DE2932764C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Stromver­ sorgung der Wanderfeldwicklung eines synchronen Linear­ motors, insbesondere eines Langstatormotors. Der Erreger des Linearmotors ist als linear bewegter Translator aus­ gebildet und auf einem fahrweggebundenen Fahrzeug ange­ ordnet. Der Stator des Linearmotors ist in Form einer ein Wanderfeld erzeugenden Drehstromwicklung entlang der Trasse verlegt. Die Wanderfeldwicklung ist in Strecken­ abschnitte mit jeweils mehreren in Stern geschalteten Einzelwicklungen unterteilt. Die Einzelwicklungen eines Streckenabschnitts sind über Schalteinrichtungen ab­ wechselnd an eines von zwei parallelen Streckenkabeln angeschlossen. Jedes Streckenkabel wird von einem eigenen orts­ festen steuerbaren statischen Umrichter gespeist. Ein derartiges Stromversorgungssystem für die Wanderfeld­ wicklung eines Linearmotors ist aus Fig. 2 der DE-PS 23 10 812 bekannt.

Während bei dieser bekannten Schaltung die Einzelwicklungen parallel zueinander zwischen den Phasenleitern des Strecken­ kabels und dem Sternpunkt angeordnet und über die Schaltein­ richtungen eingeschaltet werden, ist auch eine sternpunktfreie Anordnung möglich, bei der die Wanderfeldwicklungen in Reihe angeordnet und jeweils über Kurzschlußschalter kurzschließbar sind. Ein erster statischer Umrichter ist dann jeweils in einem Streckenabschnitt an die erste Wanderfeldwicklung an­ geschlossen, während die letzte Wanderfeldwicklung der Reihen­ schaltung in Stern geschaltet oder bei "Doppelspeisung" ("Eisenbahntechnische Rundschau" 1978, Seite 851 und 852, insbesondere Bild 4 und 5) an einen zweiten statischen Um­ richter zur Aufnahme des vom ersten Umrichter eingespeisten Stromes angeschlossen sein kann.

In der nicht-vorveröffentlichten DE-OS 28 05 994 ist be­ schrieben, daß jeder Streckenabschnitt aus Einzelwicklungen bestehen kann, die nach Art einer Sternschaltung ebenfalls nur an einem Ende gespeist werden und abwechselnd an eines von zwei Streckenkabeln über Schalteinrichtungen angeschlos­ sen sind. Das Fahrzeug wird dabei nur von einem beiden Strec­ kenkabeln gemeinsamen Umrichter geführt, der abwechselnd in die beiden Streckenkabel einspeist. Dabei können die beiden Streckenkabel bei einer zweigleisigen Strecke den Einzelwick­ lungen jedes Gleises gemeinsam sein, wobei im Fall, daß sich auf einem Streckenabschnitt zwei Fahrzeuge begegnen, vorgesehen ist, über das eine Streckenkabel dieses Strecken­ abschnittes die Einzelwicklungen des einen Gleises vom Um­ richter dieses Streckenabschnittes zu speisen, während die Einzelwicklungen des anderen Gleises über das andere Streckenka­ bel an den Umrichter eines benachbarten Streckenabschnittes angeschlossen wird.

Es besteht die Aufgabe, das bekannte Stromversorgungs­ system für die Wanderfeldwicklung eines Linearmotors im Hinblick auf eine Kostensenkung zu verbessern.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß jedes Streckenkabel gleichzeitig von jeweils zwei Umrichtern gespeist wird, die an seinen beiden Enden angeschlossen sind.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung zur Stromversorgung der Wanderfeldwicklung eines synchronen Linearmotors mit gleichzeitig beidseitiger Einspeisung in die parallelen Strecken­ kabel wird die Stromstärke im Streckenkabel um etwa die Hälfte reduziert, da nunmehr jeweils der halbe Strom von beiden Enden des Streckenkabels eingespeist wird. Die Reduzierung der Ströme auf den Streckenkabeln ermöglicht es, den Querschnitt der Streckenkabel zu verkleinern. Die installierte Leistung der Umrichter kann infolge des reduzierten Spannungsabfalles am Strecken­ kabel verkleinert werden bzw. es können die Strecken­ abschnitte verlängert und es kann die Entfernung zwischen den Umrichtern vergrößert werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Stromversorgung besteht darin, daß auch nach dem Ausfall eines Umrichters noch ein Betrieb mit entsprechend reduzierter Leistung möglich ist.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Stromversorgung der Wanderfeldwicklung eines synchronen Linearmotors sieht vor, daß jeder Umrichter jeweils über eine Umschalteinrichtung mit den Streckenkabeln benachbarter Streckenabschnitte verbunden ist. Hier­ durch ist bei einer langen Strecke die insgesamt be­ nötigte Anzahl von Umrichtern nicht größer als bei dem eingangsgenannten bekannten Stromversorgungssystem.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dar­ gestellt. Es zeigt

Fig. 1 prinzipielle Anordnung einer erfindungsgemäßen Stromversorgung für einen Streckenabschnitt der Wander­ feldwicklung,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Stromversorgung für eine längere Strecke.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Streckenabschnitt des Stators eines synchronen Linearmotors. Der Strecken­ abschnitt enthält eine Anzahl von Drehstromwicklungen 7 a, 7 b . . . 7 m, 7 n. Die Länge einer derartigen Wicklung kann mehrere Kilometer betragen. Die Drehstromwicklungen sind über Schalteinrichtungen 8 a, 8 b, . . . 8 m, 8 n abwechselnd an ein erstes dreiphasiges Streckenkabel 1 bzw. an ein paralleles dreiphasiges Streckenkabel 2 angeschlossen. Die Drehstromwicklung 7 a ist somit über die Schaltein­ richtung 8 a an das Streckenkabel 1 und die darauf folgende Drehstromwicklung 7 b ist über die Schaltein­ richtung 8 b an das Streckenkabel 2 angeschlossen, usw. Das Streckenkabel 1 wird an beiden Enden von Umrichtern 3 und 4 und das Streckenkabel 2 wird an beiden Enden von Umrichtern 5 und 6 gespeist. Die Umrichter sind als orts­ feste steuerbare statische Umrichter ausgebildet und be­ stehen beispielsweise jeweils aus einem steuerbaren Gleichrichter, einem Gleichspannungs- oder Gleichstrom­ zwischenkreis und einem Wechselrichter, sowie den zugehörigen Steuereinrichtungen, die nicht eigens dar­ gestellt sind. Die Umrichter sind eingangsseitig über Drehstromtransformatoren an ein Versorgungsnetz 9 ange­ schlossen. Die Umrichter werden nach bekannten Ver­ fahren, wie sie beispielsweise in der DE-PS 23 41 761 geschrieben sind, so gesteuert, daß elektrische Leistung aus dem Versorgungsnetz 9 mit der gewünschten Spannung, Frequenz und Phasenlage in die Drehstromwicklungen eingespeist wird und dort ein Wanderfeld erzeugt, das auf den Erreger im Fahrzeug eine translatorische Kraft ausübt.

Die Schalteinrichtung 8 a ist geschlossen, wenn sich das Fahrzeug im Bereich der Drehstromwicklung 7 a befindet. Die Umrichter 3 und 4 speisen über die geschlossene Schalteinrichtung 8 a die Drehstromwicklung 7 a mit der für die gewünschte Fortbewegung des Fahrzeuges erforder­ lichen Spannung. Wenn sich das Fahrzeug dem Ende der Drehstromwicklung 7 a nähert, wird die Schalteinrichtung 8 b geschlossen. Die Umrichter 5 und 6 werden mit den Um­ richtern 3 und 4 synchronisiert und so gesteuert, daß das Fahrzeug die gewünschte Geschwindigkeit beibehält. Wenn das Fahrzeug den Bereich der Drehstromwicklung 7 a verlassen hat, kann die Schalteinrichtung 8 a stromlos geöffnet werden. Es werden also immer nur eine Drehstrom­ wicklung oder zwei aufeinander folgende Drehstrom­ wicklungen gespeist, die an unterschiedliche Strecken­ kabel 1 bzw. 2 angeschlossen sind und damit ab­ wechselnd von den Umrichtern 3, 4 oder 5, 6 gespeist werden.

Da die Streckenkabel 1 und 2 jeweils von beiden Enden gleichzeitig gespeist werden, weisen die Ströme in den Strecken­ kabeln jeweils nur etwa die halbe Stromstärke des Stromes in einer Drehstromwicklung auf. Es können daher Strecken­ kabel mit einem kleineren Querschnitt verwendet werden, als wenn jedes Streckenkabel nur von einem Umrichter gespeist würde. Da sich auch der Spannungsabfall und die Verlustleistung in den Streckenkabeln in ent­ sprechender Weise verringern, kann die installierte Leistung der Umrichter entsprechend verkleinert werden. Alternativ hierzu kann die Länge eines Streckenab­ schnittes und damit die Entfernung zwischen den Um­ richterstationen vergrößert werden. Beim Ausfall eines Umrichters, beispielsweise des Umrichters 3, können die an das Streckenkabel 1 angeschlossenen Drehstrom­ wicklungen 7 a . . . 7 m vom Umrichter 4 mit entsprechend verminderter Leistung weiter gespeist werden. Dies ermöglicht einen problemlosen Notbetrieb.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einer längeren Strecke mit den Streckenabschnitten A und B. Das Fahrzeug 10 mit dem Erreger bewege sich in Pfeil­ richtung von links nach rechts im Übergangsbereich zwischen den beiden Streckenabschnitten. Die Umrichter 13 bis 18 sind jeweils über eine Umschalteinrichtung 19 bis 24 mit den Streckenkabeln 11 A, 12 A bzw. 11 B, 12 B der benachbarten Streckenabschnitte A, B verbunden. Solange sich das Fahrzeug 10 im Bereich des Strecken­ abschnittes A befindet, wird das Streckenkabel 11 A von den an seinen beiden Enden angeschlossenen Umrichtern 16 und 17 und das Streckenkabel 12 A wird von den an seinen beiden Enden angeschlossenen Umrichtern 13 und 14 gespeist. Sobald das Fahrzeug 10 den Bereich der vor­ letzten Drehstromwicklung 7 Am des Streckenabschnittes A verlassen hat, wird die Umschalteinrichtung 23 im strom­ losen Zustand in die gezeichnete Lage umgesteuert. So­ lange sich das Fahrzeug im Bereich der letzten Dreh­ stromwicklung 7 An des Abschnittes A befindet, ist diese Drehstromwicklung über die geschlossene Schalteinrich­ tung 8 An an das Streckenkabel 12 A angeschlossen und wird von den Umrichtern 13 und 14 gespeist. Wenn sich das Fahrzeug 10 dem Ende der Drehstromwicklung 7 An nähert, wird die Schalteinrichtung 8 Ba geschlossen. Das Streckenkabel 11 B des Abschnittes B ist nunmehr an die beiden Umrichter 17 und 18 angeschlossen. Die Umrichter 17 und 18 werden mit den Umrichtern 13 und 14 synchroni­ siert, so daß der Übergang von der letzten Drehstrom­ wicklung 7 An des Streckenabschnittes A zur ersten Dreh­ stromwicklung 7 Ba des Streckenabschnittes B stoßfrei erfolgt. Sobald das Fahrzeug 10 den Bereich der letzten Drehstromwicklung 7 An des Abschnittes A verlassen hat, wird die Schalteinrichtung 8 An stromlos geöffnet und die Umschalteinrichtung 20 wird stromlos umgesteuert, so daß das Streckenkabel 12 B nunmehr an die Umrichter 14 und 15 angeschlossen ist. Man erkennt aus dem geschilderten Funktionsablauf, daß für eine längere Strecke mit mehreren Streckenabschnitten trotz der erfindungsgemäßen beid­ seitigen Speisung der Streckenkabel lediglich die gleiche Anzahl von Umrichtern benötigt wird wie bei dem eingangs genannten bekannten Stromversorgungssystem, bei dem jedes Streckenkabel von nur einem Umrichter gespeist wird.

In jeder Umrichterstation ist eine Stromregelung vorge­ sehen. Zwischen den Umrichterstationen ist lediglich eine Signalübertragung für die Sollwerte der Strom­ regelungen erforderlich, die relativ langsam sein kann, etwa im Millisekundenbereich. Eine sehr schnelle Signal­ übertragung, etwa im Mikrosekundenbereich, ist zwischen den beiden an ein Streckenkabel angeschlossenen Um­ richtern nicht erforderlich.

Claims (2)

1. Anordnung zur Stromversorgung der Wanderfeldwicklung eines synchronen Linearmotors, insbesondere eines Lang­ statormotors, mit folgenden Merkmalen:

• - Der Erreger des Linearmotors ist als linear bewegter Translator ausgebildet und auf einem fahrweggebundenen Fahrzeug angeordnet,
• - der Stator des Linearmotors ist in Form einer ein Wanderfeld erzeugenden Drehstromwicklung entlang der Trasse verlegt,
• - die Wanderfeldwicklung ist in Streckenabschnitte mit jeweils mehreren in Stern geschalteten Einzel­ wicklungen unterteilt,
• - die Einzelwicklungen eines Streckenabschnitts sind über Schalteinrichtungen abwechselnd an eines von zwei parallelen Streckenkabeln angeschlossen,
• - jedes Streckenkabel wird von einem eigenen ortsfesten steuer­ baren statischen Umrichter gespeist,
• - die Erfindung ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Streckenkabel gleichzeitig von jeweils zwei Umrichtern gespeist wird, die an seinen beiden Enden angeschlossen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Umrichter jeweils über eine Umschalteinrichtung mit den Streckenkabeln be­ nachbarter Streckenabschnitte verbunden ist.