DK152417B - Anlaeg til energiforsyning af nytteforbrugere i et skinnekoeretoej - Google Patents

Description

DK 152417 B

Den foreliggende opfindelse angår et energiforsyningsanlæg med en omformer for nytteforbrugere, som kan fødes fra et elektrisk net med jævnspændinger af forskellig størrelse og vekselspændinger af forskellig størrelse og frekvens, og som har en statisk vekselretter, navn-5 lig til en kompressormotor til klimaanlæg i et skinnekøretøj og et batte-riladeapparat, hvor omformeren ved variationer i netspændingen leverer en næsten konstant udgangsspænding og har en som vekselrettertrans-formator tjenende magnetisk spændingskonstantholder, hvortil de nytteforbrugere, som til driften kræver en konstant spænding, er sluttet 10 umiddelbart.

I henhold til teknikkens stade kendes der energiforsyningsaniæg med omformere, som har en vekselretter, der leverer en firkantformet spænding, f.eks. ved hjælp af en såkaldt chopperregulering. Til frembringelse af de for nytteforbrugerne krævede sinusformede vek-15 selspændinger tjener en jævnstrømsreguleringsenhed eller et reguleret ensretterapparat, passende filtre samt en af spole og kondensator bestående jævn strømsmel lem kreds.

Fra "ETR-Eisenbahntechnische Rundschau" 19 (1970), side 226 til 229 kendes også en tyristorvekselretter med reguleret udgangs-20 spænding for fluorescensbelysning i skinnekøretøjer, som i stedet for vekselrettertransformatoren indeholder en magnetisk spændingskonstantholder. Endvidere kendes fra EP-A1 24 448 et energiforsynings-anlæg med en vekselretter og en spændingskonstantholder, hvor der på udgangen af spændingskonstantholderen er tilsluttet lamper, moto-25 rer samt et batteri ladeapparat. Denne kobling har dog ulempen ved en høj tilsyneladende effekt, når motorerne kun løber ved lave omdrejningstal.

Endelig kendes der fra DK fremlæggelsesskrift nr. 149.666 et anlæg, hvor der foran den trefasede vekselstrømsmotor i et klima-30 anlæg er indkoblet en trefaset vekselretter, som over en styret ensretterbro er sluttet til en vekselrettertransformator. En sådan tilslutning af den trefasede vekselstrømsmotor til den som spændingskonstantholder udformede vekselrettertransformator svarende til det ovennævnte EP-A 1 24 448 ville dog til tilpasning til forskeiigge netind-35 gangsspændinger kræve kostbare elektromekaniske omskifteanordnin ger.

Formålet med den foreliggende opfindelse er under bibeholdelse af den kredsløbstekniske forsyning af de øvrige forbrugere at udforme spændingskonstantholderen således, at den uden yderligere om- 2

DK 152417 B

skifteanordninger også ved forskellige indgangsspændinger konstant leverer den rigtige udgangsspænding.

Ifølge opfindelsen opnås dette ved et energiforsyningsanlæg af den indledningsvis angivne art ved, at veksel retteren drives som 5 tyristorvekselstrømsvekselretter med en taktfrekvens pi fra 200 til 400 Hz i midtpunktskobling, at spændingskonstantholderen er dimensioneret for et reguleringsområde på fra 750 volt vekselspænding til 3.750 volt jævnspænding, og at kompressormotoren over en styret ensretterbro og en trefaset vekselretter samt batteriladeapparatet over en 10 styret ensretterbro er sluttet til hver sin af sekundærviklingerne pi spændingskonstantholderen.

I anlægget ifølge opfindelsen udnytter man på den ene side fordelene ved den magnetiske spændingskonstantholder, som navnlig består i, at udgangsspændingen forløber næsten konstant, dvs. at 15 netspændingsvariationer kompenseres, støjspændingsspidser undertrykkes, og kortvarige netsammenbrud udlignes. Endvidere bliver kortslutningsstrømmene begrænset. På den anden side har forbrugerne, såsom motorer og batteriladeapparat, alt efter effektafgivelse en passende tilbagetrappet indgangsspænding til rådighed. Ved 20 hjælp af den "elektroniske cos <p -omkobling" undgås altså en lille fasevinkel. Driften af veksel retteren i den angivne udførelse med en taktfrekvens på fra 200 til 400 Hz sikrer en særlig økonomisk dimensionering af spændingskonstantholderen trods dens reguleringsområde over alle foreliggende indgangsspændinger.

25 Ifølge en videre udformning af opfindelsen bliver den styrede ensretterbro udført i Graetz-kobling fordelagtigt med en tyristorstyring, hvor hvert parallelt koblet par af tyristorer styres over hvert sit styreapparat fra den trefasede vekselretters impulsgiver.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning 30 til tegningen, der skematisk viser et diagram over en udførelsesform for energiforsyningsanlægget ifølge opfindelsen.

Det på tegningen viste energiforsyningsanlæg bliver fødet fra en gennem hele rejsetoget forløbende samleledning 1, som er sluttet til den pågældende køreledning over lokomotivets strømaftager.

35 Energifødningen sker over en sikring 2, en afbryder 3 (kontaktor-kontakt), modstande 4 og 5, idet en indgangsshuntkontakt 6 er parallel koblet med en startmodstand 5. De nævnte koblingselementer følges af en ensretterbro 7, som over en reaktor 8 er sluttet til en vekselretter 10 til 16, 18, 19. Veksel retteren har en takt- 3

DK 152417 B

giver 18, ved hjælp af hvilken tyristorerne 12 og 14 styres med en taktfrekvens pi 400 Hz. Viklingsenderne af primærviklingen 19a i vekselrettertransformatoren 19 er sluttet til spærredioder 13 og 15.

Veksel retteren indeholder endvidere en kommuteringsreaktor 10, en 5 kommuteringskondensator 45 samt friløbsdioder 11 og 16. Anoderne i tyristorerne 12 og 14 samt katoderne i dioderne 13 og 15 er over kommuteringskondensatoren 45 forbundet med hinanden. Endvidere er midtpunktsudtaget på primærviklingen 19a ikke kun sluttet til reaktoren 8, men ligeledes til afkobiingsdioden 17, som er parallel-10 forbundet med ensretterbroen 7 og reaktoren 8.

Som vekselrettertransformator tjener en spændingskonstantholder, der på sekundærsiden har en kompensationsvikling 19b, en resonans- og udgangsvikling 19c,19d samt en overtonekompensationsvikling 19e og i hvert enkelt tilfælde mellemliggende sprednings-15 luftspalter. Med viklingerne 19c og 19e er der yderligere parallelkoblet en resonanskondensator 20.

Sekundærsiden på vekselrettertransformatoren 19 forsyner 220 volt netforbrugerne 55 over udtag 54 og 53. På samme måde bliver et batteri ladeapparat 31 samt den trefasede veksel retter 41 med til-20 koblet trefaset vekselstrømsmotor 43 forsynet med energi over udtag 46 til 49 og 50 til 53. Mellem det tilsvarende viklingsudtag på transformatoren og ladeapparatet henholdsvis den trefasede veksel-retter er der indkoblet tyristorstyrede ensretterbroer 33 til 38 og 22 til 27. Herved bliver tyristorerne 33 til 36 styret af med impuls-25 giveren 42 forbundne styreapparater 39 og 32. Det samme gælder for tyristorerne 22 til 25, som styres af styreapparater 21 og 44. Ensretterbroerne 22 til 25 og 33 til 36 er hver udformet som Graetz-kobling og over en kommuteringsreaktor 28 henholdsvis 40 sluttet til ladeapparatet henholdsvis til den trefasede vekselretter 41. Plus-30 polen på batteriet 29 bliver ved hjælp af en koblingsanordning 30, som består af en afbryder og en kontaktor, manuelt forbundet med ladeapparatet 31.

Energiforsyningsanlægget ifølge opfindelsen kan f.eks. behandle de i rejsetogtrafik sædvanlige spændinger på 1500 volt jævnspæn-35 ding og 3000 volt jævnspænding samt 1000 volt 16 2/3 Hz og 1500 volt 50 Hz. Derved får veksel retteren spænding over sikringen 2, kontaktorkontakten 3, startmodstanden 5 og ensretteren 7 og reaktoren 8. På sekundærsiden af transformatoren 19 leverer viklingen 19c 220 volt til forbrugerne 55, og over den styrede ensretterbro

DK 152417B

4 33 til 36 leveres energi til den trefasede vekselretter 41. Over viklingen 19d bliver på samme måde et batteriladeapparat 31 fødet over ensretterbroen 22 til 25.

Ved de forskellige indgangsspændinger på togsamleskinnen 1 _ skal spændingskonstantholderen holde udgangsspændingen konstant indenfor tolerancerne - 25%. Det samlede reguleringsområde for spændingskonstantholderen ligger følgelig ved en indgangsspænding på 750 volt til 3750 volt. Den i det foreliggende kredsløb anvendte spændings konstantholder har på en kerne en primærvikling 19a, en magnetisk med denne vikling stærkt koblet kompensationsvikling 19b, en med primærviklingen svagt koblet sekundærvikling 19c, I9d og en med sekundærviklingen 19c,19b svagt koblet neutraliseringsvikling eller overtonekompensationsvikling 19e samt en resonanskondensator 20. Den trefasede vekselretter 41 er spændings-og frekvensvariabel, dvs. at en mellemkreds-spænding forudgives over tyristorerne 33 og 34.

Hvis nu den trefasede vekselstrømsmotor 43 løber med lille omdrejningstal, f.eks. når den drives som kompressormotor i et klimaanlæg, er spændingen efter ensretterbroen 33 til 36 lille.

2Q For at få en større gennemgangsvinkel bliver tyristorerne 35 og 36 ikke mere tændt, så at der ligger en lavere spænding over dioderne 37 og 38. Ensretter broen 33 til 38 regulerer derfor indgangsspændingen for den foran den trefasede vekselstrømsmotor 43 ind koblede vekselretter, hvorved den tilsyneladende effekt af transformatoren 25 og dermed af veksel retteren bliver nedsat. Efter det samme princip bliver tyristorerne 24 og 25 ikke tændt, når det indbyggede batteri ikke lades eller kun lades lidt.

30 35

Claims (2)

1. Energiforsyningsanlæg med en omformer for nytteforbrugere (55), som kan fødes fra et elektrisk net med jævnspændinger af 5 forskellig størrelse og vekselspændinger af forskellig størrelse og frekvens, og som har en statisk vekselretter (41), navnlig til en kompressormotor til klimaanlæg i et skinnekøretøj og et batterilade-apparat (31), hvor omformeren ved variationer i netspændingen leverer en næsten konstant udgangsspænding og har en som vekselretter-10 transformator tjenende magnetisk spændingskonstantholder, hvortil de nytteforbrugere (55), som til driften kræver en konstant spænding, er sluttet umiddelbart, kendetegnet ved, at veksel retteren drives som tyristorvekselstrømsvekselretter med en taktfrekvens på fra 200 til 400 Hz i midtpunktskobling, at spændingskonstantholderen er 15 dimensioneret for et reguleringsområde på fra 750 volt vekselspænding til 3.750 volt jævnspænding, og at kompressormotoren (43) over en styret ensretterbro (33-38) og en trefaset vekselretter (41) samt batteri-(adeapparatet (31) over en styret ensretterbro (22-27) er sluttet til hver sin af sekundærviklingerne på spændingskonstantholderen (19-19d).

2. Energiforsyningsanlæg ifølge krav 1, kendete gn et ved en tyristorstyret Graetz-kobling for den trefasede vekselretter (41)/ hvor hvert parallel koblet par af tyristorer forsynes over hvert sit styreapparat (32,39) af impulsgiveren (42) for den trefasede vekselretter (41). 25 30 35