CH120976A - Elektrische Lokomotive für die Speisung mit Einphasenwechselstrom. - Google Patents

Description

  Elektrische     Lokomotive        für    die Speisung mit     Einphasenwechselstrom.            FürEinphasenwechselstromlokomotiven    ist  wiederholt versucht worden, den Antrieb mit       Einphasenwechselstrommotoren    durch einen  Antrieb mit Motoren einer andern Stromart  zu ersetzen. So hat man z. B. den aus der  Fahrleitung entnommenen     Einphasenwechsel-          strom    in     Mehrphasenwechselstrom    umgeformt  und damit     Mehrphaseninduktionsmotoren    ge  speist. Diese Motoren haben eine einfachere  Bauart als     Einphasenwechselstrommotoren,     sind jedoch nur beschränkt regelbar.

   In an  dern Lokomotiven wird der     @        Einphasenwech-          selstrom    in Gleichstrom umgeformt. Gleich  strommotoren zeichnen sich durch gute Regel  barkeit aus und sind hinreichend durchgebildet,  so dass ihr Kollektor im Betriebe weniger  Schwierigkeiten bereitet, als dies in vielen  Fällen bei den     Wechselstromkollektormasehi-          nen    der Fall ist. Die bisherigen Umformer  lokomotiven haben aber den in sie gesetzten  Erwartungen nicht voll entsprochen.  



  Die Erfindung     betrifft    ebenfalls eine Ein  phasenwechselstromlokomotive, auf der eine    Umformung des der Fahrleitung entnomme  nen Wechselstromes in Gleichstrom stattfindet,  und zwar wird erfindungsgemäss der Einpha  senstrom zuerst in einem     Einphasenmehrpha-          senumformer    in     Mehrphasenstrom    umgewan  delt und der erhaltene Strom einem Mehr  phasenstrom - Gleichstrom - Ei     nankerumformer     zugeführt, der seinerseits die Gleichstrom  triebmotoren speist.  



  Die Zeichnung enthält zwei Ausführungs  beispiele der Erfindung. In     Fig.    1 ist das  Schaltbild einer     Umformerlokomotive    darge  stellt, bei der die Triebmotoren durch einen       Einphasenkaskadenumformer    gespeist werden.  Hier dient also zur Umformung des Fahr  leitungsstromes in     Mehrphasenstrom    eine     Asyn-          chronmaschine,    an deren     offene    Läuferwick  lung die     Kollektorwicklung    eines Einanker  umformers in Kaskade angeschlossen ist.

   Es  bedeutet     a    den Ständer des     Asynchronteils,     dessen Primärwicklung b unmittelbar an der       Hochspannungsfahrleitung    liegt. c ist der Läu  fer, dessen der Einfachheit halber dreiphasig      dargestellte Wicklung d auf der einen Seite  über drei Schleifringe an den Anlasser e an  geschlossen und auf der andern Seite mit  der geschlossenen     Kollektorwicklung    f des       Einankerumformers        h.    verbunden ist. Hierzu  dienen durch die gemeinsame Welle beider  Maschinen geführte Verbindungsleitungen.

    Zweckmässig wird die Läuferwicklung d nicht  dreiphasig, sondern etwa sechs- oder     zwölf-          phasig,    im allgemeinen vielphasig, ausgeführt,  was für den Betrieb des     Einankerumformers     günstig ist. Die Verbindungen der Wicklung     f'     mit dem zugehörigen Kollektor     g    sind der  Übersicht halber nicht eingezeichnet. Der  Ständer     h.    des     Einankerumformers    hat zwei  verteilte Gleichstromwicklungen. Eine von  ihnen (i) erregt das Hauptfeld und wird von  den Bürsten des Kollektors     g    in Eigenerre  gung gespeist.

   Die zweite Wicklung     1s    dient  als     querfelderregende    Wicklung zum Regeln  der Gleichspannung des     Einankerumformers     und wird von einer Hilfsmaschine     l    gespeist.  Ausserdem trägt der Ständer     h.    noch eine       Dämpferwicklung        7n,    die beispielsweise in  Form eines Kupferzylinders irr den Luftspalt  der Maschine gelegt werden kann. Die Re  gelung der Triebmotoren     72    geschieht durch  Ändern der     Kollektorspannung    des Unifor  mers oder auch durch Feldregelung an  den Motoren selbst.

   Die erwähnte     Eilfs-          erregerrnascbine    l dient zugleich zum Spei  sen der Erregerwicklungen o der Trieb  motoren.  



  Die nähere Untersuchung dieser Anord  nung zeigt, dass. sie durchaus betriebsfähig  ist und der     Einankerumformer    unter günstigen  Bedingungen arbeitet. Infolge der Kaskaden  schaltung erhält er auf der     Weclrselstrorn-          seite    bei     50-periodigenr        Fahrleitungsstrom,     zweipolige Maschinen vorausgesetzt, nur 25  Perioden. Er kann übererregt werden und       Magnetisierungsstrom    an den     Asynchronläufer     abgeben, so dass der Leistungsfaktor     cos   <B>9</B> an  der Fahrleitung auf     l    gebracht werden kann.

    Es zeigt sich ferner, dass die in Einphasen  maschinen sonst auftretenden störenden Dreh  feldkomponenten bei dieser Anordnung in ge  ringem Masse zur Geltung kommen und dass    für die Stromwendung im     Einankerumformer     wesentlich günstigere Verhältnisse als bei den  üblichen     Wechselstromkollektormaschinen    be  stehen. Für den     Lokomotivbetrieb    ergeben  sieh als besondere Vorteile die verlustlose  und     feinstufige    Regelung der Triebmotoren  in einem praktisch stetigen Regelbereich bei  beliebigere Drehmoment, ohne besonderen Auf  wand an Hilfseinrichtungen, ferner die Lei  stungsrückgewinnung bei Talfahrt und zu  gleich eine zuverlässige feinstufige elektrische  Bremsung.

   Das Anlassen des     Kaskadenum-          formers    geschieht durch den Anlasser e     mit-          telst    einer in der Zeichnung nicht wiederge  gebenen Hilfsphase. Hat der Umformer die  synchrone Drehzahl erreicht, so werden die  Schleifringe kurzgeschlossen.  



  Für Lokomotivantriebe ist es von gro  sser Wichtigkeit, mit möglichst geringem  Maschinengewicht auszukommen. Hierzu ist.  in erster Linie hohe Drehzahl der Maschinen  erforderlich. Es wird daher zweckmässig so  wohl die     Asynchronmaschine    als auch der       Einankerumformer    zweipolig ausgeführt. Man  erreicht aber bei dieser Anordnung bei einer       Fahrleitungsfrequenz    von 50 Perioden nur  eine Drehzahl von 1500. Das im Nachstehen  den erläuterte und in     Fig.    2 im Schaltbild  dargestellte Ausführungsbeispiel enthält nun  eine Anordnung, die bei der gleichen Perio  denzahl reit 3000 Umdrehungen in der Minute  betrieben werden karre.

   Es liegt wieder die  Zusammenstellung einer     Asynchronmaschine     und eines     Einankerumformers    vor, doch dient  als     Asy        nchronmaschine    ein sogenannter Spalt  phasenumformer oder     Phasenspalter,    wie er  z. B. im D R P<B>96970</B> von Arno grundsätz  lich beschrieben worden ist. Die Läuferwick  lung     f'    des     Einankerumformers    ist nicht an  die Läuferwicklung     (t    der     Asynchronmaschine,     sondern an eine eigene     Ständerwicklung        p     derselben über Schleifringe angeschlossen und  die beiden Läufer sind gekuppelt.

   Die Wick  lung d des     Asynchrorrläufers    c ist in gewöhn  licher Weise über Schleifringe mit dem An  lasser e verbunden. Der Ständer a enthält  eine einphasige Primärwicklung b für den An  schluss an die Fahrleitung. Die dieser ent-           nommene    Leistung wird also durch Transfor  mation in den die mehrphasigen Wicklungen  <I>p</I> und<I>f</I> enthaltenden Stromkreis übertragen.  Die in der     Asynchronmaschine    durch die ein  phasige Speisung auftretenden störenden Dreh  feldkomponenten laufen entgegen der Dreh  richtung des Läufers um und werden daher  durch die Wicklung d wirksam abgedämpft.

    Zur Spannungsregelung könnte auch hier  neben der     Haupterregerwicklung    i eine Quer  felderregerwicklung     (1c    in     Fig.    1) angebracht  sein. Es könnte auch die     Schleifringspannung     des     Einankerumformers    durch Umschalten der       Mehrphasenwiuklung    p verändert werden. So  ergeben sich beispielsweise bei einer Sechs  phasenwicklung durch Parallel- oder Serien  schaltung von Wicklungszweigen drei ver  schiedene Spannungsstufen.  



  Es kann hierbei die den Gleichstrommo  toren zuzuführende Bürstenspannung praktisch  auf einen Bruchteil ihres Höchstwertes herab  gesetzt werden. Es ist also ein sanftes An  fahren der Triebmotoren ohne weiteres mög  lich. Diese sind in     Abb.    2 als     Reihenschluss-          motoren    dargestellt, wobei eine besondere       Hilfserregermaschine    entfällt. Der Ständer des       Einankerumformers    enthält, wie in     Fig.    1 eine       Dämpferwicklung        m.     



  Auch bei dieser Ausführungsform steht  die Stromwendung unter den gleich günstigen  Bedingungen wie bei dem gewöhnlichen Sechs  phasenumformer und da die Zusammenstellung  nur bekannte bewährte Maschinengattungen  enthält, lässt diese Umformung von Einpha  senstrom auf Gleichstrom keine Schwierig  keiten befürchten. Führt man die nicht akti  ven Teile des Maschinensatzes aus Aluminium  guss aus, so ist es möglich, die Maschinenge  wichte anderer     Lokomotivumformungssysteme     zu unterschreiten. Die Anordnung nach     Fig.    2  ist übrigens in ihrer Anwendung nicht auf  Fahrzeugantriebe beschränkt, sondern kann in  manchen Fällen auch für ortsfeste Antriebe  in Frage kommen, obwohl für diese im Ge  gensatz zu Fahrzeugantrieben in der Regel  einfachere Mittel zur Verfügung stehen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einphasenwechselstromlokomotive, gekenn zeichnet durch einen Einphasenmehrphasen- umformer, einen von diesem gespeisten 12in- ankerumformer und von diesem gespeiste Gleichstromtriebmotoren. UNTERANSPRüCHE 1. Einphasenwechselstromlokomotive nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebmotoren durch einen Einphasen kaskadenumformer gespeist werden.

   2. EinphasenwechselstromlokomotivenachPa- tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Phasenumformer ein Spaltphasenum- former dient. 3. EinphasenwechselstromlokomotivenachUn- teranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltphasenumformer neben der ein phasigen Ständerwicklung eine von dieser getrennte, mehrphasige Wicklung besitzt, die an die gollektorwicklung des Einan- kerumformers angeschlossen ist.

   4. Einphasenwechselstromlokomotive nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, die die Regelung der Triebmotoren durch Änderung der Kol- lektorspannung des Einankerumformers er möglichen. 5. Einphasenwechselstromlokomotive nach Un teranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einankerumformer eine Eigenerregung und eine Fremderregung besitzt, die beide regelbar sind und um 90 elektrische Grade gegeneinander versetzte Feldkomponenten erzeugen.

   6. Einphasenwechselstromlokomotivenach Un teranspruch 5, gekennzeichnet durch eine von der Umformerwelle getriebene Hilfs- erregermaschine, die zugleich die Erregung der Triebmotoren besorgt. 7. Einphasenwechselstromlokomotivenach Pa- tentanspruch,dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Phasenumformer als auch der Einankerumformer zweipolig ausge führt sind.

   B. Einphasenwechselstromlokomotivenach Pa tentanspruch, gekennzeichnet durch Regu lierorgane, welche ermöglichen, dass der Einankerumformer zur Phasenverbesserung zugleich eine Wechselstromerregung für den Phasenumformer liefert.