DE1280399B

DE1280399B - Verfahren zur Spannungseinstellung eines Anzapftransformators

Info

Publication number: DE1280399B
Application number: DE1963A0042753
Authority: DE
Inventors: Riccardo Frosio
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1963-03-13
Filing date: 1963-03-29
Publication date: 1968-10-17
Also published as: GB993656A; AT243937B; CH400315A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIf

Deutsche Kl.: 21 d2 - 53/03

Nummer: 1280 399

Aktenzeichen: P 12 80 399.5-32 (A 42753)

Anmeldetag: 29. März 1963

Auslegetag: 17. Oktober 1968

Bei aus einem Einphasenwechselstromnetz gespeisten elektromotorischen Antrieben, wie sie namentlich auf Lokomotiven und Triebwagen anzutreffen sind, erfolgt die Drehzahlregelung zumeist durch Veränderung der Speisespannung. Zu diesem Zweck ist der zur Herabsetzung der Fahrdrahtspannung dienende Transformator ober- oder unterspannungsseitig mit Anzapfungen versehen, die wahlweise über Stufenschalter oder Schütze mit dem Hochspannungsbzw. Fahrstromkreis verbunden werden. Diese Anordnung ermöglicht die stufenweise Änderung der Fahrmotorspannung.

Die optimale Ausnützung der Reibung zwischen Rad und Schiene für die Zugförderung erfordert eine möglichst feinstufige Spannungsregulierung, so daß der gewünschte Betriebszustand ohne schädliche Sprünge oder gar vorübergehende Einbußen an Zugkraft herbeigeführt werden kann. Andererseits lassen sich Transformatoranzapfungen, namentlich auf der Unterspannungsseite, nur in beschränkter Zahl verwirklichen. Zumeist wird durch Drosselspulenschaltungen eine Vermehrung der Regulierstufen angestrebt, wobei die beim Aufschalten auftretenden kurzzeitigen Zugkrafteinbrüche durch Überschaltwiderstände gemildert werden. Praktisch können achtundzwanzig Anzapfungen in Frage kommen.

Bei mit Quecksilberdampfgleichrichtern und WeI-lenstrommotoren ausgerüsteten Triebfahrzeugen wäre eine kontinuierliche Spannungsänderung durch Beeinflussung des Aussteuerungsgrades möglich. Dieses Verfahren arbeitet jedoch bei Teilaussteuerung mit ungünstigem Leistungsfaktor und hohem Oberwellengehalt. Desselbe gilt auch, wenn an Stelle der Quecksilberdampfgefäße steuerbare Halbleiter elemente verwendet werden, denen nebst zahlreichen Vorteilen gegenwärtig noch die Nachteile großen Platzbedarfes und hohen Preises anhaften.

Es ist ferner eine Einrichtung zur Regelung der Spannung bekannt, wo an einem Anzapftransformator über Wählerkontakte zwei Gruppen gegenparallel geschaltete steuerbare Halbleiter-Gleichrichter schaltbar sind. Der Übergang von einer Stufe zur anderen erfolgt immer im Nulldurchgang des Stromes. Dadurch erhält der Motor in kürzester Zeit die andere Spannungsstufe aufgeschaltet. Dies hat zur Folge, daß eine starke Stromänderung eintritt, bis der neue Beharrungszustand des Motors erreicht worden ist. Diesen Nachteil vermeidet die Erfindung.

Die Erfindung geht vom Gedanken aus, die Zahl der erforderlichen steuerbaren Halbleiterelemente niedrig zu halten, indem durch die Aussteuerungs-Verfahren zur Spannungseinstellung
eines Anzapftransformators

Anmelder:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Qe.,

Baden (Schweiz)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

8000 München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Riccardo Frosio, Baden (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 13. März 1963 (3165)

variation nicht der ganze Unterspannungsbereich überdeckt wird, sondern nur die Spannungsdifferenz zweier benachbarter Transformatoranzapfungen. Die Anzapfungen werden dabei nach wie vor stromlos durch den Wähler eines Stufenschalters angesteuert und die bisher durch Lastschalter bewerkstelligten Leistungsunterbrüche werden von steuerbaren Halbleiterelementen übernommen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Spannungseinstellung eines Anzapftransformators für die Speisung eines Traktionsmotors mittels zweier Gruppen gegenparallel geschalteter steuerbarer Ventile, die auf der einen Seite über Wählerkontakte schaltbar, auf der anderen Seite gemeinsam mit der Lastleitung verbunden sind und in Abhängigkeit von der Stellung der Wählerkontakte über eine Steuereinrichtung gesteuert werden.
Die Erfindung besteht bei einem Verfahren der vorstehend genannten Art darin, daß zur stufenlosen Spannungseinstellung zwischen zwei Transformatoranzapfungen die an der höheren Spannung liegende Ventilgruppe durch kontinuierliche Änderung des Zündwinkels stetig gesteuert wird, während die an der niederen Spannung liegende Ventilgruppe auf Durchlaß gesteuert ist.

Die Erfindung wird an Hand des Schaltbildes erläutert. 1 und 2 sind die Oberspannungs- und Unterspannungswicklungen eines Anzapftransformators für die Speisung des Traktionsmotors 3 über den Gleichrichter 4. Die Unterspannungswicklung besitzt eine größere Anzahl Anzapfungen 11, 12, 13.

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Der Klarheit wegen sind nur deren drei gezeichnet. Je nach der gewünschten Feinheit können Unterteilungen von zehn bis fünfzig solcher Anzapfungen in Frage kommen. Zur Zeit sind etwa achtundzwanzig Anzapfungen üblich.

Jede Anzapfung ist mit je einem Wählerkontakt 11a bis 13 a, 11 & bis 13 & zweier Wählerkontaktgruppen a, b verbunden. Die erste Wählerkontaktgruppe α ist auf eine GegenparaUelschaltung 5 zweier stetig durch Ändern des Zündwinkels steuerbarer Ventile 5 a, Sb geschaltet. Die zweite Wählerkontaktgruppe b ist auf eine GegenparaUelschaltung 6 zweier weiterer, nicht stetig steuerbarer Ventile 6 α, 6 b geschaltet. Bei dem Gleichrichterpaar der GegenparaUelschaltung 5 ist der Zündeinsatz kontinuierlich verstellbar, während das andere Gleichrichterpaar in den direkten Durchlaß oder Sperrzustand gesteuert wird. Die GegenparaUelschaltungen 5 und 6 sind an den wählerabgewandten Klemmen gemeinsam ohne zusätzliche Widerstände auf den Gleichrichter 4 geschaltet. Mit dem Gleichrichter ist der Fußpunkt

10 des Transformators verbunden. Gleichstromseitig ist der Traktionsmotor 3 angeschlossen.

Für die Steuerung der Wählerkontakte und die Steuerung der gegenparallelgeschalteten Ventile ist eine Steuereinrichtung 7 vorgesehen. Diese Steuereinrichtung arbeitet in der Weise, daß das Öffnen und Schließen der Wählerkontakte nur dann erfolgt, wenn die zugehörigen gegenparaUelgeschalteten Ventile gesperrt sind. Dann sind die anderen gegenparaUel geschalteten Ventile jeweils stromdurchlässig. Ferner ist einer der zugehörigen Wählerkontakte geschlossen. Die Steuerung der Ventile erfolgt dabei so, daß die GegenparaUelschaltung 5 durch Ändern des Zündwinkels stetig von Sperren auf Durchlaß und umgekehrt gesteuert wird. Demgegenüber wird die GegenparaUelschaltung 6 direkt von Sperren auf Durchlaß und umgekehrt gesteuert.

Die Funktionsweise der Einrichtung ist folgende: Im Ausgangszustand befinden sich die GegenparaUelschaltungen 5 und 6 im Sperrzustand, und die Wählerkontakte 11 α bis 13a, Ub bis 136 sind geöffnet. Soll der Traktionsmotor 3 aus dem Stillstand angelassen werden, so wird zunächst der Wählerkontakt

11 α geschlossen und durch zunehmende Aussteuerung der GegenparaUelschaltung 5 die Spannung bis zum voUen Wert der ersten Transformatorstufe gesteigert. Dann wird der Schalter 116 geschlossen und die GegenparaUelschaltung 6 mit voUer Aussteuerung eingeschaltet. In diesem Augenblick arbeiten beide voU ausgesteuerten Ventilpaare in Parallelschaltung auf den Gleichrichter 4. Nunmehr wird die GegenparaUelschaltung 5 gesperrt und der Wählerkontakt 11 α geöffnet. Damit ist die erste Fahrstufe erreicht.

Der Übergang zur zweiten Stufe wird durch die Schließung des Wählerkontaktes 12 a eingeleitet. Die Aussteuerung der Ventile 5 a, 56 wird erneut stetig auf ihren vollen Wert erhöht. Alsdann werden die Ventile 6 α, 66 gesperrt, der Wählerkontakt 116 geöffnet und 126 geschlossen. Die Ventile 6 a, 66 werden erneut in leitenden Zustand versetzt, die Ventile 5a, 56 gesperrt und der Wählerkontakt 12 α geöffnet. Die zweite Stufe ist erreicht und die Anordnung ist bereit zum Anlaufen der dritten Stufe. Die bereits geschilderten Vorgänge wiederholen sich. Beim Abwärtsschalten wickeln sich die Schalt- und Steuervorgänge in umgekehrter Reihenfolge ab.

Die Erfindung ermöglicht es, bei Stufenschaltern den Lastschalter wegzulassen und dabei trotzdem die Wählerkontakte stromlos zu schalten. Die Anwendung der gegenparallelen, gesteuerten Ventile gestattet erne stetige Regelung von einer Stufe zur anderen.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Spannungseinstellung eines Anzapftransformators für die Speisung eines Traktionsmotors mittels zweier Gruppen gegenparaUel geschalteter steuerbarer Ventile, die auf der einen Seite über Wählerkontakte schaltbar, auf der anderen Seite gemeinsam mit der Lastleitung verbunden sind und in Abhängigkeit von der SteUung der Wählerkontakte über eine Steuereinrichtung gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur stufenlosen SpannungseinsteUung zwischen zwei Transformatoranzapfungen die an der höheren Spannung liegende Ventilgruppe durch kontinuierUche Änderung des Zündwinkels stetig gesteuert wird, während die an der niederen Spannung liegende Ventilgruppe auf Durchlaß gesteuert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 161159;
französische Patentschriften Nr. 1153 213,
1242450,1250482,1262213,1309 065, 1310923.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 627/1125 10.68 © Bundesdruckerei Berlin