NO126708B

NO126708B -

Info

Publication number: NO126708B
Application number: NO246970A
Authority: NO
Inventors: Yull Brown
Original assignee: Yull Brown
Priority date: 1969-06-26
Filing date: 1970-06-24
Publication date: 1973-03-12
Also published as: CA921146A

Description

Elektrisk strømforsyningssystem. Electrical power supply system.

Foreliggende oppfinnelse angår elek-triske strømforsyningssystemer som omfatter en generator og særlig da, men ikke utelukkende, slike systemer som er anordnet i forbindelse med et batteri i jernbanevogner for belysning, oppvarmning og/ eller andre formål. Systemer av denne art der kraft overføres fra kjøretøyers hjul-aksler er forbundet med problemer med hensyn til reguleringen. En hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et system av den beskrevne art der effektiv regulering oppnås ved hjelp av enkle mid-ler, og da særlig uten at det er nødvendig å gjøre bruk av regulatorer med bevegelige deler. The present invention relates to electrical power supply systems which comprise a generator and particularly, but not exclusively, such systems which are arranged in connection with a battery in railway carriages for lighting, heating and/or other purposes. Systems of this kind where power is transmitted from vehicle wheel axles are associated with problems with regard to regulation. One purpose of the present invention is to provide a system of the kind described where effective regulation is achieved by means of simple means, and in particular without the need to use regulators with moving parts.

En utførelsesform for et slikt system er beskrevet i belgisk patent nr. 554 289 og omfatter en vekselstrømgenerator hvor magnetiseringsstrøm for generatoren fåes ved likeretting av vekselstrømmen, en regulator for magnetiseringsstrømmen omfattende en reaktor som kan mettes ved hjelp av en permanentmagnet idet denne frembringer et magnetfelt som søker å mette ett eller flere ben i reaktoren, en vekselstrømvikling som fører den strøm som likerettes til magnetiseringsstrøm og en styrestrømvikling som er koplet eller er innrettet til å bli koplet over batteriet og frembringer en magnetisk fluks som søker å oppheve metningen i det eller de nevnte ben i reaktoren som skyldes magnetfeltet fra permanentmagneten. I tillegg til denne regulering av magnetiseringen kan generatoren være forsynt med seriemagnetise-ring. Foreliggende oppfinnelse er særlig eg-net for et slikt system. An embodiment of such a system is described in Belgian patent no. 554 289 and comprises an alternating current generator where magnetizing current for the generator is obtained by rectifying the alternating current, a regulator for the magnetizing current comprising a reactor which can be saturated by means of a permanent magnet as this produces a magnetic field which seeks to saturate one or more legs of the reactor, an alternating current winding which carries the current which is rectified into magnetizing current and a control current winding which is connected or is arranged to be connected across the battery and produces a magnetic flux which seeks to cancel the saturation in the said or those legs in the reactor caused by the magnetic field from the permanent magnet. In addition to this regulation of the magnetization, the generator can be equipped with series magnetization. The present invention is particularly suitable for such a system.

I henhold til oppfinnelsen omfatter et elektrisk strømforsyningssystem en generator for generering av vekselstrøm hvorfra magnetiseringsstrøm fremkommer ved likeretting, og en regulator for magnetiser-ingsstrømmen omfattende en reaktor som kan mettes, hvilken generator er forsynt med en første shuntfeltvirkning som tilføres den regulerte magnetiseringsstrøm og med en ytterligere shuntvikling eller separat magnetisert feltvikling koplet differensielt i forhold til den førstnevnte shuntvikling som tilføres uregulert magnetiseringsstrøm. Den annen vikling er fortrinnsvis en shuntvikling som mates gjennom en likeretter som er adskilt fra hovedlikeretteren for tilførsel av strøm til belastningen. According to the invention, an electrical power supply system comprises a generator for generating alternating current from which magnetizing current is produced by rectification, and a regulator for the magnetizing current comprising a reactor that can be saturated, which generator is provided with a first shunt field effect which is supplied to the regulated magnetizing current and with a additional shunt winding or separately magnetized field winding differentially connected in relation to the first-mentioned shunt winding which is supplied with unregulated magnetizing current. The second winding is preferably a shunt winding which is fed through a rectifier which is separate from the main rectifier for supplying current to the load.

På grunn av anordningen av den differensielt koplede vikling blir størrelsen på den strøm som kreves av den første vikling økt, slik at variasjonsområdet for impe-dansen i metningsreaktoren som er nød-vendig for reguleringen kan reduseres. Videre blir det mulig å sørge for en reduksjon av det effektive felt hvis dette er nødven-dig, til en verdi som ligger lavere enn restmagnetismen i det magnetiske felt, slik at generatoren kan drives med en stør-re hastighet. Due to the arrangement of the differentially connected winding, the magnitude of the current required by the first winding is increased, so that the range of variation for the impedance in the saturation reactor which is necessary for regulation can be reduced. Furthermore, it becomes possible to provide for a reduction of the effective field if this is necessary, to a value that is lower than the residual magnetism in the magnetic field, so that the generator can be operated at a greater speed.

Et strømforsyningssystem i henhold til oppfinnelsen er også fordelaktig i de tilfeller der generatoren nødvendigvis må reguleres helt ned til null spenning. For å oppnå dette må det differensielt virk-ende felt være magnetisert separat. A power supply system according to the invention is also advantageous in cases where the generator must necessarily be regulated all the way down to zero voltage. To achieve this, the differentially acting field must be magnetized separately.

En utførélsesmåte for oppfinnelsen vil An embodiment of the invention will

i det følgende bli beskrevet mer i detalj som eksempel og under henvisning til teg- in the following be described in more detail as an example and with reference to teg-

ningen som viser et koplingsskjema for en foretrukken utførelsesform for elektrisk forsyningssystem i en jernbanevogn. the invention showing a wiring diagram for a preferred embodiment of an electrical supply system in a railway car.

Det fremgår klart at systemet hoved-sakelig svarer til det som er beskrevet under henvisning til fig. 1 i det nevnte belgiske patent nr. 554 289. Systemet omfatter en trefasegenerator 1 som leverer strøm til et batteri 2 og annen belastning gjennom en likeretter 3. Vekselstrømgeneratoren har en første shuntvikling 4, en seriekop-let hjelpevikling 4a og en ytterligere shuntvikling 4b. Magnetiseringsstrømmen for viklingen 4 avtappes fra to av veksel-strømgeneratorens faser gjennom en like-retterbro 5. Viklingen 4a er koplet til likeretteren 3 på likestrømsiden. Magnetiseringen som frembringes av shuntviklingen 4 reguleres av en reaktor 6 som kan mettes magnetisk. Denne reaktor kan hensikts-messig være av den art som har en magnetisk forspenning frembrakt av en permanentmagnet på den måte som er beskrevet og vist i det nevnte belgiske patent. Anordningen med delte viklinger som er vist på koplingsskjemaet er også det samme som vist i fig. 1 i det nevnte patent. Viklingen 11 er vekselstrømviklingen og viklingen 12 er hovedstyreviklingen som er koplet over batteriet 2 gjennom en mot-stand 13. Hjelpestyreviklinger kan også for bestemte formål være anordnet som antydet ved 14. Foranstaltninger kan like-ledes treffes for innføring av en tilbake-koplingsvikling (likeretterne 21) eller for en forsterkende vikling (viklingen 22). It is clear that the system mainly corresponds to what is described with reference to fig. 1 in the aforementioned Belgian patent no. 554 289. The system comprises a three-phase generator 1 which supplies power to a battery 2 and other load through a rectifier 3. The alternating current generator has a first shunt winding 4, a series-connected auxiliary winding 4a and a further shunt winding 4b. The magnetizing current for the winding 4 is tapped from two of the alternating current generator's phases through a rectifier bridge 5. The winding 4a is connected to the rectifier 3 on the direct current side. The magnetization produced by the shunt winding 4 is regulated by a reactor 6 which can be magnetically saturated. This reactor can suitably be of the type which has a magnetic bias produced by a permanent magnet in the manner described and shown in the aforementioned Belgian patent. The arrangement of split windings shown on the circuit diagram is also the same as that shown in fig. 1 of the said patent. The winding 11 is the alternating current winding and the winding 12 is the main control winding which is connected across the battery 2 through a resistor 13. Auxiliary control windings can also be arranged for certain purposes as indicated at 14. Measures can also be taken to introduce a feedback winding (the rectifiers 21) or for a reinforcing winding (winding 22).

I henhold til formålet med foreliggende oppfinnelse er den annen shuntvikling 4b innrettet til å tilveiebringe et differen-sialfelt i forhold til hovedshuntviklingen 4, hvis magnetiseringsstrøm reguleres av reaktoren 6. Viklingen 4b er fortrinnsvis koplet over en hjelpelikeretter 16 som er skilt fra likeretteren 3. Som et alternativ kan viklingen 4b i stedet for å være koplet til den separate likeretter være koplet over batteriklemmene som antydet med stiplede linjer på koplingsskjemaet. I denne stilling vilde imidlertid viklingen 4b også tappe strøm fra batteriet når generatoren 1 ikke var i drift. Da dette ville forhindre selv-magnetisering av generatoren måtte det være nødvendig å anordne en automatisk bryter mellom batteriet 2 og viklingen 4b, hvilken bryter da koplet viklingen fra batteriet når generatoren ikke var i drift. Som vist kan dette utføres ved hjelp av en elektromagnetisk bryter hvis vikling 25 tilføres strøm fra generatoren gjennom hjelpelikeretter en 16 og bryteren 27 som er åpen når viklingen 25 ikke magnetiseres er koplet i ledningen mellom den ene bat-teripol og hjelpe viklingen 4b. Det vil sees at åpningen av bryteren 27 kopler batteriet 2 fra likeretteren 3. According to the purpose of the present invention, the second shunt winding 4b is arranged to provide a differential field in relation to the main shunt winding 4, whose magnetizing current is regulated by the reactor 6. The winding 4b is preferably connected via an auxiliary rectifier 16 which is separated from the rectifier 3. As alternatively, instead of being connected to the separate rectifier, the winding 4b may be connected across the battery terminals as indicated by dashed lines on the connection diagram. In this position, however, the winding 4b would also draw power from the battery when the generator 1 was not in operation. As this would prevent self-magnetization of the generator, it would be necessary to arrange an automatic switch between the battery 2 and the winding 4b, which switch then disconnected the winding from the battery when the generator was not in operation. As shown, this can be carried out by means of an electromagnetic switch whose winding 25 is supplied with power from the generator through an auxiliary rectifier 16 and the switch 27 which is open when the winding 25 is not magnetised is connected in the line between one battery pole and the auxiliary winding 4b. It will be seen that the opening of the switch 27 disconnects the battery 2 from the rectifier 3.

Virkningen av en differensialfeltvik-ling som f. eks. 4b, anordnet i henhold til oppfinnelsen, vil nu bli beskrevet under henvisning til et eksempel: For å sikre pålitelig oppbygging av spenningen fra en selvmagnetisert generator er det nødvendig å sørge for tilstrek-kelig restmagnetisme. I et typisk tilfelle benyttes det en verdi for restmagnetismen som svarer til den verdi som fremkommer The effect of a differential field winding such as 4b, arranged according to the invention, will now be described with reference to an example: To ensure reliable build-up of the voltage from a self-magnetized generator, it is necessary to ensure sufficient residual magnetism. In a typical case, a value is used for the residual magnetism that corresponds to the value that appears

ved maksimum hastighet på generatoren, en hastighet som er begrenset til 6000 at maximum speed of the generator, a speed that is limited to 6000

R.P.M. uten belastning. Hvis imidlertid et RPM without load. If, however, a

differensialshuntfelt magnetiseres etter oppbygging av spenningen trenger den største hastighet ikke lenger være begrenset som et resultat av restmagnetismen og drift opptil f. eks. 10 000 R.P.M. vil være mulig. For å sikre spenningens oppbygging bør på den annen side differensialfeltet være umagnetisert ved lave hastig-heter. differential shunt field is magnetized after building up the voltage, the maximum speed no longer needs to be limited as a result of the residual magnetism and operation up to e.g. 10,000 R.P.M. will be possible. To ensure the build-up of the voltage, on the other hand, the differential field should be unmagnetized at low speeds.

Som et resultat av anordningen av differensialfeltet blir kravene til reguleringen ved 6000 R.P.M. endret slik det fremgår av den følgende tabell: As a result of the arrangement of the differential field, the requirements of the regulation at 6000 R.P.M. changed as shown in the following table:

Uten differensialfeltet ville den prak-tik høyeste hastighetsgrense være 6000 R.P.M. og reguleringsområdet 2000—100, dvs. 20 til 1. Med differensialfeltet magnetisert vil hastighetsgrensen være 10.000 R.P.M. og reguleringsområdet vil være Without the differential field, the practical highest speed limit would be 6000 R.P.M. and the regulation range 2000—100, i.e. 20 to 1. With the differential field magnetized the speed limit will be 10,000 R.P.M. and the regulatory area will be

2200 til 110, det vil igjen si 20 til 1. Regu-leringskravene ved 10.000 R.P.M. er hoved-sakelig de samme som de ville ha vært ved 6000 R.P.M. uten differensialfeltet. En be-tydelig økning av hastighetsområdet oppnås med det samme reguleringsområde. 2200 to 110, that means again 20 to 1. The regulation requirements at 10,000 R.P.M. are essentially the same as they would have been at 6000 R.P.M. without the differential field. A significant increase in the speed range is achieved with the same regulation range.

I noen tilfelle kan differensialfeltet In some cases, the differential field can

frembringes av en separat magnetisert produced by a separately magnetized

vikling istedenfor shuntviklingen 4b. winding instead of the shunt winding 4b.

Claims

1. Device in an electrical power supply system, in particular in connection with an accumulator battery in railway carriages for lighting, heating or other purposes, which system comprises a generator for generating alternating current from which magnetizing current is obtained by rectification, and a regulator for magnetizing current, comprising a reactor which can be saturated, where further the generator is provided with a first shunt field winding which is supplied with the magnetizing current regulated in this way, characterized in that a further shunt field winding or a separately magnetized field winding (4b) is differentially connected in relation to the first shunt field winding (4) and is fed with unregulated magnetizing current.

2. Device as stated in claim 1, characterized in that the generator is also provided with a series field winding (4a).

3. Device as stated in claim 1 or 2, characterized in that the second shunt field winding (4b) is fed from a rectifier (16), separate from the main rectifier (3) which feeds a battery (2) or other load.

4. Device as stated in claim 1 or 2, characterized in that the second shunt field winding (4b) is fed from the main rectifier (3) which feeds a battery (2) or other load.

5. Device as stated in claim 4, characterized in that an automatic switch (27) is arranged to disconnect the second shunt winding (4b) from the battery (2) when the generator is not in operation.