DE2245649C3

DE2245649C3 -

Info

Publication number: DE2245649C3
Application number: DE19722245649
Authority: DE
Filing date: 1972-09-16
Publication date: 1977-01-27

Description

rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes bildenden Energie-Versorgungsanlage eines Reisezugwagens.

An einer Zugsammeischiene 1, die sich durch alle Wagen eines Eisenbahnzuges fortsetzt und über einen Transformator und den Stromabnahme-Bügel der Lokomotive mit dem Fahrdraht des Eisenbahnnetzes verbunden ist, liegt eine Wechselspannung von 1000 VoIu An die Zugsammeischiene 1 ist über eine Sicherung 2 und ein Hauptschütz 3 die Primärwicklung 4 eines Transformators mit einem Ende angeschlossen, ι ο während das andere Ende geerdet ist Eine Sekundärwicklung 5 des Transformators speist ein einen Gleichrichter enthaltendes Batterie-Ladegerät 6, an das über eine Glättungsdrossel 7 die zu ladende Akkumulatorenbatterie 8 angeschlossen ist. Eine weitere Sekundärwicklung 9 des Transformators speist über eine Sicherung 10 und einen Trennschalter 11 eine Anlage 12 zum Erwärmen von Brauchwasser.

Zum Antrieb eines nicht dargestellten Kompftssors der Klimatisierungsanlage des Reisezugwagens dient ein Gleichstrommotor, dessen Anker mit 13 und dessen Erregerwicklung mit 28 bezeichnet ist. Er erhält Strom aus einem Gleichrichter 14, der aus vier Dioden in Graeizschaltung besteht und der durch Leitungen 15,16 an die Enden der Primärwicklung 4 und damit an die ^ Spannung zwischen der Zugsammeischiene und der Erde angeschlossen ist. Eine der Klemmen des Ankers 13, die mit 17 bezeichnet ist, ist durch eine Leitung 18 über eine Sicherung 19 mit dem Pluspol 2G des Gleichrichters verbunden. Die andere Klemme 21 des Ankers 13 ist durch einen Leitungszug 22 über einen Widerstand 23, einen Anlaßwiderstand 24 und einen Trennschalter 25, der durch eine Beiätigungsspule 26 geschaltet wird, mit dem Minuspol 27 des Gleichrichters 14 verbunden. is

Der Gleichstrommotor hat eine Nebenschluß-Erregung. Die Erregerwicklung 28 ist einerseits an die Leitung 18 und andererseits über einen Widerstand 30 und eine Leitung 29 an die Leitung 22 in einem Punkt 31 angeschlossen, der zwischen dem Minuspol 27 des Gleichrichters und dem Trennschalter 25 liegt.

Von einem Punkt 32 zwischen dem Widerstand 23 und dem Anlaßwiderstand 24 ist ein Leitungszug 33 abgezweigt, in welchem hintereinander ein Anlaßwiderstand 34, ein Trennschalter 35, der von einer Betätigungsspule 36 geschaltet wird, und eine Sperrdiode 17 angeordnet sind. Der Leitungszug 33 führt an eine Mittelanzapfung 38 der Primärwicklung 4. Die Sperrdiode 37 ist so angeordnet, daß sie einen Stromfluß von dem Punkt 38 zu dem Punkt 32 verhindert.

Im Nebenschluß zu den beiden Anlaßwiderständen 24 und 34 liegen Trennschalter 39 bzw. 40, die von Betätigungsspulen 41 bzw. 42 geschaltet werden.

An die Leitungen 15,16 ist ferner eine Heizungsanlage 43 über einen Trennschalter 44 und eine Sicherung 45 angeschlossen.

Wenn der Trennschalter 35 geschlossen ist, wird der Gleichstrommotor 13, 28, nachdem das Hauptschütz 3 geschlossen ist, mit der halben Spannung von 500 Volt betrieben, die als Gleichspannung zwischen dem Pol 20 des Gleichrichters 14 und der Mittelanzapfung 38 der Primärwicklung 4 des Transformators liegt Beim Einschalten ist der Trennschalter 42 geöffnet so daß der Anlaßwiderstand 34 wirksam ist Nach dem Anlaufen des Motors wird dieser durch Schließen des Trennschalters 42 kurzgeschlossen. Der Motor läuft dann mit seiner halben Nenndrehzahl.

Die Betätigungsspule 26 ist gegenüber der Betätigungsspule 36 so verblockt, daß sie den Trennschalter 25 erst schließt, wenn nach dem Schließen des Trennschalters 35 der Motor unter 500 Volt angelaufen ist.

Unter Umständen kann man den Anlaßwiderstand 34 weglassen. Denn wenn der Motor nur unter der halben Spannung der Zugsammeischiene steht, tritt beim Einschalten des Motors nur ein mäßiger Stromstoß auf, der gegebenenfalls auch ohne Anlaßwiderstand 34 dem Motor nicht schadet. Dann kann auch der Anlaßwiderstand 24 entfallen.

Unabhängig davon, ob die Ankerklemme 21 mit dem Minuspol 27 des Gleichrichters oder mit der Mittelanzapfung 38 der Primärwicklung 4 verbunden ist, bleibt die Verbindung der Erregerwicklung 28 mit den beiden Polen 20 und 27 des Gleichrichters 14 aufrechterhalten. Sie steht daher immer unter der Spannung von 1000 Volt, so daß die Erregung des Motors unverändert bleibt. Demzufolge ist die Drehzahl des Motors proportional der Anker-Spannung.

Im Rahmen der Erfindung würde es auch liegen, wenn nicht die vom Minuspol 27 des Gleichrichters ausgehende Leitung 22, sondern die vom Pluspol 20 ausgehende Leitung 18 durch einen Trennschalter unterbrochen werden könnte und wenn nicht die Ankerklemme 21, sondern die Ankerklemme 17 über die Sperrdiode 37 an die Mittelanzapfung 38 der Primärwicklung 4 anschaltbar wäre.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

•ί

Patentanspruch:

Spannungsumschaltbare Gleichrichterschaltung tür Speisung eines Gleichstrommotors aus einem Wechselspannungsnetz unter Verwendung eines Transformators mit Mittelanzapfung, wobei der Gleichstrommotor die Energie wahlweise über einen Gleichrichter in Einphasen-Brückenschaltung oder über eine Hälfte dieser Brückenscha'tung und die Mittelanzapfung des Transformators erhält und wobei zwei Schaltstrecken vorgesehen sind, von denen die ersten zwischen einer Klemme des Gleichstrommotors und einem Gleichsp.annungspol des Gleichrichters und die zweit? zwischen derselben Klemme und der Mittelanzapfung liegt, gekennzeichnet durch die Anwendung auf die aus der Zugsammeischiene (1) eines Reisezugwagens erfolgende Speisung eines Nebenschlußmotors mit im Betrieb ständig von der vollen Gleichrichterspannung gespeister Nebenschluß-Erregerwicklung (28), wobei der Gleichrichter (14) parallel zu der Primärwicklung (4) des Transformators an die Zugsammeischiene (I) angeschlossen ist und wobei ferner eine Sperrdiode (37) in Reihe zur zweiten Schaltstrecke liegt und den beiden Schaltstrecken zugeordnete Trennschalter (25, 35) derart steuerbar sind, daß die erste Schaltstrecke erst geschlossen werden kann, nachdem die zweite Schaltstrecke geschlossen worden isi und der Gleichstrommotor (13) angelaufen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine spannungsumschaltbare Gleichrichterschaltung zur Speisung eines Gleichstrommotors aus einem Wechselspannungsnetz unter Verwendung eines Transformators mit Mittelanzapfung, wobei der Gleichstrommotor die Energie wahlweise über einen Gleichrichter in Einphasen-Brükkenschaltung oder über eine Hälfte dieser Brückenschaltung und die Mittelanzapfung des Transformators erhält und wobei zwei Schaltstrecken vorgesehen sind, von denen die erste zwischen einer Klemme des Gleichstrommotors und einem Gieichspannungspol des Gleichrichters und die zweite zwischen derselben Klemme und der Mittelanzapfung liegt.

Bei einer aus Fig. 1 des deutschen Gebrauchsmusters 19 88 644 bekannten Gleichrichterschaltung dieser Art ist der Gleichrichter an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen und befindet sich die Mittelanzapfung an dieser Sekundärwicklung. Hierbei sind die beiden Schaltstrecken mit einem Umschalter versehen, derart, daß jeweils vor dem Einschalten einer Schaltstrecke die andere unterbrochen wird. Infolgedessen wird beim Umschalten der Gleichstrommotor vorübergehend stromlos. Das bedeutet eine unzuträgliche Beanspruchung des Motors, insbesondere des Kommutators. Besonders schwerwiegend wäre dieser Nachteil, wenn es sich um einen Motor zum Antrieb eines Kompressors der Kühlanlage eines Reisezugwagens handeln würde, da ein solcher Motor eine beträchtliche Stromaufnahme hat und häufig von der vollen Leistung und Drehzahl auf die halbe Leistung und Drehzahl und umgekehrt geschaltet werden muß. Außerdem werden die Schaltstrecken über die Sekundärwicklung des Transformators mit Strom beliefert. Demzufolge muß der Transformator für die höchste zu erwartende Leistung der an die Gleichrichterschaltung angeschlossenen Hilfsbetriebe-Einrichtungen ausgelegt werden. Der unmittelbaren Anwendung einer derartigen spannungsumschaltbaren Gleichrichteranordjpung auf die Speisung eines Nebenschlußmotors aus der Zugsammeischiene eines Reisezugwagens stehen mithin noch ein unzulängliches Betriebsverhalten und ein relativ hoher Aufwand entgegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine spannungsumschaltbare Gleichrichterschaltung der genannten Art für einen solchen Anwendungsfall mit geringstem Kostenaufwand so zu gestalten, daß eine Beeinträchtigung der Lebensdauer des Gleichstrommotors auch bei häufigem Wechsel der Drehzahl von 100 auf 50 % und umgekehrt vermieden wird.

Das wird erfindur.gsgemäß erreicht durch die Anwendung auf die aus der Zugsammeischiene eines Reisezugwagens erfolgende Speisung eines Nebenschlußmotors mit im Betrieb ständig von der vollen Gleichrichterspannung gespeister Nebenschluß-Erregerwicklung, wobei der Gleichrichter parallel zu der Primärwicklung des Transformators an die Zugsammelschiene angeschlossen ist und wobei ferner eine Sperrdiode in Reihe zur zweiten Schaltstrecke liegt und den beiden Schaltstrecken zugeordnete Trennschalter derart steuerbar sind, daß die erste Schaltstrecke erst geschlossen werden kann, nachdem die zweite Schaltstrecke geschlossen worden ist und der Gleichstrommotor angelaufen ist.

Die Erfindung bringt den Fortschritt, daß im Falle der hundertprozentigen Leistung der von dem Gleichstrommotor aufgenommene Strorr^nicht über den Transformator fließt, sondern durch den parallel zur Primärwicklung des Transformators an die Zugsammeischiene angeschlossenen Gleichrichter. Nur wenn der Gleichstrommotor mit halber Leistung betrieben wird, fließt der entsprechend kleine Strom durch die Primärwicklung des Transformators. Man kommt daher mit einem entsprechend kleinen Transformator aus, wodurch Kosten gespart werden. Außerdem wird bei der Umstellung von voller Leistung auf die halbe Leistung und umgekehrt der durch den Gleichstrommotor fließende Strom nicht unterbrochen, so daß insbesondere der Kommutator des Motors geschont wird.

Aus der österreichischen Patentschrift 2 63 151 ist es an sich bekannt, aus der Heizleitung eines Reisezugwagens einen Gleichstrom-Nebenschlußmotor zum Antrieb von Hilfseinrichtungen über einen Gleichrichter, einen Wechselrichter, einen Transformator, eine Sammelschiene und einen weiteren Gleichrichter zu speisen. Dabei wird an der Sammelschiene unabhängig davon, ob in die Heizleitung eine Spannung von 1000,1500 oder 3000 V eingespeist wird, eine Spannung von 220 V dadurch aufrechterhalten, daß von der Sekundärwicklung des Transformators unterschiedliche Abgriffe geschaltet werden. Diese Schaltung ist mit einem großen Aufwand behaftet; insbesondere fließt der Verbraucherstrom immer durch den Transformator.

Aus der Zeitschrift »Glasers Annalen« 90 (1966), S. 370, Bild 2b, ist für die Klimaanlage eines Reisezugwagens die Schaltung eines Nebenschluß-Gleichstrommotors über einen Gleichrichter an die Hauptheizleitung ohne Zwischenschaltung eines Transformators bekannt. Doch offenbart diese Veröffentlichung — ebenso wie die österreichische Patentschrift 2 63 151 — nicht eine spannungsumschaltbare Gleichrichterschaltung mit zwei Schaltstrecken nach der Erfindung.

Die Zeichnung ist ein Schaltbild einer ein Ausfüh-