DE685322C - Umformeranlage fuer die Stromversorgung von Gleichstrombahnen - Google Patents

Description

• Umformeranlage für die Stromversorgung von Gleichstrombahnen Die Erfindung betrifft die Stromversorgung einer Gleichstrombahnstrecke aus dem einen oder anderen von zwei Wechselstromnetzen, deren Frequenzen sich wie z :a verhalten, unter Vermittlung von Gleichrichtern, die den Wechselstrom in die Gleichspannung gewünschter Höhe, beispielsweise 8oo V, umformen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zwischen die Wechselstromseite und die Gleichstromseite der Energieversorgungsanlage zu schaltenden Umformer mit den zugehörigen Gleichrichtern und Transformatoren so auszubilden, daß die bei einer allmählichen Umstellung der Betriebsfrequenz auf der Wechselstromseite von der niedrigen Frequenz auf die höhere Frequenz auftretenden Sonderbedingungen erfüllt werden. Es soll dafür gesorgt werden, daß die Umformeranlagen für den Betrieb mit beiden Frequenzen . abwechselnd geeignet sind und daß bei beiden Frequenzen für die Umformung ein möglichst hoher Wirkungsgrad und eine möglichst gute Ausnutzung der benutzten Gleichrichter und Transformatoren erreicht wird.
• Die vorstehend gekennzeichnete Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen die das Bahnnetz speisenden Gleichrichter und die Wechselstromnetze je zwei Transformatoren geschaltet sind, von denen jeder für die volle Gleichrichternennleistung bei Betrieb mit der höheren Frequenz bemessen ist, wobei die Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet sind. Das Wesentliche der Schaltung liegt also darin, daß einem Gleichriehter der Umformeranlage zwei Transformatoren zugeordnet sind. Jeder dieser beiden Transformatoren ist dabei so, bemessen, daß er bei dem Betrieb mit der höheren Frequenz allein die volle Nennleistung des Gleichrichters bewältigen kann. Hierbei sind zunächst einmal die Sekundärwicklungen beider Transformatoren immer in Reihe geschaltet. Für die Primärwicklungen bestehen zwei verschiedene Schaltungsmöglichkeiten"

  zur Lösung der gestellten Aufgabe. Die

  dieser beiden Möglichkeiten besteht d l*

  daß für den Betrieb mit der kleineren

  quenz beide Transformatoren sowohl primär=, als auch sekundärseitig in Reihe geschaltet sind, während bei dem Betrieb mit der höheren Frequenz die Wicklungen des einen Transformators primär- und sekundärseitig kurzgeschlossen bzw. durch andere Mittel elektrisch außer Wirksamkeit gesetzt sind. Die zweite Möglichkeit für die Schaltung der Primärwicklungen besteht darin, däß bei dem Betrieb mit der kleineren Frequenz die Primärwicklungen nicht in Reihe, sondern parallel geschaltet sind, während beim Betrieb mit der höheren Frequenz der eine der beiden' Transformatoren sekundärseitig kurzgeschlossen und primärseitig abgeschaltet wird, während bei dem anderen Transformator in jeder Phase primärseitig die halbe Wicklung mit der anderen Wicklungshälfte im Gegensatz zu der vorher vorhandenen Reihenschaltung in Paiallelschaltung an das Netz angeschlossen wird.
• Die beiden Schaltmöglichkeiten für die Gleichrichtertransformatoren seien an Hand der Zeichnung näher erläutert.
• In Fig. i bedeutet i eine Sammelschiene, die wahlweise an Wechselstromnetze verschiedener Frequenzen im Verhältnis i ::2, beispielsweise an zwei Wechselstromnetze mit So und 25 Perioden, anschließbar ist: Die Sammelschiene 2 des Gleichstrombahnnetzes wird durch den Gleichrichter 3 gespeist. Dem Gleichrichter sind zwei Transformatoren ¢ und 5 zugeordnet, die so bemessen sind, daß jeder Transformator beim Betrieb mit der höheren Frequenz die volle Gleichrichterleistung bewältigen kann. Die Wicklungen beider Transformatoren sind primär- und sekundärseitig in Reihe geschaltet. Diese Reihenschaltung wird betriebsmäßig. verwendet, wenn die Anlage mit der kleineren Frequenz gespeist wird. Für die Umstellung auf die höhere Frequenz werden durch einen Umschalter 6 die Primärwicklung des Transförinators 5 und durch einen weiteren Umschalter 7 auch die Sekundärwicklungen dieses Transformators 5 kurzgeschlossen. In diesem Fall wird der Gleichrichter nur noch mit dem Transformator q. betrieben. An Stelle der Kurzschließung durch die beiden Umschalter 6 und f kann man auch andere Schalteinrichtungen verwenden, durch die die Wicklungen des Transformators 5 vollständig abgeschaltet werden. Wesentlich ist bei der Schaltung; daß bei dem Betrieb mit der kleineren Frequenz beide Transformatoren primär- und sekundärseitig in Reihe geschaltet sind, während für den Betrieb mit der großeren Frequenz. der eine der beiden Transfor-

  atoren elektrisch vollständig ausgeschaltet

  .." Vig. 2 zeigt die zweite Möglichkeit für die '"Schaltung der Primärwicklungen der beiden Transformatoren. Schaltungsteile der Fig. 2, die der Fig. i entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Auch hier sind dem Gleichrichter 3 zwei Transformatoren zugeordnet, deren Sekundärwicklungen in Reihenschaltung an die Anöden des Gleichrichters angeschlossen sind. Zum Unterschied gegenüber der Schaltung. nach Fig. z sind die Primärwicklungen der Transformatoren q: und - 5 in Parallelschaltung mit dein speisenden Wechselstromnetz i verbunden. Der eine der beiden Transformatoren, im Ausführungsbeispiel der Transformator q., besitzt eine Sonderschaltung auf der Primärseite insofern, als jede seiner Phasen in zwei Hälften aufgeteilt ist, die wahlweise in Reihenschaltung oder in Parallelschaltung an das Netz i angeschlossen werden können. Der Umschaltung dienen die beiden Umschalter 8 und g. Beim Betrieb mit der kleineren Frequenz sind die Sekundärwicklungen beider Transformatoren wieder in Reihe geschaltet, die Primärwicklungen liegen in Parallelschaltung am Wechselstromnetz. Bei dem Betrieb mit der höheren Frequenz werden die Sekundärwicklungen des Transformators 5 durch Umschalter io kurzgeschlossen. Die Primärwicklung des Transformators 5 wird durch den Schalter i i vom Netz i getrennt. Die Primärwicklung des Transformators q. bleibt über dem Schalter 1a am Netz i liegen, ' es werden jedoch die beiden Teilwicklungen jeder Primärphase des Transformators durch die beiden Umschalter 8 und g von der vorher vorhandenen Reihenschaltung auf Parallelschaltung umgestellt. Der Schalter 8 bildet für die oberen Wicklungshälften den neuen Sternpunkt, während der Schalter g die durch den Schalter 8 abgetrennten unteren Wicklungshälften in Parallelschaltung an das Netz anschließt.
• Es sei noch erwähnt, daß zweckmäßig bei den beiden Schaltungen der Fig. i und 2 Verriegelungseinrichtungen vorgesehen werden, die dafür sorgen; daß die Umformeranlage bzw. ein Gleichrichter der Anlage nur dann an das Netz mit der kleineren Frequenz angeschlossen werden kann, wenn die verschiedenen Umschalter auf die für die kleinere Frequenz bestimmten Schaltstellungen gelegt sind.
• An Stelle der in Fig. i und a angenommenen Sternschaltungen der beiden Transformatoren kann primärseitig auch eine andere Form der bekannten Transformatorschaltungen, beispielsweise die Dreieckschaltung, angewendet werden. Die Erfindung ist außerdem nicht an die angenommene Phasenzahl des Gleichrichters gebunden. Falls die Umformeranlage nicht nur mit verschiedenen Frequenzen, sondern auch noch mit verschiedenen Spannungen betrieben werden soll, sind die Transformatoren mit den dazu erforderlichen Anzapfungen und zugehörigen Spannungsumstellern auszurüsten.
• Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung für solche Bahnanlagen, bei denen eine größere Anzahl von Gleichrichterunterwerken erstellt wird. Durch die Erfindung ist es möglich, die Transformatoren von Unterstationen, die erst später im Laufe der Umstellung benötigt werden, vorerst als Vorschalttransformatoren bei den Gleichrichtern zu verwenden, die zunächst in Betrieb'kommen. Durch dieses Verfahren braucht für eine Bahnlinie nur eine Gesamttransformatotenleistung beschafft zu werden, die der Gesamtgleichrichterleistung bei 5o Perioden entspricht. Es wird durch dieses Verfahren eine sehr große Kapitalersparnis erzielt, dadurch, daß im Erideffekt nur voll ausgenutzte Transformatoren für 50 Perioden beschafft worden sind. Die Aufwendungeif für die Transformatoren gemäß der Erfindung belaufen sich bei gleichen Spannungen der beiden Wechselstromnetze auf ungefähr 6o % des Kapitals, das man aufwenden müßte, wenn man Transformatoren beschaffen wollte, die auch bei 25 Perioden dieselbe Gleichrichterleistung abzugeben .gestatten.
• Als weiterer Vorteil. ist ferner zu verzeichnen, daß auch die Verluste bei dem endgültigen Betrieb mit 50 Perioden die kleinstmöglichen sind, daß die Charakteristiken bei Betrieb mit 25 Perioden und bei Betrieb mit 50 Perioden einander gleich sind, und daß die Gleichrichter in beiden Betriebsarten die volle Leistung abgeben können.

Claims (3)

1. PATp'N'TANSPRÜCHE: -i. Ufüffrneranlage für die Stromversorgung von Gleichstrombahnen aus Wechselstromnetzen, deren Frequenzen sich wie i ::2 verhalten, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die das Bahnnetz speisenden Gleichrichter und die Wechselstromnetze je zwei Transformatoren geschaltet sind, von denen jeder für die volle Gleichrichternennleistung bei Betrieb mit der höheren Frequenz bemessen ist, wobei, die Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet sind.
2. 2. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beim Betrieb mit der kleineren Frequenz beide Transformatoren primärseitig und sekundärseitig in Reihe geschaltet sind, während beim Betrieb mit der höheren Frequenz die Wicklungen des einen Transformators primär-und sekundärseitig kurzgeschlossen bzw. durch andere Mittel elektrisch abgeschaltet werden (Fig. i).
3. 3. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beim. Betrieb mit der kleineren Frequenz die Primärwicklungen der beiden Transformatoren in Parallelschaltung an das speisende Wechselstromnetz angeschlossen sind, während beim Betrieb mit der höheren Frequenz der eine Transformator sekundärseitig kurzgeschlossen bzw. abgeschaltet und primärseitig vorm Netz getrennt isst und bei dem anderen Transformator in jeder Phase die halbe Wicklung mit der anderen Wicklungshälfte in Parallelschaltung an das Netz angeschlossen wird (Fig.2).