DE712439C - Steuereinrichtung fuer elektrische Schienenfahrzeuge, welche durch eine Primaerkraftmaschine angetrieben werden - Google Patents

Description

• Steuereinrichtung für elektrische Schienenfahrzeuge, welche durch eine Primärkraftmaschine angetrieben werden Durch das Patent 699 997 ist eine Steuereinrichtung für durch eine Primärkraftmaschine angetriebene elektrische Schienenfahrzeuge geschützt, bei welcher die Kraftübertragung zwischen Primärkraftmaschine und Triebrädern mittels mehrphasiger, zur Speisung von Asynchronmotoren mit veränderlicher Frequenz dienender Wechselstromgeneratoren erfolgt und die Frequenzregelung der Generatoren durch die Drehzahländerung der Primärkraftmaschine bewirkt wird. Dabei wird eine Reihenschlußkennlinie für den Wechselstromfahrzeugantrieb auf die Weise erzielt, daß mit der bei Einstellung einer beliebigen Grundfahrgeschwindigkeit selbsttätig durch Beeinflussung des Drehzahlreglers der Primärkraftmaschine vor sich gehenden Frequenzänderung die Regelung der Erregung des Hauptgenerators zwangsläufig so erfolgt, daß die Grunderregung gleichzeitig mit dem Fahrtregler gesteuert wird und die Stärke der Grunderregung mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit abnimmt.
• Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung einer derartigen Steuereinrichtung dar. Sie geht von der Erkenntnis aus, daß sich diese Übertragung mit einem wesentlich größeren Nutzeffekt ausführen läßt, wenn die dabei Verwendung findenden elektrischen Maschinen den besonderen Verhältnissen der Übertragungsart angepäßt werden. Wie im Hauptpatent angegeben ist, sind -während der Anfahrperiode, innerhalb der die Frequenz allmählich von ihrem Kleinstivert bis auf ihren normalen Betriebswert ansteigt, große Zugkräfte aufzubringen.
• Im allgemeinen legt man Ein- oder Mehrphasenwechselstrommaschinen so aus, daß sie den Bedingungen eines normalen Betriebes bei gleichbleibender Frequenz von z. B. 5o Perioden genügen. Werden stärkere Belastungen verlangt, als sie den listenmäßigen Maschinen -zugrunde liegen, so wählt man entweder die nächstgrößere Type oder läßt eine besondere Maschine bauen, welche in allen ihren Teilen reichlicher bemessen ist. Bei einem Wechselstromantrieb mit veränderlicher Frequenz., wie er im vorliegenden Falle vorliegt, würde jedoch ein derartiges Vorgehen zu unwirtschaftlichen Maschinen führen, die entweder in dem einen Teil, z. B. im Ständer, angemessen ausgelegt wären, dafür aber im Läufer zu üppigen Materialaufwand aufwiesen, und umgekehrt.
• Um ein großes Anfahrmoment bei einem asynchronen Motor mit kurzgeschlossener Läuferwicklung zu erhalten, könnte man so vorgehen, daß man den Ohmschen Widerstand im Läufen.. vergrößert. Diese allgemein übliche Malinahme verbietet sich aber im vorliegenden Falle aus zwei Gründen: Einmal ergibt ein großer Widerstand r2 unnötig große Verluste bei Nennlast bzw. bei mittleren bis hohen Fahrgeschwindigkeiten, und zweitens nimmt der Motor während des Hochlaufens mit steigender Frequenz infolge der großen Ohmschen Verluste viel Wärme auf, er wird sozusagen elektrisch geheizt und außerdem der Generator unnötig mit Wirklast belastet. Der Übertragungswirkungsgrad würde sowohl bei der Anfahrt als auch während des Betriebes recht ungünstig ausfallen. Außerdem müßten die Maschinen mit Rücksicht auf die dadurch entstehende Verlustwärme ziemlich reichlich bemessen werden.
• Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, d:aß. der Ohmsche Widerstand der Ständerwicklung der Asynchronmotoren gleich oder kleiner als 5o% seines Wertes bei normaler Maschinenauslegung gehalten wird.
• Ein Motor mit einer mechanischen Leistung von N2= 1200 kW, einer Nennfrequenz von 5o Perioden, einer synchronen Drehzahl bei dieser Frequenz von 500 U/min und einer Spannung an den Netzklemmen Ui = 5200 Volt hat beispielsweise bei der- üblichen Auslegung einen Ohmschen Ständerwiderstand von r1= 0,278 Ohm je Phase. Bei einem turboelektrischen Antrieb müßte dieser Ohmsche Ständerwiderstand erfindungsgemäß auf etwa r1 = 0,139 Ohm herabgesetzt, also rund 5 o % kleiner werden.
• Aus den bekannten Gleichungen für das lirei@diagramm ergibt sich, daß das Dreh-M "e"#,#Md des Motors um so größer ist, je kleiner Om? man den Ohmschen Widerstand r1 wählt. Außerdem gilt die Leistungsgleichung Dabei bedeuten: N20 =die an den Läufer abgegebene Leistung, Ni =die aus dem Netz aufgenommene Leistung, r1 # lI' =die primären Kupferverluste, Vr, = die Eisenverluste.
• Die Leistungsgleichung zeigt also, daß ein kleines r1 kleine Verluste bedingt.
• Wie in dem Hauptpatent beschrieben ist, muß bei einem dampfturboelektrischen Antrieb der Generator beim Anfahren und während der ersten Anfahrperiode stark erregt werden. Dies ergibt beim Generator einen mit Rücksicht auf die Aufbringung der erforderlichen Erregeramperewindungen gegenüber normalen Verhältnissen reichlich bemessenen Läufer. Auch beim Generator ist es vorteilhaft, den Ohmschen Widerstand des Ständers kleiner als bei normaler Auslegung zu halten. Erfindungsgemäß soll der Läufer des Generators so ausgelegt werden, daß beim Anfahren 3- bis 4mal so. viel Amperewindungen im Läufer :aufzubringen sind als beim normalen Generatorbetrieb und der Ohmsche Widerstand im Ständer um etwa 500!o kleiner zu halten ist als bei normaler Auslegung.

Claims (1)

1. PATI:NTANSPRUC1I: Steuereinrichtung für elektrische Schienenfahrzeuge, welche durch eine Primärkraftmaschine angetrieben werden und bei welcher die Kraftübertragung zwischen Primärkraftmaschine und Triebrädern vermittels mehrphasiger, zur Speisung von Asynchronmotoren mit veränderlicher Frequenz dienender Wechselstromgeneratoren erfolgt, wobei die Frequenzregelung der Generatoren durch Drehzahländerung der Primärkraftmaschine bewirkt wird, nach Patent 699 997, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der mit veränderlicher Frequenz gespeisten Asynchronmotoren, daß der Ohmsche Widerstand der Ständerwicklung gleich oder kleiner als 50% seines Wertes bei normaler Maschinenauslegung gehalten wird.