DEP0028367DA - Vorrichtung zum Anlassen und Regeln von mit Niederspannung betriebenen Wechselstrommotoren oder Wechselstrommotorengruppen - Google Patents

Description

Zum Anlassen und Regeln von mit Niederspannung betriebenen Wechselstrommotoren bei elektrischen Triebfahrzeugen ist die Verwendung von Regeltransformatoren bekannt. Diese sind an der Unterspannungswicklung mit Anzapfungen versehen, an denen eine Reihe von Regelschaltern liegt, mittels derer die Wechselstrommotoren an mehr oder weniger grosse Wicklungsteile bzw. Teilspannungen gelegt werden. Um bei solchen Anordnungen die Zahl der benötigten Regelschalter herabzusetzen, kann man diese nach einem bekannten Vorschlag (DRP 711 962) in zwei nebeneinanderliegenden, den beiden Hälften der Unterspannungswicklung zugeordneten Gruppen anordnen; mittels eines zweipoligen Umschalters werden die beiden zu regelnden Wechselstrommotoren bzw. Wechselstrommotorengruppen nach dem Durchschalten sämtlicher Regelschalter der einen Gruppe stromlos auf die andere Gruppe von Regelschaltern umgeschaltet. Beim Zurückschalten der Regelschalter wird also in beiden Gruppen der Anlass- bzw. Regelvorgang für jeden Wechselstrommotor im gleichen Sinne fortgesetzt.

Andererseits sind auch Vorschläge für Anordnungen bekannt, bei denen die Regelung der Motorspannung hochspannungsseitig vorgenommen wird. Es ist z.B. ein Verfahren zur Regelung von zueinander parallel geschalteten Wechselstrommotoren, die mit Niederspannung betrieben werden, bekannt, nach welchen zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit der Anschluss der Fahrleitungsspannung an Anzapfungen der Oberspannungswicklung des Leistungstransformators entlanggeschaltet wird. Hierbei ergeben sich jedoch denkbar ungünstige Streuungsverhältnisse, ausserdem treten an dem nicht stromdurchflossenen Teil der Hochspannungswicklung erhebliche Überspannungen auf.

Bei einer anderen bekannten Schaltung, die zur Regelung eines Wechselstrommotors dient, sind ein an der Oberspannung angeschlossener Transformator in Sparschaltung mit Anzapfungen und ausserdem noch mindestens zwei untereinander gleichartige Transformatoren ohne An- zapfungen vorgesehen. Ihre Oberspannungswicklungen sind mit je einem Ende an den mit Anzapfungen versehenen Transformator fest angeschlossen und mit dem anderen Ende an den Anzapfungen des erstgenannten Spartransformators entlang schaltbar, die Niederspannungswicklungen dagegen liegen unter sich in Reihe und ergeben zusammen die im Unterspannungsnetz benötigte Leistung.

Die Erfindung stellt eine verbesserte Abwandlung der eingangs beschriebenen Anordnung (DRP 711 962) dar. Gemäss der Erfindung sind die Regelschalter einerseits an die Hochspannung führenden Anzapfungen eines Spartransformators (mit z.B. bei Bahnfahrzeugen zwischen Fahrleitung und Erde geschalteter Wicklung) angeschlossen, andererseits in an sich bekannter Art gruppenweise an einem Umschalter.

Ferner sind die beiden Wechselstrommotoren oder Wechselstrommotorengruppen sekundär an je einen Zwischentransformator angeschaltet, wobei der Zwischentransformator primär über den Umschalter wahlweise mit den verschiedenen Regelschaltern bzw. Regelschaltergruppen verbunden ist.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.

Bei dem in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel dargestellten Schaltbild ist 12 der Fahrdraht einer Bahnanlage, 13 der Stromabnehmer und 14 der Hauptschalter. T 1 ist ein für die Fahrdrahtspannung von beispielsweise 15 kV als Spannungsteiler wirkender Spartransformator, der mit Anzapfungen 1 bis 11 versehen ist. An den Anzapfungen 1 bis 11 versehen ist. An den Anzapfungen 1 bis 6 liegt eine Gruppe, an den Anzapfungen 6 bis 11 eine zweite Gruppe im einzelnen nicht dargestellter Regelschalter. Dabei können auch Überschalteinrichtungen von an sich bekannter Art zusätzlich vorgesehen sein. Von den beiden Regelschaltergruppen führt je eine Leitung zu dem zweipoligen Umschalter U. Zwischen seinen beiden Polen einerseits und den beiden Enden der angezapften Hochspannungswicklung des Spartransformators T 1 andererseits liegen die nicht näher bezeichneten Primärwicklungen zweier Zwischentransformatoren T 2 und T 3, an deren ebenfalls nicht näher bezeichneten Sekundärwicklungen die gemeinsam zu regelnden Wechselstrommotoren I und II bzw. entsprechende Wechselstrommotorengruppen, z.B. I, II, I', II'', angeschlossen sind. Die Transformatorwicklungen sind zweckmässig einpolig geerdet.

Beim Anfahren werden nun die im einzelnen nicht dargestellten Regelschalter der beiden Gruppen, von der ausgezogen gezeichneten Stellung ausgehend, im Gleichlauf vom äusseren Ende zur Mitte hin nacheinander und zweckmässig abwechselnd in der Folge 1,11, 2,10, 3,9 usw. geschlossen. Im weiteren Verlauf sind somit beide Zwischentransformatoren T 2 und T 3 mit der Anzapfung 6 verbunden. In dieser Stellung wird der Umschalter U umgelegt, ein Schaltvorgang, der praktisch stromlos vor sich gehen kann.

Daruaf werden die nicht dargestellten Regelschalter in der umgekehrten Reihenfolge 6,7, 5,8, 4,9 usw. betätigt, und auf diese Weise wird der Anlassvorgang fortgesetzt, wobei die gegenseitige Zuordnung der Regelschaltergruppen und der Wechselstrommotoren durch den Umschalter U vertauscht ist.

Es wird also neben der Wirkung, dass wegen der hochspannungsseitigen Regelung die zu schaltenden Stromstärken nur klein sind, noch die weitere Wirkung erzielt, dass mit eienr bestimmten Anzahl Wicklungsanzapfungen bzw. Regelschalter etwa die doppelte Anzahl Schaltstufen gewonnen wird. Das bedeutet, dass sich eine ausserordentlich grosse Anzahl von Schaltstufen bei verhältnismässig geringer Raumbeanspruchung unterbringen lässt und dass sich die einzelnen Stufensprünge sehr klein machen lassen, was im Hinblick auf die Stetigkeit des Anfahrvorganges erwünscht ist. Im übrigen ist es gerade bei eienr hochspannungsseitigen Regelung, wie sie auch beim Erfindungsgegenstand angewendet wird, von besonderer Bedeutung, dass durch die jeweils symmetrische Strombelastung eine gleichmässige und dadurch im Ganzen auch verhältnismässig niedrige Erwärmung bzw. günstige Wärmeabfuhr bei der mit Anzapfungen versehenen Wicklung gewährleistet ist, vor allem wie eine solche Wicklung zweckmässig nicht blank verlegt, sondern mit einer isolierenden Umhüllung versehen wird.

Grundsätzlich kann man die zueinander symmetrisch liegenden Regelschalter der beiden Regelschaltergruppen auch jeweils gleichzeitig schalten. In diesem Falle erhalten die Wechselstrommotoren beider Gruppen in jedem Augenblick gleich grosse Spannung, so dass sie auch gleichgrosse Drehmotoren abgeben. Um aber eine möglichst grosse Stufenzahl und damit eine möglichst stetige Regelung zu erhalten, empfiehlt es sich, die einzelnen Regelschalter der beiden Gruppen, wie vorstehend beschrieben, abwechselnd zu schalten. Allerdings werden dann die Drehmomente beider Wechselstrommotorengruppen jeweils etwas verschieden gross. Um in diesem Falle die Drehmomente einander anzugleichen, kann man nach eienr Weiterbildung der Erfindung die beiden Wechselstrommotorengruppen über einen Stromtransformator miteinander verketten, wie dies in dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 dargestellt ist. In den Niederspannungskreisen der Zwischentransformatoren T 2 und T 3 liegen hier die beiden Wicklungen des Stromtransformators T 4. Er bewirkt einen gewissen Ausgleich der Ströme in den beiden Motorstromkreisen bzw. eine Angleichung der Drehmomente der Wechselstrommotoren 1 und 2.

Man kann auch die Sekundärwicklungen der beiden Zwischentransformatoren T 2 und T 3 untereinander in Reihe und parallel dazu sämtliche Wechselstrommotoren, unter sich in Reihen- oder Parallelschaltung geschaltet, anordnen. In diesem Falle empfiehlt es sich, die beiden Zwischentransformatoren nach Art eines Kerntransformators entsprechend Fig. 3 zusammenzubauen, wobei der Kerntransformator zweckmässig einen dritten Schenkel verhältnismässig schmalen Querschnitts für den Ausgleichsfluss erhält.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Anlassen und Regeln von mit Niederspannung betriebenen Wechselstrommotoren oder Wechselstrommotorengruppen, insbes. für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, bei der die zu regelnden Verbraucher über einen Regeltransformator aus einem Hochspannungsnetz gespeist und durch zwei nebeneinanderliegende, den beiden Hälften der Regeltransformatorwicklung zugeordnete, mittels eines Umschalters wahlweise, d.h. nacheinander bzw. abwechselnd zur Wirkung gebrachte Gruppen von Regelschaltern an die mit Anzapfungen versehene Wicklung des Regeltransformators angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschalter einerseits an die Hochspannung führenden Anzapfungen eins als Spartransformator geschalteten Regeltransformators, andererseits in an sich bekannter Art gruppenweise an den Umschalter angeschlossen sind, und dass die zu regelnden Wechselstrommotoren oder Wechselstrommotorengruppen an je einen Zwischentransformator niederspannungsseitig angeschlossen sind, der hochspannungsseitig über den Umschalter wahlweise mit den verschiedenen Regelschaltergruppen verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Regelschalterantriebe so erfolgt, dass die symmetrisch zueinander gelegenen Regelschalter der beiden Gruppen nacheinander bzw. abwechselnd betätigt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederspannungskreise der Zwischentransformatoren (T2 und T3) durch einen Stromtransformator (T4) miteinander verkettet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederspannungswicklungen der beiden Zwischentransformatoren (T2 und T3) miteiannder in Reihe geschaltet sind und sämtliche Fahrmotoren, unter sich in Reihen- oder Parallelschaltung angeordnet, - abweichend vom Kennzeichnen des Anspruchs - parallel zur Reihenschaltung der Niederspannungswicklungen liegen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Zwischentransformatoren nach Art eines Kerntransformators mit einem dritten Schenkel verhältnismässig schmalen Querschnitt für den Ausgleichsfluss zusammengebaut sind.