DE2202302A1 - Elektrische energieversorgungsanlage - Google Patents

Description

FRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG in Essen

Elektrische Energieversorgungsanlage

Zusatz zur Patentanmeldung P 21 24 390,3

Die Hauptpatentanmeldung betrifft eine elektrische Energieversorgungsanlage, die wahlweise aus einem Wechsel- oder Gleichspannungsnetz gespeist werden kann, insbesondere von verschieden hohen Wechselspannungen mit unterschiedlichen Frequenzen oder von verschieden hohen Gleichspannungen, unter Anwendung eines Transformators für den Wechselspannungsbetrieb und eines Wechselrichters für den Gleichspannungs-Betrieb, wobei ein und derselbe Transformator nicht nur für den Wechselspannungs-Betrieb, sondern als Bestandteil eines als Wechselrichter ausgebildeten, statischen Umformers auch für den Gleichspannungs-Betrieb dient, indem zwei Gruppen von hintereinandergeschalteten Thyristoren, die an zwei Hälften der Primärwicklung des Transformators angeschlossen sind, über einen von einer Gleichspannung gespeisten Taktgeber wechselweise gezündet bzw. gelöscht werden·

Nach der Hauptanmeldung ist vorgesehen, daß an eine Sekundärwicklung des Transformators eine Batterielade-Einrichtung nach dem deutschen Patent 1 275 665 angeschlossen ist. Bezüglich der anderen Sekundärwicklung des Transformators ist es offengelassen, was für ein Wechselstrom-Verbraucher an sie angeschlossen wird· Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Bnergieveraor-

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gungsanlage nach, der Hauptanmeldung so gestaltet werden, daß sie insbesondere für solche Reisezugwagen geeignet ist, bei denen für eine Klimatisierungs-Anlage Kompressoren mit Drehstrom-Antrieb verwendet werden. Demgemäß wird Kit der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagen, daß an eine Sekundärwicklung des Transformators über einen Gleichrichter ein Drehstrom-Umrichter angeschlossen wird, der die Energie für Drehstrom-Motoren liefert. Zweckmäßig besteht der Drehstrom-Umrichter aus drei Wechselrichtern, die mit je einem Spannungs-Konstanthalter ausgerüstet sind»

Die Zeichnung zeigt ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes.

Die Energie für die Verbraucher eines Heisezugwagens wird der durch den Zug hindurchgelegten Heizleitung 1 entnommen. Diese wird über den Fahrdrahtbugel der Lokomotive an das jeweilige Netz angeschlossen, und zwar an (xleiohspannungsnetze von 3 000 Volt und 1 500 Volt unmittelbar und an WechBelspannungsnetze von 25 000 Volt und 15 000 Volt über einen Transformator, so daß an der Heizleitung 1 1 500 bzw. 1 000 Volt Wechselspannung anstehen. In jedem Fall wird die Energie aus der Heizleitung 1 über Sicherungen 2, einen Trennschalter und eine leitung 4, zwei Primärwicklungen 5, 6 des Transformators in Parallelschaltung zugeführt, die über eine Leitung 7 an die Erde gelegt sind. Zu den Primärwicklungen 5#6 gehören zwei Sekundärwicklungen 8 bzw.9o An die Sekundärwicklung 8 ist ein Batterie-Ladegerät 10 nach dem deutschen Patent 1 275 665 angeschlossen, das eine Akkumulatorenbatterie 11 und parallel zu dieser liegende Gleichstrom-Verbraucher 12 speist. An

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die Sekundärwicklung 9 ist ein Gleichrichter 200 und an diesen ein Drehstrom-Umrichter 201 angeschlossen· Dieser besteht aus drei entsprechend geschalteten Wechselrichtern, die mit je einem Spannungs-Konstanthalter ausgerüstet sind« Demgemäß ist die Spannung an den Ausgangsklemmen 202 des Drehstrom-Umrichters 201 unabhängig von Änderungen der Eingangsspannung konstant <> Der Drehstrom-Umrichter liefert Drehstrom an Drehstrom-Motoren zum Antreib von Kompressoren für die Klimatisierungsanlage eines Reisezugwagens.

Jede der Primärwicklungen 5,6 hat drei Anschlußstellen, und zwar Anzapfstellen I etwa in der Mitte jeder Primärwicklung, Anschlußstellen III an den einander zugekehrten Enden der Primärwicklungen sowie Anzapfstellen II, die zwischen den Stellen I und III liegen· Die Anzapfstellen I und II der Primärwicklung 5 können durch einen Schalter 14 wechselweise an die Leitung 4· angeschlossen werden, während die Anzapfstellen I und II der Primärwicklung 6 durch einen Schalter 16 wechselweise an die Leitung 7 angeschlossen werden können. Die Anschlußstelle III der Primärwicklung 5 kann mittels eines Schalters 15 wahlweise an die Leitung 4 oder die Leitung 7 angeschlossen werden, während mittels eines Schalters 17 entweder die Anschlußstelle III oder die Anzapfstelle I der Primärwicklung 6 an die Leitung 4 angeschlossen werden kann«

Wenn an der Heizleitung -\ eine Wechselspannung von 1 500 Volt aussteht, sind die Stelle I der Primärwicklung 5 durch den Schalter 14 und die Stelle III der Primärwicklung 6 durch den Schalter 17 mit der Leitung 4 verbunden, während die Stelle II der Primärwicklung 6 durch den Schalter 16 mit der Leitung 17 verbunden sind. Wenn an der Heizleitung 1 eine Wechselspannung von 1 000 Volt ansteht, werden die Anzapf-

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stellen II anateile der Anzapfstellen I mittels der Schalter 14 bzw. 16 mit der Leitung 4 bzw, 7 verbunden· Dann fließt - entsprechend der niedrigen Spannung - durch einen kleineren Teil jeder Primärwicklung 5, 6 Strom, so daß das Batterie-Ladegerät 10 und der Gleichrichter 200 durch die Sekundärwicklungen 8 bzw» 9 mit den betreffenden Wechselspannungen versorgt werden.

Wenn an der Heizleitung 1 eine Gleichspannung ansteht, werden die Primärwicklungen 5 und 6 des Transformators als Bestandteile eines Umrichters verwendet, dessen Taktgeber in Figo 1 schematisch angedeutet und mit 18 bezeichnet ist, während Fig. 2 Einzelheiten dieses Taktgebers zeigt·

Von den beiden einander entgegengesetzten Enden der Primärwicklungen 5 und 6 gehen zwei Leitungen 19f 20 aus, die in einem Punkt 21 vereinigt und von dort aus über eine Kommutierungs-Drossel 22 und einen ohmschen Widerstand 23 und eine Leitung 24 mit der Erde verbunden sind. In jeder der beiden Leitungen 19 und 20 liegen mehrere Thyristoren 25, 26 bzw. 27, 28 in Reihenschaltungen so, daß ihre Kathoden dem Punkt 21 zugewandt sind. Der Einfachheit halber sind in Fig. 1 nur je zwei Thyristoren hintereinanderliegend dargestellt« Man wird aber, um die anstehende Spannung so zu unterteilen, daß auf jeden Thyristor nicht mehr als die für ihn zulässige Spannung entfällt, eine ensprechend größere Zahl von Thyristoren hintereinandersQhalten·

Der Taktgeber 18 ist durch Leitungen 29,30,31,32 mit den Steuerelektroden der Thyristoren sowie dit Leitungen 33, 34, 35, 36, mit deren Kathoden verbunden. Der Taktgeber 18 arbeitet in bekannter Weise mit einem Transformator, der an eine Gleichspannung ange-

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schlossen ist und über zwei Trasformatoren im Gegentakt von zwei Sekundärwicklungen aus wechselweise Zündströme an die eine Thyristoren-Gruppe 25» 2-6 oder an die andere Thyristoren-Gruppe 27» 28 liefert. Die von dem Taktgeber 18 benötigte Gleichspannung kann von der Akkumulatoren-Batterie 11 durch Leitungen 37, 38, 39, 40 geliefert werden, wenn zwei in der Leitung 38 liegende Trennschalter 41,42 geschlossen sind. Der Schalter 41 wird zwangsläufig zusammen mit dem Schalter 3 geschlossen. Der Schalter 42 wird geschlossen, wenn die Energie aus einem Gleichspannungsnetz entnommen werden soll·

Doch kann die Gleichspannung für den Taktgeber 18 auch von einer zusätzlichen Sekundärwicklung 45 des Transformators über einen Gleichrichter 44 geliefert werden, der durch eine Leitung 45 parallel zu der Batterie 11 und den Leitungen 37,39 geschaltet ist. Eine Diode 44a in der Leitung 39 verhindert, daß von dem Gleichrichter 44 ein Ladestrom in die Batterie 11 fließt.

Damit jeweils, wenn die Thyristoren einer Gruppe, z. B· die Thyristoren 25» 26 gezündet sind, die Thyristoren der anderen Gruppe, z. B. 27>28 gelöscht werden, liegt in einer Leitung, die zwei vor den beiden Thyristoren-Gruppen befindliche Punkte 46, 47 der Leitungen 19 bzw. 20 miteinander verbindet, ein Kondensator 48. Dieser wird, solange z« B. die Thyristoren 25, 26 gezündet sind,über die Primärwicklung 6 aufgeladen und beim Zünden der Thyristoren 27» 28 entladen. Hierdurch liefert er an den Kathoden der Thyristoren 25, 26 eine Spannung die

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höher ist als die Spannung an deren Anoden, so daß diese Thyristoren gelöscht werden. In den Leitungen 19 und 20 befinden sich ferner zwischen den Punkten 46, 47 und den Primärwicklungen 5 bzw. 6 Dioden 49, 50 die verhindern, daß sich der Kondensator 48 über die Primärwicklungen 5 und 6 entlädt. Ferner ist das an die Erde angeschlossene Ende des Widerstandes über Freilaufdioden 51 mit den einander entgegengesetzten Enden der Primärwicklungen 5, 6 verbunden.

Ferner ist die Leitung 4 mit der Erd-Leitung 24 über einen Kondensator 52 verbunden. In der Erd-Leitung 24 liegen Dioden 53.

Wenn an der Heizleitung 1 eine Gleichspannung von 3 000 Volt ansteht, sind die beiden Anschlußstellen III an den einander zugekehrten -^nden der Primärwicklungen 5, 6 durch die Schalter 15 bzw» 17 mit der Leitung 4 verbunden, und der Schalter 42 ist geschlossen. Demgemäß fließen nach Maßgabe der von dem Taktgeber 18 auegehenden Gegen-Takte wechselweise Ströme in entgegengesetzten Richtungen, so daß die Sekundärwicklungen 8 und 9 entsprechende Wechselspannungen liefern.

Wenn an d er Heizleitung 1 eine Gleichspannung von nur 1 500 Volt ansteht, werden statt der Anschlußstellen III die Anzapfstellen I der beiden Primärwicklungen 5,6 mittels der Schalter 14 bzw· 17 an die Leitung 4 angeschlossen, eo daß nur ein Teil der Wicklungen 5, 6 von Strom durchflossen wird und die Sekundärwicklungen 8, 9 etwa die gleichen Wechselspannungen liefern.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Elektrische Energieversorgungsanlage, die wahlweise aus einem Wechsel- oder Gleichspannungsnetz gespeist werden kann, insbesondere von verschieden hohen Wechselspannungen mit unterschiedlichen Frequenzen oder von verschieden hohen Gleichspannungen, unter Anwendung eines Transformators für den Wechselspannungsbetrieb und eines Wechselrichters für den Gleichspannungs-Betrieb, wobei ein und derselbe Transformator nicht nur für den Wechselspannungs-Betrieb, sondern als Bestandteil eines als Wechselrichter ausgebildeten, statischen Umformers auch für den Gleichspannungs-Betrieb dient, indem zwei Gruppen von hintereinandergeschalteten Thyristoren, die an zwei Hälften der Primärwicklung des Transformators angeschlossen sind, über einen von einer Gleichspannung gespeisten Taktgeber wechselweise gezündet bzw. gelöscht werden, nach Patentanmeldung P 21 24 39Ο·3» dadurch gekennzeichnet, daß an eine Sekundärwicklung (9) des Transformators über einen Gleichrichter (200) ein Drehstrom-Umrichter (201) angeschlossen ist, der die Energie für Drehstrom-Motoren liefert.

   2# Energieversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstrom-Umrichter (201) aus drei Wechselrichtern besteht, die mit je einem Spannungs-Konstanthalter ausgerüstet sind.

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