DE1215194B - Wahlwelse mit Gleichstrom oder Wechselstrom speisbares Triebfahrzeug mit Gleichstrom-Fahrmotoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT Int. α.:

B61n

Deutsche, Kl.: 201-4/01

Nummer: 1215 194

Aktenzeichen: L 44414 VIII b,/2Ql

Äamgldetagg 2Q, März 1963

Auslegetag: 28. April 1966

Es sind bereits Fahrzeuge mit Gleichstrom-Fahrmotaren bekannt, wobei "das Triebfahrzeug wahlweise mit Gleichstrom öder Wechselstrom speisbar ist. Derartige Triebfahrzeuge sind geeignet, in" Bahnnetzen unterschiedlicher Strowart zu Verkehren, Bei bisher verwendeten Triebiahrzeugaus,rüstungen dieser Art waren zwei herkömmliche elektrisqhe Ausrüstungen, die. zur Speisung der Fahrmotoren bestimmt sind, vorhanden- Hieraus, ergab sich ein großes Fahrzeuggewicht bzw. bei gegebenem Fahrzeuggewicht eine Verminderung der Leistung.

Es sind auch bereits Triebfahrzeuge bekannt, bei denen die Gleichstrommotoren bei Wechselstromspeisung als Triebfahrzeuge über Gleichrichterventile, die. an einem Transformator angeschlossen sind, betrieben werden. Bei diesen Fahrzeugen erfolgt die Spannungsregelung beim Wechselstrombetrieb mit Hilfe eines, Schaltwerkes über Anzapfungen des Transformators, während sie im Gleichstrombetrieb über Anfahrwiderstände vorgenommen wird.

Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf ein wahlweise mit Gleichstrom oder Wechselstrom s.peisbares Triebfahrzeug mit Gleiehstrom-Fahrmptoren, die bei Wechselstromspeisung des Triebfahrzeuges über an mindestens einen Transformator angeschlossene steuerbare Gleichrichterventile betrieben werden.

Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Transformator in an sich bekannter Weise auch bei Gleichstromspeisung des Triebfahrzeuges verwendet ist, daß der bzw. jeder Transformator mit mindestens zwei Primärwicklungsteilen versehen ist, daß der erste Primarwicklungste.il für unmittelbare Wechselstromeinspeisung vorgesehen ist, daß der zweite Primärwicklungsteil an einen bei Gleichstromeinspeisung wirksamen selbstgeführten Wechselrichter angeschlossen ist und daß an jeder Sekundärwicklung des bzw. jedes Transformators eine an sich bekannte steuerbare Gleichrichterventile und Gleighrighterdioden enthaltende halbgesteuerte Gleichrichterbrükkenschaltung angeschlossen ist.

Durch die vorgenannten Maßnahmen gelingt es, den Aufwand für derartige Triebfahrzeuge herabzusetzen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dient das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel,

Es sollen aus einem Bahnnetz, beispielsweise über eine Fahrleitung 1, Fahrmotoren 3 ... 6 eines Triebfahrzeuges gespeist und gesteuert werden. Handelt es sich bei dem Bahnnetz um ein Wechselstromnetz, so erfolgt die Speisung über die Fahrleitung 1, den Stromabnehmer 2, einen Schalter 7 und einen Transformator 8, der hier gleichzeitig als Stromrichter-Wahlweise mit Gleichstrom oder Wechselstrom
spe.isbares Triebfahrzeug mit Gleiehstrom-

Anmelder:·

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H-.

Frankfurt/M=, Theodpj>S.tern,Kai 1

Als. Erfinder- benannt:
Dipl.Jfrig. Otto Hartmann,
Karl-Heinz Bezold, Berlin

transformator dient. Der Stromrichtertransformators, ist mit einer Primärwicklung 9 versehen, die hier unmittelbar über den Schalter 7 mit Wechselstrom, der vom Bahnnetz geliefert wird, beaufschlagt ist. Außerdem sind zwei Sekundärwicklungen 10 und 11 vorgesehen, die zwei Gleichrichterbrückenschaltangen 49 und 50 speisen, Die Sekundärwicklungen 10 und

11 sind in an sich bekannter Weise mit Anzapfungen versehen, um die Spannungshöhe der verschiedenen Bahnnetze berücksichtigen zu können. Zur Anschaltung der Anzapfungen dient der Umschalter 46. Auf letzteren folgen jeweils Schutzschalter 4Ί und 48· Die Gleichrichterbrücken 49 und 50 sind als sogenannte, halbgesteuerte Brücken ausgebildet. Nur die beiden an einer Phasenleitung liegenden Ventile 57 und 58 bzw, 59 und 6,0 sind steuerbar. Dagegen sind die beiden an der anderen Phasenleitung liegenden Ventile 61 und 62 bzw. 63 und 64 als Dioden ausgebildet. Als Ventile wird man vorzugsweise Halbleiterventile einsetzen (vgl. auch Patentanmeldung L 35935 VIIIb/21d2). Auf die Gleichrichterbrückenschaltungen 49 und 50 folgen Glättungsdrosseln 51 und

52, Den Motoren 3 ... 6 sind Schalter 53 ... 56, beispielsweise Trennschalter und/oder Schutzschalter, zugeordnet.

Für den Fall, daß es sich bei dem Bahqnetz um ein Gleichstromnetz handelt, wird der Schalter 7 geöffnet und der Schalter 14 geschlossen. Nunmehr erfolgt die Einspeisung über die Fahrleitung 1, den Stromabnehmer 2, den Sehalter 14 und eine gleichstromseitige Drosselspule 15 zweier Wechselrichter 16. und 17. Es handelt sich hierbei um selbstgeführte Halbleiterwechselrichter mit Kommutierungskondensatoren 22 und 23 bzw. 36 und 37. Die Wechselrichter 16 und 17 werden von einem gemeinsamen, nicht

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dargestellten Taktgeber gesteuert und sind je nach der Höhe der Speisegleichspannung wahlweise in Reihe oder parallel zu schalten. Zu dem letztgenannten Zweck ist ein Umschalter 68 vorgesehen. Der "Wechselrichter 16 speist eine Primärwicklung 12 des Stromrichtertransformators 8, während der Wechselrichter 17 eine Primärwicklung 13 des Stromrichtertransformators 8 speist. Der Wechselrichter 16 enthält steuerbare Siliziumzellen 18 ... 21, Blindstromventile 24 ... 27 und eine ungewollte Kondensatorenüadung verhindernde Ventile 28 ... 31. Die Bauelemente 32 ... 45 des Wechselrichters 17 entsprechen den Bauelementen 18 ... 31 des Wechselrichters 16.

Die beschriebene Triebfahrzeugausrüstung ist beispielsweise zum Anschluß an vier verschiedene Bahnnetze geeignet. Unter anderem kommen in Frage als Wechselspannungen 15kV, 16²/άΉζ und 25 kV, 50 Hz sowie als Gleichspannungen 3 und 1,5 kV. Bei einer Speisung mit Wechselspannung 15 kV sind der Schalter 7 geschlossen und der Umschalter 46 in der linken, in der Figur dargestellten Stellung. Bei einer Speisung mit 25 kV Wechselspannung ist ebenfalls der Schalter 7 geschlossen, während der Umschalter 46 in die rechte Stellung, d. h. auf die Anzapfungen der Sekundärwicklungen 10 und 11, umgeschaltet wird. Wenn das speisende Bahnnetz ein Gleichstromnetz ist, dann wird der Schalter 7 geöffnet und der Schalter 14 geschlossen. Bei einer Gleichspannung von 1,5 kV ist der Schalter 68 in der in der Figur gezeichneten Stellung, so daß die Wechselrichter 16 und 17 parallel geschaltet sind. Bei einer Gleichspannung in Höhe von 3 kV wird der Schalter 68 umgeschaltet, so daß die beiden Wechselrichter 16 und 17 in Reihe geschaltet sind. Bei Einspeisung über die Wechselrichter 16 und 17 wird man zweckmäßig den Umschalter 46 auf die Anzapfungen der Sekundärwicklungen 10 und 11 des Stromrichtertransformators legen. Der Umschalter 46 ist dann in der rechten Lage. Hierdurch können die Primärwicklungen 12 und 13 mit einer geringeren Windungszahl versehen werden, so daß an Kupfergewicht eingespart wird. Dies wird auch dadurch ermöglicht, daß für die Wechselrichterfrequenz eine Frequenz gewählt ist, die über der niedrigsten Netzfrequenz, und zwar beispielsweise bei 50 Hz, liegt.

Die Erfindung ermöglicht es, mit einem schaltwerklosen Transformator 8 sowie bei den verschiedenen Bahnnetzeh mit einem Steuersystem für die Gleichrichter 49 und 50 auszukommen. Außerdem wird die Anwendung hoch ausnutzbarer Gleichstrom-Fahrmotoren ermöglicht, bei denen die Spannung frei wählbar ist. Die Zusatzeinrichtungen für den Betrieb an Gleichspannungsnetzen umfassen im wesentlichen die beiden Wechselrichter 16 und 17 sowie die beiden zusätzlichen Primärwicklungen 12 und 13 am Transformator 8. Der Einsatz der Wechselrichter 16 und 17 bietet weiter die Möglichkeit, Hilfseinrichtungen beim Betrieb an Gleichspannung in der gleichen Weise zu versorgen, wie das beim Betrieb an Wechselspannung der Fall ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Wahlweise mit Gleichstrom oder Wechsel-' strom, speisbares Triebfahrzeug mit Gleichstrom-Fahrmotoren, die bei Wechselstromspeisung des' Triebfahrzeuges über an mindestens einen Transformator angeschlossene steuerbare Gleichrichterventile betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Transformator in an sich bekannter Weise auch bei Gleichstromspeisung des Triebfahrzeuges verwendet ist, daß der bzw. jeder Transformator (8) mit mindestens zwei Primärwicklungsteilen (9 und 12, 13) versehen ist, daß der erste Primärwicklungsteil (9) für unmittelbare Wechselstromspeisung vorgesehen ist, daß der zweite Primärwicklungsteil (12 bzw. 13) an einen bei Gleichstromeinspeisung wirksamen selbstgeführten Wechselrichter (16 bzw. 17) angeschlossen ist und daß an jeder Sekundärwicklung (10,11) des bzw. jedes Transformators (8) eine an sich bekannte, steuerbare Gleichrichterventile (57... 60) und Gleichrichterdioden (61... 64) enthaltende halbgesteuerte Gleichrichterbrückenschaltung(49,50) angeschlossen ist.

2. Triebfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Primärwicklungsteile als galvanisch getrennte Primärwicklungen (9,12,13) ausgebildet sind.

3. Triebfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben einer ersten Primärwicklung (9) zwei von gesonderten selbstgeführten Wechselrichtern (16, 17) gespeiste Primärwicklungen (12,13) vorgesehen sind und daß die beiden Wechselrichter (16,17) entsprechend der Höhe einer den das Triebfahrzeug speisenden Gleichstrom erzeugenden Gleichspannung wahlweise auf gegenseitige Reihen- oder Parallelschaltung umschaltbar sind.

4. Triebfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Wicklungen (9 bzw. 10, 11) des Stromrichtertransformators (8) mit Anzapfungen versehen sind, die bei unmittelbarer Wechselstromeinspeisung der einen Primärwicklung (9) in an sich bekannter Weise entsprechend der Spannungshöhe der Wechselstromeinspeisung umschaltbar sind.

5. Triebfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unabhängig von der Speisestromart die Stromversorgung von Hilfseinrichtungen von der Sekundärseite (10,11) des Stromrichtertransformators (8) abgeleitet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 882 415;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1137 634;
»Elektrische Bahnen«, 32 (1961), S. 256; 25 (1954), S. 146;

»Feinwerktechnik«, 66 (1962), S. 265.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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