DE293983C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Gleichstrombahnen, denen der Strom durch mehrere Stromquellen zugeführt wird, wobei die aus den verschiedenen Stromquellen gespeisten Verteilungsleitungen gewöhnlich, aber nicht notwendig miteinander verbunden sind. Unter diesen Verhältnissen sind die Strombelastungen der einzelnen Stromquellen häufig durch den Höchstbedarf der Bähnanlage bestimmt, und es ist daher wichtig, den Gesamtbetrag der der ganzen Bahnanlage gelieferten Energie jederzeit bestimmen und gegebenenfalls auch regeln, insbesondere begrenzen zu können. Wenn dabei jede Stromquelle noch andere Verteilungssysteme speist, dann ist es wichtig, daß durch diese Strombegrenzung nicht die Hauptenergiequelle oder andere Übertragungsvorrichtungen beeinflußt werden und daß die Stromanzeigevorrichtung nur den der Bahnanlage gelieferten Energiebetrag anzeigt. Ersichtlicherweise ist es möglich, daß jede Stromquelle Energie nur der zu betrachtenden Verteilungsanlage liefert, oder aber, daß einzelne der Stromquellen Wechselstrom an verschiedene Verteilungsanlagen abgeben, während die in Betracht stehende Abgabe von Gleichstrom durch Unterstationen mit passenden Umformern erfolgt. Im letzteren Fall soll im folgenden unter Stromquelle die Gleichstromquelle in der Unterstation und nicht die primäre Stromquelle im Kraftwerk verstanden werden. Bei dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine solche Umformung von Wechselstrom in Unterstationen zugrunde gelegt.

Die Erfindung zeigt für diesen Fall eine einfache, verläßliche und zweckentsprechende Einrichtung, durch die ermöglicht wird, die Gesamtenergie, die durch eine Mehrheit von Stromquellen den zugehörigen Verteilungssystemen geliefert wird, anzuzeigen und die gesamte Stromabgabe dieser Quellen selbsttätig oder von Hand zu begrenzen.

Bei der Anwendung der Erfindung bei Bahnanlagen," bei denen sich der Belastungsort fortwährend ändert, ist es wünschenswert, daß die selbsttätige Begrenzung der gesamten Stromabgabe derart eingerichtet ist, daß sich ihre Wirkung bei derjenigen Stromquelle schnellerzeigt, die zur schwersten Belastung am nächsten liegt, dagegen weniger schnell bei einer Stromquelle, die zu geringeren Belastungen näher liegt. Die Erfindung ermög- ., licht auch diese unterschiedliche Begrenzung der Stromstärke.

Zur neuen Einrichtung gehört ein Hilfs-

Stromkreis., welcher¹ die verschiedenen Gleichstromquellen miteinander verbindet und zu jenen Punkten geführt wird, an welchen es möglich sein soll, den gesamten Strombedarf abzulesen. Der Hilfsstromkreis wird vorzugsweise mit konstanter Spannung gespeist. Jeder Stromquelle ist ein Widerstand zugeordnet, dessen Betrag selbsttätig in Abhängigkeit von dem Strombetrag der betreffenden Unter-ίο station geregelt wird. Die einzelnen regelbaren Widerstände liegen im Hilfsstromkreis, und zwar vorzugsweise in Reihenschaltung. Hierdurch wird der im Hilfsstromkreis infolge der ihm aufgedrückten Spannung fließende Strom so geregelt, daß seine Stärke in eindeutiger Weise von der Gesamtbelastung sämtlicher Gleichstromquellen abhängt. Diese Gesamtbelastung kann daher mittels eines passend geeichten Strommessers abgelesen ao werden.

Wenn die. Gesamtbelastung des Systems durch die beschriebene Vorrichtung nicht nur angezeigt, sondern auch begrenzt werden soll, dann werden Mittel zur Regelung der Gleiches Stromspannung vorgesehen, die dem Verteilungssystem durch die Stromquellen geliefert wird, und diese Mittel gleichfalls von der Stromstärke im Hilfsstromkreis abhängig gemacht. Wird auf diese Weise die Spannung der Verteilungsanlage herabgesetzt, so können die Stromverbraucher den einzelnen Unterstationen nicht so viel Energie entnehmen wie früher, so daß die Gesamtbelastung begrenzt wird. Dienen als Umformer in den Unter-Stationen beispielsweise Motorgeneratoren, so kann zur Begrenzung der Belastung die Erregung der Generatoren durch Einschaltung von Widerständen im Erregerkreis herabgesetzt werden.

Die den Hilfsstromkreis speisende Stromquelle besteht vorzugsweise aus einem Motorgenerator mit selbsttätiger Spannungsregelung. Die im Hilfsstromkreis liegenden, den einzelnen Stromquellen zugeordneten Widerstände bestehen vorzugsweise aus Rheostaten in Verbindung mit je einem Leistungsmesser, der die Leistung der betreffenden Stromquelle mißt. Im Hilfsstromkreis liegt dann noch eine von seiner Stromstärke abhängige Vorrichtung, z. B. ein Kontaktamperemeter, welches ■ einen Reglermotor steuert, der einen Widerstand im Feldstromkreis des zugehörigen Gleichstromgenerators regelt.

Die Zeichnung veranschaulicht die Anwendung der Erfindung bei einer Bahnanlage, die durch Unterstationen mit Kraft versorgt wird. Hierbei bildet beispielsweise die Zugabfertigungsdienststelle diejenige Stelle, von welcher aus das System überwacht und an welcher die Gesamtbelastung gemäß der Erfindung angezeigt wird. Die Fig. 1 zeigt in schematischer Weise die Einrichtung, die in einer Unter- . station und in der Zugabfertigungsdienststelle getroffen ist, nebst dem sich anschließenden Teil des Hilfsstromkreises, während die Fig. 2 den Hilfsstromkreis mit mehreren, den verschiedenen Unterstationen angehörenden Teilen zeigt.

In jeder Unterstation sind gemäß der Fig. 1 in üblicher Weise Fernleitungen 10 vorhanden, die aus dem Kraftwerk kommen, die Spannung herabsetzende Transformatoren 11 und Schalter 12, durch die die Energie einem Motorgeneratorsatz 20.geliefert wird. Dieser Satz umfaßt beispielsweise einen Motor 21 und zwei in Reihe geschaltete Stromerzeuger 22, deren jeder eine Feldwicklung 23 mit Regelungswiderstand 24 besitzt. Auf derselben Welle sitzen ferner noch eine Erregermaschine 25 und eine Hilfsmaschine 26. Von den 80-Gleichstromerzeugern 22 fließt Strom ztir positiven Sammelschiene 30 und negativen Sammelschiene 31. Ferner ist noch eine Verbindung vorhanden, die zu den Gleisschienen 32 führt. Die positive Sammelschiene. 30 ist mit dem Fahrdraht oder mit der dritten Schiene verbunden zu denken.

In jeder Unterstation ist noch ein selbsttätig veränderlicher. Rheostat 40 vorgesehen, welcher im Hilfsstromkreis 55 liegt und in eindeutiger Abhängigkeit von den Schwankungen der durch die Unterstation gelieferten Energie verändert wird. Der Rheostat wird beispielsweise durch einen Leistungsmesser überwacht, der eine Spannüngswicklung 41 und eine Stromw.icklung 42 aufweist. Die Spannungswicklung 41 liegt parallel zu einem Teil eines zwischen die positive Sammelschiene 30 und die negative Sammelschiene 31 geschalteten Widerstandes 43. Zwischen die negative Sammelschiene 31 und die Gleisschienen 32 ist ein Widerstand 44 von geringem Ohmschen Werte geschaltet, und die Stromwicklung 42 -des Leistungsmessers ist vorzugsweise zu diesem Widerstand parallel geschaltet.

Um die Energie zu begrenzen, die der Unterstation entnommen wird, ist eine Vorrichr tung vorgesehen, die auf Stromschwankungen anspricht und beispielsweise aus einem Kontaktamperemeter 50 mit zwei sich unterstützenden Wicklungen 51 und 52 besteht. Die Wicklung 51 liegt im Hilfsstromkreis 55, die Wicklung 52 ist parallel zu einem passenden Teil des Widerstandes 44 geschaltet, durch den der Gesamtstrom der Unterstation fließt. Durch die auf Stromschwankungen ansprechende Vorrichtung wird in irgendeiner beliebigen Weise die Erregung der Gleichstromerzeuger 22 beeinflußt. Es geschieht dies bei-. spielsweise durch einen Regelungswiderstand 60, der durch einen Reglermotor 63 in dem einen oder anderen Sinn verstellt wird, je

nachdem durch das Kontaktamperemeter 50 die eine oder andere von zwei entgegengesetzt wirkenden Feldwicklungen 64 und 65 des Regelmotors eingeschaltet wird. Der bewegliche Arm des Kontaktamperemeters 50 wird gewöhnlich durch eine Feder gegen den oberen Kontakt angedrückt, und nur dann, wenn die vereinigte Wirkung der Wicklungen 51 und 52 des Kontaktamperemeters einen bestimmten Wert überschreitet, wird der bewegliche Hebel abwärts gezogen, so daß er den unteren Kontakt berührt. Hierdurch wird der Reglermotor 63 für einen solchen Drehsinn geschaltet, daß der Widerstand 60 vergrößert und daher die Erregung und somit auch die Spannung der Gleichstromerzeuger 22 herabgesetzt wird. Der Strom zur Speisung des Reglermotors 63 kann von der oben erwähnten Hilfsmaschine 26 geliefert werden. In Reihe mit der zuletzt erwähnten Feldwicklung 65 des Reglermotors liegen die Kontakte eines Relais 61, dessen Spule parallel zur Wicklung 52 des Kontaktamperemeters geschaltet und so bemessen ist, daß der Stromkreis durch die FeIdwicklung 65 nur geschlossen werden kann, wenn die Stromabgabe der Unterstation einen bestimmten Wert erreicht. Für einen später zu erläuternden Zweck ist noch ein den Rheostaten 40 kurzschließender Eichschalter 62 vorgesehen.

Wie bereits früher erwähnt wurde, bildet der Hilfsstromkreis 55 einen geschlossenen Stromkreis, der die Unterstationen untereinander verbindet und zu jedem beliebigen Punkt führt, an welchem es möglich sein soll, die gesamte Energieabgabe der verschiedenen Energiequellen abzulesen; es kann dies beispielsweise an der Zugabfertigungsdienststelle geschehen. An dieser Stelle ist dann die

;.o in der Fig. 1 in der linken oberen Ecke dargestellte Einrichtung getroffen. Es ist daselbst eine Stromquelle konstanter Spannung vorgesehen, und zwar vorzugsweise ein Motorgeneratorsatz 70, bestehend aus einem aus einer beliebigen Stromquelle gespeisten Motor 71 und zwei hintereinander geschalteten Stromerzeugern "J2, deren Spannung in irgendeiner Weise konstant gehalten wird, z. B. durch einen Schnellregler 73 nach Tirrill, durch welchen ein Widerstand 74 im Feldstromkreis 75 der Stromerzeuger y2 periodisch kurzgeschlossen wird.

Zum Ausgleich von Schwankungen der Außentemperatur und entsprechender Schwankungen des Widerstandes des Hilfsstromkreises 55 ist ein Eichwiderstand 80 vorgesehen, der zweckmäßig gleichfalls an der genannten Dienststelle angeordnet wird und dessen Wirkungsweise noch später erläutert werden wird.

Da die Schwankungen der Stromstärke im Hilfsstromkreis stets in eindeutiger Beziehung.

zu den Schwankungen der gesamten, von den verschiedenen Stromquellen zusammen gelieferten Energie stehen, so kann ein Amperemeter 81 beliebiger Art bei passender Eichung die Kilowattabgabe der Unterstationen anzei- : gen. Um einen etwaigen Erdschluß im Hilfsstromkreis leicht feststellen zu können, ist an der genannten Dienststelle noch ein Erdschlußanzeiger 82 vorgesehen,, weicher vorzugsweise aus einem im Gleichgewicht befindlichen Relais 83 besteht, von dessen zwei Spulen je eine in jeden Pol des Hilfsstromkreises^: geschaltet ist. Der Verbindungspunkt der beiden Stromerzeuger 72 ist geerdet, und mit Hilfe zweier Alarmglocken 84 und einer Ortsbatterie 85 kann in jedem Augenblick sofort festgestellt werden, ob und auf welcher Seite des Hilfsstromkreises ein Erdschluß besteht.

Es sei beispielsweise angenommen, · daß die Ohmschen Werte der Rheostaten 40 so bemessen sind, daß, wenn sie sämtlich etwa zur Hälfte eingeschaltet sind, für den dann im Hilfsstromkreis 5.5 fließenden Strom das Meßgerät 81 auf Null zeigt. Wenn nun eine der Unterstationen belastet wird, wird der Widerstand des zugehörigen Rheostaten 40 entsprechend verringert, und die Stromstärke im Hilfsstromkreis steigt in einem Maße an, welches in eindeutiger Weise von der Energieabgabe der Unterstation abhängt. Bei passender Eichung wird daher das Meßgerät 81 die gesamte · Energieabgabe sämtlicher Unterstationen anzeigen. Bei Bahnanlagen mit Stromrückgewinnung, wird, wenn sich der Energiefluß einer Unterstation umkehrt, der Widerstand des zugehörigen Rheostaten 40 vergrößert werden, was sich in ähnlicher , Weise an dem Meßgerät 81 zu erkennen geben wird.

Wie bereits erwähnt wurde, ist es unter Benutzung der beschriebenen Einrichtung möglich, die Gesamtbelastung der Unterstationen durch Herabsetzung der Spannung ihrer Gleichstromerzeuger zu begrenzen. Wenn nämlich der Strom im Hilfsstromkreis 55 einen bestimmten Wert übersteigt, welcher einer bestimmten Gesamtüberlastung der Unterstationen entspricht, dann wird durch das Relais 50 oder die sonstige auf Stromschwankungen ansprechende Vorrichtung der Reglermotor 63 in solchem Sinn geschaltet, daß der Regelungswiderstand 60 vergrößert und die Spannung der Gleichstromerzeuger 22 herabgesetzt wird, bis die Überlastung beseitigt ist. Da die Stromschwankungen im Hilfsstromkreis 55 in eindeutiger Weise von den Schwankungen der Gesamtbelastung sämtlicher Unterstationen abhängen, so würde die Einrichtung auf alle Unterstationen in gleichem Maße einwirken, gleichgültig, ob sie stark oder schwach belastet sind. Aus diesem Grunde

ist an dem Relais 50 die Zusatzwicklung 52 vorgesehen, die parallel zu einem Teil des Widerstandes 44 liegt und die Wicklung 51 unterstützt, so daß an einer stark belasteten Unterstation die Wirkung des Reglermotors 63 schneller einsetzt und die Erregung der Gleichstromerzeuger 22 dieser Unterstation in höherem Maße herabgesetzt wird. Das Relais 61 verhütet ferner, wie leicht einzusehen ist, daß die Erregung der Stromerzeuger einer wenig belasteten Unterstation überhaupt herabgesetzt wird, auch wenn die Gesamtbelastung sämtlicher Unterstationen den zulässigen Wert überschreitet.

Da die Genauigkeit der Anzeige der gesamten Belastung durch das Meßgerät 81 durch irgendwelche Schwankungen im Widerstand des Hilfsstromkreises beeinflußt wird, welcher unter Umständen mehrere hundert Kilometer lang sein kann, so ist es wichtig, den Einfluß von Temperaturschwankungen ausgleichen zu können. Diesem Zweck dienen die Eichschalter 62 und der Eichwiderstand 80. Durch Schließen der Schalter 62 werden die Rheostaten 40 kurzgeschlossen, und es kann dann der Eichwiderstand 80 so eingestellt werden, daß der Widerstand des Hilfsstromkreises 55 den normalen Wert erhält.

Außer der beschriebenen selbsttätigen Begrenzung der Belastung kann auch eine Begrenzung von Hand aus erfolgen, indem beispielsweise an der Zugabfertigungsdienststelle durch den Widerstand 80 oder durch Beeinflussung des Schnellreglers 73 die Stromstärke im Hilfsstromkreis unmittelbar bzw. mittelbar beeinflußt wird.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Einrichtung zum Anzeigen, Regeln und Begrenzen der Stromabgabe mehrerer Stromerzeuger, insbesondere mehrerer Umformer derselben Bahnanlage, gekennzeichnet durch einen Hilfsstromkreis (55), in welchem den einzelnen Stromerzeugern (22) zugeordnete und in Abhängigkeit von deren Belastung veränderliche Widerstände (40) liegen, derart,, daß der Strom des Hilfsstromkreises (55) in eindeutiger Weise von der Gesamtbelastung sämtlicher Stromerzeuger abhängt und mittels Anzeigevorrichtungen (81) oder Regelungsvorrichtungen (50, 63, 60) . dazu dient, diese Gesamtbelastung an beliebiger Stelle anzuzeigen oder zu regeln und zu begrenzen.

   . 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (50) zur selbsttätigen Begrenzung der Belastung außer von der Gesamtbelastung (durch die Spule 51) auch noch (durch die Spule 52) von derjenigen der Stromerzeuger (22) abhängen, denen die betreffende selbsttätige Vorrichtung (50) zugeordnet ist, derart, daß die Belastung der stärker belasteten Stromerzeuger schneller und in höherem Maße begrenzt wird als diejenige der weniger belasteten Stromerzeuger.

   3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die. Vorrichtung (50, 63) zur selbsttätigen Begrenzung der Belastung für die nur \venig belasteten Stromerzeuger (durch Relais 61) unwirksam gemacht ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.