DE844022C - Einrichtung zum Anlassen, Regeln und bzw. oder Schalten von Wechselstromkreisen - Google Patents

Einrichtung zum Anlassen, Regeln und bzw. oder Schalten von Wechselstromkreisen

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DE844022C
DE844022C DES19212A DES0019212A DE844022C DE 844022 C DE844022 C DE 844022C DE S19212 A DES19212 A DE S19212A DE S0019212 A DES0019212 A DE S0019212A DE 844022 C DE844022 C DE 844022C
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DE
Germany
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alternating current
current
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Expired
Application number
DES19212A
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English (en)
Inventor
Werner Dipl-Ing Rambold
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/24Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines
    • B60L9/26Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines single-phase motors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

  • Einrichtung zum Anlassen, Regeln und bzw. oder Schalten von Wechselstromkreisen Es ist bekannt, zur Spannungsregelung von Wechselstrommotoren, insbesondere bei Triebfahrzeugen, die Fahrzeugtransformatoren mit einer Reihe von Anzapfungen zu versehen, die abwechselnd über Schaltkontakte an die beiden Zweige einer vor dem Verbraucher angeordneten Stromverzweigung geführt sind. Dabei bedient man sich verschiedenartiger Einrichtungen und Schaltungen, um die bei der Stufenschaltung auftretenden Schaltvorgänge zu beherrschen. Man verwendet dazu beispielsweise den bekannten Kollektorfeinregler. Aber auch damit läßt sich ein mitunter erheblicher Kontaktabbrand nicht ohne weiteres verhindern, zumal bei hohen Strömen und großen Schalthäufigkeiten. .
  • Durch die Erfindung lassen sich jedoch diese Schwierigkeiten besser beherrschen. Sie bezieht sich auf eine Einrichtung zum Anlassen, Regeln und bzw. oder Schalten von Wechselstromkreisen (Wechselstromverbrauchern), insbesondere von Motoren elektrischer Triebfahrzeuge, unter Verwendung eines Spannungsteilers (Stufentransformators, Stufenwiderstandes), dessen aufeinanderfolgende Anzapfungen über Schaltkontakte abwechselnd an die beiden Zweige einer vor dem Verbraucher angeordneten Stromverzweigunggelegtsind. Erfindungsgemäß ist jeder derartige Stromzweig über eine Wechselstromwicklung einer mittels Gleichstromvormagnetisierung steuerbaren Drosselspule geführt. Eine solche Einrichtung gestattet es, jeweils. vor dem Schalten von einer Stufe auf die andere durch entsprechende Steuerung der Gleichstromvormagnetisierung die Hauptlast des Stromes von dem zu öffnenden gtf leinen r zur gleichen Zeit geschlossenen Schaltkontakt. zu verschieben und damit den zu öffnenden Schaltkontakt zu entlasten, so daß er stromlos oder nahezu sttoMlos geschaltet werden kann. Auf diese Weise läßt sich die Lebensdauer der Kontakte wesentlich erhöhen.
  • Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert.
  • i ist der mit Wechselstrom gespeiste Fahrdraht; 2 der Stromabnehmer, 3 der Transformator eines elektrischen Triebfahrzeuges. i3, a4, 15, 16, 17 sind' die an aufeinanderfolgende Atxzapfungen dieses Spannungsteilers angeschlossenen Schaltkontakte. Die Schaltkontakte 13 und 14 sind bei dem dargestellten Betriebszustand geschlossen, die Schaltkontakte 15 bis 17 geöffnet..Die Schaltkontakte sind abwechselnd. an die beiden Zweige io und 2o einer Stromverzweigung geführt, die tor dem Stromkreis des Verbrauchers 30, beispielsweise des Fahrmotors oder der Fahrmotoren, liegt. In den beiden Stromkreisen liegen Wechselstromwicklungen i i und 21 einer Drosselspule, die durch regelbar gespeiste Gleichstromvormagnetisierungswicklungen 12, 22 und 23 in ihrem Magnetisierungszustand beeinflußt werden kann.
  • Es ist hier *eine dreischenklige Drosselspule mit zwei auf den äußeren Schenkeln aufgebrachten Wechselstromwicklungen dargestellt. Es könnten grundsätzlich auch zwei getrennte Drosselspulen, je eine für einen Stromzweig, verwendet werden. Werden die Drosselspulenhälften durch Regeln ihrer Gleichstromvormagnetisierungen in ihrem Magnetisierungszustand zwisdhen einem ungesättigten und dem Sättigungszustand gegensinnig verändert, so wird damit der Wechselstrom, sofern zwei benachbarte Schaltkontakte gleichzeitig geschlossen sind, willkürlich von dem einen auf den anderen Stromzweig bzw. Schaltkontakt abgedrängt, da bekanntlich eine gesättigte Drosselspule einen sehr geringen, eine ungesättigte Drosselspule dagegen einen sehr hohen Wechselstromwiderstand hat., Durch Verwen= dung eines gemeinsamen brosselspulenkernes für die Wechselstromwicklungen i i und 21 in den beiden Stromzweigen läßt sich eine wesentliche Verringerung des Aufwandes erreichen.
  • Die zwei getrennten Glreichstromvormagnetisierungswicklungen 12 und 22 sind auf die Kernhälften so aufgebracht, daß in ihnen keine sekundären Wechsel-EMKK von den WechselstrQmwicklungen i i und 21 her induziert werden können.. Man kann zu diesem Zweck die einzelnen Sehenkel des Magnetkörpers, auf denen .diese Gleichstromvormagnetisierungswicklungen sitzen, geschlitzt ausführen und die Gleichstrocnvormagnetisierungswicklungen so anordnen, daß ein stationärer magnetischer Kraftfluß (Gleichfluß) längs der Schlitze entsteht, so daß der von den Wechselstron qwicklungen i i und 2i herrührende Wechselfluß keine transformatorischen EMKK in den Gleichstromvormagnefisierungswicklungen entstehen läßt.
  • Wird die Gleichstromvormagnetisierung in ein# zelnen Schenkeln big zur Sättigung des Kerneisens erhöht, so kann, wie an sich bekannt, eine Sperr-Wirkung für den magnetischen. Wechselfluß in diesen Schenkeln erreicht werden, wenn durchentsprechende Wahl der Gleichstromamperewindungen die Summe der beiden entgegengesetzten Teilflüsse gleich Null gemacht wird. ' Wird zunächst der linke Schenkel, gegebenenfalls eitisch-ließlich der linken oberen und unteren Jochteile; .durch Gleichstromvormagnetisierung mit Hilfe der Gleichstromvormagnetisierungswicklung 12 ge-Sperrt; so kann die Wechselstromwicklung i i in erster Annäherung nur ein Luftfeld erzeugen, wodurch ihr Widerstand auf einen Bruchteil des Wertes bei geschlossenem Eisenweg herabsinkt. Damit erhält der Verzweigungspunkt 31 das Potential der dem Schaltkontakt 13 zugeordneten Transformatoranzapfung abzüglich des kleinen Streuspannungsabfalls der Wechselstromwicklung i i. Die Wechselstrotuwicklung 2i, deren zugehörige Kernteile in diesem Augenblick nicht durch Gleichstrom vormagnetisiert sind, wobei der Mittelschenkel gleichfalls nicht vormagnetisiert ist, erzeugt einen. ungestörten magnetischen Fluß, der sich über den Mittelschenkel schließt. Die Wechselstromwicklung 21 nimmt dabei nur den Magnetisierungsstrom auf, wobei praktisch die volle Stufenspannung des Transformators 3 an ihr auftritt.
  • Wird andererseits die Gleichstromvormagnetisierung des linken Schenkels und der linken Jochteile aufgehoben und der rechte Schenkel mit den entsprechenden Jochteilen nunmehr durch Gleichstrom vormagnetisiert, so verlagert sich das Potential des Punktes 31 auf dasjenige der dem Schaltkontakt 14 zugeordneten Transformatoranzapfung, und die Wechselstromwicklung 21 führt nunmehr den Motorstrom, während die Wechselstromwicklung i i nur den Magnetisierungsstrom führt und die Stufenspannung des Transformators 3 aufnimmt.
  • Durch eine solche Steuerung des magnetischen Kreises mittels der Gleichstromvormagnetisierungswicklungen läßt sich also die Motorspannung von der Spannung der dem Schaltkontakt 13 zugeordneten Transformatoranzapfung auf die Spannung der dem Schaltkontakt 14 zugeordneten Transformatoranzapfung bringen, ohne daß hierzu im Hauptstromkreis Schaltvorgänge oder Bewegungen irgendwelcher Teile erforderlich sind.
  • Um das Potential des Punktes 31 und damit die Motorspannung auf den Mittelwert der Spannungen an der dem Schaltkontakt 13 zugeordneten Transformatoranzapfung und der dem Schaltkontakt 14 zugeordneten 'Transformatoranzapfung zu legen, wodurch sich eine zusätzliche Spannungsdauerstufe gewinnen ließe, wird bei nicht gleichstromvormagnetisiertem linkem und rechtem Schenkel und der entsprechenden Jochteile der Mittelschenkel gleichstromvormagnetisiert und damit gesperrt. Die Wechselstromwicklungen i i und 21 nehmen dann jeweils etwa den halben Motorstrom auf, wobei sich der magnetische Fluß von den äußeren Schenkeln allein über die Joche schließen kann und damit das Amperewindungsgleichgewicht in den Wechselstromwicklungen i i und 21 erzwingt.
  • Alle Zwischenzustände zwischen diesen drei besonderen Betriebszuständen können als Dauerfahrstufe durch entsprechende Bemessung der Gleichstromvormagnetisierungen mittels einer entsprechenden besonderen Schalteinrichtung angesteuert werden.
  • Um die Schaltung für die weitere Hochregelung der Spannung und damit zum Übergang von der dem Schaltkontakt 14 zugeordneten Transformatoranzapfung auf die dem Schaltkönrtakt 15 zugeordnete Transformatoranzapfung vorzubereiten, sobald das Potential des Punktes 31 die Spannung der dem Schaltkontakt 14 zugeordneten Transformatoranzapfung erreicht hat, wird die Verbindung der Wechselstromwicklung i i mit der dem Schaltkontakt 13 zugeordneten Transformatoranzapfung durch Abschalten des Schaltkontaktes 13 unterbrochen. Dabei ist lediglich der Magnetisierungsstrom der Wechselstromwicklung i i zu unterbrechen, wobei sich der Abschaltvorgang unter der niedrigen Stufenspannung dies Transformators 3 vollzieht, also verhältnismäßig einfache Schaltbedingungen vorfindet.
  • Die Drosselspule wird zweckmäßig für die höchste auftretende Stufenspannung bemessen. Die Einrichtung ist dann nicht an eine gleichmäßige Stufung des Haupttransformators gebunden; vielmehr können die Stufenspannungen beispielsweise im unteren Spannungsbereich kleiner und im oberen. Spannungsbereich größer gewählt sein.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Anlassen, Regeln und bzw. oder Schalten von Wechselstromkreisen (Wechselstromverbrauchern), insbesondere von Motoren elektrischer Triebfahrzeuge, unter Verwendung eines Spannungsteilers, beispielsweise eines Stufentransformators, dessen aufeinanderfolgende Anzapfungen über Schaltkontakte abwechselnd an die beiden Zweige einer vor dem Verbraucher angeordneten Stromverzweigung geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stromzweig über eine Wechselstromwicklung einer mittels Gleichstromvormagnetisierung steuerbaren Drosselspule geführt ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wechselstromwicklungen auf verschiedenen Schenkeln eines gemeinsamen Drosselspulenkerns angebracht sind, deren Magnetisierungszustände voneinander abweichend, insbesondere gegensinnig, zwischen einem ungesättigten und dem Sättigungszustand mittels der Gleichstromvormagnetisierung regelbar sind.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromvormagnetisierung mittels getrennter Gleichstromvormagnetisierungswicklungen bewirkt wird, die derart auf die vön ihnen zu beeinflussenden Teile des magnetischen Kreises aufgebracht sind, daß eine Induzierung von sekundären Wechsel-EMKK in, ihnen vermieden ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gleichstromvormagnetisierungswicklungen tragenden Schenkel bzw. Jochteile des @ magnetischen Kreises jeweils in Längsrichtung geschlitzt und paarweise mit in solchem Sinn gewickelten Gleichstromvormagnetisierungswicklungen versehen sind, daß ein stationärer magnetischer Kraftfluß (Gleichfluß) längs der Schlitze entsteht.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine dreischenklige Drosselspule verwendet ist, deren Mittelschenkel ebenso wie die beiden Außenschenkel mit einer Gleichstromvormagnetisierungswicklung versehen ist.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen des Spannungsteilers verschieden groß sind.
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