DE2444679A1

DE2444679A1 - Schaltungsanordnung fuer ein fahrweggebundenes triebfahrzeug

Info

Publication number: DE2444679A1
Application number: DE19742444679
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Dr Holtz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-09-18
Filing date: 1974-09-18
Publication date: 1976-04-01
Also published as: JPS5543325B2; CA1039372A; US4013014A; DE2444679B2; JPS5155513A

Description

Schaltungsanordnung für ein fahrweggebundenes Triebfahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für ein fahrweggebundenes Triebfahrzeug, das mit einem synchronen Linearmotor ausgerüstet ist, dessen Stator entlang der Trasse als Wanderfeldwicklung verlegt und dessen Erreger auf dem Triebfahrzeug als mitbewegbarer Translator angeordnet ist.

Als Antriebssysteme für fahrweggebundene Triebfahrzeuge, insbesondere für Nahverkehrs-Kabinenbahnen und für Schnellbahnen, aber auch für Magnetschwebefahrzeuge wie Hochleistungsschnellbahnen im Geschwindigkeitsbereich bis zu 500 km/h, kommen vorzugsweise Linearmotoren in Betracht. Unter den einzelnen Varianten dieses Motortyps zeichnet sich der synchrone Linearmotor durch einen guten Wirkungsgrad und einen hohen Leistungsfaktor aus.

Ein solcher synchroner Linearmotor kann eine Wanderfeldwicklung besitzen, die entlang der Trasse als Stator verlegt und im allgemeinen als Mehrphasenwicklung ausgebildet ist (Archiv für Elektrotechnik, Bd. 55, H. 1 (1972), S. 13 bis 20). Auf dem Triebfahrzeug ist als mitbewegter Erreger (Translator) entweder eine vom Gleichstrom durchflossene Erregerwicklung, die sich über die Gesamtfahrzeuglänge erstrecken kann, oder ein Permanentmagnet angeordnet. Ein solcher synchroner Linearmotor wird wegen der außergewöhnlichen Länge des aktiven Stators auch als synchroner Langstatormotor bezeichnet. Die Wanderfeldwicklung erzeugt nach Maßgabe der eingespeisten Spannung und Frequenz ein in Längsrichtung der Trasse laufendes Wanderfeld, welches das Triebfahrzeug treibt.

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Zur Beschleunigung eines derartigen fahrweggebundenen Triebfahrzeugs vom Stillstand auf eine vorgegebene Maximalgeschwindigkeit ist im Bereich der einzelnen Haltestationen jeweils eine Beschleunigungsstrecke mit einer vorgegebenen Anzahl von in Fahrtrichtung hintereinanderliegenden Einspeiseabschnitten vorgesehen, die als Beschleunigungsabschnitte des synchronen Langstators bezeichnet werden. Jeder Beschleunigungsabschnitt soll von einem eigenen Umrichter mit variabler Wechselspannung und Frequenz gespeist werden. Es ist daran gedacht, diese Beschleunigungsabschnitte mit großem Strombelag zu betreiben, damit große Beschleunigungswerte, die etwa bei 0,1 g (g = Erdbeschleunigung) liegen, erreicht werden. Entsprechend soll vorgegangen werden, wenn das Triebfahrzeug von seiner Maximalgeschwindigkeit auf Stillstand abgebremst wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs genannte Schaltungsanordnung so auszugestalten, daß das Triebfahrzeug mit großer Beschleunigung und unter guter Anpassung der in den betreffenden Beschleunigungsabschnitt eingespeisten oder der von diesem abgegebenen Leistung an die Typenleistung des Umrichters beschleunigt bzw. abgebremst werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wanderfeldwicklung eine Beschleunigungsstrecke mit einer Zahl von Beschleunigungsabschnitten aufweist, von denen jeder von einem Umrichter mit einer Wechselspannung von veränderbarer Frequenz und Amplitude gespeist ist, daß zumindest ein Beschleunigungsabschnitt in eine Anzahl miteinander verbundener, von demselben Strom des zugehörigen Umrichters durchflossener Teilabschnitte unterteilt ist, und daß die Zahl der Querleiter pro Pol und Phase in diesen Teilabschnitten - in positiver Beschleunigungsrichtung gesehen umgekehrt proportional zu der in diesen Teilabschnitten vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt.

Durch diese Maßnahmen wird eine ortsabhängige Leistungsanpassung aes synchronen Linearmotors an den speisenden Um-

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richter erzielt. Bei gegebener Typenleistung des Umrichters läßt sich beim Anfahren und/oder Bremsen eine besonders hohe Beschleunigung erreichen. Dadurch kommt man mit einer geringen Länge und/oder geringen Anzahl von Beschleunigungsabschnitten aus. Der wirtschaftlich vertretbare Abstand zwischen zwei benachbarten Haltestationen kann klein sein. Der Umrichter wird beim Anfahren und/oder Bremsen optimal ausgenutzt. Die Leistungsanpassung wird insbesondere so getroffen, daß die Speiseleistung etwa gleich der Typenleistung des Umrichters ist.

Die Anordnung kann so getroffen werden, daß in jedem Teilabschnitt die Querleiter benachbarter Pole jeweils so hintereinander geschaltet sind, daß beim Fortschreiten in Beschleunigungsrichtung alle Querleiter erfaßt werden. Mit einer solchen Verlegung des Phasenleiters läßt sich auf einfache Weise ein Übergang von einem Teilabschnitt zum nächsten Teilabschnitt mit vergrößerter oder verkleinerter Zahl an Querleitern herstellen.

Im allgemeinen Fall ist man bestrebt, die Schaltungsanordnung so auszugestalten, daß das Triebfahrzeug einen weitgehend stoßfreien Übergang zwischen zwei benachbarten Einspeiseabschnitten der Wanderfeldwicklung erfährt. Handelt es sich bei den Einspeiseabschnitten speziell um zwei benachbarte, jeweils in Teilabschnitte unterteilte Beschleunigungsabschnitte, so sollten zu diesem Zweck die aneinander angrenzenden Teilabschnitte der beiden benachbarten Beschleunigungsabschnitte dieselbe oder eine nur um 1 unterschiedliche Anzahl von Leitern pro Pol und Phase besitzen.-Eine besonders einfache und bevorzugte Anordnung der Querleiter läßt sich dann vornehmen, wenn die Zahl der Querleiter pro Pol und Phase von Teilabschnitt zu Teilabschnitt um 1 abnimmt. Hierdurch läßt sich auch der Übergang von einem Teilabschnitt zum nächsten konstruktiv besonders einfach gestalten.

Für die praktische Realisation ist es angebracht, wenn die

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Zahl der Querleiter pro Pol und Phase in demjenigen Teilabschnitt eines Beschleunigungsabschnittes, in dem gegenüber den anderen Teilabschnitten die größte Fahrzeuggeschwindigkeit erzielt wird, nicht größer als 10 ist. Diese Zahl wird in vielen Fällen bei 5 liegen. Die Zahl der Beschleunigungsabschnitte kann kleiner als 5 sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von 10 Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Schaltungsanordnung mit zwei von Umrichter gespeisten Beschleunigungsabschnitten für ein fahrweggebundenes Triebfahrzeug in schematischer Darstellung sowie eine Ortsachse,

Figur 2 ein Diagramm, in dem der Verlauf der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit ν in Abhängigkeit vom Fahrzeugort x dargestellt ist,

Figur 3 ein Diagramm, in dem in Anpassung an das Diagramm von Figur 2 die Zahl ζ von Querleitern pro Pol und Phase, abgestuft nach Teilabschnitten, über dem Fahrzeugort x aufgetragen ist,

Figur 4 ein Diagramm, in dem bei einem Beschleunigungsvorgang die Fahrzeuggeschwindigkeit ν in Abhängigkeit von der Zeit t sowohl für den Fall konstanter maximaler Antriebsleistung P' als auch für den Fall konstanter maximaler Schubkraft F¹ aufgetragen ist, und die

Figuren 5 bis 10 im Blick von oben mögliche Wicklungsanordnungen für eine Phase eines Teilabschnittes bei verschiedener Anzahl ζ der Leiter pro Pol.

In Figur 1 ist unterhalb einer Ortsachse χ ein Teil einer Wanderfeldwicklung dargestellt. Diese Wanderfeldwicklung, die entlang einer Trasse verlegt sein soll, ist Bestandteil eines synchronen Linearmotors, der zum Antrieb eines (nicht gezeigten) fahrweggebundenen Triebfahrzeugs vorgesehen ist. Wegen der besonders großen Länge der Wanderfeldwicklung wird der Linearmotor auch als synchroner Langstatormotor bezeich-

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net. Das Triebfahrzeug kann beispielsweise ein Magnetschwebefahrzeug sein. Der Erreger (Translator) des synchronen Linearmotors befindet sich in Form einer vom Gleichstrom durchflossenen Erregerwicklung oder in Form eines Permanentmagneten auf dem Triebfahrzeug.

Das Triebfahrzeug soll mittels des synchronen Linearmotors vom Stillstand (Fahrzeuggeschwindigkeit ν = 0) am Fahrzeugort x=0 auf eine vorgegebene Maximalgeschwindigkeit v_m am Fahrzeugort χ = χ2 mit großer Beschleunigung beschleunigt werden. Der gewünschte Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit ν in Abhängigkeit vom Fahrzeugort χ ist schematisch für den Beschleunigungsvorgang im Diagramm in Figur 2 eingetragen. Der Kurvenverlauf richtet sich nach der Typenleistung der Umrichter U1, U2. Zur Beschleunigung ist im rechten Bereich der Haltestation, die am Fahrzeugort χ = ο liegen soll, eine Beschleunigungsstrecke vorgesehen. Diese Beschleunigungsstrecke weist im vorliegenden Beispiel eine Zahl k = 2 von in Fahrtrichtung hintereinanderliegenden Beschleunigungsabschnitten B1 und B2 auf. Die Zahl k kann auch größer oder kleiner als 2 sein. Jeder Beschleunigungsabschnitt B1, Β2 wird durch eine Teilwicklung gebildet, die von einem eigenen Umrichter U1 bzw. U2 mit einer Wechselspannung gespeist ist. Die Wechselspannung ist bezüglich Amplitude und Frequenz durch eine Steuereinrichtung S1 bzw. S2 veränderbar. Die Umrichter U1 und U2 sind jeweils an ein Netz N1 bzw. N2, das dreiphasig sein kann, angeschlossen.

An die Beschleunigungsstrecke, die vom Fahrzeugort χ = ο bis zum Fahrzeugort χ = x2 reicht, schließt sich ein Fahrabschnitt E3 an, in dem das Triebfahrzeug mit konstanter Maximalgeschwindigkeit ν betrieben wird. Diese Maximalgeschwindigkeit ν ist im Diagramm von Figur 2 -eingetragen. Der Fahrabschnitt E3 wird durch eine Teilwicklung der Wanderfeldwicklung gebildet, die von einem eigenen Umrichter U3, der an ein weiteres dreiphasiges Netz N3 angeschlossen ist, gespeist wird. Der Umrichter U3 wird von einer Steuereinrichtung S3 mit einer Wechselspannung von konstanter Frequenz und Amplitude gesteuert. Dem Fahrabschnitt E3 können sich weitere, in

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gleicher Weise ausgebildete Fahrabschnitte anschließen. Die Beschleunigungsabschnitte B1, B2, die unterschiedlich lang sein können, und der Fahrabschnitt E3 sind bevorzugt dreiphasig ausgebildet. Das ist durch die drei schrägen Striche am Ausgang der Umrichter U1, U2, U3 angedeutet.

Aus Figur 1 ist weiter ersichtlich, daß der Beschleunigungsabschnitt B1 in insgesamt vier Teilabschnitte TU, T12, T13 und T14 unterschiedlicher Länge unterteilt ist. Diese Teilabschnitte T11, T12, T13 und T14 sind miteinander elektrisch leitend verbunden. Sie werden alle von demselben Strom des zugehörigen Umrichters U1 durchflossen. Entsprechend ist der Beschleunigungsabschnitt B2 in insgesamt zwei miteinander verbundene, von demselben Strom des zugehörigen Umrichters U2 durchflossen Teilabschnitte T21, T22 unterteilt. Die Zahl ζ der .Querleiter pro Pol und Phase in den Teilabschnitten T11, T12, T13, T14 sowie T21, T22 ist unterschiedlich. Sie nimmt - in positiver Beschleunigungsrichtung, also in Richtung der Ortsachse χ gesehen - nach einer vorgegebenen Gesetzmäßigkeit ab. Diese Gesetzmäßigkeit besagt, daß die Zahl ζ zumindest annähernd umgekehrt proportional zu der in den einzelnen Teilabschnitten T11, T12, T13, T14 und T21, Τ22 nach Figur 2 vorgegebenen, vorausberechneten Fahrzeuggeschwindigkeit ν abnehmen muß, wenn eine optimale Leistungsanpassung der Teilabschnitte an den speisenden Umrichter U1 bzw. U2 erzielt werden soll. Ein Beispiel für die Verteilung der Zahl ζ in Richtung der Ortsachse χ ist in Figur 3 dargestellt.

Bezüglich der Verteilung liegen folgende Überlegungen zugrunde: Ausgegangen wird der Einfachheit halber von einer einzigen Beschleunigungsstrecke B1, die zunächst in einem 1. Fall nicht unterteilt sein und einen Querleiter pro Pol und Phase besitzen soll. Der Umrichter U1 speist in diese Beschleunigungsstrecke B1 mit variabler Frequenz und variabler Wechselspannung ein. Gemäß dem Kurvenverlauf in Figur 2 wird die Frequenz hochgefahren,, und das Triebfahrzeug soll am Ende x1 der Beschleunigungsstrecke B1 die höchste Geschwindigkeit v* erreicht haben.

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In diesem zunächst betrachteten 1. Fall soll das Triebfahrzeug mit konstanter, maximal erreichbarer Schubkraft F¹ angetrieben werden. Die maximal erreichbare Schubkraft F^f und damit wegen F¹ = m b¹ die maximal erreichbare Beschleunigung b' bei konstanter Fahrzeugmasse m ist bekanntermaßen dem höchsten Ausgangsstrom I^T des Umrichters U1 proportional. Um also das Triebfahrzeug mit maximaler Beschleunigung b¹ anzutreiben, muß der Umrichter U1 seinen höchst zulässigen Ausgangsstrom I¹ abgeben. Hierfür sorgt die Steuereinrichtung S1. Die vom Umrichter U1 abgegebene Wechselspannung U richtet sich nach der Geschwindigkeit ν (κ·) am Fahrzeugort zwischen den Orten x= 0 und χ = x 1.(Die Geschwindigkeit v(x) ist proportional der Frequenz des Umrichters U1.) Die Wechselspannung U stellt sich am Ausgang des Umrichters U1 von selbst ein. Die vom Erreger an der Wanderfeldwicklung induzierte Spannung und die Geschwindigkeit v(x) sind bekanntermaßen proportional zueinander. Die Ausgangsspannung U wächst mit der induzierten Spannung und ist somit über das vorgegebene x-v-Diagramm gemäß Figur 2 ebenfalls vom Fahrzeugort x abhängig. Die höchste Ausgangsspannung U¹, die der Umrichter U1 abgibt, ist somit normalerweise durch die höchste Geschwindigkeit v* des Triebfahrzeugs in der (nicht unterteilten) Beschieunigungsstrecke B1 bestimmt. Das Produkt von höchster Spannung U' und höchstem Strom I¹ bestimmt die mindestens erforderliche Typenleistung T pro Phase, also die Leistung, für die der Umrichter U1 mindestens ausgelegt sein muß.

Die Beschleunigungsleistung P des Triebfahrzeugs ist gleich dem Produkt aus Schubkraft F und Fahrzeuggeschwindigkeit v. Es gilt P = F»v(x). Die Beschleunigungsleistung P 1st also vom Fahrzeugort χ abhängig und bei konstanter Schubkraft F der Geschwindigkeit v(χ ) proportional. Für die maximal erreichbare Beschleunigungsleistung P' gilt entsprechend: P' = F'«v*. Diese maximale Beschleunigungsleistung P', die gleich der zumindest erforderlichen Typenleistung T ist, kann der Umrichter U1, der mit höchstem Ausgangsstrom I¹ und somit höchster Schubkraft F¹ betrieben wird, nur am Fahrzeugort χ = x1 bei ho-'-ster Geschwindigkeit v* abgeben. Für alle

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anderen Fahrzeuggeschwindigkeiten ν im Bereich ν = O und v=v* besteht eine Leistungsfehlanpassung. Das bedeutet, daß beispielsweise beim halben Wert ν = 0,5 ν* der höchsten Geschwindigkeit v* der Umrichter U1, wenn Spannungsabfälle am Umrichter U1 vernachlässigt werden, nur etwa 0,5 U¹ und daher nur etwa die halbe maximale Beschleunigungsleistung P = 0,5 P¹ an das Triebfahrzeug abgibt. Eine solche Leistungs fehlanpassung bedeutet eine schlechte Ausnutzung des Umrichters U1 während des Beschleunigungsvorgangs.

Wünschenswert ist es, an jedem Fahrzeugort x der Beschleunigungsstrecke B1 bei hoher Beschleunigung die volle Typenleistung T des Umrichters U1, die durch das Produkt U¹.I¹ gekennzeichnet ist, auszunutzen. Um eine solche Leistungsanpassung und eine gute Ausnutzung des Umrichters U1 zu erreichen, ist die Beschleunigungsstrecke B1 nach der Erfindung - allgemein gesprochen - so ausgebildet, daß die in der Beschleunigungsstrecke B1 induzierte Spannung U weitgehend unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit ν ist. Wenn die induzierte Spannung U an jedem Fahrzeugort x einen Wert annimmt, der weitgehend gleich der höchst möglichen Spannung ist, ist auch die übertragene Beschleunigungsleistung P ortsunabhängig und maximal.

Demzufolge wird jetzt ein 2. Fall betrachtet, bei dem das Triebfahrzeug mit hoher Schubkraft, die durch den höchst zulässigen Strom I¹ bestimmt ist, und gleichzeitig mit guter Leistungsanpassung betrieben wird. Die Steuereinrichtung S1 ist also wieder auf den höchst zulässigen Ausgangsstrom I' eingestellt.

Nach dem vorgegebenen Diagramm von Figur 2 nimmt die Fahrzeuggeschwindigkeit ν eines Triebfahrzeugs an einem beliebi-· gen Ort x der Beschleunigungsstrecke B1 bei jedem Beschleunigungsvorgang denselben vorgegebenen Wert v(x) an. Sorgt man dafür, daß an jedem Fahrzeugort χ die Zahl ζ der Querleiter pro Pol und Phase der vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit ν umgekehrt proportional ist, dann wird die Proportionalität der induzierten Soannung U zur Fahrzeuggeschwin-

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digkeit ν durch die hierdurch bewirkte umgekehrte Proportionalität gerade kompensiert. Es wird sich die induzierte Spannung U im Verlaufe des Beschleunigüngsvorganges nicht mehr ändern, und der Umrichter U1 wird bei jeder Geschwindigkeit v(x) stets die gleiche Beschieunigungsleistung P(x) abgeben. Die Beschleunigungsleistung P ist ja proportional dem Produkt aus induzierter Spannung und Ausgangsstrom I. Da die Zahl der Querleiter an den Übergangsstellen nur stufenweise und nicht kontinuierlich abnimmt, läßt sich auch nur eine stufenweise Leistungsanpassung erreichen.

Figur 3 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit der Zahl ζ von Querleitern pro Pol und Phase in Abhängigkeit vom Fahrzeugort x . Es ist ersichtlich, daß in Figur 3 das Reziproke des Verlaufs v(x) in Figur 2 dir ch eine Recheckkurve angenähert ist. Der erste Teilabschnitt T11 besitzt ζ = 5, der zweite Teilabschnitt T12 besitzt ζ = 4, der dritte Teilabschnitt T13 besitzt ζ = 3 und der vierte Teilabschnitt T14 besitzt ζ = 2 Querleiter pro Pol und Phase. Die Zahl ζ der Querleiter pro Pol und Phase nimmt also von Teilabschnitt zu Teilabschnitt um 1 ab. In Anpassung an das Diagramm von Figur 2 nimmt die Länge der Teilabschnitte T11, T12, T13 und T14 in der angegebenen Reihenfolge zu. Alle Teilabschnitte T11 bis T14 werden von demselben Ausgangsstrom des Umrichters U1, der auf den höchst zulässigen Strom I' eingestellt ist, durchflossen.

Da jetzt nicht - wie im 1. Fall - nur ein einziger Querleiter zum Schub beiträgt, sondern ζ Querleiter, ist die maximal erreichbare Schubkraft F'(z) und damit die maximal erreich bare Beschleunigung b'(z) jetzt dem Produkt zl^! proportional. Im ersten Teilabschnitt T11 wird dem Triebfahrzeug die größte Beschleunigung erteilt. Im zweiten Teilabschnitt T12 ist die Beschleunigung doppelt so groß wie im vierten Teilabschnitt T14. Mit zunehmenden Fahrzeugort x wird die Beschleunigung stufenweise geringer. Der Verlauf der Beschleunigung entspricht der Figur 3.

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Entsprechende Überlegungen gelten auch für die Beschleunigungsstrecke B2. Ihr erster Teilabschnitt T21 besitzt ζ = 2 und ihr zweiter Teilabschnitt T22 besitzt ζ = 1 Querleiter pro Pol und Phase. Auch hier nimmt die Zahl ζ beim Fortschreiten in Richtung der Ortsachse x von Teilabschnitt zu Teilabschnitt um 1 ab.

Die Anordnung ist weiter so getroffen, daß die einander angrenzenden Teilabschnitte T14, T21 der beiden benachbarten Beschleunigungsabschnitte B1, B2 dieselbe Anzahl ζ = 2 von Querleitern pro Pol und. Phase besitzen. Stattdessen könnte auch eine um 1 unterschiedliche Zahl gewählt werden.

Der 1. und 2. Fall werden im folgenden anhand von Figur 4 miteinander verglichen. Aus Figur 4 ist ersichtlich, daß in einem Zeitpunkt t nach dem Start (t = 0) des Triebfahrzeugs bei Betrieb mit stufenweiser Leistungsanpassung und dadurch höherer mittlerer Beschleunigungsleis tung P¹ (obere Kurve) eine größere Fahrzeuggeschwindigkeit ν erreicht wird als bei Betrieb mit maximaler Schubkraft F¹ (untere Kurve). Die Beschleunigung, die sich jeweils durch Differenzierung der Kurven ergibt, ist also größer. Man kommt daher im 2. Fall mit wenigen und relativ kurzen Beschleunigungsstreclen aus.

In den Figuren 5 Ms 10 sind schematische Ausführungsbeispiele einer einphasigen Wicklungsanordnung für die einzelnen Teilabschnitte illustriert.

Figur 5 zeigt, daß die Wicklungsanordnung pro Pol eine Gruppe von insgesamt ζ = 5 parallel zueinander ausgerichteten Querleitern q besitzt. Die Wje klungsanordnung ist also für den ersten Teilabschnitt T11 geeignet. Mit ρ ist die Polteilung der Wicklungsanordnung bezeichnet. Die Gruppen zu je 5 Querleitern q sind im Abstand der Polteilung ρ parallel zueinander ausgerichtet., Zwei benachbarte Gruppen von je 5 Querleitern q werden in ,jedem Zeitpunkt in Gegenrichtung vom Ausgangsstrom des speisenden Umrichters durchflossen. Die Stromrichtung ist in Form einer Momentaufnahme durch Pfeile kenntlich gemacht. Sie kehrt sich spätestens nach

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einer Halbperiode des AusgangsStroms um. Im Bereich jeder Gruppe wird der fünffache Ausgangsstrom des angeschlossenen Umrichters wirksam.

Die Anordnung und Verteilung der Längsleiter 1 ist für das Prinzip der Erfindung von untergeordneter Bedeutung. Im Hinblick auf die Verbindung von zwei Wicklungsanordnungen mit unterschiedlicher Zahl ζ von Querleitern q ist aber die dargestellte Anordnung von besonderem Vorteil. Bei der dargestellten Wicklungsanordnung sind die Querleiter q benachbarter Pole über die Längsleiter 1 so in Reihe geschaltet, daß beim Fortschreiten in Beschleunigungsrichtung χ alle Querleiter q erfaßt werden. Folgt man dem Leiter in Stromrichtung, dann stellt man fest, daß fortlaufend 2 1/2 Linksdrehungen von 2 1/2 Rechtsdrehungen gefolgt werden. Die dargestellte geometrische Anordnung entspricht somit nur einem Hinleiter; ein gesonderter Rückleiter ist bei der bevorzugten Sternschaltung der drei Phasen der Wicklung nicht erforderlich.

Figur 6 zeigt eine Wicklungsanordnung mit ζ = 4 parallel zueinander angeordneten Querleitern q.pro Pol und Phase. Sie ist also für den zweiten Teilabschnitt T12 geeignet. Die geometrische Anordnung beruht auf demselben Konstruktionsprinzip wie diejenige in Figur 5. Auch hier sind die Querleiter q benachbarter Pole über die Längsleiter 1 so hintereinander geschaltet, daß beim Fortschreiten in Richtung der Ortsachse χ alle Querleiter q erfaßt werden. Fortlaufend werden 2 1/2 Linksdrehungen von 1 1/2 Rechtsdrehungen gefolgt. Im Bereich jeder Gruppe von ζ = 4 Querleitern q wird hier der vierfache Ausgangsstrom des Umrichters für die Beschleunigung wirksam.

Die Figuren 7 und 8 zeigen nach demselben Konstruktionsprinzip aufgebaute Wicklungsanordnungen mit ζ = 3 bzw. ζ = 2 parallel zueinander angeordneten Querleitern q pro Pol und Phase. Diese Wicklungsanordnungen sind für den dritten bzw. vierten Teilabschnitt T13 bzw. T14 geeignet.

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Figur 8 zeigt eine Wicklungsanordnung, die - wie diejenige in Figur 7 - insgesamt ζ = 2 parallele Querleiter q pro Pol und Phase besitzt, die von demselben Ausgangsstrom durchflossen werden. Die geometrische Anordnung ist jedoch so getroffen, daß sowohl der Hinleiter als auch der Rückleiter mäanderfö'rmig gebogen ist. Hinleiter und Rückleiter besitzen sowohl Querleiter q als auch Längsleiter 1.

Figur 10 schließtlich zeigt im Vergleich dazu eine übliche Wicklungsanordnung, die ζ = 1 Querleiter q pro Pol besitzt. Für den dreiphasigen Fall sind die beiden anderen Phasenleiter jeweils um p/3 versetzt gestrichelt bzw. punktgestrichelt eingezeichnet. Diese WicklungsanOrdnung kann also im Teilabschnitt T22 eingesetzt werden.

Aus den Figuren 5 bis 8 und 10 ist auch ersichtlich, in welcher Weise die einzelnen Wicklungsanordnungen im einphasigen Fall miteinander verbunden werden können. Die Anschlußklemmen der Wicklungsanordnungen sind mit Buchstaben a bis f versehen. Die zusammengehörigen Übergangsstellen sind mit demselben Buchstaben b bis e bezeichnet. Um zu einer Konfiguration zu gelangen, bei der - wie in Figur 1 - der Beschleunigungsabschnitt B1 aus vier hintereinandergeschalteten, von ein und demselben Umrichter U1 gespeisten Teilabschnitten T11, T12, T13 und T14 besteht, ist der Umrichter U1 an die Anschlußklemmen a und e anzuschließen, und die Anschlußklemmen b - b, c-c und d ~ d sind jeweils miteinander zu verbinden .

6 Patentansprüche
10 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

) Schaltungsanordnung für ein fahrweggebundenes Triebfahrzeug, das mit einem synchronen Linearmotor ausgerüstet ist, dessen Stator entlang der Trasse als Wanderfeldwicklung verlegt und dessen Erreger auf dem Triebfahrzeug als mitbewegbarer Translator angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanderfeldwicklung eine Beschieunigungsstrecke mit einer Zahl (k) von Beschleunigungsabschnitten (B1; B2) aufweist, von denen jeder von einem Umrichter (U1; U2) mit einer Wechselspannung von veränderbarer Frequenz und Amplitude gespeist ist, daß zumindest ein Beschleunigungsabschnitt (B1; B2) in eine Anzahl miteinander verbundener, von demselben Strom des zugehörigen Umrichters (U1; U2) durchflossener Teilabschnitte (T11, T12, T13, T14; T21, T22) unterteilt ist, und daß die Zahl (z) der Querleiter(q) pro Pol und Phase in diesen Teilabschnitten (TH, T12, T13, T14; T21, T22) - in Oositiver Beschleunigungsrichtung gesehen - umgekehrt proportional zu der in diesen Teilabschnitten (T11, T12, T13, T14: T21, T22) vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit (v) abnimmt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Jedem Teilabschnitt (T11, T12, T13, T14; T21, T22) die Querleiter (q) benachbarter Pole ,jeweils so hintereinander geschaltet sind, daß beim Fortschreiten in Beschleunigungsrichtung (x) alle Querleiter (q) erfaßt werden (Figur 6, 7, 8, 10).
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte Beschleunigungsabschnitte (B1; B2) jeweils in Teilabschnitte (T11, T12, T13, T14; T21, T22) unterteilt sind, und daß die aneinander angrenzenden Teilabschnitte (T14; T21) der beiden benachbarten Beschleunigungsabschnitte (BI; B2) dieselbe oder eine um 1 unterschiedliche Anzahl (z) von Querleitern (q) pro Pol und Phase besitzen.

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4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl (z) der Querleiter (q) pro Pol und Phase von Teilabschnitt (T11, T12, T13, T14; T21, T22) zu Teilabschnitt um 1 abnimmt.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl (z) der Querleiter (q) pro Pol und Phase in demjenigen Teilabschnitt (T14; T22) eines Beschleunigungsabschnittes (B1; B2)| in dem gegenüber den anderen Teilabschnitten die größte Fahrzeuggeschwindigkeit (ν*; ν ) erzielt wird, nicht größer als 10 ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl (k) der Beschleunigungsabschnitte (B1; B2) kleiner als 5 ist.

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