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Einrichtung zur Spannungshaltung in Stromversorgungsanlagen, insbesondere
Zugbeleuchtungsanlagen Die Erfindung bezieht sich auf Stromversorgungsanlagen, vorzugsweise
Gleichstromanlagen, in denen Verbraucher an ein Netz mit stark schwankender Spannung
angeschlossen sind. Da in zahlreichen Fällen die Verbraucher gegen Spannungsschwankungen
empfindlich sind, wie dies beispielsweise bei Beleuchtungsstromkreisen der Fall
ist, ist es erforderlich, zusätzliche Regeleinrichtungen vorzusehen, die die Schwankungen
der Netzspannung von den Verbraucherstromkreisen fernhalten. Bei Beleuchtungsanlagen
für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, die von der Fahrleitung gespeist werden,
hat man, beispielsweise zwischen die Netzspannung unddie Lampenstromkreise oder
sonstige Hilfsstromkreise, eine selbsttätige Regeleinrichtung, z. B. einen spannungsgesteuerten
Regelwiderstand oder eine Zusatzmaschine, eingeschaltet, die zur Konstanthaltung
der Verbraucherspannung dient. Insbesondere haben zu dem angegebenen Zweck Kohleplattenregler
Anwendung gefunden, bei denen der Widerstand einer Kohleplattensäule durch einen
an die Netzspannung angeschlossenen Spannungsmagneten so beeinflußt wird, daß infolge
Änderung des Anpreßdruckes der Kohleplattensäule der Widerstandswert erhöht oder
verringert und dadurch die den Verbrauchern zugeführte Spannung geändert wird. Die
Ausbildung derartiger Regler stellt insofern ein schwieriges Problem dar, als unter
Umständen die Netzspannung in sehr weiten Grenzen schwanken kann. Dabei treten die
Spannungsschwankungen außerordentlich schnell. auf, wodurch es erforderlich wird,
die Regler so auszubilden, daß trotz der großen Änderungsgeschwindigkeit der Spannung
an den Verbraucherstromkreisen
unzulässige Spannungen nicht auftreten
können. Es hat sich nun im Laufe der Zeit gezeigt, daß auch derartige Regler bei
längerem Betrieb nichteinwandfrei arbeiten. Dies ist darauf zurückzuführen, daß
durch den dauernd wechselnden Druck die äußere Form und die innere Struktur der
Kohleplatten geändert wird, wodurch die Reglercharakteristik beeinflußt wird. Es
iergibt sich infolgedessen, -daß im Laufe der Zeit die eingeregelte Spannung nicht
mehr gleichbleibt, sondern erheblichen Schwankungen ausgesetzt ist. Weiter tritt
noch im Betrieb die Schwierigkeit hinzu, daß die Netzspannung unter Umständen auf
sehr niedrige Werte herabgeht, und zwar im häufigen Wechsel beim Anfahren des Zuges
selbst oder wenn in dem gleichen Streckenabschnitt mehrere Züge anfahren, ferner
wenn bei Stromunterbrechungen in Weichen und Kreuzungen eine Hilfsstromquelle eingeschaltet
wird.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine derartige Stromversorgungsanlage,
insbesondere Beleuchtungsanlage für Bahnfahrzeuge, so auszubilden, da.ß mit einfachen
Mitteln eine genügend sichere Regelung der Spannung der Verbraucherstromkreise erreicht
wird, ohne da.ß verwickeltere Regeleinrichtungen benötigt werden.
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Erfindungsgemäß wird zu den Verbraucherstromkreisen eine an sich bekannte,
mit einer Schwungmasse versehene oder gekuppelte leer laufende Hilfsmasehine, vorzugsweise
mit Fremderregung, dauernd parallel geschaltet, die bei plötzlichen Spannungsschwankungen
den Spannungszustand der Verbraucherstromkreise zunächst für eine gewisse Zeit aufrechterhält,
innerhalb welcher durch die Regeleinrichtung die den Verbraucherkreisen zugeführte
Spannung den auftretenden Schwankungen der Netzspannung angepaßt wird.
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Durch die Erfindung wird es also vermieden, daß der Spannungsregler
selbst eine so hohe Empfindlichkeit besitzen muß, daß die Änderungen der Netzspannung
durch den Spannungsregler selbst unmittelbar von dem Verbraucher ferngehalten werden.
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Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand eines Ausführungsbeispiels
erläutert werden, das in Fig. i der Zeichnung wiedergegeben ist.
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In dieser bedeuten i mehrere parallel geschaltete Beleuchtungsstromkreise.
Diese Beleuchtungsstromkreise sind mit einem Regelwiderstand 2 in Reihe geschaltet.
3 bedeutet die Stromzuführung, beispielsweise einen Stromabnehmer, durch den der
Strom dem Fahrleitungsnetz 4 entnommen wird. Zu den Beleuchtungsstromkreisen i,
mit denen noch in bekannter Weise eine Ausgleichsdrosselspule 5 in Reihe geschaltet
sein kann, ist erfindungsgemäß eine als Motor arbeitende, leer laufende Hilfsmaschine
6 dauernd parallel geschaltet, die entweder eine große Schwungmasse aufweist oder
mit einer Schwungmasse 7 gekuppelt ist. Derartige Hilfsmaschinen mit Schwungmasse
sind an sich schon für Fahrzeugbeleuchtungsanlagen vorgeschlagen warden, jedoch
nur in der Form, daß bei Ausfall oder wesentlicher Absinkung der Speisespannung
die Hilfsmaschine mit den von der speisenden Leitung abzutrennenden Verbrauchern
in Reihe geschaltet wird. Die Hilfsmaschine dient hier also nicht zur Unterstützung
einer vorhandenen Regeleinrichtung, sondern als vollständiger Ersatz des speisenden
Netzwund muß daher wesentlich größer bemessen werden als die Hilfsmaschine nach
der Erfindung, ohne daß die Verbraucher vor Spannungsschwankungen vollkommen geschützt
werden. 8 bedeutet eine Regeleinrichtung, mittels deren in Abhängigkeit 'von der
Netzspannung Teile des Widerstandes 2 kurzgeschlossen werden können. Sind die Verbraucherstromkreise
an das Netz 4 angeschlossen, so ergibt sich, daß die Hilfsmaschine 6 bei gegebener
Netzspannung mit einer bestimmten Drehzahl umläuft. Die Regeleinrichtung 8 macht
dabei einen solchen Widerstand wirksam, daß gerade die für die Beleuchtungsstromkreise
gewünschte Spannung an diesem vorhanden ist- Tritt nun eine plötzliche Spannungsänderung,
beispielsweise eine
Spannungssenkung, ein, so wird durch die mit einer Schwungmasse
gekuppelte Hilfsmaschine 6 die an den Beleuchtungsstromkreisen liegende Spannung
zunächst eine gewisse Zeit aufrechterhalten. Die Drehzahl der Hilfsmaschine 6, die
in diesem Falle Energie abgibt, ändert sich allmählich, jedoch innerhalb eines solchen
Zeitraumes, daß nunmehr durch die Widerstandsregeleinrichtung 8 der Vorschaltwiderstand
2 der aufgetretenen Spannungsänderung angepaßt werden kann. Es ergibt sich dabei,
daß die Regeleinrichtumg 8 mit einer erheblichen Trägheit arbeiten kann, weil durch
die Anwendung der Hilfsmaschine 6 die Spannungsschwankungen zunächst von den Verbraucherstromkreisen
ferngehalten werden. Vorteilhafterweise wird die Hilfsmaschine 6 mit einer Fremderregung
ausgeführt, sie kann indessen auch mit Nebenschlußerregung versehen sein.
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Die Regeleinrichtung 8 kann im einfachsten Fall durch Spannungsrelais
gebildet werden, die einzelne Teile des Widerstandes 2 kurzschließen. Statt dessen
ist es aber auch möglich, andere Regler, Kontaktregler, Wälzregler o. dgl., anzuwenden.
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Eine weitere verbesserte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig.2
der Zeichnung wiedergegeben. Die in dieser Figur dargestellte
Anordnung
weist an Stelle des Vorschaltwiderstandes 2 und der Regeleinrichtung 8 eine Regelmaschine
io auf. Diese, Maschine i o, die vorzugsweise als Reihenschlußmaschine geschaltet
ist, ist mit einer Belastungsvorrichtung i i gekuppelt, durch die ein konstantes
Moment auf die Maschine io ausgeübt wird. Die Wirkungsweise dieser Anordnung beruht
darauf, daß sich bei konstanter Erregung,des Motors, die angenommen werden kann,
ihre Umdrehungszahl und damit ihre Spannung sich nach der zugeführten Spannung einstellt.
Die Maschine io ist nach Möglichkeit ohne größeres Schwungmoment ausgeführt, damit
sie sich echnell entsprechend den Spannungsänderungen einstellen kann, d. h. eine
sich mit Aer Netzspannung ändernde Gegen-EMK liefert. Durch die erwähnte Maschine
i o können infolgedessen genau wie durch einen Widerstandsregler die auftretenden
Spannungsschwankungen innerhalb einer gewissen Zeit ausgeglichen werden, wobeiwährend
des Ausgleichsvorganges zunächst die Spannung an den Verbraucherstromkreisen durch
die mit ider Schwungmasse 7 gekuppelte Hilfsmaschine 6 aufrechterhalten wird.
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Die Belastung der Regelmaschine io kann beispielsweise durch eine
Wirbelstrombremse erfolgen, deren Erregung einen konstanten Wert besitzt. Ferner
ist es möglich, die Hilfsmaschine i o mit einer Trommel zu versehen, die in einem
abgeschlossenen Luftraum oder Flüssigkeitsraum umläuft. Bekanntlich kann bei einer
derartigen Anordnung ,über einen weiten Drehzahlbereich ein gleichbleibendes Belastungsmoment
erzielt werden. Die gleiche Wirkung tritt ein bei ,einem Scheibensystem, das innerhalb
eines abgeschlossenen Luftraumes oder Flüssigkeitsraumes vorhanden ist.
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Einzelheiten der beschriebenen Anordnung können selbstverständlich
abgeändert werden, beispielsweise kann Vorsorge getroffen werden, daß bei Änderungen
innerhalb der Beleuchtungsstromkreise die vorhandene Belastung der Hilfsmaschine
i o dem geänderten Stromwert der Verbraucherstromkreise an. gepaßt wird.