ist die Erregerwicklung 6 des in dieser Figur nicht dargestellten Blasmagneten, in dessen Späh sich die Lichtbogenelektrode 5 befindet, mit ihrem einen Wicklungsende an ein ungesteuertes Gleichrichterventil 13 angeschlossen, während eine Anzapfung 14 über ein weiteres, jedoch gegensinnig zum Gleichrichterventil 13 geschaltetes ungesteuertes Gleichrichterventil 15 mit einer Leitung 16 zu einem Verbraucher verbunden ist.In the arrangement according to FIG. 1 is the excitation winding 6 of the blow magnet, not shown in this figure, in the spy of which the arc electrode 5 is located, with its one end of the winding at a uncontrolled rectifier valve 13 connected, while a tap 14 via another, however In opposite directions to the rectifier valve 13 switched uncontrolled rectifier valve 15 with a line 16 is connected to a consumer.
Die dargestellte Anordnung dient für die Wechselstromspeisung eines Verbrauchers, wobei in der einen Halbwelle die gesamte Erregerwicklung 6 von dem Erregerstrom — in dem vorliegenden Fall durch den Speisestrom, welcher über den Lichtbogen 7 fließt — erregt wird, während in der anderen Halbwelle eine verminderte Erregung der Erregerwicklung erfolgt. Infolge dieser unterschiedlichen Erregung der Erregerwicklunge werden sehr verschiedene Blasfelder erzeugt, die pro Halbwelle des Lichtbogenstroms zu einer unterschiedlich starken Blaswirkung führen und auf diese Weise in der einen Halbwelle eine Beschleunigung des Lichtbogens 7 in Fahrtrichtung (Pfeil 8) bewirken, so daß der Lichtbogen 7 sich schneller in Fahrtrichtung bewegt als der Verbraucher, während in der anderen Halbwelle eine Verzögerung der Lichtbogenbewegung eintritt und somit der Lichtbogen 7 in bezug auf den Verbraucher in seiner Geschwindigkeit verzögert und auf diese Weise eine laufende Hin- und Herbewegung des Lichtbogens 7 zwischen dem ortsfesten Leiter 1 und der Lichtbogenelektrode 5 erreicht wird, wobei jedoch der Lichtbogen 7, im Mittel gesehen, mit der gleichen Geschwindigkeit an dem ortsfesten Leiter 1 entlangbewegt wird wie der Verbraucher in bezug auf diesen Leiter 1.The arrangement shown is used for the AC power supply of a consumer, in one Half-wave the entire field winding 6 from the field current - in the present case through the Feed current, which flows through the arc 7 - is excited, while in the other half-wave one decreased excitation of the excitation winding occurs. As a result of this different excitation of the excitation windings Very different blowing fields are generated, which increase per half-wave of the arc current lead to a different blowing effect and in this way an acceleration in one half-wave of the arc 7 in the direction of travel (arrow 8) so that the arc 7 moves faster in the direction of travel moves than the consumer, while in the other half-wave there is a delay in the arc movement occurs and thus the arc 7 is delayed in its speed with respect to the consumer and in this way a continuous back and forth movement of the arc 7 between the stationary one Conductor 1 and the arc electrode 5 is reached, but the arc 7, seen on average, with the same speed is moved along the stationary conductor 1 as the consumer in relation to on this ladder 1.
Bei der Anordnung nach F i g. 2 ist die Erregerwicklung 6 an steuerbare Gleichrichterventile 13' und 15'
angeschlossen, die mit einem Steuergerät 17 verbunden sind. Die Steuerung dieser Gleichrichterventile 13' und
15' erfolgt sowohl in Abhängigkeit von dem Spannungsabfall des Lichtbogenstroms in der Lichtbogenelektrode
5 als auch von der Stärke des Lichtbogenstroms, die über einen Wandler 18 gemessen und deren
Meßwert dem Steuergerät 17 zugeführt wird. Der Spannungsabfall an der Lichtbogenelektrode 5 wird
zwischen den Meßpunkten 19 und 20 ermittelt, welche ebenfalls mit dem Steuergerät 17 verbunden sind. Diese
Messung des Spannungsabfalls stellt eine analoge Istwert-Erfassung des Ortes des Lichtbogens 7 dar, an deren
Stelle auch eine digitale Istwert-Erfassung möglich wäre, beispielsweise durch mit dem Steuergerät 17 verbundene
Fotozelle im Bereich der Meßpunkte 19 und ίο 20. Wenn der Lichtbogenstrom zu einem über einen
vorbestimmten Istwert hinausgehenden Spannungsabfall in der Elektrode 5 führt, erfolgt durch das Steuergerät
17 eine entsprechende Beeinflussung der steuerbaren Gleichrichterventile 13' bzw. 15', um die Erregerwicklung
6 voll oder nur teilweise in den Lichtbogenstromweg einzuschalten. Eine ähnliche Schaltung der
Erregerwicklung 6 erfolgt in Abhängigkeit von der Lichtbogenstromstärke, d. h. bei geringer Stromstärke
wird das volle Blasfeld oder nur ein Teil wirksam.
Durch die beschriebene Ausbildung kann somit eine vorbestimmte Relativbewegung des Lichtbogens 7 in
bezug auf die Lichtbogenelektrode 5 als Hin- und Herbewegung erzeugt werden.In the arrangement according to FIG. 2, the field winding 6 is connected to controllable rectifier valves 13 ′ and 15 ′ which are connected to a control device 17. These rectifier valves 13 'and 15' are controlled both as a function of the voltage drop of the arc current in the arc electrode 5 and of the strength of the arc current, which is measured by a converter 18 and the measured value of which is fed to the control unit 17. The voltage drop at the arc electrode 5 is determined between the measuring points 19 and 20, which are also connected to the control unit 17. This measurement of the voltage drop represents an analog actual value acquisition of the location of the arc 7, instead of which a digital actual value acquisition would also be possible, for example by means of a photocell connected to the control unit 17 in the area of the measuring points 19 and 20 leads to a voltage drop in the electrode 5 exceeding a predetermined actual value, the control unit 17 appropriately influences the controllable rectifier valves 13 'or 15' in order to switch the excitation winding 6 fully or only partially into the arc current path. The excitation winding 6 is switched in a similar manner as a function of the arc current intensity, ie when the current intensity is low, the full blown field or only part of it becomes effective.
As a result of the design described, a predetermined relative movement of the arc 7 with respect to the arc electrode 5 can be generated as a back and forth movement.
Die F i g. 3 und 4 zeigen die in der F i g. 2 wiedergegebene Anordnung in etwas ausführlicherer Darstellung, insbesondere unter Wiedergabe des Blasmagneten 21 mit der zugehörigen Erregerwicklung 6. Der Blasmagnet 21 ist als nahezu geschlossener Ringmagnet ausgebildet, der einen Spalt 22 aufweist, in welchem der Lichtbogen 7 brennt. Die Lichtbogenelektrode 5 ist gemäß der Darstellung in F i g. 4 etwa T-förmig ausgestaltet, so daß der Lichtbogen 7 ausschließlich im Spalt 22 gehalten wird und auf diese Weise eine Stabili sierung erfährt.The F i g. 3 and 4 show the in FIG. 2 reproduced arrangement in a somewhat more detailed representation, especially with reproduction of the blow magnet 21 with the associated excitation winding 6. The Blow magnet 21 is designed as an almost closed ring magnet which has a gap 22 in which the arc 7 burns. The arc electrode 5 is as shown in FIG. 4 roughly T-shaped designed so that the arc 7 is held exclusively in the gap 22 and in this way a Stabili undergoes ization.
Der Blasmagnet 21 ist geblecht ausgeführt und wird durch die aus Flachprofilen bestehende Erregerwicklung 6 erregt.The blowing magnet 21 is laminated and is driven by the excitation winding consisting of flat profiles 6 excited.
Das Gleitkontaktstück 9 ist über einen Kipphebel 23 mit einer Betätigungseinrichtung verbunden, die in gleieher Weise wirksam ist wie die in den F i g. 1 und 2 beschriebene.The sliding contact piece 9 is connected via a rocker arm 23 to an actuating device, which in gleieher Way is effective as that in the F i g. 1 and 2 described.
Die Schaltungsanordnung der steuerbaren Gleichrichterventile 13' und 15' sowie des Steuergeräts 17 und des Wandlers 18 und auch der Meßpunkte 19 und 20 für die Ermittlung des Spannungsfalls in der Lichtbogenelektrode 5 entspricht vollständig der nach F i g. 2.The circuit arrangement of the controllable rectifier valves 13 'and 15' and the control device 17 and the converter 18 and also the measuring points 19 and 20 for the determination of the voltage drop in the arc electrode 5 corresponds completely to that according to FIG. 2.
Die in der F i g. 5a wiedergegebene Ausführung des Blasmagneten 30 dient für die Aufnahme einer als Ringschiene 55 ausgebildeten Lichtbogenelektrode; sie ist in F i g. 5b dargestellt und weist einen Verbindungsabschnitt 56 auf, der mit dem Gleitkontaktstück 9 ir stromführender Berührung gehalten wird. Das Gleit kontaktstück 9 ist dabei in gleicher Weise angeordnet wie es im Zusammenhang mit den F i g. 1 bis 3 be schrieben wurde.The in the F i g. 5a reproduced embodiment of the blow magnet 30 is used for receiving a as Ring rail 55 formed arc electrode; it is in FIG. 5b and has a connecting portion 56 which is connected to the sliding contact piece 9 ir live contact is held. The sliding contact piece 9 is arranged in the same way as it is in connection with the F i g. 1 to 3 was written.
Der Blasmagnet 30 gemäß F i g. 5a ist wie auch au! F i g. 6 hervorgeht, als Doppelmagnet mit einem Mit telschenkel 31 ausgebildet, so daß zwei Spalten 32, 31 entstehen, in welcher der Lichtbogen 7 unter der stabi lisierenden Wirkung der Spalte brennt Die Ringschie ne 55 weist im Bereich des Übergangs zu dem Verbin dungsabschnitt 56 einen Querschnitt entsprechenc F i g. 5c auf, d. h. sie ist in diesem Übergangsbereich mi einem Einschnitt 57 versehen, der eine Engstelle fü <>5 den Lichtbogenstrom bildet so daß bei Abnahme de Lichtbogenstroms durch die Ringschiene 55 der Licht bogen 7 nicht dazu neigt, auf den Verbindungsabschnit 56 überzugehen.The blow magnet 30 according to FIG. 5a is like au! F i g. 6 it can be seen, designed as a double magnet with a telschenkel 31, so that two gaps 32, 31 arise in which the arc 7 burns under the stabilizing effect of the column The ring rail ne 55 has in the transition to the connec tion section 56 a cross section corresponding to F i g. 5c, ie it is provided in this transition area with an incision 57 which forms a narrow point for the arc current so that when the arc current decreases through the ring rail 55, the arc 7 does not tend to pass over to the connecting section 56.
Der Lichtbogen 7 wird infolge der Erregung des Blasmagneten 30 (Doppelmagneien) im Bereich der Ringschiene 55 laufend entlang derselben bewegt und brennt dabei stets in den Spalten 32, 3V «<!■.: wiederum dafür gesorgt ist. dall der Lich;U>gcn auf dem einen Abschnitt der Ringschiene 55 — in bezug auf den ortsfesten Leiter I — schneller bewegt wird als der bewegte Verbraucher, beispielsweise die Bahn, während in dem anderen Bereich der Ringschiene 55 eine Verzögerung der Lichtbogenbewegung erfolgt, so daß neben der Wanderung des Lichtbogens 7 entlang des Leiters 1 eine laufende Bewegung seines Fußpunktes auf der Ringschiene 55 eintritt.The arc 7 is due to the excitation of the Blow magnets 30 (double magnets) in the area of the ring rail 55 continuously moved along the same and always burns in columns 32, 3V «<! ■ .: again this is taken care of. dall the Lich; U> gcn on one Section of the ring rail 55 - with respect to the stationary conductor I - is moved faster than the moving one Consumers, for example the web, while in the other area of the ring rail 55 there is a delay the arc movement takes place, so that in addition to the migration of the arc 7 along the conductor 1 a continuous movement of its foot point on the ring rail 55 occurs.
Um diese unterschiedlichen Bewegungen zu erzeugen, ist der Blasmagnet 30, welcher wiederum aus geblechtem Eisen bestehen kann, auf seinem Mittelschcnkel 31 mit einer Erregerwicklung 66 ausgerüstet und außerdem auf den Jochabschnitten mit Zusatzwicklungen 67,68 versehen. Die Wicklungen 66 bzw. 67 und 68 werden dabei durch eine entsprechende Schaltungsanordnung ähnlich, wie sie im Zusammenhang mit den F i g. 1 bis 3 beschrieben wurde, so erregt, daß eine der Zusatzwicklungen in dem Spalt 32 und 33 eine Erhöhung des Blasfelds bewirkt, während die andere Wicklung zu einer Verminderung des Blasfelds in dem anderen Spalt führt. Durch diese unterschiedliche Blaswirkung in den beiden Spalten 32, 33, welche in gleicher Weise gesteuert werden kann wie die Blaswirkung des Blasmagneten 21 (F i g. 3 und 4), ergibt sich die unterschiedliche Bewegungsgeschwindigkeit für den Lichtbogen 7 in den genannten Spalträumen.In order to generate these different movements, the blow magnet 30, which in turn is made of laminated Iron can exist, equipped on its middle leg 31 with an excitation winding 66 and also provided with additional windings 67, 68 on the yoke sections. The windings 66 or 67 and 68 are similar by a corresponding circuit arrangement as they are in connection with the F i g. 1 to 3 has been described, so excited that one of the auxiliary windings in the gap 32 and 33 is an increase of the blown field while the other winding leads to a reduction in the blown field in the other Gap leads. Due to this different blowing effect in the two gaps 32, 33, which in the same How the blowing action of the blowing magnet 21 (FIGS. 3 and 4) can be controlled, results in the different Movement speed for the arc 7 in the mentioned gap spaces.
Der Verbindungsabschnitt 56, der zwischen der Ringschiene 55 und dem Gleitkontaktstück 9 vorgesehen ist, wird gemäß der Darstellung nach F i g. 7 von einem Magneten 69 umschlossen, welcher eine Erregerwicklung 70 trägt, die dafür sorgt, daß nach Abheben des Gleitkontaktstücks 9 und Zündung des Lichtbogens 7 dieser auf dem Verbindungsabschniu 56 in Richtung auf die Ringschiene 55 bewegt wird.The connecting portion 56, which is provided between the ring rail 55 and the sliding contact piece 9 is, as shown in FIG. 7 enclosed by a magnet 69, which has an excitation winding 70 carries, which ensures that after lifting the sliding contact piece 9 and igniting the arc 7 this is moved on the connecting section 56 in the direction of the ring rail 55.
Bei der Anordnung nach F i g. 8 ist der ortsfeste Leiter 1 in seinem Querschnitt T-Iörmig ausgebildet und ragt mit dem Ansatz la in einen SpJt 71 eines Blas magneten 72, welcher wiederum mit einer Erregerwicklung 73 zur Eigen- oder Fremderregung ausgerüstet ist. Die Lichtbogenelektrode ist im Fall der Ausführung nach F i g. 8 als rotierende Elektrode 74 ausge führt, von der der Strom für den Verbraucher über die rotierende Welle 75 in Richtung des Pfeils 76 durch geeignete Stromabnehmer für derartige rotierende stromführende Teile abgenommen wird.In the arrangement according to FIG. 8, the stationary conductor 1 is T-shaped in its cross section and protrudes with the approach la in a SpJt 71 of a blower magnet 72, which in turn with an excitation winding 73 is equipped for self-excitation or external excitation. The arc electrode is in the case of execution according to FIG. 8 leads out as a rotating electrode 74, from which the current for the consumer via the rotating shaft 75 in the direction of arrow 76 by suitable current collectors for such rotating live parts are removed.
Die rotierende Elektrode 74 erstreckt sich in Längsrichtung des Blasmagneten 72. so dall der Lichtbogen 7 infolge des Blasfelds in dem Spalt 71 in Längsrichtung des Blasmagneten 72 je nach Richtung des Blasfelds bewegt wird und gleichzeitig durch die Rotationsbewes gung der Elektrode 74 auf ihrer llmfangsfläche wan den.The rotating electrode 74 extends in the longitudinal direction of the blow magnet 72, so that the arc 7 due to the blow field in the gap 71 in the longitudinal direction of the blowing magnet 72 is moved depending on the direction of the blowing field and at the same time by the Rotationsbewes movement of the electrode 74 on its circumferential surface the.
Die Erregerwicklung 73 kann dabei wiederum entsprechend den Darstellungen nach den F ι μ. 1 und 2 unterschiedlich erregt werden, um die gewünschten Bewegungen des Lichtbogens 7 in Längsrichtung des ortsfesten Leiters 1 zu erzielen.The excitation winding 73 can in turn accordingly the representations according to the F ι μ. 1 and 2 are excited differently to achieve the desired movements of the arc 7 in the longitudinal direction of the stationary conductor 1 to be achieved.
In F i g. 8 ist gezeigt, daß der Spalt 71 tür den Lichtbogen 7 seitlich durch isolierende Wandungen 79 begrenzt ist, welche um die Polschenkel des Magneten 72 greifen. Sie bestehen vorteilhafterweisc aus wänncfestcn, jedoch wenig kühlenden Werkstoffen, damit dem Lichtbogen 7 nur geringe Wärmemengen entzogen werden. Seine Kühlung ist bei den beschriebenen Anordnungen und wegen seiner schnellen Bewegung unerwünscht, da sonst zusätzliche Verluste und ein erhöhter Spannungsabfall auftreten wurden.In Fig. 8 it is shown that the gap 71 for the arc 7 is laterally bounded by insulating walls 79, which around the pole legs of the magnet 72 grasp. They advantageously consist of heat-resistant, However, little cooling materials, so that the arc 7 withdrew only small amounts of heat will. Its cooling is undesirable in the described arrangements and because of its rapid movement, otherwise additional losses and an increased voltage drop would occur.
Um die Lichtbogenkühlung weitgehend zu verringern, kann auch gemäß Beispiel nach F i g. 3 ein Luftabweiser 81 vorgesehen sein, der im Spaltbcreich der Blasmagnete 21 (F i g.4) bzw. der in den F i g. b bis 8 dargestellten Magnete 30, 69 bzw 72 einen Unterdruck erzeugt und gegebenenfalls den Fahrtwind so umlenkt. daß er rückwärtig eintritt. Durch diese Anordnung erreicht man. daß der Lichtbogen 7 bei der hohen Geschwindigkeit des Verbrauchers nicht gegen den Widerstand des Fahrtwinds bewegt werden muß. sondern in seiner Bewegung in Fahrtrichtung (Pfeil 8. F i g. 1) noch unterstützt wird.In order to largely reduce the arc cooling, according to the example according to FIG. 3 an air deflector 81 may be provided, which is in the gap area Blowing magnets 21 (FIG. 4) or the one in FIGS. b to 8 shown magnets 30, 69 and 72 a negative pressure generated and if necessary diverts the airstream. that he enters backwards. Achieved by this arrangement man that the arc 7 is not against the high speed of the consumer Resistance of the wind must be moved. but in its movement in the direction of travel (arrow 8. F i g. 1) is still supported.
Um bei Anordnung der Lichtbogenelektrode S inIn order to arrange the arc electrode S in
VS Form einer Längsschiene parallel zum ortsfesten I .euer sicherzustellen, daß der Lichtbogen nicht über die Enden hinaus läuft, kann die Vorrichtung so ausgebildet werden, daß der 'üasmagnet für die Erzeugung der hin- und hergehenden Bewegung des Lichtbogens sich über die wesentliche Länge der Laufschiene erstreckt, während an den Enden dieser Laufschiene jeweils ein zusätzlicher Blasmagnet angeordnet wird, ähnlich derr den Verbindungsabschnitt 56 umgebenden Magneter 69 in F i g. 7. Diese an den Enden der Schiene vorgese henen Magneten werden jeweils so erregt, daß dei Lichtbogen vor Erreichen der Schienenenden jewcil: gebremst und in umgekehrter Richtung geblasen wird Auf diese Weise wird verhindert, daß der Lichtbogen ', die Lichtbogenelektrode 5 verläßt oder in oder gcgei die Fahrtrichtung ausgewölbt wird.VS shape of a longitudinal rail parallel to the stationary I .euer to ensure that the arc does not run over the ends, the device can be designed so that the 'üasmagnet for generating the back and forth movement of the arc over the essential length of the Running rail extends, while an additional blow magnet is arranged at each end of this running rail, similar to the magnet 69 surrounding the connecting section 56 in FIG. 7. This vorgese at the ends of the rail magnets are excited so that the arc before reaching the rail ends jewcil: is braked and blown in the opposite direction. This prevents the arc ', the arc electrode 5 leaves or in or gcgei the direction of travel is arched.
Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings
609 619/1;609 619/1;
Claims (7)
Priority Applications (4)
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GB2183572A GB1387687A (en) | 1971-06-18 | 1972-05-10 | Device for mounting on a movable load for collecting electrical energy from a fixed conductor rail for supplying the load |
FR7217305A FR2141684B1 (en) | 1971-06-18 | 1972-05-15 | |
US00262683A US3818152A (en) | 1971-06-18 | 1972-06-14 | Device for transmitting electrical energy |
Applications Claiming Priority (1)
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DE2130199B2 DE2130199B2 (en) | 1975-10-02 |
DE2130199C3 true DE2130199C3 (en) | 1976-05-06 |
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