DEP0044081DA

DEP0044081DA - Converter traction vehicle that is fed with alternating current with a frequency of more than 15 Hz and driven by direct current traction motors

Info

Publication number: DEP0044081DA
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr.-Ing. Lörrach Meyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1951-04-12

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.The invention relates to a converter traction vehicle which is fed with alternating current with a frequency of more than 15 per./sec and is driven by direct current traction motors.

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.Converter traction vehicles are known per se. They were already used at the beginning of the electrification of the railways with single-phase alternating current with a frequency of more than 15 Hz, when it was not yet possible to build a single-phase alternating current drive motor suitable for the operation of mainline railways. The conversion into direct current, which was easier to control with the motors of the time, was done by a rotating converter set on the machine itself.

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.Today the situation is similar for other reasons. Efforts are being made, for reasons of economy, to switch to electrified railway operation with single-phase alternating current of the same frequency as that of the state power supply with alternating current - in this case mostly three-phase. Also with this task is It was difficult and so far only succeeded in relatively weak power units to develop a rail motor that works directly with single-phase alternating current of higher frequency than, for example, 16 2/3 or 25 Hz. The reasons are known and do not need to be detailed here.

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.Attempts have been made to develop electric locomotives for operation with single-phase alternating current of 50 Hz - this corresponds to the frequency used in national energy networks in Europe. The attempts of the Deutsche Reichsbahn on the route of the Höllentalbahn have recently become decisive for this.

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.For the purpose of 50 Hz traction, the company developed its own collector motors which process the 50 Hz single-phase current directly in the motor, but which are at a disadvantage due to the complexity of their construction as double-collector motors with a particularly large number of breasts. Commutation presents the decisive difficulty.

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.Another version that converts the single-phase current into three-phase current is that of Krupp with a single-phase induction motor working as a phase converter with an intermediate rotor and a three-phase rear motor. The Kando system for 50 Hz in Hungary also works with a phase converter. These solutions are also involved in a purely motorized manner, quite apart from the far too low controllability with only a few speed levels.

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.The AC-DC converter machines seem that suitable solution, but up to now, apart from the rotating converter set, which, in particular due to its high weight and rotating masses, is not a desirable additional device for a traction vehicle, preferably the mercury vapor rectifier, the vacuum maintenance of which presented the decisive difficulties which put its further use in question put. You could use a pumpless mercury vapor rectifier, but then you have the disadvantage of having to replace it with a new one after a certain time.

Um diese Nachteile der bisherigen Ausführungen zu vermeiden, wird erfindungsgemäss ein mechanischer Gleichrichter vorgeschlagen, der den Wechselstrom in Gleichstrom für die Gleichstrom-Fahrmotoren umformt.In order to avoid these disadvantages of the previous embodiments, a mechanical rectifier is proposed according to the invention, which converts the alternating current into direct current for the direct current traction motors.

Diese Gleichstrom-Fahrmotoren können dabei so geschaltet werden, dass sie auch mit Gleichstrom gebräuchlicher Fahrspannung unmittelbar betrieben werden können.These direct current traction motors can be switched in such a way that they can also be operated directly with direct current common traction voltage.

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.The great advantage of a traction vehicle constructed in this way is that mechanical rectifiers, irrespective of the type, require less space, are lightweight and require little maintenance with sufficient performance compared to previous embodiments of traction vehicles for 50 Hz single-phase current. With suitable constructions of the mechanical rectifier it is easily possible without the heavy smoothing choke for smoothing the direct current get along, which further saves a lot of weight and costs. The reversibility of the rectification principle is ensured for the purposes of electrical regenerative braking, overload capacity and good controllability, the latter in particular through high-voltage regulation, are given.

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.The greatest advantage of this design is the fact that the traction vehicle can be used in a variety of ways on the various power systems. A traction vehicle developed in this way can run on the 50 Hz single-phase network as well as on the usual direct current networks of 1500 or 3000 volts contact wire voltage. You only need to switch the DC traction motors accordingly. The transition of the same locomotive from the 50 Hz single-phase network to the direct current network and vice versa is of decisive importance for some countries such as France and Italy. The same locomotive can finally switch to 16 2/3 Hz rail networks. You only need to design the transformer for a frequency of 16 2/3 Hz, i.e. with a correspondingly larger iron cross-section than for 50 Hz alone, which is of great advantage in terms of weight where the existing 16 2/3 Hz rail network is to be used , is entirely responsible. This means that such a traction vehicle can be used exceptionally universally, namely on the three decisive power systems of electrical traction, which gives it a decisive advantage over other types of construction.

Claims

1.) Converter traction vehicle fed with alternating current with a frequency of more than 15 Hz and driven by direct current traction motors, characterized in that a mechanical rectifier is provided which converts the alternating current into direct current for the direct current traction motors.

2.) Converter traction vehicle according to claim 1, characterized in that the direct current traction motors can be switched so that they can also be operated directly with direct current common traction voltage.

3.) Converter traction vehicle according to claim 1, characterized in that the transformer necessary on the traction vehicle for stepping down the AC voltage is designed for operation with at least two frequencies, e.g. 50 Hz and 16 2/3.