DE491705C

DE491705C - Locomotive drive with phase converter

Info

Publication number: DE491705C
Application number: DES67488D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Moritz Schenkel
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1924-10-28
Filing date: 1924-10-28
Publication date: 1930-02-14

Description

Lokomotivantrieb mit Phasenumformer Es ist bekannt, daL man Drehstrom- oder Mehrphasenstrommotoren aus Einphasennetzen mit Hilfe der sogenannten Arno-Schaltung betreiben kann. Diese Schaltung sieht zwischen dein Einphasennetz und den Me:hrphasenmotoren eine leerlaufende Induktionsmaschine vor, die einphasig am Einphasennetz liegt und aus einer Mehrphasenwicklun@, die mit der Einphasenwicklung nach Bedarf verbunden sein kann, den Mehrphasenstrom an die Mehrphasenmotoren abgibt. Die fehlenden Phasen werden durch das Drehfeld dieser Maschine, die- in der Regel mit einem Kurzschlußläufer angegeben worden ist, hervorgebracht: Diese Schaltung, die sich wegen der geringen Verbreitung der Einphasensysteme nicht besonders eingeführt hat, hat man für den betrieb von schweren Vollbahnlokomotiven herangezogen und nach ihr besonders die sogenannte Spaltphasenumformerlokomotive gebaut. Die Gründe dazu liegen in folgenden, sehr beachtenswerten Punkten: t. kann die Fahrleitung eindrähtig sein mit allen damit zusammenhängenden Vorteilen hinsichtlich Kosten, hoher Spannung und einfacher ungefährlicher Ausführung in den Bahnhöfen und Weichen, und man kann dabei doch die sehr gut ausnutzbaren und kräftig anziehenden Drehstrommotoren verwenden; kann man die landesüblichen Frequenzen, wie 40, 5o oder 6o, .verwenden und braucht nicht bahneigene Kraftwerke mit Frequenzen zu errichten, die anderswo nicht brauchbar sind und die sehr teuere Maschinen und Transformatoren erfordern. Auch verfügt die Bahn durch Ansc'hluß an die zahlreichen Landes-Kraftwerke über eine wesentlich größere Reserve. Länder, welche über wenig Kapital verfügen und doch ihre Bahnen elektrisieren wollen, sind dadurch in die Lage gesetzt, diesem Gedanken näherzutreten; 3. bekommt man die einfache Möglichkeit, von motorischem Betrieb auf generatorischen Betrieb und Bremsung sowie Nutzbremsung ohne schwierige Umschaltung und mit sehr sicher einsetzender Wirkung überzugehen; erhält man in den einzubauenden Maschinen sehr einfache und widerstandsfähige Bauformen.Locomotive drive with phase converter It is known that three-phase or multi-phase motors from single-phase networks with the help of the so-called Arno circuit can operate. This circuit looks between your single-phase network and the multi-phase motors an idling induction machine that is single-phase on the single-phase network and from a multi-phase winding @ which is connected to the single-phase winding as required can be that delivers the multiphase power to the multiphase motors. The missing phases are caused by the rotating field of this machine, which - usually with a squirrel cage has been specified, spawned: This circuit, which is because of the low The spread of the single-phase systems has not been particularly introduced, one has for the operation of heavy full-line locomotives and especially the so-called split phase converter locomotive was built. The reasons for this are as follows, very noteworthy points: t. the catenary can be solid with all related advantages in terms of cost, high voltage and simpler Safe execution in the stations and switches, and you can do it use the very well exploitable and powerful three-phase motors; can you use the national frequencies, such as 40, 5o or 6o, and do not need it To build rail-own power plants with frequencies that cannot be used elsewhere and which require very expensive machines and transformers. Also has the Railway through connection to the numerous state power plants via a much larger one Reserve. Countries that have little capital and yet electrify their railways want, are thereby put in a position to approach this thought; 3rd gets the simple option of switching from motor operation to generator operation and braking as well as regenerative braking without difficult switching and with very safe to pass the onset of the effect; you get a lot in the machines to be installed simple and robust designs.

Es ist nicht zu verkennen, daß diese vier Gesichtspunkte von außerordentlicher wirtschaftlicher Bedeutung sind und demgemäß einen großen Anreiz zur Verwendung der Arno-Schaltung bieten.It cannot be ignored that these four points of view are extraordinary are of economic importance and therefore a great incentive to use the Arno circuit.

Die Ausführungen dieser Lokomotiven haben nun in keiner Weise befriedigt. Dies war auf folgende Nachteile zurückzuführen, die alle mit dem Phasenumformer und dessen Verbrauch an Magnetisierungsstrom zusammenhängen. Es ist ohne weiteres klar, daß der Phasenumformer einen gewissen Bedarf an Magnetisierungsstrom haben maß, solange er dem Prinzip nach eine einfache Induktionsmaschine bleibt; darüber hinaus aber hat der Phasenumformer auch noch Magnetisierungsströme in die Mehrphasenmotoren zu übertragen, und da man zur Erzielung verschiedener Geschwindigkeiten diese Mehrphasenmotoren mit Polumschaltung oder in. Kaskadenschaltung verwendet, so ergeben sich in einigen dieser Schaltungen recht erhebliche Magnetisierungsströme in den Motoren: Hierdurch wird nicht nur der Leistungsfaktor einer derartigen Anordnung außerordentlich schlecht, sondern infolge dieses Leistungsfaktors fällt auch die Fahrdrahtspannung bei der Länge der Fahrleitungen und deren Empfindlichkeit gegen induktive Blelastungen sehr stark ab. Im quadratischen Verhältnis zu diesem Spannungsabfall sinkt dann die Zugkraft der Mehrphasenmotoren und damit deren Wirkungsgrad und Dauerleistung infolge der bei abfallender Spannung erforderlichen höheren Stromstärke zur Erzielung der erforderlichen Zugkräfte. Man hat versucht, diesem außerordentlichen übelstand dadurch zu steuern, daß man die Luftspalte sowohl des Umformers wie auch der Triebmotoren sehr klein gewählt hat, und ist dabei bei Lokomotivleistungen von 2 bis 3ooo KW auf Werte gegangen, die unterhalb eines Millimeters liegen. Damit erzielt man nur eine geringe Verbesserung des Leistungsfaktors, tauscht aber dafür den schwerwiegenden Nachteil ein, daß jetzt alle Maschinen betriebsunsicher werden. Es ist klar, daß geringe Luftspalten zwischen dem festen und dem bewegten Teil vom Umformer oder von den Motoren auf einem während der Fahrt heftigen Rüttel- oder Schlingerbewegungen ausgesetzten Fahrzeug wesentlich mehr zur Betriebsunsicherheit beitragen müssen als. bei ortsfest aufgestellten Maschinen. Infolgedessen hat man mit diesen sogenannten, Spaltphasenumformerlokomotiven technisch keine rechten Erfolge erzielt, trotz der vorhandenen wirtschaftlich günstigen "Gesichtspunkte für ihre Verwendung.The designs of these locomotives have now in no way been satisfied. This was due to the following disadvantages, all with the phase converter and its consumption of magnetizing current. It it is readily apparent that the phase converter has a certain need for magnetizing current have measured, as long as it remains a simple induction machine in principle; in addition, however, the phase converter also has magnetizing currents into the Multiphase motors to transmit, and since one to achieve different speeds these multiphase motors are used with pole changing or in. cascade connection, so in some of these circuits there are quite considerable magnetizing currents in the motors: This not only increases the power factor of such an arrangement extremely bad, but because of this power factor, the Contact wire tension in the length of the contact lines and their sensitivity to inductive loads from very strong. In the quadratic relationship to this voltage drop Then the tractive force of the multiphase motors decreases and thus their efficiency and continuous output as a result of the higher amperage required to achieve this when the voltage drops the required tensile forces. Attempts have been made to remedy this extraordinary evil to be controlled by the fact that the air gaps of both the converter and the traction motors has chosen very small, and is thereby with locomotive powers of 2 to 3ooo KW gone to values that are below one millimeter. With that one only achieves a slight improvement in the power factor, but replaces the serious one The disadvantage is that all machines are now unsafe to operate. It is clear that small air gaps between the fixed and the moving part of the converter or from the motors on a violent jolting or rolling motion while driving exposed vehicle must contribute significantly more to operational uncertainty as. for stationary machines. As a result, with these so-called, Spaltphasenumformerlokomotiven technically achieved no real success, in spite of the existing economically favorable "points of view for their use.

Die Erfindung soll dazu dienen, die geschilderten. Nachteile zu überwinden, ohne einen der wirtschaftlichen Vorteile zu verlieren. Sie stellt demgemäß bei ihrer Verwendung für Lokomotiven bis auf einen einzigen Punkt, der nur durch die Bauart oder Schaltung der Triebmotoren selbst noch beseitigt werden könnte, eine Lösung des elektrischen Lokomotivbetriebes dar und hat eine außerordentliche wirtschaftliche und technische Bedeutung. Dieser einzige übriggelassene Punkt betrifft die stetige spranglose Einstellung jeder Geschwindigkeit. Wie jedoch aus bestehenden Drehstrombetrieben bekannt ist, ist es bei Verwendung von Polumschaltung und Kaskadenschaltung möglich, zu ziemlich befriedigenden Geschwindigkeitsverhältnissen zu gelangen, so daß dem Nachteil einiger weniger Geschwindigkeitsstufen, zwischen denen andere fehlen, ziemlich abgeholfen ist. Man hat auch behauptet, daß das Vorhandensein gewisser fester Geschwindigkeiten für die Erstellung des Fahrplanes und dessen Einhaltung nicht unvorteilhaft sei, so daß auch diesem letzten Nachteil immerhin. noch einige Vorteile gegenüberstehen.The invention is intended to serve the described. To overcome disadvantages without losing any of the economic benefits. Accordingly, she poses with her Use for locomotives except for a single point that is only due to the type of construction or switching the traction motors themselves could still be eliminated, a solution of the electric locomotive operation and has an extraordinary economic and technical importance. This only point left concerns the steady one Jump-free setting of any speed. However, as from existing three-phase systems is known, it is possible when using pole changing and cascade connection, to get to fairly satisfactory speed ratios, so that the Disadvantage of a few speed levels, between which others are missing, quite a bit is remedied. It has also been suggested that the presence of certain fixed speeds is not disadvantageous for the creation of the timetable and its compliance, so that this last disadvantage too. still face some advantages.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß der Läufer des Phasenumformers mehrphasig ausgeführt wird und durch eine fremderregte Mehrphasenerregermaschine mit Strom von der Schlupffrequenz des Umformers erregt wird. Sie soll an Hand der beiliegenden Abbildungen näher beschrieben werden. Es ist i das Einphasennetz, also bei Lokomotivbetrieb der Fahrdraht. 2 ist ein Stromabnehmer. 3 ist die Hochspannungswicklung des Phasenumformers 5, die im. Falle des Lokomotivbetriebes mit der Erde q. verbunden ist: Diese Hochspannungswicklung liegt in dem Ständer des Phasenumformers 5.und ist dort, wie in der Abb. 2 zu sehen ist, in gleichen Nuten mit einer Drehstromwicklung 6, 7 und 8 untergebracht, jedoch so, daß eine gewisse Streuung zwischen der Einphasen- und der Dreiphasenwicklung sich ausbilden kann. Zu diesem Zwecke sind die Nuten 57, in denen die Wicklung 3 liegt, und die Nuten 59, in denen die Wicklungen 6, 7 und 8 liegen, durch einen je nach den Bedürfnissen eingerichteten Streuweg 58 verbunden. Der Läufer dieses Dreiphasenumformers enthält eine regelmäßige Dreiphasenwicklung 9, 1o und i i, welche an Schleifringe 12, 13 und i q. geführt ist. Nach Bedarf, d. h. entweder zur Erhöhung seiner Stabilität oder zur Erleichterung seines An- i fahrens oder zur Verkleinerung der später zu besprechenden Erregermaschine, kann dieser Läufer noch eine mit mehr oder weniger Widerstand versehene D;ämpferwicklung 15 tragen, die als Kurzschlußwicklung oder Phasenwicklung ausgeführt werden kann. Diese Dämpferwicklung ist jedoch kein besonders wesentlicher Bestandteil des Phasenumformers. Von den Schleifringen 12, 13 und i q. wird der Strom der Läuferwicklung 9, io und i z über Anlasser 16, 17 und 18 einer fremderregten und kompensierten Drehstromerregermaschine 6o zugeführt. Der Aufbau dieser Erregermaschine ist an sich bekannt. Sie besteht aus Ständerwicklungen 22, 23 und 2q., deren Amperewindungen durch einen Trommelanker,- der über entsprechende Bärsten 25, 26 und 27 gespeist wird, vollständig aufgehoben werden. An die gleiche Trommelwicklung, unter Umständen auch an eine mit ihr transformatorisch verkettete besondere Wicklung im Anker ist über die Schleifringe 28, 29 und 3o ein mehrphasiger und regulierbarer Transformator 33 angeschlossen, durch den die Trommelwicklung mit der Drehstromwicklung aus dem Quellpunkt 6, 7 und 8 in Verbindung steht. Dieser Transformator regelt im allgemeinen Phase und Größe der an die Schleifringe 28, 29 und 30 geführten Spannung und kann durch weitere Mittel, wie z. B. einen Kompound- oder Stromtransformator, unterstützt werden. In der Abbildung ist der Einfachheit wegen nur die Regulierung der Größe der Spannung dargestellt, indem Kontakte 31 auf der Sekundärwicklung 32 dieses Transformators 33 schleifen, dessen Primärwicklung mit 34 bezeichnet ist.The invention consists essentially in the fact that the rotor of the phase converter is carried out in several phases and by a separately excited multi-phase excitation machine is energized with current from the slip frequency of the converter. You should use the are described in more detail in the accompanying illustrations. It is i the single phase network, so in the case of locomotive operation, the contact wire. 2 is a pantograph. 3 is the high voltage winding of the phase converter 5, which is in. Case of locomotive operation with the earth q. tied together is: This high-voltage winding is in the stator of the phase converter 5th and is there, as can be seen in Fig. 2, in the same slots with a three-phase winding 6, 7 and 8, but in such a way that a certain spread between the single-phase and the three-phase winding can be formed. For this purpose are the grooves 57, in which the winding 3 lies, and the slots 59, in which the windings 6, 7 and 8 lie through a scattering path 58 set up according to requirements tied together. The rotor of this three-phase converter contains a regular three-phase winding 9, 1o and i i, which are attached to slip rings 12, 13 and i q. is led. Upon need, d. H. either to increase its stability or to facilitate its approach i can drive or to reduce the size of the exciter to be discussed later this rotor still has a damper winding provided with more or less resistance 15 wear, which can be designed as a short-circuit winding or phase winding. However, this damper winding is not a particularly essential part of the phase converter. Of the slip rings 12, 13 and i q. the current of the rotor winding 9, io and i z via starters 16, 17 and 18 of a separately excited and compensated three-phase exciter 6o fed. The structure of this exciter is known per se. she consists from stator windings 22, 23 and 2q., whose ampere turns through a drum armature, the one about corresponding bears 25, 26 and 27 is fed completely To get picked up. The same drum winding, possibly also one special winding in the armature that is chained to it in a transformer is via the slip rings 28, 29 and 3o a polyphase and adjustable transformer 33 connected, through which the drum winding with the three-phase winding from the source point 6, 7 and 8 is in connection. This transformer generally regulates phase and Size of the voltage applied to the slip rings 28, 29 and 30 and can be changed by further Means such as B. a compound or current transformer are supported. In the illustration is for the sake of simplicity only the regulation of the size of the voltage shown by placing contacts 31 on the secondary winding 32 of this transformer 33 loops, the primary winding of which is denoted by 34.

Hiermit ist der Umformer vollständig beschrieben bis auf seine Anlaßvorrichtung, die in der üblichen Weise sich einer Kunstphase bedient. Hierzu kann entweder eine besondere Wicklung, die noch auf dem Ständer 5 untergebracht ist, verwendet werden, oder es können diejenigen Phasen der Drehstromwicklung dazu mit herangezogen wer-, den, welche nicht gleichphasig mit der Wicklung 3 liegen. In der Abbildung ist angenommen, daß die Wicklung 6 mit der Wicklung 3 gleichphasig liegt. Deshalb werden die beiden anderen Wicklungen 7 und 8 beim Anlassen des Umformers als Kunstphase benutzt. Ihr Strom ist über einen Kontakt i9 durch einen Ohmschen Widerstand 2o und eine Drosselspule 21 geführt. Die zum Anlassen erforderlichen Kontakte 16, 17, 18 und i9 werden gemeinsam bewegt, und es ist in der Abb. i darge£tellt, daß nach Erreichung einer gewissen Geschwindigkeit der Kontakt i9 seine Schleifbahn verläßt, während der Anlasser noch Kontakt behält und erst später seinen Widerstand völlig zu Null macht. Diese Anlaßverfahren gehören nicht wesentlich zur Erfindung, da sie lediglich bekannte Einrichtungen darstellen. Das Drehstromsystem 6, 7 und 8 speist nun über Schalter 35 bis 4o die Triebmotoren bzw. die Mehrphasenmotoren. Da es nicht mög: lich ist, alle Schaltungen, die man mit derartigen Motoren machen kann, darzustellen, so ist in der Abbildung angenommen, daß zwei Motoren 53 und 54 vorhanden seien: welche die Ständerwicklungen 41 bis 46 und die Läufer 47 und 50 mit den Schleifringsätzen 48 und 51 haben. Es ist diejenige Schaltung dargestellt, bei der gerade diese beiden Motoren in Kaskade laufen, d. h. .es ist der Motor 53 durch Schließen der Schalter 35 bis 37 an das Drehstrom liefernde Netz 66, 67 und 68 angeschlossen. Sein Läufer 47 ist über die Schleifringsätze 48 und 51 mit dem Läufer 5o des zweiten Motors verbunden, und dessen Ständerwicklung 44, 45 und 46 ist durch Umschalten der Schalter 38, 39 und 40 vom Netz abgetrennt und kurzgeschlossen. Zu dieser Kaskadenschaltung gehört eine mechanische Kupplung der beiden Motoren, die in der Abbildung dadurch angedeutet ist, daß jeder der Motoren durch ein Kurbelgetriebe 55, 56 auf die Treibräder des Fahrzeuges wirkt, die durch ihre Reibung auf den Schienen die mechanische Kupplung herstellen.The converter is hereby fully described except for its starting device, which uses an artificial phase in the usual way. For this purpose, either a special winding that is still accommodated on the stator 5 can be used, or those phases of the three-phase winding which are not in phase with the winding 3 can also be used. In the figure it is assumed that the winding 6 is in phase with the winding 3. Therefore, the other two windings 7 and 8 are used as an artificial phase when starting the converter. Its current is passed through a contact i9 through an ohmic resistor 2o and a choke coil 21. The contacts 16, 17, 18 and i9 required for starting are moved together, and it is shown in Fig. I that, after a certain speed has been reached, the contact i9 leaves its sliding path, while the starter still maintains contact and only later makes its resistance completely zero. These tempering methods are not essential to the invention since they are merely known devices. The three-phase system 6, 7 and 8 now feeds the drive motors or the multiphase motors via switches 35 to 4o. Since it is not possible to show all the circuits that can be made with such motors, it is assumed in the figure that there are two motors 53 and 54: which include stator windings 41 to 46 and rotors 47 and 50 the slip ring sets 48 and 51 have. The circuit shown is in which these two motors run in cascade, that is, the motor 53 is connected to the three-phase supply system 66, 67 and 68 by closing the switches 35 to 37. Its rotor 47 is connected to the rotor 5o of the second motor via slip ring sets 48 and 51, and its stator winding 44, 45 and 46 is disconnected from the mains and short-circuited by switching the switches 38, 39 and 40. This cascade connection includes a mechanical coupling of the two motors, which is indicated in the figure by the fact that each of the motors acts through a crank mechanism 55, 56 on the drive wheels of the vehicle, which produce the mechanical coupling through their friction on the rails.

Die Wirkungsweise des Umformers ist nun folgende: Nachdem der Läufer des Umformers 5 in der üblichen Weise angelassen worden ist, was nicht näher beschrieben werden soll, da es sich hierbei um bekannte Verfahren handelt, wird in dem Umformer 5 ein Drehfeld hervorgebracht. Dieses Drehfeld erzeugt in den Wicklungen 6, 7 und 8 die erforderliche Mehrphasenspannung. Hierdurch bekommt nun die Drehstromerregermaschine 6o über den Transformator 33 Spannung, die auf den Kommutator der Maschine und damit über die Schleifringe 12 bis 14 in die Läuferwicklungen 9, 1o, "i r übertragen wird. Es übernimmt nunmehr diese Läuferwicklung die Lieferung des gesamten Magnetisierungsstromes sowohl für den Umformer wie auch für die Motoren, die an die Drehstromleitung 66 bis 68 angeschlossen sind, wenn man nur durch Einstellung der Kontakte 3 i dafür sorgt, daß der Drehstromerregermaschine 6o die erforderliche Spannung zugeführt wird. Damit entfällt die Lieferung des Magnetisierungsstromes durch die Leitung i, bzw. es kann sogar an diese Magnetisierungsstrom abgegeben werden, wodurch der Leistungsfaktor- in der Fahrleitung auf i oder Voreilung kommt.The mode of operation of the converter is now as follows: After the runner of the converter 5 has been started in the usual way, which is not described in detail is to be, since this is a known method, is in the converter 5 produced a rotating field. This rotating field is generated in the windings 6, 7 and 8 the required polyphase voltage. This now gives the three-phase exciter 6o across the transformer 33 voltage applied to the commutator of the machine and thus is transmitted via the slip rings 12 to 14 into the rotor windings 9, 1o, "i r. This rotor winding now takes over the delivery of the entire magnetizing current both for the converter and for the motors connected to the three-phase line 66 to 68 are connected, if you can only do this by setting the contacts 3 i ensures that the three-phase exciter 6o is supplied with the required voltage will. This eliminates the need for the magnetizing current to be supplied through the line i, or it can even be delivered to this magnetizing current, whereby the Power factor in the catenary comes to i or lead.

Sind die Wicklungen 3, 6, 7 und 8 ohne jede Streuung miteinander verkettet, d. h. in die gleichen Nuten gewickelt, dann ergibt sich, da nunmehr infolge des Leistungsfaktors i in der Fahrleitung, dessen Spannung praktisch unverändert bleibt, auch eine nahezu unveränderliche Spannung in den Triebmotoren 53 und 54. Legt man aber zwischen die Wicklungen 3 und 6, 7 und 8 die durch die magnetische Brücke 58 in der Abb. 2 dargestellte Streuungsmöglichkeit, dann muß, um in der Fahrleitung bei voller Belastung den Leistungsfaktor i zu erreichen, der Magnetisierungsstrom in der Läuferwicklung 9, i o und i i um den Streuungsbetrag vermehrt werden, der sich in dem Streuweg 58 ausbilden kann. Da dieser Streufluß vorher die Nuten 59 durchsetzt, wird demgemäß die Wicklung 6 bis 8 von einem stärkeren magnetischen Fluß beeinflußt. Mithin muß die Spannung an den Motoren 53 und 5¢ wachsen. D. h. also, wenn die Maschine den Streuweg 58 hat, und wenn man mit Hilfe der Kontakte 3 i den Leistungsfaktor im Fahrdrahte auf i stellt, dann erhalten die Triebmotoren eine mit dem Streuungsbetrag der magnetischen Brücke 58 entsprechend erhöhte Spannung, laufen also bei voller Belastung unter bedeutend günstigeren Verhältnissen. Es ist selbstverständlich, daß dasselbe System auch verwendet werden kann, um Mehrphasenstrom in anderen Mehrphasenstrom umzuwandeln, wozu lediglich erforderlich ist, die Wicklung 3 als eine Mehrphasenwicklung entsprechend der Wicklung 6 bis 8 auszuführen.If the windings 3, 6, 7 and 8 are linked to one another without any scatter, d. H. wound in the same grooves, then it follows that now as a result of the Power factor i in the contact line, the voltage of which remains practically unchanged, also an almost invariable voltage in the drive motors 53 and 54. If you put but between the windings 3 and 6, 7 and 8 by the magnetic bridge 58 Scatter possibility shown in Fig. 2, then must to be in the contact line To achieve the power factor i at full load, the magnetizing current in the rotor winding 9, i o and i i are increased by the amount of dispersion that can form in the scattering path 58. Since this leakage flux previously formed the grooves 59 enforced, is accordingly the Winding 6 to 8 of a stronger one affected magnetic flux. The voltage on motors 53 and 5 ¢ must therefore increase. I. E. that is, if the machine has the scattering path 58, and if one is using the contacts 3 i sets the power factor in the contact wire to i, then the traction motors receive a voltage correspondingly increased with the amount of scatter of the magnetic bridge 58, So run at full load under significantly more favorable conditions. It is it goes without saying that the same system can also be used to generate multiphase electricity to convert into other multiphase current, for which it is only necessary to convert the winding 3 to be designed as a multi-phase winding corresponding to winding 6 to 8.

Die Erfindung bietet für den Lokomotivbetrieb folgende Vorteile: Sie verwendet zum Betrieb eine Einphasenleitung. Der Phasenumformer ist durch Verbindung mit einer Drehsüromerregermaschine so beschaffen, daß dieser Fahrleitung stets nur Strom mit dem Leistungsfaktor i oder Voreilung entnommen werden kann. Dabei lassen sich die Verhältnisse so einstellen, daß eine nicht fahrende oder mit geringer Zugkraft fahrende Lokomotive sogar noch voreilenden Strom. in das Einphasennetz abgeben kann. Dies hängt damit zusammen, daß die Magnetisierungsströme innerhalb dieses Phasenumformers selbst erzeugt werden. Dadurch liegt aber auch die- Möglichkeit vor, die Magnetisierungsströme für die Motoren vom Phasenumformer in beliebiger, fast unbeschränkter Größe zu beziehen, und damit kommt man dazu, daß man Umformer und Motoren mit Luftspalten bauen kann, die dem Bahnbetrieb angemessen sind und sichere Betriebsverhältnisse ergeben, wie beispielsweise Luftspalte von 3 rnm, die sich durchweg für derartige Lokomotiven bei anderen Systemen bewährt haben. Darüber hinaus gibt die Möglichkeit der Erzeugung beliebiger Magnetisierungsströme den Vorteil, daß man die Spannung in den Motoren bei höherer Belastung steigern kann und damit deren Dauerleistung und Wirkungsgrad auf den jeweils günstigsten Wert bringen kann. Wird dem Fahrdrahte die Leistung unter Voreilung entnommen, so ist von einem wesentlichen Spannungsabfall nicht viel die Rede, im Gegenteil können die Fahrzeuge zur Aufrechterhaltung der Spannung beitragen. Dabei läßt sich der Phasenumformer bequem für die im Einphasenbetrieb heute üblichen hohen Spannungen von 15 ooo Volt bauen.The invention offers the following advantages for locomotive operation: It uses a single-phase line for operation. The phase converter is designed in such a way that it is connected to a turntable exciter so that only current with the power factor i or lead can be drawn from this contact line. The conditions can be set in such a way that a locomotive that is not moving or driving with a low tractive force even has a leading current. can deliver into the single-phase network. This is due to the fact that the magnetizing currents are generated within this phase converter itself. As a result, there is also the possibility of obtaining the magnetizing currents for the motors from the phase converter in any, almost unlimited size, and this means that converters and motors can be built with air gaps that are appropriate for rail operations and result in safe operating conditions such as air gaps of 3 mm, which have proven themselves consistently for such locomotives in other systems. In addition, the possibility of generating any desired magnetizing currents gives the advantage that the voltage in the motors can be increased at higher loads and thus their continuous output and efficiency can be brought to the most favorable value in each case. If the power is drawn from the contact wire with a lead, there is not much talk of a significant voltage drop; on the contrary, the vehicles can help maintain the voltage. Here, the phase converter can easily build for the usual in single phase today, high voltages of 1 5 ooo volts.

Es sei noch besonders hingewiesen auf den Asynchroncharakter dieses Phasenumformers. Es sind bereits Anordnungen, auch für Lokomotiven bekannt geworden, bei denen ein synchroner Phasenumformer verwendet wird, dessen Läufer eine Polwicklung trägt, die mit Gleichstrom erregt wird. Auch die Verwendung eines solchen Synchronumformers bringt große Nachteile mit sich, die in der Betriebsunsicherheit synchroner Maschinen liegen. An und für sich ist das Inbetriebsetzen synchroner Maschinen schwierig; aber auch wenn man sich über diese Schwierigkeiten durch Anbringen von Dämpferwicklungen oder Selbstänlaufwicklungen hinweghilft, so bleiben doch noch die Schwierigkeiten, die sich dem Synchronumformerbetrieb bieten, bestehen, die mit dem Schwanken sowohl der Spannung als auch der Frequenz im Fahrdraht zusammenhängen. Beide verursachen Pendelungen und leichtes Außertrittfallen, mindestens Störungen des Betriebes und Aufnahme hoher Stromstöße. Auch diese Schwierigkeiten sind durch den vorliegenden asynchronen kompensierten Phasenumformer beseitigt, da derselbe infolge seines asynchronen Verhaltens weder gegen Spannungsschwankungen noch gegen Frequenzschwankungen empfindlich ist und nicht pendeln kann. Ein weiterer Vorteil dieses asynchronen Verhaltens liegt noch darin, daß beim Anfahren der Lokomotive infolge des Schlupfes Energie aus der Rotormasse des Umformers herangezogen wird.Attention should also be drawn to the asynchronous character of this Phase converter. There are already arrangements, also known for locomotives, where a synchronous phase converter is used, the rotor of which has a pole winding which is excited with direct current. Also the use of such a synchronous converter has major disadvantages, namely the operational uncertainty of synchronous machines lie. In and of itself, starting up synchronous machines is difficult; but also if you find out about these difficulties by attaching damper windings or self-winding helps, the difficulties still remain which offer the synchronous converter operation exist, which with the fluctuation both the voltage as well as the frequency in the contact wire are related. Both cause Pendulum swings and easy stepping out of step, at least operational disruptions and Absorption of high current surges. These difficulties are also due to the present asynchronous compensated phase converter eliminated as the same as a result of its asynchronous Behavior neither sensitive to voltage fluctuations nor to frequency fluctuations is and cannot commute. Another benefit of this asynchronous behavior is nor is that when the locomotive starts up due to the slip, energy from the Rotor mass of the converter is used.

Wohl ist schon vor langer Zeit einmal vorgeschlagen worden, bei einer Einrichtung zur Umformung von Einphasenstrom in Mehrphasenstrom mit Hilfe eines Phasenumformers, insbesondere für Eisenbahnbetrieb, den Läufer des Umformers durch eine Mehrphasenerregeranordnung mit Strom von der Schlupffrequenz zu erregen. Dieser Vorschlag blieb aber in der Folgezeit gänzlich unbeachtet. Man wandte sich viehmehr den Synchronumformern zu, deren Vorzüge gegenüber den Asynchronumformern besonders hoch bewertet wurden. Auch die Erfindung der Kompensationswicklung für Drehstromerregermaschinen brachte in der herrschenden Anschauung über die vorteilhafteste Art der Umformung für Einphasenstrom auf Mehrphasenstrom bei Bahnen keine Änderung hervor. Ebensowenig dachte man daran, zu der bekannten asynchronen Umformereinrichtung eine Regeleinrichtung zur Beeinflussung der Spannung der Antriebsmotoren hinzuzufügen. Die neue Kombination bringt aber, wie im vorstehenden gezeigt, so große Vorteile sowohl gegenüber der altbekannten asynchronen Umformereinrichtung als auch gegenüber der inzwischen bevorzugten synchronen Umformereinrichtung, daß sie beiden gegenüber als weit überlegen bezeichnet werden muß.It was suggested a long time ago, at one of them Device for converting single-phase electricity into multiphase electricity with the aid of a Phase converter, especially for railway operations, the converter rotor to excite a multi-phase exciter arrangement with current from the slip frequency. This In the following period, however, the suggestion was completely ignored. One turned more cattle the synchronous converters, their advantages compared to the asynchronous converters were rated highly. Also the invention of the compensation winding for three-phase exciter brought in the prevailing view of the most advantageous type of transformation for single-phase power to multi-phase power for railways no change. Neither one thought of adding a control device to the known asynchronous converter device to influence the voltage of the drive motors. The new combination but brings, as shown above, so great advantages over both the well-known asynchronous converter device as well as compared to the now preferred synchronous converter device that they are referred to as far superior to both must become.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Locomotive drive with phase converter for conversion from single or multi-phase current to current of any number of phases with asynchronous behavior, characterized by a multi-phase rotor (9, 1o, i i) of the phase converter (5) Separately excited multi-phase excitation machine with electricity from the slip frequency of the converter (6o) with compensation winding and a control arrangement (31 to 34) for influencing the voltage of the drive motors (53, 54). a. Locomotive drive according to claim i, characterized in that the mechanical coupling of the phase converter (5) through an electric coupling is replaced by a synchronous machine by means of a drive. 3. Locomotive drive according to claim i, characterized in that in a single one Winding system in the stator of the phase converter (5) between the primary one Winding branch (63) and the secondary winding branch (6, 7, 8) a scatter path (58) is switched on. 4. A method for tempering the phase converter according to claim i, characterized in that part of the secondary winding (7, 8) in the stator during the tempering period is used as an art phase. 5. Procedure for operating the phase converter according to claim i, characterized in that the stored in the engine flywheels Energy is used by influencing the slip to compensate for the load.