DE2805994C2 - Schaltungsanordnung zur Zuführung und Verteilung von elektrischer Energie für die Vortriebsbildung eines Drehstrom-Langstatorantriebes eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei parallellaufenden Drehstromwicklungen (Wa, Wb) für entgegengesetzte Fahrtrichtung zwei Drehstrom-Zuleitungen (La, Lb) gemeinsam vorgesehen sind und daß die Steuereinrichtung so ausgebildet ist, daß im Bereich einer Fahrzeugbegegnung die Stromversorgung der Wicklungsabschnitte jeder Drehstromwicklung über nur eine der beiden Zuleitungen (La oder Lb) erfolgt, wobei der jeweils zugehörige kontaktlose Halbleiterschalter (Hai, Ha2, HbX, Hb2) vor dem

/Umschalten der Abschnittsschalter (Sa, Sb) öffnet und anschließend wieder schließt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2,

, dadurch gekennzeichnet, daß in den Drehstromzuleitungen (La, Lb) zwischen den Einspeisungsstellen zweier benachbarter Drehstromversorgungen wenigstens ein durch Schalter überbrückbares Transformatorpaar (Aufwärts- und Abwärtstransformator) vorgesehen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Eine derartige Schaltungsanordnung, die für die Energieversorgung eines linearen Asynchronmotors bekannt ist (DE-OS 25 26 377), ermöglicht eine kostengünstige Realisierung durch die Vei Wendung preiswerter kontaktbehafteter Schalter für die Vielzahl der Wicklungsabschnitte, die jeweils einer Drehstromversorgung zugeordnet sind. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung müssen jedoch beide Drehsiromzuleitungen jeweils für den maximal benötigten Strom ausgelegt sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Schaltungsanordnung der gattungsgemäßen Art den Aufwand für die Zuführung der elektrischen Energie zu den Abschnitten des Langfeldstators zu verringern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die folgenden Merkmale:

— jed^r Wicklungsabschnitt ist wahlweise an jede der beiden Zuleitungen durch je einen kontaktbehafteten Abschnittsschalter anschaltbar;

— die Steuereinrichtung ist so ausgebildet, daß während der Fahrt zwischen den Abschnittwechseln die beiden Abschnittsschalter des eingeschalteten Wicklungsabschnittes und beide kontaktlosen Halbleiterschalter geschlossen sind.

Bei nicht sehr stark befahrenen Trassen kann eine ^weitere Reduzierung des Leitungsaufwandes dadurch erreicht werden, daß bei zwei parallellaufenden Drehstromwioklungen für entgegengesetzte Fähnrich-' tung zwei Drehstrom-Zuleitungen gemeinsam vorgesehen sind und daß die Steuereinrichtung so ausgebildet fist, daß im Bereich einer Fahrzeugbegegnung die Stromversorgung der Wicklungsabschnitte jeder Drehstromwicklung über nur eine der beiden Zuleitungen erfolgt, wobei der jeweils zugehörige kontaktlose 'Halbleiterschalter vor dem Umschalten der Abschnittsschalter öffnet und anschließend wieder schließt.

Die Leitungsverluste können weiter dadurch reduziert werden, daß in den Drehstromzuleitungen zwischen den Einspeisungsstellen zweier benachbarter ■Drehstromversorgungen wenigstens ein durch kontaktbehaftele Schalter überbrückbarer Transformator vorgesehen ist.

, Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung:

F i g. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform.

F ί g. 1 zeigt schematisch eine Strecke für den Zweirichtungsbetrieb, die zwei Unterwerken zugeordnet sind, die jeweils für beide Teilstrecken gesonderte Frequenzumrichter FUa, FUb aufweisen. Die Frequenzumrichter speisen über die Verteilungsleitungen La, Lb die Langstatorwicklungen Wa, Wb des Motors. Ober die Streckenhalter Sa und Sb werden die Verbindungen zu den jeweiligen Wicklungsabschnitten hergestellt. Die Frequenzumrichter sind an die Verteiiungsleitungen La und Lb jeweils über kontaktlos schaltende Halbleiterschalter Ha, Hb angeschaltet. Die ,Wicklungsabschnitte 1 bis 10 sind über die Schalter Sa, Sb jeweils wechselweise an eine der beiden Verteilungsleitungen La'bzw. Lb'und La" bzw. Lb" anschließbar. Eine derartige Anordnung ist bekannt durch die DE-OS 25 26 377.

In der Zeichnung ist über den Streckenschalter Sa 2 die Verbindung der Leitung La"mit dem Wicklungsabschnitt 3 hergestellt, während über den Schalter Sa 2 die

Leitung La" mit dem Wicklungsabschriitt 2 verbunden ist. Die beiden in entgegengesetzter Richtung fahrenden Fahrzeuge a und b befinden sich auf den eingeschalteten Wxklungsabschnitten.Zur Erzielung eines störungsfreien Übergangs des Fahrzeugs von einem Wicklungsabschnitt in den anderen wird die ar. der jeweiligen Zuleitung anliegende Spannung während der Übergabe durch die über den Steuerstromimpuls stellbaren Halbleiterschalter Ha, Hb bestimmt. Bei geschlossenen Schaltern und einer vom Umrichter unbeeinflußten Betriebsspannung erfolgt bei Mittelstellung des Fahrzeuges die Übergabe von einer Zuleitung strangweise im Nulldurchgang, z. B. von Lb' auf die andere Zuleitung, ? B- Lb". Hierbei ist beim Schließen und Öffnen des Schalters der betreffende Zweig stron.los. Beim Einfahren des Fahrzeuges b in den Abschnitt 2 besteht die Schaltfolge:

, Hb"i, IHb'* . So 3 t
t bedeutet öffnen.

SbI* . Hb'*· + bedeutet Schließen,

2U

i'i

if Das Schließen des Schalters 5 erfolgt also vor dem

f'. Zuschalten der Spannung durch den entsprechenden V Halbleiterschalter H, während das Öffnen von 5 nach dem Spannungsfreimachen durch H stattfindet. Die H Funktion des stromlosen Schaltens eines konventionel-''^s ' len Schalters wird durch die Hintereinanderschaltung (' 'mit einem durch Zündimpulse steuerbaren Halbleiter erreicht, wobei der Umrichter im Schaltvorgang zur Stromübergabe nicht ausgesteuert wird. Die beiden JU '.'.'' Halbleiterschalter und die verwendeten konventionel- -/'" len Schaltschütze stellen eine vergleichsweise preisgünf'^; stige Lösung dar.

'' ' Um die Ohmschen Spannungsabfälle und damit die

' Verluste auf den Zuleitungen klein zu halten, werden deren Stromdichten nicht sehr hoch gewählt. Durch die eng benachbarten Teilleiter des mehrsträngigen Kabels

ist deren Induktivität und der entsprechende induktive Spannungsabfall relativ klein. Zur Begrenzung der

Wechselrichterspannung besteht dennoch Anlaß, durch zusatzliche Maßnahmen eine weitere Herabsetzung der Induktivität zu erzielen. Dies kann geschehen, indem

3. statt eines Zuleitungskabels mehrere Teilkabel in

ff mehrsträngiger Ausführung parallel verlegt werden. Bei

gleichem Gesamtquerschnitt reduziert sich aufgrund

der kleineren Teilleiterabmessungen und zusätzlich , infolge der Parallelschaltung die Gesamtinduktivität.

Um einen günstigen Gesamtwirkungsgrad zu erhalten, ist eine möglichst vollständige Ausnutzung der vorhandenen Leiterquerschnitte anzustreben. Dies wird erreicht durch eine Modifikation der Schalteranordnung, mit der jeweils beide Zuleitungen über einen möglichst langen Zeitraum zur Stromführung herangezogen werden. In Fig. 1 ist bei den Wicklungsabschnitten 11 und 12 eine derartige Schalteranordnung ', dargestellt, mit der die Wicklungsabschnitte über beide Zuleitungen mit dem Umrichter verbunden werden ^ können.

Eine weitere Ausführung ist in F i g. 2 dargestellt. Bei dieser Ausführung ist eine Strecke für den Zweirichtungsbetrieb mit zwei gemeinsamen Verteilungsleitun- , gen La und Lb versehen, an die die Wicklungsabschnitte Wa, Wb über die kontaktbehafteten Schalter Sa und Sb jeweils wahlweise oder gemeinsam anschließbar sind. Diese Maßnahme bringt nicht nur eine Verringerung " des Kabelaufwandes mit sich, sondern verringert auch

43

50

60 die Zahl der notwendigen Umrichter. Durch den doppelten Anschluß jedes WicklungsaDschnitts ist eine Leistungszufuhr auch für den Fall der nicht auszuschließenden Zugbegegnung im Bereich eines Unterwerks möglich. So kann z. B. das Fahrzeug a, das sich noch im Bereich des Unterwerks Ui beendet, bei einer Begegnung vom Unterwerk LJ2 aus geführt und mit Energie versorgt werden. Das nach links fahrende Fahrzeug b hingegen wird von Ui aus geführt. In diesem Fall wird allerdings die Zuleitung b ausschließlich für das Fahrzeug b und die Zuleitung a für das Fahrzeug a reserviert, d.i. ein Umschalten im Überiappungsbereich. jeweils im Stromnulldurchgang, und damit eine vollständige Vermeidung des Schubeinbruches ist während der Begegnung nicht möglich.

Da das beschriebene Verfahren vornehmlich für den Bereich der mit konstanter Geschwindigkeit durchfahren wird, gedacht ist und die Schubstörungen nur wahrend weniger Abschnittswechsel im Begegnungsbereich auftreten, ansonsten jedoch verhindert werden können, bedeutet dies keine nennenswerte Einschränkung für die Anwendung. Durch entsprechende Gestaltung des Verlaufs beim Absenken und Hochfahren der Zuleitungsspannung kann bestehenden Komfortkriterien entsprochen werden.

1st nach erfolgter Begegnung das »Übergreifen« der Zuleitungsströme vermieden, so können beide Fahrzeuge jeweils über zwei Zuleitungen mit Strom versorgt werden. Damit ist außer der störungsfreien Abschnittsumschaltung auch die im Anschluß daran durchzuführende Parallelschaltung der Leitungen möglich.

Die Schaltung nach F i g. 2 erweist sich somit als sehr flexibel, obgleich der Aufwand für Unterwerke und Zuleitungen sehr niedrig ist. Es lassen sich hierdurch große Unterwerksabstände realisieren. Die verhältnismäßig große Zahl konventioneller Schalter ist vertretbar, weil ihr Preis je Stück weniger als 1% der Unterwerksausrüstung ausmacht. Aufgrund ihrer kompakten Ausführung lassen sie sich verhältnismäßig leicht am oder im Fahrbahnträger unterbringen. Durch die doppelte Verbindung jedes einzelnen Wicklungsabschnitts mit beiden Zuleitungen ist die Energiezuführung redundant. Bei Ausfall eines Schalters kann der Wicklungsabschnitt durch den Parallelschalter an ^Spannung gelegt werden.

α In Fig. 2 ist eine weitere Möglichkeit zur Verlängerung der Unterwerksabstände eingezeichnet. Es handelt sich um Transformatoren, die in die Zuleitungen eingesetzt sind. Sie sind mit Kurzschlieflern ausgestattet, die eine Überbrückung der Transformatoren gestatten, wenn sich das Fahrzeug im engeren Bereich des Unterwerks befindet. Bei größerer Entfernung von den Einspeisepunkten kann durch Öffnen der entsprechenden Schalter ein Transformatorpaar (Aufwärts- und Abwärtstransformator) eingeschalte! und damit der jStrom in der Zuleitung verringert werden. Hierdurch reduzieren sich die Verluste auf den Zuleitungen. Die Spannung an der Wicklung ist durch die /Anwendung der {Transformatoren unbeeinflußt. Das Anfahren auf der '^Strecke erfolgt ohne Inanspruchnahme des Transforma-'tors. Da es sich hierbei um nicht sehr häufig vorkommende Vorgänge handelt, kann bei großer Entfernung des Fahrzeuges vom Unterwerk zum Ausgleich der Spannungsabfälle in Kauf genommen werden, daß das Fahrzeug mit etwas geringerem Strom anfährt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I. Schaltungsanordnung zur Zuführung und Verteilung von elektrischer Energie für die Vo:- ^r> triebsbildung eines Drehstrom-Langstatorantriebes eines Fahrzeuges (a, b; Fa, Fb), dessen ortsfeste Drehstromwicklung (Wa, Wb) in Wicklungsabschnitte (1-12,1'-IS', 1"-18") unterteilt ist;

   ι«

   — zwei parallel zu den Wicklungsabschnitten laufende Drehstrom-Zuleitungen (La, Lb; La', Lb'; La", Lb") sind über je einen kontaktlosen Halbleiterschalter (Ha'. Ha". Hb', Hb". Ha 1, HbX, Ha2, Hb2) an eine gemeinsame Dreh- is stromversorgung anschaltbar;

   — die Wicklungsabschnitte sind über kontaktbehaftete Abschnittsschalter (Sa, Sb) mit den Zuleitungen verbindbar;

   — eine Steuereinrichtung für die Halbleiterschal- 2υ >' '"■' ter und die Abschnittsschalter ist so ausgebildet, f

   " '" daß bei Übergang der Einspeisung von einem '. Wicklungsabschnitt auf den nächsten ein Wechsel von einer Drehstrom-Zuleitung auf die andere erfolgt, wobei die kontaktbehafteten Abschnittsschalter stromlos schalten, während die kontaktlosen Halbleiterschalter die Schalt- ; leistung übernehmen;

   gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: JO

   — jeder Wicklungsabschnitt ist wahlweise an jede der beiden Zuleitungen durch je einen kontaktbehafteten Abschnittsschalter anschaltbar;

   — die Steuereinrichtung ist so ausgebildet, daß während der Fahrt zwischen den Abschnittwechseln die beiden Abschnittsschalter des eingeschalteten Wicklungsabschnittes und beide kontakilosen Halbleiterschalter geschlossen sind.