DE464488C - Umformerlokomotive, auf der elektrischer Strom ueblicher Frequenz und Phasenzahl in niederfrequenten Mehrphasenstrom, insbesondere Drehstrom, umgeformt wird - Google Patents

Umformerlokomotive, auf der elektrischer Strom ueblicher Frequenz und Phasenzahl in niederfrequenten Mehrphasenstrom, insbesondere Drehstrom, umgeformt wird

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DE464488C
DE464488C DES76899D DES0076899D DE464488C DE 464488 C DE464488 C DE 464488C DE S76899 D DES76899 D DE S76899D DE S0076899 D DES0076899 D DE S0076899D DE 464488 C DE464488 C DE 464488C
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Germany
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motors
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Expired
Application number
DES76899D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing E H Moritz Schenkel
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/24Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines
    • B60L9/28Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines polyphase motors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Description

  • Umformerlokomotive, auf der elektrischer Strom üblicher Frequenz und Phasenzahl in niederfrequenten Mehrphasenstrom, insbesondere Drehstrom, umgeformt wird Die Nachteile, welche die Verwendung von besonderen Stromarten für dien Betrieb elektrischer Bahnen mit sich bringt und die weniger auf technischen als auf allgemeinen wirtschaftlichen Gesichtspunkten beruhen, sind bekannt. Es sind daher zahlreiche Bestrebungen aufgekommen, welche diese Nachteile zu vermeiden suchten. Diese haben zu den sogenannten Umformerlokomotiven geführt, deren einer Hauptzweck darin besteht, dieselbe Stromform zum Betrieb elektrischer Bahnen zu verwenden, wie sie der allgemeinen Versorgung eines Landes entspricht. Für die meisten Länder äst dies der Wechselstrom oder Drehstrom mit der Frequenz 5o.
  • Man kann zwei Typen von solchen Umformerlokomotiven unterscheiden, nämlich solche, die mit synchron laufenden Umformungseinrichtungen arbeiten, und solche, die mit asynchronen ausgerüstet sind. Die synchrone Umformung bietet durch den Synchronismus. des Umformers manche betriebstechnischen Schwierigkeiten auf der Lokomotive, hat aber den Vorteil, daß man aus ihr Gleichstrom gewinnen kann in Umformern, bei denen der Wechselstromteil und der Gleichstromteil ähnlich wie bei Kaskaden- oder Einankerumformern elektrisch miteinander verbunden sind. Hierdurch wird der für den Lokomotivbau ungewöhnlich wichtige Vorteil des kleinen Gewichtes gewonnen. Die asynchronen Anordnungen haben den Vorteil, daß man betriebliche Schwierig keiben auf der Lokomotive selbst nichtkennt. Dagegen haben sie den Nachteil, daß man zum Antrieb die weniger vorteilhaften asynchronen Mehrphasenmotoren benutzen muß oder bei der Wahl von Gleichstrommotoren auf Umformer kommt, die aus elektrisch getrennten Maschinen bestehen und demgemäß verhältnismäßig schwer ausfallen. Um die sämtlichen Vorteile und Nachteile zu vereinigen, sind bis jetzt nur solche Ausführungsformen des Umformers bekannt geworden, bei denen die beiden Maschinen, nämlich die den Wechselstrom empfangende und die den Gleichstrom erzeugende, unter Wahl verschiedener Polzahlen ineinandergebaut waren. Diese Ausführung bietet aber wegen der Zusammenkupplung der Felder in jeder Beziehung technische Schwierigkeiten, vor allen Dingen, weil dadurch die Kommutierung stark beeinflußt wird.
  • Der Zweck der Erfindung ist nun, die bekannten Vorteile möglichst miteinander zu vereinen, ohne die Nachteile mitzunehmen. Sie erreicht dies in hohem Maße, indem sie den asynchronen Bau des Umformers, die elektrische Verkupplung der den Wechselstrom empfangenden und den Betriebsstrom abgebenden Teile vereinigt, ohne betriebstechnische Schwierigkeiten auf der Lokomotive, großes Gewicht und Synchronmotoren oder getrennte Asynchronmotoren für den Antrieb zu benötigen. Dabei wird ein ganz neuer Weg beschritten. Die Erfindung besteht nämlich darin, daß als Motoren Mehrphasenstrom-Kommutatormotoren, z. B. Drehstromreihenschlußmorooren, für ewne ganz niedrige, für Kraftübertragung sonst ungebräuchliche Frequenz gewählt werden, wie sie z. B. in den Läufern schlüpfender Asynchronmrotoren vorkommt, und daß der Umformer, der nach Art eines Kaskaden- oder Einankerumformers elektrische Verbindung zwischen der Strom empfangenden und der erzeugenden Seite enthalt, nicht einen starren Gleichstrom, sondern einen ganz langsam wechselnden Strom, und zwar in n Phasen, ergibt. Hierdurch wird einerseits der Vorteil erreicht, daß die Motoren sich gerade so hoch ausnutzen und in der Kommutierung beherrschen lassen wie Gleichstrommotoren, und anderseits der Vorteil, daß hinsichtlich der Kommutierung dasselbe für die Gleichstromerzeugung zutrifft, während der Asynchronismus und alle mit ihm zusammenhängenden Vorteile, z. B. auch die Phasenverbesserung, gewahrt bleiben. Es ist vorteilhaft, da der Sinn der Erfindung darin liegt, nur vom Synchronismus loszukommen, die Frequenz dies erzeugten Drehstroms so klein wie möglich zu wählen, damit er dem Gleichstrom in jedem Augenblick möglichst nahekommt. Man wird also unter Umständen mit einem Wechsel von Bruchteilen von Perioden bis zu einer oder zwei Perioden zufrieden sein.
  • Ferner ist es vorteilhaft, sowohl die Motoren als auch die Strom erzeugende Seite nicht in der von Mehrphasenkollektormaschinen allgemein bekannten Ausführungsform zu bauen, die sich zu sehr an den Asynchronmotor anschließt, sondern beide in der ebenfalls bekannten Ausführungsform mit ausgeprägten Polen auszuführen. Bei dieser Ausführung entsprechen für n-Phasenstrom der doppelten elektrischen Polteilung n räumlich getrennte, ausgeprägte Pole, zwischen denen sich Wendepole zur Beherrschung dies Kommutierung befinden können. Diese Wendepole können dann bei Generator wie Motor nach den für Drehstrom und Gleichstrom in Frage kommenden Grundsätzen geschaltet und gespeist werden. Um die Kommutierung reinlich zu beherrschen, werden in ebenfalls bekannter Form die Generator- und Motorranker mit Sehnenwicklung ausgeführt, so daß die kommutierungsleiter niemals unter den ausgeprägten Hauptpolen liegen.
  • Die Motoren werden durch die Anordnung nach der Erfindung ein wenig schwerer als gewöhnliche Gleichstrommotoren, weil mitunter der Betriebsstrom in einer der n-Phasen der ganz langsamen Frequenz o ist und die entsprechenden Leiter nicht gespeist werden. Das gleiche gilt für die generatorische Seite des Umformers. Trotzdem ist die Ersparnis durch die Zusammenlegung des Gleichstrom- und Drehstromteils im Umformer noch ausschlaggebend.
  • Der Gleichstromteil des Umformers wird elektrisch mit dem Wechselstromteil verbunden.
  • Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben.
  • Der einphasige Wechselstrom wird über die Fahrleitung I und die Schienen bzw. Erde 2 den beiden Schleifringen 3 und damit dem Läufer 4 des Asynchronumformers 5 zugeführt. Der Ständer dieser Maschine wird mit Rücksicht auf eine gute Kommutierung (feldfreiie Wendezone) mit ausgeprägten Polen 6 ausgeführt, die mit Hilfe von Nebenschluß- und Compoundwicklungen so erregt werden, daß der Läufer 4 sich möglichst unabhängig von der Belastung ein klein wenig unter- oder auch übersynchron dreht. Man kann dann an den Kommutatorbürsten 7 einen Wechselstrom von ungefähr einer Periode in der Sekunde, also fast Gleichstrom, abnehmen. Zur Verbesserung der Kommutierung können Wendepole vorgesehen werden, die nicht dargestellt sind; außerdem kann zur Aufhebung der Ankerrückwirkung eine vom Ankerstrom durchflossenie Kompensationswicklung in die Polschuhe gelegt werden. Bei solchen niederperiodigen Wechselstrommaschinen überwiegt bei weitem die Stromwendespannung, die mit obigen Mitteln ohne weiteres beseitigt werden kann, während die durch das langsame Pulsieren bzw. Rotieren des Feldes entstehende Transformatorspannung vernachlässigt werden kann. Am besten dürfte sich Drehstrom für die Weiterverwendung in der Lokomotive eignen, d. h. der Ständer ist mit 3 Polen pro magnetischen Kreis auszuführen, doch steht der Ausführung einer anderen Phasen- bzw. Polzahl nichts im Wege. Die Läuferwicklung ist jeweils entsprechend zu sehnen. Durch passende Bemessung der Erregerwicklung kann außierdemeine vollkommene Phasenkompensation, d. h. Entlastung der Fahrleitung von Magnetisierungsstrom, erreicht werden. Der vom Kommutator des Umformers abgenommene niederperlodige Wechselstrom wird nun dien einzelnen Triebmotoren 8 zugeführt, die am zweckmii,ßigsten mit Reihenschlußcharaktreristik und ebenfalls mixt ausgeprägten Pollen durchgebildet werden. Die wirtschaftliche Regelung dieser Motoren kann durch Reihen- und Parallelschaltung einzelner Gruppen oder auch durch Spannungsänderung am Asynchronumformer 5 vorgenommen werden.
  • In der Zeichnung ist als Umformer ein Einankerumformer angenommen. Will man die damit verbundene direkte Speisung der Schleifringe mit Hochspannung vermeiden, so kann man auch erfindungsgemäß einen Kaskadenumformer dadurch bilden, daß man den Fahrleitungsstrom dem Ständer eines Einphaseninduktionsmotors zuführt, dessen mehrphasig gewickelter Läufer an entsprechende Punkte des mit ihm starr gekuppellten Läufers 4 der Abb. I angeschlossen wird.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Umformerlokomotive, auf der elektrischer Strom üblicher Frequenz und Phasenzahl in nederfrequenten Mehrphasenstrom, insbesondere Drehstrom, umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lokomotivtriebmotoren (8) als niederfrequente Mehrphasenstrom-Kommutatormotoren ausgebildet sind.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Umformer Einanker- oder Kaskadenumformer dienen, deren den Mehrphasenstnom abgebender Teil mit einer der Phasenzahl entsprechenden Zahl ausgeprägter Pole (6) versehen ist, die mit Mehrphasenstrom derselben niederen Frequenz gespeist werden.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekeninzeichnet, daß die ausgeprägten Pole (6) Kompensationswicklungen für den Ankerstrom tragen.
  4. 4. Anordnlung nach Anspruch I, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mehrphasenkommutatormotoren (8) mit ausgeprägten Polen verwendet werden.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Generator (5) und Motoren (8) mit den bekannten Mitteln zur Beherrschung der Stromwendung, z. B. Sehnenwicklung, versehen sind.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Erregerkreise Mittel zur Behebung der induktiven Spannungskomponenten (Kondensatoren, reichliche Ohmsche Widerstände, Phasenkompensat@oren) eiingeschaltet sind.
DES76899D 1926-11-06 1926-11-06 Umformerlokomotive, auf der elektrischer Strom ueblicher Frequenz und Phasenzahl in niederfrequenten Mehrphasenstrom, insbesondere Drehstrom, umgeformt wird Expired DE464488C (de)

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