DE628377C - Gleichrichterschaltung fuer die Stromversorgung von Lichtnetzen durch die Betriebsspannung elektrisch betriebener Wechselstrombahnen - Google Patents

Description

• Gleichrichterschaltung für die Stromversorgung von Lichtnetzen durch die Betriebsspannung elektrisch betriebener Wechselstrombahnen Bei der Stromversorgung von Lichtnetzen durch die Betriebsspannung von mit Wechselstrom betriebenen elektrischen Bahnen wird als Quelle für den Beleuchtungsstrom in vielen Fällen die Fahrleitungsspannung benutzt. Aus verschiedenen Gründen ist es zweckmäßig, dem Lichtnetz eine Sammlerbatterie parallel zu schalten, und deshalb muß der zur Beleuchtung benutzte Strom vor seiner Verwendung durch Gleichrichter gleichgerichtet werden. Die Batterie hat unter anderem auch die Aufgabe, im Fall des Ausbleibens der Fahrleitungsspannung als Notbeleuchtungsbatterie zu dienen. Sie muß demzufolge in normalem Betrieb an einer erhöhten Ladespannung liegen, um sie nach jeder Entladung selbsttätig wieder in den vollen Ladezustand zu bringen.
• Da die Ladespannung einer Batterie erheblich höher ist als ihre Entladespannung, die im vorliegenden Fall mit der nominellen Lichtspannung übereinstimmen muß, so hat man vielfach einen festen oder selbstveränderlichen Widerstand vorgesehen, der den Lampen während ihres Betriebes mit Fahrleitungsstrom vorgeschaltet wird und die Überspannung von den Lampen fernhält. Ein solcher Widerstand bringt aber erhebliche Energieverluste mit sich und verursacht bei der Anschaffung erhebliche Kosten, sofern es sich um einen selbstveränderlichen Widerstand handelt. Ist die Periodenzahl des Wechselstromes verhältnismäßig klein, z. B. 162/g Perioden, so ist der gleichgerichtete Strom stark wellenförmig und würde ein unzulässiges Flimmern des Lichtes verursachen, wenn dies nicht auf irgendeine Weise unterdrückt wird.
• Die Erfindung gibt für diese Aufgabe eine zweckvolle Lösung. Es wird nämlich die Gleichrichteranlage aus zwei Teilen hergestellt, von denen der erste unmittelbar mit dem Lampennetz verbunden ist und eine Spannung gleich der nominellen Lampenspannung abgibt, und der zweite eine Spannung erzeugt, die, wenn sie zur Spannung des ersten '.feiles hinzugefügt ist, mit dieser zusammen die für die Batterie gewählte Ladespannung entstehen läßt. Ist dem Gleichrichter eine Batterie parallel geschaltet, so entsteht in dieser ein mittlerer Wert der elektrolytischen Gegenspannung, der den oberen und unteren Momentangrenzwerten der zugeführten wellenförmigen Spannung nicht das Gleichgewicht halten kann. Infolgedessen erhält der Stiom, der in der Batterie durch die wellenförmige Spannung hervorgerufen wird, noch eine viel stärkere wellenförmige Abweichung von seinem Mittelwert (die vom inneren Widerstand der Batteriezellen abhängt), als der Wellenform der zugeführten Spannung entspricht. Die Amplituden dieser übergelagerten starken Stromwellen vernichten in den Ohmschen und induktiven Widerständen der Gleichrichter, des Transformators usw. den größten Teil der Amplituden der übergelagerten Spannungswellen-und bewirken auf diese Weise, -daß die am 'Lichtnetz ankommende Spannung-eine fast reine Gleichspannung ist. Um die Amplituden des Übergelagerten Wellenstromes nicht allzu groß werden zu lassen und um die spannungsausgleichende Wirkung dieser Amplituden zu erhöhen, kann mit Vorteil zwischen den Gleichrichter und die Batterieeine Drosselspule eingeschaltet werden.
• Die spannungsausgleichende` Wirkung der Batterie wird dadurch noch erheblich erhöht, daß in den Zeiten, wo die Augenblickswerte der Spannung unter den Mittelwert sinken, die Batterie nach den Lampen Strom abgibt, d. h. als Pufferbatterie wirkt.
• Es sind verschiedene Schaltungen bekannt, bei denen ein Lichtnetz unter Verwendung einer Batterie und einer parallel geschalteten Maschine gespeist wird, wobei für die Erzielung der nötigen Ladespannung der Batterie eine kleine Zusatzmaschine vorgesehen ist. Bei diesen bekannten Schaltungen spielt es aber keine Rolle, in welcher Weise die Zusatzmaschine gegenüber dem Lichtnetz geschaltet ist, da der von ihr gelieferte Strom ein Gleichstrom ist, während im Fall der Verwendung von Gleichrichtern, insbesondere beim Eisenbahnbetrieb, der vom Gleichrichter gelieferte Strom starke und ein Flimmern des Lichtes hervorrufende Pulsationen aufweist.
• Die Erfindung wählt daher unter den verschiedenen für Maschinenbetrieb zum Teil bereits bekannten Sehaltungen solche aus, welche ein Flimmern der angeschlossenen Lampen. sicher vermeiden.
• In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
• In der Abb. i ist die Batterie in zwei Teile Il und 12 unterteilt. Dem Batterieteil 11 werden so viel Zellen zugeteilt, daß die nominelle Lichtspannung für ihn die Ladespannung darstellt, die man für die Wiederaufladung der Zeilen anwenden will. Er ist während des Betriebes unmittelbar mit dem Lichtnetz G und mit dem ersten Gleichrichterteil CE verbunden. Die Zellenzahl des Batterieteiles 1" der vom zweiten Gleichrichterteil D, F aufgeladen wird, bestimmt sich aus dem Zusammenhang, daß die Entladespannung der beiden Batterieteile, wenn sie in Reihe geschaltet werden, die nominelle Lichtspannung ergibt.
• Die beiden Gleichrichter E und F sind, wie die beigesetzten Plus- und Minuszeichen erkennen lassen, mit den gleichnamigen Polen miteinander verbunden. Bei dieser Schaltung ist also der Batterieteil 11 unmittelbar mit dem Lichtnetz G verbunden und ist imstande, vermöge seiner Pufferung die Lampenspannung praktisch vollkommen konstant zu halten. Der von der kleineren Transformatorsekundärwicklung D erregte Magnetschalter K legt beide Batterieteile in Reihe an das Lichtnetz, sobald die Wechselspannung ausbleibt, und verbindet beim Auftreten der Wechselspannung jeden Batterieteil zwecks Aufladung je mit dem zugehörigen Einzelgleichrichter. Um in den Batterien die Amplitude des übergelagerten Stromes in ihrer Größe zu beschränken, <ist zwischen die Batterie und die Gleichrichter eine Drosselspule M eingeschaltet.
• Der Umstand, daß bei der Schaltung die beiden Gleichrichter mit gleichnamigen Polen miteinander verbunden sind, ermöglicht im Fall der Anwendung eines Quecksilbergleichrichters die Unterbringung beider Gleichrichter in einem Gefäß mit geneinsamer Kathode L, wie in Abb. 2 angedeutet. In diesem Fall kann der über die- Zusatzbatterie I2 laufende Gleichstromkreis zur dauernden hrregung des Gleichrichters benutzt werden. Als Erregerstrom fließt dann über den Gleichrichter der sogenannte Dauerstrom des voll aufgeladenen Batterieteiles 12.
• Bei der Erfindung sind alle Gleichrichtersysteme verwendbar, also außer den schon erwähnten Quecksilberdampf gleichrichtern auch Trockengleichrichter, z. B. Kupfer-Oxydul-Gleichrichter, Gleichrichter mit Quecksilberdampffüllung und Glühkathoden, Edelgasgleichrichter mit Glühkathoden usw.
• Als Gleichrichtertransformator kann ein besonderer Transformator Verwendung finden; man kann aber auch einen Teil der Wicklung des Lokomotivtransformators verwenden.
• Zur Unschädlichmachung der Schwankungen des Effektivwertes der Fahrleitüngsspannung, die sich bis auf die Lampen fortpflanzen, können die verschiedenen dafür in Betracht kommenden Verfahren benutzt werden, also insbesondere eine Regelung mit primär vorgeschaltetem Induktionsregler, Regelung mit Anzapfungen in Stufenschaltung am Transformator, Regelung mit Steuergittern am Gleichrichter mit verdünnter Quecksilberdampf- oder Edelgasfüllung.
• Die Erfindung läßt sich nicht nur für die Beleuchtung von elektrisch betriebenen Eisenbahnzügen verwenden, sondern auch für die Lichtnetze von Unterstationen, Dienstgebäuden, Bahnhöfen usw., die durch die Fahrleitungsspannung gespeist werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gleiehrichtersehaltung für die Stromversorgung von Lichtnetzen durch die Betriebsspannung elektrisch betriebener Wechselstrombahnen, bei welcher eine vorhandene Batterie beim Ausbleiben der Betriebsspannung die Stromlieferung für das Beleuchtungsnetz übernimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichteranlage aus zwei Teilen (C, E und D, F) besteht, von denen der erste (C, E) unmittelbar mit dem Lampennetz (G) verbunden ist und eine Spannung gleich der nominellen Lampenspannung abgibt, und der zweite (D, F) eine Spannung erzeugt, die, wenn zur Spannung des ersten Teiles hinzugefügt, mit dieser zusammen die für die Batterie gewählte Ladespannung entstehen läßt, und daß auch die Batterie in zwei Teile geteilt ist, von denen der erste (T1) während des Lichtbetriebes von der Fahrleitung aus mit dem mit dem Lampennetz (G) parallel geschalteten ersten Gleichrichterteil (C, E) verbunden ist und eine solche Zellenzahl aufweist, daß die nominelle Lichtspannung für ihn die angestrebte Batterieladespannung bedeutet, während der zweite Batterieteil (I2) an den zweiten Gleichrichterteil (D; F) angeschlossen ist und so viel Zellen besitzt, daß die beiden Batterieteile, wenn in Reihe geschaltet, eine Entladespannung ungefähr gleich der nominellen Lichtspannung ergeben, wobei der zweite Gleichrichterteil (D, F) auf eine Spannungserzeugung eingestellt ist, die für den zweiten Batterieteil (T2) ebenfalls die angestrebte Ladespannung ergibt.
2. 2. Gleichrichterschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gleichrichterteile (C, E und D, F) mit den beiden Batterieteilen (1l und T2) die positive Zuleitung gemeinsam haben.
3. 3. Gleichrichterschaltung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Anwendung von OuecksilberdarnpfgleichrichternbeideTeile der Gleichrichteranlage (C, E und D, F) zusammen nur ein Gleichrichtergefäß mit gemeinsamer Kathode (L) benutzen. q.. Gleichrichterschaltung nach den Ansprüchen i bis 3; dadurch gekennzeichnet, daß ein von der speisenden Wechselspannung beeinflußter elektromagnetischer Umschalter bei Ausbleiben der Spannung die beiden Batterieteile (.T1, 12) in Reihe schaltet und parallel zu den Lampen (G) legt, und der im erregten Zustand die Schaltung herstellt, bei der jeder der beiden Batterieteile (1i und T2) von dem ihm zugeordneten Gleichrichterteil aufgeladen wird.