Gleichstrom-Gleichstromumformer. Es besteht vielfach, wie z. B. im elek trischen Bahnbetrieb, die Aufgabe, Gleich strom höherer Spannung in solchen niedri gerer Spannung umzuformen. Man verwendet hierzu im allgemeinen aus Motor und Gene rator bestehende Umformer, sogenannte Motor generatoren.
Vielfach werden derartige Umformer in Grobschaltung lediglich über einen kleinen Vorschaltwiderstand eingeschaltet. Um die hierdurch bedingten heftigen Einschaltstrom stösse zu vermeiden, muss der Umformermotor mit einer stark bemessenen Anlasskompound- wicklung ausgerüstet werden.
Da derartige Umformer primärseitig an hoher Spannung liegen, die z. B. im Bahn betrieb 1000 Volt und mehr beträgt, werden von der Netzspannung gespeiste Motorneben schlusswicklungen zweckmässig vermieden. Von der hohen Primärspannung gespeiste Nebenschlusswicklungen erfordern nämlich eine grosse Windungszahl aus sehr dünnem Draht und sind deshalb nicht nur teuer in der Herstellung, sondern auch leicht be triebsunsicher, da die Beanspruchung der- artiger Wicklungen bei direktem Einschalten sehr gross ist.
Die den Umformermotor speisende Pri märspannung ist im allgemeinen nicht kon stant, sondern unterliegt mehr oder weniger grossen Spannungsschwankungen. Insbeson dere im elektrischen Bahnbetrieb unterliegt die Fahrdrahtspannung infolge der grossen Leitungslängen starken Schwankungen, wo-. bei Spannungsabweichungen von 40% und mehr von der normalen Netzspannung auf treten können. Anderseits wird aber meistens verlangt, dass die Sekundärspannung des Um formers, das heisst die Spannung des Gene- rators, konstant ist. Es müssen daher Mittel angewendet werden, die auch bei stark schwankender Primärspannung eine selbst tätige Spannungshaltung der Generatorspan nung auf einem konstanten Wert gewähr leisten.
Zu diesem Zweck ist es bekannt, mit der Umformerwelle eine Hilfsdynamo in selbsterregter Schaltung zu kuppeln, deren Ankerstrom eine Nebenschlusswicklung des Umformermotors speist. Die Konstanthaltung der Sekundärspannung wird hierbei also durch Konstanthaltung der Drehzahl des Umformers mittels der als Drehzahlstabili sator wirkenden Hilfsdynamo angestrebt.
Dieses Mittel allein reicht aber nicht aus, um die Generatorspannung bei Gleichstrom- Gleichstrom-Umformern der beschriebenen Art konstant zu halten, und zwar im wesent lichen aus folgendem Grunde: Damit der unbelastete Umformer beim Anlauf infolge der gegebenenfalls zu spät einsetzenden Selbsterregung der Hilfsdynamo nicht durchgehen kann, muss die als Drehzahl stabilisator wirkende Hilfserregermaschine eine vom Motorstrom durchflossene Anlass- Stosserregerwicklung besitzen, um die Selbst erregung rechtzeitig einzuleiten.
Dies hat jedoch den Nachteil, dass die drehzahlstabili sierende Wirkung der Hilfsdynamo ein geschränkt wird, da, die Erregermaschine nun nicht mehr unabhängig von der Belastung des Umformers ist. Es verbleiben daher immer noch gewisse Drehzahl- und Span nungsschwankungen des Generators, und es müssen daher zusätzliche Massnahmen getrof fen werden, um die Generatorspannung un abhängig von der Belastung konstant zu halten.
Mit. der Lösung dieser Aufgabe beschäf tigt sich die vorliegende Erfindung. Diese hat einen aus Motor, Generator und Erreger maschine bestehenden Gleichstrom-Gleich strom-Umformer für direkte Einschaltung. schwankende Primär- und konstante Sekun därspannung zum Gegenstand, dessen An triebsmotor ein Nebenschlussfeld besitzt, das von der drehzahlstabilisierenden Erreger maschine gespeist wird, die mit einem Neben schlussfeld und einer vom Motorstrom durch flossenen Anlass-Stosserregerwicklung ver sehen ist. Nach der Erfindung wird bei einem derartigen Gleichstrom-Gleichstrom-Umfor mer die Aufgabe, die im wesentlichen durch die Anlass-Stosserregerwicklung der Hilfs dynamo hervorgerufenen noch verbleibenden Drehzahl- und damit.
Spannungsschwankun gen zu beseitigen, dadurch gelöst, dass der Generator durch eine Differenzspannung er regt wird, die aus einer konstanten Fremd- spannung und der dagegengeschalteten Span nung der drehzahlstabilisierenden Erreger maschine gebildet ist.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass be reits für aus Motor, Generator und Erreger- niaschine bestehende Gleichstrom-Gleich strom-Umformer zum Betrieb von Bogen lampen, Schweisslichtbögen oder dergleichen vorgeschlagen wurde, die durch Spannungs schwankungen im Netz hervorgerufenen Schwankungen des Lichtbogenstromes selbst tätig dadurch auszugleichen, dass der Uni- formergenerator durch eine Differenzspan nung erregt wird. Im Gegensatz zur Erfin dung wird jedoch bei der früher vorgeschla genen Schaltung die für die Generatorerre gung dienende Differenzspannung durch die den Motor speisende Netzspannung und die dagegengeschaltete Spannung der Erreger maschine gebildet.
Weiterhin wird bei dieser Schaltung die Erregermaschine fremd vom Hauptnetz erregt. Schliesslich wird bei der früher in Vorschlag gebrachten Schaltung der Umformermotor nicht direkt auf das Netz geschaltet und besitzt eine von der Primär spannung gespeiste Nebenschlusswicklung. Letzteres bedeutet, dass bei der früher in Vorschlag gebrachten Schaltung ein Dreh zahlstabilisator überflüssig ist, während die Betriebsweise des Umformers nach der Er findung einen Drehzahlstabilisator unbedingt erfordert., um ein Durchgehen des Umformers bei unbelastetem und unerregtem Generator zu vermeiden.
Die ältere Schaltung mag zwar zu einer annähernd konstanten Generator spannung führen, wenn nur die Schwankun gen der Netzspannung auszugleichen sind. Handelt es sich aber, wie im vorliegenden Falle, nicht nur um den Ausgleich der ver hältnismässig starken Schwankungen der Pri märspannung, sondern auch um den Aus gleich der starken Drehzahlschwankungen, welche die mit Rücksicht auf die direkte Ein schaltung notwendige Anlasskonipoundwicl:
- lung und die Anlasswiderstandsstufe, die dauernd eingeschaltet. bleiben, hervorrufen, so ist die Wirke ng der früher vorgeschlagenen Schaltungsanordnung keinesfalls ausreichend. Abgesehen von den vorgenannten Unterschie den weicht aber die ältere Schaltung auch insofern grundsätzlich von der Schaltung nach .der Erfindung ab, als bei der ersteren die Erregermaschine ausschliesslich dem Zweck dient, die notwendige Gegenspannung zu liefern, während bei der Erfindung die Hilfsdynamo in erster Linie als Drehzahl stabilisator wirkt.
Hierin liegt aber der grosse technische Fortschritt des Erfindungs- gewenstandes, dass es gelungen ist, eine ein zige Hilfsdynamo für die Drehzahlstabili sierung einerseits und für die Lieferung der drehzahlabhängigen Gegenspannung ander seits heranzuziehen. Bisher sind lediglich Schaltungen bekannt, bei denen die mit der Umformerwelle gekuppelte Hilfsdynamo die eine oder die andere dieser beiden Aufgaben erfüllt.
Der Ausgleich der bei den bisherigen Schaltungen noch verbleibenden Drehzahl- und Spannungsschwankungen des Generators wird durch die Erfindung so vollständig, dass eine erhebliche Verstärkung der für den An lauf günstigen und für den Betrieb nach teiligen Motoranlasskompoundwicklung vor genommen werden kann, ohne dass die Span nungshaltung des Generators darunter leidet. Durch die erfindungsgemässe Schaltung wird damit zusätzlich noch eine erhebliche Ver besserung der Anlaufeigenschaften des Um formers erzielt.
In der Abbildung ist als Ausführungs beispiel der Erfindung ein Gleichstrom- Gleichstrom-Umformer für den elektrischen Bahnbetrieb dargestellt. Hierbei bedeutet a den Motor, b den Generator und c die Hilfs erregermaschine des Umformers, die auf einer gemeinsamen Welle d angeordnet sind. Der Motor a wird unmittelbar von dem Netz e über den Stromabnehmer f und über einen kleinen, nicht dargestellten Vorwiderstand sowie über die vom Hauptstrom durchflos sene Anlass-Kompoundwicklung g gespeist. Der Motor a besitzt keine von der hohen Pri märspannung gespeiste Nebenschlusswick lung.
Zum Ausgleich der durch die starken Schwankungen der Netzspannung des Net- zes e bedingten Drehzahlschwankungen des Umformersatzes dient in bekannter Weise eine Nebenschlusswicklung h, die von der Hilfserregermaschine c gespeist wird. -Letz tere besitzt eine Feldwicklung i und ist als selbsterregte Maschine geschaltet. Weiterhin besitzt die Hilfserregermaschine c eine An lass-Stosserregerwicklung Z, die ein Durchgehen des Umformers durch zu spät einsetzende Selbsterregung verhindert. Letztere hat, wie bereits erwähnt, aber den Nachteil, dass sie. die drehzahlstabilisierende Wirkung der Er regermaschine c einschränkt.
Um die auf diese Weise hervorgerufenen noch verbleiben den Drehzahl- und damit Spannungsschwan kungen des Generators b auszugleichen, wird die Feldwicklung k des Generators b erfin dungsgemäss von einer Differenzspannung gespeist, die durch die konstante Spannung der Batterie na und die dagegengeschaltete Spannung der drehzahlstabilisierenden Hilfs erregermaschine c gebildet ist, wie dies ohne weiteres aus dem Schaltbild hervorgeht. Die konstante Sekundärspannung des Genera- tors b wird von den Klemmen n an die jewei ligen Verbraucher weitergeleitet.