DE2511018A1

DE2511018A1 - ARRANGEMENT FOR COMPRESSOR COOLING SYSTEMS WITH DC DOUBLE MOTOR DRIVE

Info

Publication number: DE2511018A1
Application number: DE19752511018
Authority: DE
Inventors: Hugo Dipl Ing Klotz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-03-11
Filing date: 1975-03-11
Publication date: 1976-09-16
Also published as: AT345396B; ES445807A1; ATA182876A; BE839393A; CH610452A5; IT1063923B

Abstract

The circuit arrangement is intended for an air-conditioning system of a passenger carriage with a power supply from DC or AC voltage systems at the various voltages which are possible with railways of 3000 V DC, 1500 V DC, 1500 V 50 Hz or 1000 V 16 2 DIVIDED 3Hz. It is intended to be easily possible to vary the cooling power of a compressor via the compressor rotation speed without it being necessary to take special precautions to ease commutation in the AC voltage mode. In this case, the system is based on a double-motor drive having two motors (1, 2) which operate on one shaft and are supplied via a main bridge rectifier (7) in the case of DC voltage directly and in the case of AC voltage via an upstream-connected autotransformer (3) and an armature voltage switching device (41, 51, 61). The two motors, which are designed for the mean system voltage of 1500 V, are connected in series or in parallel depending on the voltage value. At the same time, the double-motor drive (1, 2) is connected to a field-weakening switching device (101, 111) in the case of a DC voltage supply and to the armature voltage switching device (41, 51, 61) in the case of AC voltage supply in order to achieve the desired stepped rotation speed adjustment. In consequence, taps (4, 5) and one of the winding ends (6) of the autotransformer (3) can be connected to the main bridge rectifier (7), an additional auxiliary bridge rectifier (8), which is connected to the highest voltage stage (6) of the autotransformer (3), being connected to the shunt-wound field winding (9) of the coupled motors (1, 2). <IMAGE>

Description

Rüthning-schb Anordnung für Kompressorkühlanlagen mit Gleichstrom-Doppelmotorantrieb Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für Kompressorkühlanlagen mit Gleichstrom-Doppelmotorantrieb und Energieversorgung aus Gleich- und/oder Wechselspannungssystemen verschiedener Spannungsstufung, insbesondere der Spannungsstufung 6:3:2, bei der der Antrieb über einen Hauptbrückengleichrichter bei Gleichspannung direkt und bei Wechselspannung über einen Transformator versorgt und je nach Spannungshöhe der für mittlere Systemspannung ausgelegte Doppelmotor in Reihe oder parallel geschaltet wird, Eine derartige Anordnung ist für Klimaanlagen in Reisezugwagen bekannt.Rüthning-schb arrangement for compressor cooling systems with direct current double motor drive The invention relates to an arrangement for compressor cooling systems with direct current twin motor drive and power supply from direct and / or alternating voltage systems of various Voltage graduation, especially voltage graduation 6: 3: 2, in which the drive is over a main bridge rectifier with direct voltage and with alternating voltage Supplied via a transformer and, depending on the voltage level, that for the medium system voltage designed double motor is connected in series or in parallel, such an arrangement is known for air conditioning in passenger coaches.

Dabei erfolgt die Regelung der Kälteleistung stufenlos über einen Druckgas-Bypass im Kältekreislauf eines Verdichters.The cooling capacity is regulated continuously via a Compressed gas bypass in the refrigeration circuit of a compressor.

Die Drehzahl wird konstant gehalten (Druckschrift AEG-TELE-FUNKEN V 1/513 0774).The speed is kept constant (publication AEG-TELE-FUNKEN V 1/513 0774).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, die es gestattet, die Kälteleistung noch einfacher, und zwar elektrisch über die Drehzahl zu variieren, ohne daß es besonderer Vorkehrungen zur Kommutierungserleichterung im Wechselspannungsbetrieb, wie besondere Drosseln etc. bedarf.The object of the invention is to create an arrangement that allows the cooling capacity can be varied even more easily, namely electrically via the speed, without special precautions to facilitate commutation in AC voltage operation, how special chokes etc. are required.

Diese Aufgabe wird für eine Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß für eine Kälteleistungssteuerung über die Drehzahl der Motoren diese bei Gleichspannungssystemen mit Feldschwächung und bei Wechselspannungssystemen, insbesondere bei Frequenzen unter 50 Hz mit konstantem Feld und Ankerspannungssteuerung zu betreiben sind.This task is thereby achieved for an arrangement of the type mentioned at the beginning solved that for a cooling capacity control via the speed of the motors this in direct voltage systems with field weakening and in alternating voltage systems, especially at frequencies below 50 Hz with constant field and armature voltage control are to be operated.

Es ist an sich bereits bekannt, die Kälteleistung über die Drehzahl eines Verdichters zu steuern. Dabei muß das Drehmoment des Antriebs etwa konstant gehalten werden. Es ist auch bekannt, die Drehzahl eines Nebenschlußmotors über Feldschwächstufen zu ändern. Bei konstant abverlangtem Drehmoment steigt dabei mit steigender Drehzahl der Ankerstrom bzw., er fällt mit dieser. Dabei wird ein großer Bereich des Ankerstroms durchlaufen, was bei Gleichspannungsbetrieb unerheblich ist, bei Wechselspannungsbetrieb dagegen, besonders bei niederen Frequenzen, zu lückendem Ankerstrom führen kann, was dann zu Kommutierungsschwierigkeiten führt. Große, schwere und teuere Glättungsglieder (Drosseln) sind normalerweise nötig Durch die Erfindung werden die aufgezeigten Schwierigkeiten auf einfache Weise umgangen.It is already known per se, the cooling capacity via the speed to control a compressor. The torque of the drive must be approximately constant being held. It is also known to control the speed of a shunt motor To change field weakness levels. If the required torque is constant, it increases with it increasing speed of the armature current or, it falls with this. This will be a big one Run through the armature current range, which is irrelevant in DC operation is, on the other hand, with AC voltage operation, especially with lower ones Frequencies, can lead to discontinuous armature current, which then leads to commutation difficulties. Large, heavy, and expensive smoothing limbs (throttles) are usually necessary the invention, the difficulties identified are circumvented in a simple manner.

Dazu ist in vorteilhafter Weise zur Ankerspannungssteuerung der speisende Transformator mit zusätzlichen schaltergesteuerten Abgriffen versehen, die an den einen Wechselspannungseingang des Hauptbrückengleichrichters führen und ein zusätzlicher mit der Höchstpannungsstufe des speisenden Transformators verbundener Hilfsbrückengleichrichter ist für die Feldkonstanthaltung vorgesehen. In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung speist der Hilfsbrückengleichrichter die Nebenschlußfeldwicklung des Antriebes über Feldschwächwiderstände, wobei der eine Wechselspannungseingang über eine Umschalteinrichtung mit dem speisenden Transformator bzw. dem einen Gleichspannungsausgang des Hauptbrückengleichrichters direkt oder indirekt und der andere Wechselspannungsausausgang mit dem zum speisenden Transformator führenden Wechselspannungseingang des Hauptbrückengleichrichters verbunden ist. Zweckmäßig ist es ferner, daß der eine Wechselspannungseingang des Hilfsbrückengleichrichters über den mittleren Spannungsteilerpunkt des Doppelmotorantriebs an den Gleichspannungsausgang + des Hauptbsückengleichrichters geschaltet ist und die Gruppierungsschalt er des Doppelmotorantriebs den direkten oder indirekt ten Anschluß bestimmen. Weitere erkmale sind der Beschreibung in Verbindung mit der erläuternden Zeichnung entnehmbar.For this purpose, the armature voltage control is advantageously used for the feeding Transformer provided with additional switch-controlled taps that are connected to the lead an AC voltage input of the main bridge rectifier and an additional Auxiliary bridge rectifier connected to the maximum voltage stage of the feeding transformer is intended to keep the field constant. In a further expedient embodiment the auxiliary bridge rectifier feeds the shunt field winding of the drive Field weakening resistors, one AC voltage input via a switching device with the feeding transformer or the one DC voltage output of the main bridge rectifier direct or indirect and the other alternating voltage output with the one to be fed Transformer connected to the AC voltage input of the main bridge rectifier is. It is also useful that the one AC voltage input of the auxiliary bridge rectifier Via the middle voltage divider point of the double motor drive to the DC voltage output + of the main bridge rectifier is switched and the grouping switch he of the double motor drive determine the direct or indirect connection. Further Features can be found in the description in conjunction with the explanatory drawing.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im Nachstehenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 - ein Schaltschema, Fig. 2 - eine Schalterstellungstabelle.The invention is described below on the basis of an exemplary embodiment explained in more detail. They show: FIG. 1 - a switching diagram, FIG. 2 - a switch position table.

In der Figur 1 wird das Schaltschema für den Mehrspannungsantrieb einer Klimaanlage für Reisezugwagen gezeigt. Die Anlage ist nach den Schalterstellungen für 3000 V Gleichspannungsbetrieb dargestellt. Ein Doppelmotor bzw. zwei auf eine Welle arbeitende Motoren mit den Ankern 1 und 2 treiben dabei einen hier nicht weiter dargestellten Kompressor mit je nach geforderter Kälteleistung verschiedenen Drehzahlen, (z.B.The circuit diagram for the multi-voltage drive is shown in FIG an air conditioning system for passenger coaches is shown. The system is after the switch positions shown for 3000 V DC operation. A double engine or two on one Motors working on shafts with armatures 1 and 2 do not drive you any further here shown compressor with different speeds depending on the required cooling capacity, (e.g.

3000 - 2300 - 1500 Upm für Schraubenkompressor). Die niedrigste Kälteleistung wird bei 1500 Upm abgegeben. Die Drehzahl des Antriebs wird bei Gleichspannungsbetrieb über das Feld des Doppelmotors variiert. Dazu sind seiner Nebenschlußfeldwicklung 9 Feldschwächwiderstände 10 und 11 vorgeschaltet, die überbrückbar sind. Höchste Feldschwächstufe bringt höchste Drehzahl. Dazu sind die Feldschwächwiderstände 10,11 beide eingeschaltet. Bei Gleichspannungsbetrieb erfolgt ferner die Spannungsversorgung der Anker 1 und 2 über eine Umschalteinrichtung bl/b2 und Ventilzweige eines Hauptbrückengleichrichters 7. Je nach vorkommender Gleichspannung 3000 V oder 1500 V werden die Anker 1 und 2 durch Gruppierungsschalter b7,b8,b9 in Reihe oder parallel geschaltet. Hier liegt Reihenschaltung für 3000 V vor. Über die Ankerstromversorgung wird auch das Nebenschlußfeld gespeist, und zwar über eine weitere Umschalteinrichtung b3/b4 sowie Ventilzweige eines Hilfsbrückengleichters 8.3000 - 2300 - 1500 rpm for screw compressor). The lowest cooling capacity is delivered at 1500 rpm. The speed of the drive is in DC operation varied over the field of the double motor. To do this are its shunt field winding 9 upstream field weakening resistors 10 and 11, which can be bridged. Highest Field weakness level brings the highest speed. The field weakening resistances are 10, 11 for this purpose both turned on. In the case of DC voltage operation, the voltage supply is also provided the armature 1 and 2 via a switching device bl / b2 and valve branches one Main bridge rectifier 7. Depending on the DC voltage that occurs, 3000 V or 1500 V the armatures 1 and 2 become through grouping switches b7, b8, b9 in series or in parallel switched. There is a series connection for 3000 V here. Via the armature power supply the shunt field is also fed via a further switching device b3 / b4 and valve branches of an auxiliary bridge equalizer 8.

Bei Wechselspannungsbetrieb liegt ein speisender Transformator 3 (Spartransformator) über einen Schalter b5 an 1500 V 50 Hz oder über einen Schalter b6 an 1000 V 16 2/3 Hz an der Netzspannung. In beiden Fällen wird auf etwa 1675 Es gegen Erde transformiert, so daß nach Gleichrichtung im Zweiphasen-Hauptbrückengleichrichter 7 an den Gleichspannungsausgängen eine Spannung von 1500 V= zur Verfügung steht. Von der Umschalteinrichtung b1/b2 ist nun der Schalter b2 beschlossen und b1 geöffnet. Die Anker 1 und 2 des Doppelmotors liegen parallel an den benannten 1500 V=, d.h. von den Gruppierungsschaltern sind b7,b8 geschlossen und b9 geöffnet. Von der Umschalteinrichtung b3/b4 sind nunmehr Schalter b4 geöffnet und b3 geschlossen.In the case of AC voltage operation, there is a feeding transformer 3 (autotransformer) via a switch b5 to 1500 V 50 Hz or via a switch b6 to 1000 V 16 2/3 Hz at the mains voltage. In both cases it is transformed against earth at around 1675, so that after rectification in the two-phase main bridge rectifier 7 at the DC voltage outputs a voltage of 1500 V = is available. From the switching device b1 / b2 the switch b2 is now decided and b1 opened. Anchors 1 and 2 of the twin engine are parallel to the named 1500 V =, i.e. from the grouping switches b7, b8 closed and b9 open. From the switching device b3 / b4 are now Switch b4 open and b3 closed.

Damit erhält die Nebenschlußfeldwicklung 9 ihre Spannung vom Zweiphasen-Hilfsbrückengleichrichter 8, der direkt am höchsten Spannungspunkt 6 des speisenden Transformators 3 liegt. Eine Drehzahlvariation erfolgt nunmehr bei geschwächtem Feld über eine Ankerspannungssteuerung mittels der schaltergesteuerten Transformatorabgriffe 4,5,6. Transformatorabgriff 4 bringt die niedrigste Drehzahl.The shunt field winding 9 thus receives its voltage from the two-phase auxiliary bridge rectifier 8, which is directly at the highest voltage point 6 of the feeding transformer 3. A speed variation now takes place with a weakened field via an armature voltage control by means of the switch-controlled transformer taps 4,5,6. Transformer tap 4 brings the lowest speed.

Figur 2 zeigt tabellarisch zum vorgenannten zusammengefaßt die erforderlichen Schalterstellungen für die verschiedenen Netzspannungen.FIG. 2 shows a table summarizing the requirements for the aforementioned Switch positions for the various mains voltages.

Durch die Erfindung wird erreicht, im Wechselspannungsbetrieb bei 16 2/3 Hz insbesondere, mit konstantem Ankerstrom, ohne Stromlücken zu fahren. Damit kann ohne die bisher üblichen großen Drosseln ausgekommen werden, ws eine erhebliche Gewichtsersparnis (ca 300 kg) und auch Platzersparnis mit sich bringt. Erforderlich sind zusätzlich nur ein kleiner Hilfsgleichrichter, ein Umschalter und die Ausrüstung des vorhandenen Transformators mit schaltergesteuerten Anzapfungen. Insgesamt gesehen, bringt die Erfindung auch eine erhebliche Kostenersparnis.The invention achieves that in AC voltage operation 16 2/3 Hz in particular, with constant armature current, without current gaps. In order to can be done without the previously common large throttles, ws a considerable Saving weight (approx. 300 kg) and also saving space with it. Necessary are in addition only a small auxiliary rectifier, a changeover switch and the equipment of the existing transformer with switch-controlled taps. All in all, the invention also brings significant cost savings.

6 Seiten Beschreibung 4 Patentansprüche 1 B1. Zeichnungen6 pages description 4 claims 1 B1. drawings

Claims

P a t e n t a n s> R e u c h e: 1.> \ Arrangement for compressor cooling systems with direct current double motor drive and power supply from direct and / or alternating voltage systems different voltage levels, in particular the voltage level 6: 3: 2, for the the drive via a main bridge rectifier with direct voltage and with AC voltage supplied via a transformer and, depending on the voltage level, the Double motor designed for medium system voltage, connected in series or in parallel is, characterized in that for a cooling capacity control via the speed of the motors (1,2) these in DC voltage systems with field weakening and in AC voltage systems, especially at frequencies below 50 Hz with constant field and armature voltage control are to be operated.

2.) Arrangement according to claim 1, characterized in that the armature voltage control the feeding transformer (3) with additional switch-controlled taps (4,5,6) is provided, which is connected to the one AC voltage input (15) of the main bridge rectifier (7) lead and an additional one with the maximum voltage level (tap 6) of the feeding Transformer (3) connected auxiliary bridge rectifier (8) for keeping the field constant is provided.

3.) Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the auxiliary bridge rectifier (8) the shunt field winding (9) of the drive (Motors 1,2) feeds via field weakening resistors (10,11), one of which is an AC voltage input (12) via a switching device (b3 / b4) with the feeding transformer (3) or the one DC voltage output (+) of the main bridge rectifier (7) directly or indirectly and the other AC voltage output (13) with the one to be fed Transformer (3) leading AC voltage input (16) of the main bridge rectifier (7) is connected.

4.) Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that that the one AC voltage input (12) of the auxiliary bridge rectifier (8) the middle voltage divider point (14) of the double motor drive (1,2) to the DC voltage output (+) of the main bridge rectifier (7) is switched and the grouping switch (b7, b8, b9) of the double motor drive determine the direct or indirect connection.