DE541914C - Umformerlokomotive - Google Patents

Description

• Umformerlokomotive Es werden Wechseistromlokomotiven für den Betrieb mit der bei Kraftnetzen üblichen Periodenzahl 5o ausgeführt, um die großen Drehstromkraftnetze der allgemeinen Landesversorgung unmittelbar zum Betrieb von Vollbahnen ohne Stromumformung heranziehen zu können. Zu diesem Zweck wird entweder Einphasenstrom in Drehstrom umgeformt, und die Antriebsmotoren werden mit Drehstrom gespeist, oder der Einphasenstrom wird in Gleichstrom umgeformt, die Triebmotoren sind dann Gleichstrom-Hauptstrom-Motoren.
• Der vom Netz gespeiste Einphasenmotor ist hierbei bisher entweder ein Asynchroninduktionsmotor oder ein Synchronmotor. Der Asynchroninduktionsmotor zeichnet sich durch seine Unempfindlichkeit gegen Belastungsstöße aus, wie sie im Bahnbetrieb häufig auftreten und nicht zu vermeiden sind. Er hat jedoch den Nachteil, daß sein Leistungsfaktor schlecht ist, insbesondere bei kleinen Geschwindigkeiten und kleinen Belastungen. Wählt man hingegen einen Synchronmotor, der einen guten Leistungsfaktor aufweist,so muß man seine starkeEmpfindlichkeit gegen Belastungsstöße, also die Möglichkeit des Außertrittfallens, und ferner die schwierige Anlaufschaltung in Kauf nehmen.
• Die bestehenden Schwierigkeiten werden nach der Erfindung dadurch vermieden, daß als Antriebsmotor des Lokomotivumformers ein Einphaseninduktionsmotor dient, der von einer an sich bekannten Drehstromerregermaschine für Schlupfperiodenzahl erregt ist. Die betriebsmäßige Kupplung eines Asynchronmotors mit einer Drehstromkollektorhintermaschine ist zwar an sich bekannt, jedoch ist die Anwendung eines Einphasenasynchronmotors, der mit einer vom Einphasennetz gespeisten Drehstromerregermaschine gekuppelt ist, zum Antrieb eines Lokomotivumformers neu. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird der Motor unmittelbar an die Fahrdrahtspannung gelegt, so daß der schwere Leistungstransformator fortfällt.
• Der Asynchronmotor ist in an sich bekannter Weise mit einem Gleichstromgenerator gekuppelt. Dieser speist in Leonard-Schaltung die Bahnmotoren. Durch Fremderregung der Bahnmotoren und Regelung des Leonard-Generators wird eine praktisch verlustfreie Nutzbremsung im ganzen Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeuges erreicht. Der Rotor des Asynchronmotors ist hierbei mehrphasig, z. B. dreiphasig, ausgeführt. m Es sind schon für andere Betriebe Leonard-Umformer mit Drehstromerregermaschinen gebaut worden. Die Drehstromerregermaschinen wurden aber stets durch Drehstrom erregt. Nach der Erfindung wird die Drehstromerregermaschine jedoch vom Einphasennetz unter Zwischenschaltung eines Phasenumformers (Arno-Umformers) gespeist. Vorteilhaft wird hierbei der Arno-Umformer über einen Spannungsteiler nicht an das Hochspannungswechselstromnetz unmittelbar angeschlossen, sondern von einer Anzapfung der Hauptwicklung des Induktionsmotors aus erregt. Erfindungsgemäß wird ein Teil der Feldwicklung der Bahnmotoren in der Bremsperiode als Gegenkompoundwicklung im Ankerkreis belassen, um in der Bremsperiode, in welcher die Antriebsmotoren fremderregt auf den Leonard-Generator zurückspeisen, starke Stoßwirkungen durch zu schnelle Regelung am Leonard-Generator oder durch plötzliche Gefälländerungen zu vermeiden.
• Die Erfindung besteht somit in der Kombination zweier an sich bekannter Merkmale - der Verwendung eines mit einer Drehstromerregerhintermaschine versehenen asynchronen Einphaseninduktionsmotors und eines von diesem Motor angetriebenen Leonard-Satzes zur Speisung der Gleichstromantriebsmotore für den Lokomotivumformer -, wobei die Drehstromerregerhintermaschine über einen Arno-Umformer vom Einphasennetz gespeist wird. Die Erfindung besitzt folgende Vorteile: Der angewandte Einphaseninduktionsmotor mit Drehstromkollektorhintermaschine hat bei allen Geschwindigkeiten und Belastungen einen sehr guten Leistungsfaktor. Der schwere Leistungstransformator entfällt. Der Induktionsmotor ist gegen Belastungsstöße unempfindlich und besitzt eine einfache Anlaufschaltung. Durch die Anordnung der Regelung des Leonard-Generators und durch die Fremderregung der Bahnmotoren wird eine fast verlustfreie Nutzbremsung bei allen Lokomotivgeschwindigkeiten erreicht.
• Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Einphaseninduktionsmotor .¢ wird mit Hilfe einer Kunstphase, die über die Drosselspule 3 mittels der Ölschalter i und 2 an das Netz parallel zur Hauptphase gelegt wild, angelassen, indem der Widerstand g langsam kurzgeschlossen wird. Durch einen Umschalter erfolgt dann der Anschluß des Ankers an die Drehstromerregermaschine 8, nachdem diese über den Arno-Umformer 6 und den Hilfstransformator 5 mit einer Anzapfung der Arbeitswicklung des Induktionsmotors verbunden ist. Zwecks genauer Einstellung der Speisespannung der Drehstromerregermaschine8 ist ein Drehstromtransformator 7 zwischen Phasenumformer 6 und Erregermaschine 8 geschaltet. Der Arno-Umformer wird ebenfalls mittels Kunstphase angelassen. Mit dem Einphaseninduktionsmotor sind außer der Drehstromerregermaschine unmittelbar gekuppelt der Leonard-Generator io, dessen Erregermaschine ii und die Hilfserregermaschine 13, die zur Fremderregung der Motoren 14 bis ig der Bremsperiode dient. Die Fahrtregelung geschieht durch den regelbaren Feldwiderstand 12 im Erregerkreis des Leonard-Generators, die Bremsregelung, gegebenenfalls nach Kurzschluß der Kompoundwicklung des Leonard-Generators io, ebenfalls durch den Feldwiderstand i2. Die Feldwicklungsteile, die bei der Bremsschaltung in den Ankerkreisen der Motoren 14 bis 19 verbleiben, verhindern eine ungleiche Stromstärke in den parallel geschalteten Ankern und dämpfen außerdem, wie schon vorstehend erwähnt, plötzliche Stromstöße ab. Da die Spannung der Hilfserregermaschine 13 nicht geregelt wird, so kann diese Maschine gleichzeitig zur Lieferung von Hilfsstrom, z. B. für Beleuchtung und Steuerung, herangezogen werden. Ähnlich kann die Erregermaschine ii, deren Spannung ebenfalls wenig schwankt, zur Stromlieferung von Hilfsantrieben, Lüftermotoren, Kompressormotoren u. dgl. benutzt werden. Nach der Einleitung sind derartige Umformerlokomotiven besonders für die übliche Periodenzahl 5o verwendbar. Es kann aber auch vorteilhaft sein, solche Maschinen für niedrigere Periodenzahlen, z. B. 25 oder 16 2/3, zu bauen..

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Umformerlokomotive, dadurch gekennzeichnet, daß ein Asynchroneinphaseninduktionsmotor (q.), insbesondere Hochspannungsmotor, in Verbindung mit einer vom Netz über einen Phasenumformer (6) gespeisten Drehstromerregermaschine (8) einen auf gemeinsamer Welle angeordneten Gleichstromgenerator (io) antreibt, der die Fahrzeugmotoren (i.¢ bis ig) in Leonard-Schaltung speist.
2. 2. Umformerlokomotive nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nutzbremsung auf das Netz durch Fremderregung der bei Fahrbetrieb in Reihenschlußschaltung betriebenen Fahrzeugmotoren (1q. bis 19) unter Regelung der Bremskraft und der Geschwindigkeit durch Regelung der Spannung des Leonard-Generators (io) stattfindet.
3. 3. Umformerlokomotive nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Hauptstromwicklung der Fahrzeugmotoren bei Fremderregung im Ankerkreis verbleibt, um beim Bremsen als Gegenverbundwicklung zu arbeiten und dadurch starke Strom- und Bremsstöße abzudämpfen. q..
4. Umformerlokomotive nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks genauer Einstellung der Speisespannung der Drehstromerregermaschine (8) ein Drehstrointransformator (7) zwischen Phasenumformer (6) und Erregermaschine (8) geschaltet ist.
5. 5. Umformerlokomotive nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenumformer (6) über einen Hilfstransformator (5) an eine Anzapfung der Arbeitswicklung des Einphaseninduktionsmotors angeschlossen ist.
6. 6. Verfahren zum Anlassen des Induktionsmotors (q.) des Umformeraggregates nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (q.) mittels einer Kunstphase (3) angelassen und der Rotor über Widerstände (g) langsam kurzgeschlossen wird, alsdann der Phasenumformer (6) ebenfalls an Spannung gelegt wird und schließlich der Rotor des Induktionsmotors (q.) auf die Drehstromerregermaschine geschaltet wird unter Sicherung der vorgesehenen Reihenfolge der Schaltoperationen durch gegenseitige Beeinflussung der Schalter.