DE847621C - Anordnung zum Betrieb von elektrischen Niederspannungsgeraeten in Gleichstromhochspannungsanlagen - Google Patents

Description

• Anordnung zum Betrieb von elektrischen Niederspannungsgeräten in Gleichstromhochspannungsanlagen Hochgespannter elektrischer Gleichstrom, wie er beispielsweise zum Antrieb von elektrischen Bahnen benutzt wird, wird aus Gründen der Wirtschaftlichkeit aus hochgespanntem Wechselstrom erzeugt. Dazu werden umlaufende Umformer und Ventilumformer benutzt. Diese lassen den Wechselstrom nur als Halbwellen in einer bestimmten Richtung durch. Die Gleichspannung besteht also aus einer Folge von Halbwellen. Sie ergeben einen bestimmten Gleichspannungsmittelwert, schwanken aber ständig in gleichbleibendem Rhythmus um diesen Mittelwert. Die Amplituden dieser Schwingungen sind wesentlich geringer als der Gleichspannungsmittelwert. Es handelt sich also bei der durch die Ventilumformer erzeugten Spannung gleichsam utn eine Gleichspannung mit hohem Mittelwert und einer überlagerten niedrigen Wechselspannung. Deren Frequenz hängt von der Phasenzahl und der Frequenz des zum Betrieb der Gleichrichter benutzten Wechselstroms ab. Eine solche der Gleichspannung überlagerte Wechselspannung tritt auch verständlicherweise bei denjenigen Gleichrichteranlagen auf, die umlaufende Umformer in Verbindung mit Ventilumformern oder ohne sie haben.
• Die der Gleichspannung überlagerte Wechselspannung ist in den Anlagen bisher als ein störendes Element bewertet worden, um dessen Beseitigung man sich vergeblich bemüht hat. Die Einrichtungen zum Betrieb mit der hohen Gleichspannung mußten verständlicherweise der hohen Spannung entsprechend gebaut und isoliert sein. Das verteuert naturgemäß diese Einrichtungen erheblich. Bei elektrischen Bahnen wird der hochgespannte Gleichstrom zu deren An-' trieb und zum Betrieb von Glühlampen benutzt, die zu mehreren in Reihe geschaltet sind, ferner zum Betrieb von elektrischen Heizkörpern, Fahrtrichtungsanzeigern u. a. Einrichtungsgegenständen. Alle diese Schaltkreise brauchen Bedienungsschalter, welche dieser hohen Spannung angepaßt sind.
• Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Bauart dieser Einrichtungsgegenstände wesentlich zu vereinfachen und den dafür erforderlichen Kostenaufwand erheblich zu senken. Sie geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die Ausnutzung der der Gleichspannung überlagerten Wechselspannung zum Betrieb dieser Geräte das geeignete Mittel ist, um die Geräte mit niedriggespanntem Wechselstrom oder einem aus diesem niedriggespannten Wechselstrom erzeugten Gleichstrom zu betreiben. Die Wechselspannung läßt sich nämlich in bekannter Weise mit verhältnismäßig einfachen Mitteln aus dem Gleichstrom heraussieben und hat dann je nach der Art des Hochspannungsgleichstroms schon einen so niedrigen Spannungswert, daß die angeschlossenen Geräte als Niederspannungsgeräte gebaut sein können oder läßt sich in eine solche niedrige Spannungsart umformen. Nötigenfalls kann dann dieser niedriggespannte Wechselstrom durch Gleichrichter in niedriggespannten Gleichstrom umgeformt werden.
• Die Erfindung liegt also darin, daß der Wechselstrom, der dem hochgespannten Gleichstrom überlagert ist, aus der Hochspannungsseite der Anlage herausgelöst in niedriggespannter Form zum Betrieb der elektrischen Einrichtungsgegenstände benutzt wird, die als Niederspannungsgeräte gebaut und eingerichtet sind. Dieser niedriggespannte Wechselstrom kann gegebenenfalls auch in niedriggespannten Gleichstrom in bekannter Weise umgeformt werden. Die mit diesem niedriggespannten Strom betriebenen Einrichtungen sind dann also nicht mehr für die hohe Gleichspannung des Gleichstromnetzes, sondern nur für die wesentlich niedrigere Wechselspannung gebaut. Damit können beispielsweise Fahrtrichtungsanzeiger, Glüh- oder Leuchtstofflampen, Heizkörper in Niederspannungsbauart betrieben werden. Der Betrieb dieser Geräte verringert die Gefahren für Publikum und Personal.
• Messungen einer Gleichstromanlage, die mit sechsphasigen Quecksilberdampfgleichrichtern betrieben wird und die eine mittlere Gleichspannung von 5oo V bei 5o Hz liefert, haben beispielsweise eine Wechselspannung von 140 V mit i5o Hz ergeben. Diese niedrige Wechselspannung läßt sich mit bekannten Mitteln so aus der Gleichstromhochspannungsanlage herausnehmen, daß die Wechselstromseite als Niederspannungsanlage betrieben werden kann.
• Der der Gleichstromhochspannung überlagerte Wechselstrom kann auf verschiedene Weise der Gleichspannung entnommen werden. So kann gemäß Abb. i ein Kondensator K vor den Verbraucher geschaltet werden. Um nun zu vermeiden, daß bei einem etwaigen Schaden des Kondensators der hochgespannte Gleichstrom in die Wechselstromanlage fließt, können gemäß Abb.2 auch zwei Kondensatoren in Serie geschaltet werden. Dabei kann oder können dann auch der oder die Kondensatoren mit dem Wechselstromverbraucher oder mit dem Anschlußstück zusammengebaut werden, an das der Wechselstromverbraucherangeschlossen wird. Nötigenfalls kann die Anlage auch so angeordnet werden, daß bei einem Durchschlag des Kondensators die Wechselstiomanlage abgeschaltet wird. Gemäß Abb. 3 kann auch ein Schutztransformator Ty zwischen den Abnahmekondensator K und den Wechselstromverbraucher eingeschaltet werden, damit die Gleichstromspannung bei einem Durchschlag des Kondensators nicht in den Sekundärstromkreis gelangen kann. Gemäß Abb.4 wird der Wechselstrom über einen Transformator Tr dem Gleichstromnetz entnommen, dessen eine Wicklung in Serie mit einem oder mehreren Gleichstromverbrauchern liegt. Dabei kann der Wechselstrom allerdings nur so lange entnommen werden, als der Gleichstromverbraucher eingeschaltet ist. Diese Anordnung eignet sich besonders zur Ladung von Kleinbatterien über ein Gleichrichtergerät. Abb. 5 zeigt eine Lampenfassung mit eingebautem Kondensator und eingesetzter Glühlampe, Abb. 6 eine Anordnung von Glühlampen gemäß der Erfindung in einem Straßenbahnwagen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zum Betrieb von elektrischen Niederspannungsgeräten in Gleichstromanlagen, deren Gleichstrom durch Umformen von hochgespanntem Wechselstrom erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Gleichstrom überlagerte Wechselstrom als Nutzstrom für eine Niederspannungsanlage aus dem Hochspannungsnetz herausgesiebt und der Niederspannungsanlage nur als Niederspannung zugeführt wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i zum Betrieb von elektrischen Niederspannungsgeräten in elektrischen Bahnen, die mit Gleichstromhochspannungsstrom angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Motorwagen oder auf der Lokomotive ein oder mehrere Schaltelemente, Kondensatoren oder Widerstände in Reihe mit einem Transformator in dem hochgespannten Gleichstromkreis angeordnet sind, welcher die Spannungsquelle für den niedriggespannten Wechselstrom oder den daraus erzeugten niedriggespannten Gleichstrom ist, mit dem die Niederspannungsanlage zum Betrieb der elektrischen Geräte gespeist wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hochgespannte Gleichstrom auf die einzelnen Wagen verteilt ist und die darin befindlichen Niederspannungsgeräte an ein oder mehrere in jedem Wagen angeordnete Schaltelemente angeschlossen sind, welche die Stromquelle für den Niederspannungsstrom sind.
4. 4. Anordnung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß darin Sicherungselemente angeordnet sind, welche zuverlässig den Übertritt der Hochspannung in die Niederspannungsanlage verhindern, oder im Schadensfalle die Niederspannungsanlage völlig von der Hochspannungsseite trennen.
5. 5. Anschlußstück sowie Niederspannungsgerät für die Verwendung in Anordnungen nach Anspruch Z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Niederspannungsquelle dienende Schaltelement im Anschlußstück bzw. Niederspannungsgerät angeordnet ist. Angezogene Druckschriften Zeitschrift »Elektrische Bahnen «Z931, S. 277 bis 280; deutsche Patentschrift Nr. 577 oho.