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Einrichtung zur Speisung von Gleichstrommotoren, die zeitweise als
Generatoren laufen, aus einem Wechselstromnetz mittels gittergesteuerter Entladungsgefäße
In der Patentschrift 544 107 ist eine -Einrichtung zur Speisung von Gleichstrommotoren,
die zeitweise als Generatoren laufen, aus einem Wechselstromnetz mittels nur in
einer Richtung stromdurchlässiger, gittergesteuerter Entladungsgefäße beschrieben.
Der für den Wechsel der Energierichtung erforderliche Umschalter, der die Anschlüsse
der Gleichspannungszuleitungen vertauscht, ist mit dem die Phase der Steuerwechselspannung
einstellenden Phasenregler derart gekuppelt, daß die Umschaltung nur bei Phasenopposition
von Steuer- und Anodenspannung möglich ist.
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Wie in der Patentschrift ausgeführt ist, kann man die oben beschriebene
Maßnahme sowohl bei einzelnen Verbrauchern als auch bei durch gittergesteuerte Gleichrichter
gespeisten Verbrauchernetzen, beispielsweise Bahnanlagen, anwenden. Für die zweite
Möglichkeit empfiehlt sich selbsttätige Umschaltung und Einstellung des Phasenreglers.
Dies geschieht beim Ausführungsbeispiel in Abb. 5 der Patentschrift 544 107 mittels
eines polarisierten Relais, das in Abhängigkeit vom Gleichstromnetz betätigt wird.
Die vorliegende Erfindung gibt einen anderen Weg an, der auch die Spannungsverhältnisse
im Wechselstromnetz berücksichtigt. Gemäß der Erfindung erfolgt die Umschaltung
und Einstellung des Phasenreglers in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der
Spannung im Wechselstromnetz und der Spannung im Gleichstromnetz.
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Um den Vorteil der vorgeschlagenen Neuerung zu erkennen, muß man berücksichtigen,
daß die Gleichspannung sowohl von der Belastung als auch von den Schwankungen des
den Gleichrichter speisenden Wechselstromnetzes abhängig ist. Diese Nachteile machen
sich sowohl bei Spannungssenkungen als auch bei Spannungserhöhungen im Wechselstromnetz
bemerkbar. Dies soll beispielsweise an einer Bahnanlage erläutert werden: Tritt
eine Spannungssenkung ein, dann spricht zwar beim Bremsen das Stromrückgewinnungsschütz
auf der Lokomotive an, sobald die Differenz zwischen der Spannung an der Maschine
und der Spannung im Netz eine bestimmte Höhe überschritten hat. Am Netz herrscht
aber in diesem Zeitpunkt noch eine Spannung, die niedriger ist als die Vergleichsspannung
9i
in Abb. 5 der Patentschrift 544 107. Die Umschaltung kann daher nicht erfolgen.
Eine Bremsung kann daher, da der Bremsstromkreis noch offen ist, nicht eintreten,
so daß die Gefahr vorliegt, daß der Zug eine unzulässig hohe Geschwindigkeit annimmt.
Wollte man dies verhüten, so müßte der Führer seine Aufmerksamkeit außer auf das
Stromrückgewinnungsschütz auch noch auf den Strommesser richten, der den Bremsstrom
anzeigt. Dadurch würde eine zu große Inanspruchnahme des Personals hervorgerufen
werden.
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Bei Spannungserhöhungen im Wechselstromnetz überwiegt die Gleichspannung
die Vergleichsspannung 9i in Abb. 5 der angegebenen Patentschrift und bewirkt dadurch
eine Umschaltung, unabhängig davon, ob auf der Strecke gebremst wird oder nicht.
Das hat zur Folge, daß bei Nichtbremsung der Umschalter fortgesetzt umgelegt wird,
was für den Betrieb unerwünscht ist.
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Die vorstehend geschilderten Nachteile werden bei Anwendung des hier
vorgeschlagenen Erfindungsgedankens vermieden. Für den Vergleich der beiden Spannungen
kann man beispielsweise einen Differenzspannungsmesser verwenden. Ein derartiges
Meßgerät besitzt zwei voneinander getrennte Spulengruppen, die gemeinsam auf eine
Kontaktgebeeinrichtung arbeiten und sich normalerweise in ihrer Kraftwirkung derart
aufheben, daß die Kontaktgebeeinrichtung eine Nullstellung einnimmt. überwiegt nun
die Kraftwirkung desjenigenTeiles, der von der Gleichstromseite her gespeist wird,
so bewegt sich die Kontaktgebevorrichtung nach einem Anschlag hin und schließt damit
einen Steuerstromkreis, der die Umschaltung und Einstellung des Phasenreglers bewirkt.
Dieser Vorgang wird also beispielsweise in dem Augenblick eintreten, in dem die
Lokomotive mit der erhöhten Bremsspannung sich ans Fahrleitungsnetz schaltet.
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In der Abb. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Das primäre Wechselstromnetz i speist über den Gleichrichtertransformator
2 und den gittergesteuerten Gleichrichter 3 das Gleichstromnetz 4, beispielsweise
eine Gebirgsbahn. Die Steuerelektroden erhalten ihre phasenveränderliche Wechselspannung
von einem Drehtransformator 5. Die Läuferwicklung des Drehtransformators ist, wie
schematisch angedeutet ist, mit dem Umschalter 6 gekuppelt. Beide werden von einem
Differenzspannungsmesser 7 gesteuert; der eine Teil dieses Gerätes ist ein elektrodynamisches
System und wird vom primären Wechselstromnetz i erregt, und der zweite ist ein Drehspulsystem,
das vom sekundären Gleichstromnetz 4 gespeist wird. Selbstverständlich besteht auch
die Möglichkeit, für den wechselstromgespeisten Teil ein Drehspulsystem zu verwenden,
wenn nur der Speisewechselstrom gleichgerichtet wird, z. B. mittels Trockengleichrichter.
Wählt man für beide Teile Drehspulsysteme, so hat dies den Vorteil, daß sie beide
gleiche Kennlinien besitzen.
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In Abb. 2 ist eine Schaltanordnung mit _ einem Differenzspannungsrelais
dargestellt. Das Differenzspannungsrelais enthält die wechselstromgespeiste Spule
71 und die gleichstromgespeiste Spule 74. Je nach der Stellung der Kontaktgebevorrichtung
werden entweder Kontakte 72 und 73 oder 75 und 76 geschlossen, wodurch Steuerströme
ausgelöst werden. In der gezeichneten Stellung schließt die Kontaktgebevorrichtung
die Kontakte 75 und 76. Die Systeme 71: und 74 befinden sich im Gleichgewicht, d.
h. es wird Energie aus dem Wechselstromnetz i an das Gleichstromnetz 4 abgegeben.
Die Steuerspannungsquelle 8 erregt das Solenoid 9 1 und hält den Schalter
6 in der gezeichneten Stellung, wie sie auch in Abb. i angenommen ist. Erfolgt jetzt
Nutzbremsung, so überwiegt die Beeinflussung der Spule 74, die Kontakte 75 und 76
werden geöffnet und die Kontakte 72 und 73 geschlossen. Das hat zur Folge, daß das
Solenoid 9a erregt wird und eine Umlegung des Schalters 6 bewirkt.
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Die Kupplung des Umschalters 6 mit dem Drehtransformator 5 ist in
beiden Abbildungen nicht gezeichnet. Sie kann in einer Weise, wie sie bereits in
der Patentschrift 5441a7 beschrieben ist, ausgeführt werden. Sie kann aber auch
in folgender Weise ausgeführt werden: In Abb. 2 sind noch zwei Stromkreise io und
ii angedeutet, die ebenfalls von der Kontaktgebeeinrichtung des Differenzspannungsmessers
7 gesteuert werden. In jedem.dieser Stromkreise möge eine Magnetspule liegen. Führt
der Kreis i i Strom, so bewirkt die in ihm angeordnete Magnetspule eine derartige
Verstellung der Läuferwicklung des Drehtransformators, daß die Gitterwechselspannung
gegen die Anodenwechselspannung eine kleine Phasennacheilung besitzt; führt der
Kreis io Strom, so bewirkt die in diesem Kreis angeordnete Magnetspule eine Verstellung
der Läuferwicklung in dem Sinne, daß die Gitterwechselspannung nacheilt. Sind die
Magnetspulen beider Kreise stromlos, was während des Umschaltens der Kontaktgebevorrichtung
der Fall ist, so wird die Läuferwicklung durch Federn o. dgl. in einer solchen Stellung
gehalten, daß Gitterwechselspannung und Anodenwechselspannung in Phasenopposition
sind. Durch richtige Bemessung der Zeitkonstanten der Kreise io, ii, 9i und 92 und
der mecbanischen
Trägheiten der einzelnen Schaltorgane kann man
es erreichen, daß die Umschaltung mittels des Schalters 6 dann erfolgt, wenn Gitterwechselspannung
und Anodenwechselspannung in Phasenopposition oder nahezu in Phasenopposition sind.
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Es empfiehlt sich, zum Schutze der Anlage einen überstromschnellschalter
im Gleichstromkreis vorzusehen, der bei Kurzschlüssen das Gleichstromnetz abschaltet.
Dieser überstromschnellschalter kann im vorliegenden Fall noch eine andere Aufgabe
erfüllen: Bleibt bei Nutzbremsung die dem Transformator 2 vom Wechselstromnetz i
zugeführte Gegenspannung aus, so wird die Bremsspannung über eine oder zwei Phasen
der Sekundärwicklung des Transformators 2, deren Gleichstromwiderstand bekanntlich
sehr klein ist, kurzgeschlossen. Das bedeutet eine unzulässige Beanspruchung des
Gleichrichters und des Transformators, was vermieden werden muß. Zur Verhütung des
Anwachsens des Kurzschlußstromes bis zu seinem Größtwert wird man zweckmäßigerweise
den Überstiomschnellschalter durch ein vom Netz i abhängiges Minimalspannungsrelais
betätigen.