DE882415C - Umformeranordnung zur Umformung von insbesondere Gleichstrom hoeherer Spannung in Wechsel-, Dreh- oder Gleichstrom niedrigerer Spannung mit einem aus Stromrichtermotor und Generator bestehenden Maschinensatz - Google Patents

Description

• Umformeranordnung zur Umformung von insbesondere Gleichstrom höherer Spannung in Wechsel-, Dreh- oder Gleichstrom niedrigerer Spannung mit einem aus Stromrichtermotor und Generator bestehenden Maschinensatz Die Erfindung bezieht sich auf eine Umformeranordnung zur Umformung von insbesondere Gleichstrom höherer Spannung in Wechsel-, Dreh-oder Gleichstrom niedrigerer Spannung mit einem aus Stromrichtermotor und Generator bestehenden Maschinensatz. Sie geht darauf aus, möglichst an Baugewicht und Platzbedarf zu sparen und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Beide Maschinen des Maschinensatzes können auf der gleichen Welle sitzen.
• Erfindungsgemäß ist der Maschinensatz für sehr hohe Drehzahlen (3ooo bis 30 ooo U/min) ausgelegt, 'kann infolgedessen klein und leicht gebaut werden, auch wenn es sich um verhältnismäßig große Leistungen handelt. Kontaktapparate, wie Schleifringe oder Stromwender, werden am besten vermieden, indem man in an sich bekannter Weise die umlaufenden Erregerteile der beiden Maschinen an mitumlaufende Synchronmaschinen mit eingebauten Gleichrichtern anschließt und auch den Generator als Synchronmaschine ausführt. Die bei sehr höhen Drehzahlen entstehende hohe Frequenz des Generators stört nicht, wenn man den erzeugten Wechsel- oder Drehstrom anschließend über Gleichrichter in Gleichstrom umformt. Die Anordnung wirkt dann wie ein Gleichstromtransformator und eignet sich besonders für den Bahnbetrieb, wo hochgespannter Gleichstrom !des Fahrdrahtes in niedergespannten Gleichstrom für die Fahrmotoren umgeformt werden soll. Die Spannungsregelung läBt sich mit einfachen Mitteln durchführen, desgleichen die Ein- und Ausschaltung des hochgespannten Gleichstromes.
• Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Beispiels näher erläutert.
• Von einem Fahrdraht i mit hochgespanntem Gleichstrom nimmt eine elektrische Lokomotive oder ein von ihr getrennter Umformerwagen über einen Schleifbügel 2, einen Trennschalter 3 und eine Glättungsdrosselspule 4 Strom ab. Zur weiteren Glättung dient ein zwischen dem Trennschalter 3 und der Glättungsdrosselspule 4 an Erde E angeschlossener Glättungskreis 5.
• Der abgenommene Gleichstrom wind über eine Umrichteranordnung 6 mit gesteuerten Ventilen; Gittern 41 und Steuergeräten 40 in Drehstrom umgeformt, der über einen Leistungsschalter 7; z. B. einen Expänsionsschältersatz, und einen regelbaren Transformator 8 der Ständerwicklung 9 eines Synchronmotors io zugeführt wind.
• Mit i i ist die Erregerwicklung des Läufers 12, reit 13 seine Dampferwicklung bezeichnet. 2o' ist ein Drehströmsynchrongenerator mit einer Ständerwicklung 21, einem Läufer 22, einer Erregerwicklung 23 und einer Dämpferwicklüng 24. Die Läufer i2 und 22 sitzen auf einer gemeinsamen Welle 30 öder sind in anderer Weise fest.miteinander gekuppelt.
• Auf der Welle 30 sitzt der umlaufende Teil 14 einer als Synchrongenerator ausgeführten Erregermaschine 15. Ihr feststehender Teil 16 trägt eine Erregerwicklung 17, ihr umlaufender Teil 14 eine Drehstromwicklung 18 mit eingebauten Gleichrichtern i9. Eine ebensolche Erregermaschine 25 hat der Generator 2o. Hier sind .die entsprechenden Teile mit 244 26 bis 29 bezeichnet. 31 ist ein Anwurfmotor für den Maschinensatz io, 2o. Die ganze Maschinenanordnung ist in einem gemeinsamen Gehäuse 32 untergebracht und wird in irgendeiner an sich bekannten Weise gekühlt. So kann z. B. das Gehäuse 32 mit Wasserstoffgas .gefüllt und mittelbar; wie gekapselte Maschinen, gekühlt sein. 33 und 33' sind Regelwiderstände für die Ströme in den Erregerwicklungen 17 und 27,, die einerseits an eine Batterie 34, andererseits an einen durch das Steuergerät 40 mit Gleichstrom versorgten Ladestromkreis 35 angeschlossen sind. , 36 ist ein regelbarer Ladewiderstand., Der Ladestromkreis 35 speist auch noch über einen Ladewiderstand 36' eine Starterbatterie 3'7 für- den Anwurfmotor 31.
• Über eine Sekundärwicklung 81 des Transformators 8 und über Gleichrichter 42 wird Gleichstrom für die Ladung der Batterien 34 und 37 und die Speisung eines Wechselrich tersteuergerätes 43 gewonnen, das über einen Isoliertransformator 44 an die Drehstromklemmen des Synchronmotors io angeschlossen ist. Der Synchronmotor iö arbeitet als Stromrichtermotör.
• Der Drehstromsynchrongenerator 2o speist über eine Gleichrichteranordnung 5ö die Gleichstrommotoren Sri beispielsweise .die Fährmotoren einer Lokomotive. Die Spannung dieser Motoren kann in einfacher Weise wie bei einem Leonärdantricb durch Regelung des Widerstandes 33' gesteuert werden.
• Der Maschinensatz 1o, 20 läuft mit hoher Umdrehungs:zähl, beispielweise mit io ooo bis 30 000 U/min. Seine Drehzahl kann beim Anfahren durch den Anwurfmotor 31, im Betrieb durch Regelung des Widerstandes 33 oder des Übersetzungsverhältnisses ödes Transformators 8, verändert wenden, letzteres deshalb, weil nach der Eigenart derartiger Stromric'htermotör-en .die Drehzahl sich so einstellt, .daß, von den Verlusten abgesehen, die innere EMK -der Ständerwicklung 9, die von der Drehzahl und der Erregung des Polrades abhängt, der vom Transformator 8 aufgedrückten Spannung gas Gleichgewicht hält. Die Steuerfrequenz für die Gitter 41 gibt .dabei die Maschine über den Isoliertransformator 44 zwangsläufig vor.
• Da die Betriebsweise von Stromrichtermotoren an sich bekannt ist, desgleichen die Wirkungsweise derUmrichteranordnung 6 mit gesteuerten Ventilen, erübrigt sich deren nähere. Erläuterung. Beim Anfahren des Maschinensatzes wird dieser mittels des Anwurfmotors 31 auf solche Drehzahl gebracht, daß zu beiden Seiten des Leistungsschalters 7 die gleiche Spannung herrscht. Dann kann der Leistungsschalter 7 geschlossen werden, nachdem man zuvor den Trennschalter 3 eingelegt hat. Beim Abschalten wird zunächst der Leistungsschalter 7 geöffnet, dann .der jetzt unbelastete Trennschalter 3. Auf diese Weise umgeht man die Schwierigkeiten der Sc alturig ,'hochgespannten Gleichstromes unter Last.
• Werden die Gleichstrommotoren (Fahrmotoren) 51 zur Nutzbremsung herangezogen, dann muß die Gleichrichteranordnung 5ö entsprechend gesteuert werden. Für die Steuerung steht -die Spannung des Drehströmsynchrongenerators 2o zur Verfügung. Man kann dazu irgendeine an sich bekannte Steuereinrichtung verwenden. An Stelle der Umrichteranordnung 6 mit gesteuerten Ventilen und der Gleichrichteranordnung 5o können auch mechanische Kontakteinrichtungen od..dgl. verwendet werden.
• Wesentliche Vorteile der Erfindung bestehen in dem geringen Material- und ' Platzbedarf des Maschinensatzes 10, 20 und in der hohen Betriebssicherheit und bequemen Regelbarket der Anordnung.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Umformeranordnung zur Umformung von insbesondere Gleichstrom höherer Spannung in Wechsel-, Dreh- oder Gleichstrom niedrigerer Spannung mit einem aus Stromrichtermotor und Generator bestehenden Maschinensatz, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinensatz (io, 2o): für sehr hohe .Drehzahlen (3ooo bis 30 000 U/min) ausgelegt ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, .daß zwischen dem Drehstromsynchrongenerator (20) und dem Verbraucher (Gleichstrommotor 5i) ein Gleich- oder Umrichtersatz (5o) eingeschaltet ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklungen (17, 27) des TUaschinensatzes (io, 2o) an auf der Maschinenwelle (30) sitzende Synchronmaschinen (15, 25) mit eingebauten Gleichrichtern (19, 29) schleifringlos angeschlossen sind.
4. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, .daß Leistungsein- und -ausschaltvorrichtungen (7) auf der Wechsel-oder Drehstromseite des Stromrichtermotors (io) liegen und im Gleichstromhochspannungskreis (2 bis 5) insbesondere nur Trennschalter (3) und Kurzschlußschutzeinrichtungen angeordnet sind, die leistungslos betätigt werden.
5. 5. Anwendung der Anordnung nach den An-. sprüchen i bis .4 zur Gleichstromtransformation. insbesondere für Bahnbetrieb.