DEP0044081DA - Umformertriebfahrzeug, das mit Wechselstrom einer Frequenz von oberhalb 15 Hz gespeist und durch Gleichstrom-Fahrmotoren getrieben wird - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Umformertriebfahrzeug, das mit Wechselstrom einer Frequenz von oberhalb 15 Per./sec gespeist und durch Gleichstrom-Fahrmotoren getrieben wird.

Umformertriebfahrzeuge sind an sich bekannt. Sie wurden schon bei Beginn der Elektrifikation der Eisenbahnen mit Einphasenwechselstrom einer Frequenz von oberhalb 15 Hz angewendet, als man noch nicht imstande war, einen für den Betrieb von Vollbahnen geeigneten Antriebsmotor für einphasigen Wechselstrom zu bauen. Die Umformung in den leichter durch die damaligen Motoren zu beherrschenden Gleichstrom geschah durch einen rotierenden Umformersatz auf der Maschine selbst.

Heute liegen die Verhältnisse aus anderen Gründen ähnlich. Man ist bestrebt, aus Gründen der Wirtschaftlichkeit zum elektrifizierten Eisenbahnbetrieb Einphasenwechselstrom gleicher Frequenz wie derjenigen der Landesenergieversorgung mit Wechselstrom - in dem Falle meist dreiphasigen - überzugehen. Auch bei dieser Aufgabe ist es schwierig und bisher nur in relativ schwachen Leistungseinheiten gelungen, einen unmittelbar mit Einphasenwechselstrom von höherer Frequenz als beispielsweise 16 2/3 oder 25 Hz arbeitenden Bahnmotor zu entwickeln. Die Gründe sind bekannt und brauchen hier nicht näher ausgeführt zu werden.

Man hat versucht, elektrische Lokomotiven für einen Betrieb mit Einphasenwechselstrom von 50 Hz - dies entspricht der gebräuchlichen Frequenz der Landesenergienetze in Europa - entwickeln. Hierfür sind in letzter Zeit insbesondere die Versuche der Deutschen Reichsbahn auf der Strecke der Höllentalbahn massgebend geworden.

Man entwickelte für den ZWeck der 50 Hz-Traktion eigene Kollektormotoren, die den 50 Hz-Einphasenstrom unmittelbar im Motor verarbeiten, die aber durch die Umständlichkeit ihrer Konstruktion als Doppelkollektormotoren mit einer insbesondere allzu grossen Vielzahl von Brüsten benachteiligt sind. Die entscheidende Schwierigkeit bietet die Kommutierung.

Eine andere Ausführung, die den Einphasenstrom in Drehstrom umformt, ist diejenige von Krupp mit einem als Phasenumformer arbeitenden Einphaseninduktionsmotor mit Zwischenläufer und Drehstromhintermotor. Mit einem Phasenumformer arbeitet auch das Kando-System für 50 Hz in Ungarn. Diese Lösungen sind ebenfalls rein motorisch zu verwickelt, ganz abgesehen von der viel zu geringen Regelbarkeit mit nur wenigen Geschwindigkeitsstufen.

Die Wechselstrom-Gleichstrom-Umformermaschinen scheinen die geeignete Lösung zu sein, aber man verwendete bisher ausser dem rotierenden Umformersatz, der insbesondere zufolge seines hohen Gewichtes und seiner umlaufenden Massen kein erstrebenswertes Zusatzgerät für ein Triebfahrzeug ist, vorzugsweise den Quecksilberdampfgleichrichter, dessen Vakuumhaltung insbesondere die entscheidenden Schwierigkeiten bot, die seine weitere Verwendung in Frage stellen. Man könnte einen pumpenlosen Quecksilberdampfgleichrichter anwenden, hat dann aber den Nachteil, diesen nach einer gewissen Zeit gegen einen neuen solchen auswechseln zu müssen.

Um diese Nachteile der bisherigen Ausführungen zu vermeiden, wird erfindungsgemäss ein mechanischer Gleichrichter vorgeschlagen, der den Wechselstrom in Gleichstrom für die Gleichstrom-Fahrmotoren umformt.

Diese Gleichstrom-Fahrmotoren können dabei so geschaltet werden, dass sie auch mit Gleichstrom gebräuchlicher Fahrspannung unmittelbar betrieben werden können.

Der grosse Vorteil eines dergestalt aufgebauten Triebfahrzeuges besteht darin, dass mechanische Gleichrichter, zunächst gleichgültig welcher Bauart, einen geringeren Raumbedarf, ein geringes Gewicht und einen geringen Unterhaltungsbedarf bei genügender Leistungsfähigkeit gegenüber den bisherigen Ausführungsformen von Triebfahrzeugen für 50 Hz-Einphasenstrom aufweisen. Es ist bei geeigneten Konstruktionen der mechanischen Gleichrichter ohne weiteres möglich, ohne die schwere Glättungsdrossel zur Glättung des Gleichstromes auszukommen, wodurch weiterhin entscheiden an Gewicht und Kosten gespart wird. Die Umkehrbarkeit des Gleichrichtungsprinzips ist für die Zwecke der elektrischen Nutzbremsung gewahrt, Ueberlastbarkeit und gute Regelbarkeit, letztere insbesondere durch Hochspannungsregelung, sind gegeben.

Der grösste Vorteil dieser Ausführung besteht aber in der vielfältigen Verwendbarkeit des Triebfahrzeuges auf den verschiedenen Stromsystemen. So kann ein so entwickeltes Triebfahrzeug sowohl auf dem 50 Hz-Einphasennetz als auch auf den üblichen Gleichstromnetzen von 1500 oder 3000 Volt Fahrdrahtspannung verkehren. Man braucht dazu nur die Gleichstrom-Fahrmotoren entsprechend zu schalten. Der Uebergang des gleichen Triebfahrzeuges vom 50 Hz-Einphasennetz auf das Gleichstromnetz und umgekehrt ist für manche Länder wie Frankreich und Italien von geradezu entscheidender Bedeutung. Endlich kann das gleiche Triebfahrzeug auch auf 16 2/3 Hz-Bahnnetze übergehen. Man braucht dazu nur den Transformator für die Frequenz von 16 2/3 Hz, also mit entsprechend grösseren Eisenquerschnitt als für 50 Hz allein, auszulegen, was gewichtsmässig hinsichtlich des grossen Vorteils dort, wo auf vorhandene 16 2/3 Hz-Bahnnetze übergegangen werden soll, durchaus zu verantworten ist. Damit ist eine aussergewöhnlich universelle Verwendbarkeit eines solchen Triebfahrzeuges, nämlich auf den drei massgebenden Stromsystemen der elektrischen Traktion, gegeben, die ihm einen entscheidenden Vorsprung gegenüber anderen Ausführungsarten sichert.

Claims (3)

1.) Umformertriebfahrzeug, das mit Wechselstrom einer Frequenz von oberhalb 15 Hz gespeist und durch Gleichstrom-Fahrmotoren getrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein mechanischer Gleichrichter vorgesehen ist, der den Wechselstrom in Gleichstrom für die Gleichstrom-Fahrmotoren umformt.

2.) Umformertriebfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstrom-Fahrmotoren so geschaltet werden können, dass sie auch mit Gleichstrom gebräuchlicher Fahrspannung unmittelbar betrieben werden können.

3.) Umformertriebfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der auf dem Triebfahrzeug notwendige Transformator zum Heruntertransformieren der Wechselspannung für den Betrieb mit mindestens zwei Frequenzen, z.B. 50 Hz und 16 2/3, ausgelegt ist.