DE2559359A1

DE2559359A1 - Wanderfeld-synchronantrieb fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2559359A1
Application number: DE19752559359
Authority: DE
Inventors: Goetz Dipl Phys Heidelberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-12-31
Filing date: 1975-12-31
Publication date: 1977-07-14
Also published as: DE2559359C2

Description

@ t @ n t b e s c h r @ i u n g
Die in Entwicklung befindliche Technik des Fahrweg-Wanderfeldes zum Antrieb von Fahrzeugen gehört nicht zum Stand der Technik, sondern ist zum Teil in ihren Komponenten, im wesentlichen aber in Funktion und Komponenten-Zusammenstellung neu und ohne Vorbild.
Eine Drehstrom@wanderf@@@@inrichtung besteht aus Kabeln, welche in la@eilierte und genur@@e, längs des Fahrweges fest eingebaute Statoren eingelegt sind. Die Statore@ werden von eine@ Erreger-Magnetfeld, welches im Fahrzeug eingebaut ist, durchflutet und ergeben damit den Funktionszusammenhang entsprechend einem Synchron-Motor zum Antrieb des Fahrzeuges.
Um die Verluste dieses Antriebes niedrig zu halten, sind die Abschnitte des Wanderfeldes, die von der elekrrischen Antriebsenergie gespelst werden, möglichst kurz auszuführen. Hierzu erfolgt eine abschnittsweise Ein- und Ausschaltung der Energieeinspeisung der Wanderfeldeinrichtung.
Die hierzu notwendigen Schalter sind Halbleiter-Schalter, wie sie in verwendten Anwendungen zum Stand der Technik gehören. Da diese Schalter wenig aufwendig sind und keinen Verschleiß aufweisen, kann damit nicht nur eine Abschnittsschaltung.
sondern auch eine vereinfachte Form der Stromstärke-Regelung erzielt werden. Hierzu schaltet der Schalter während der Fahrt des Fahrzeuges im Wanderfeldabschnitt, Je nach den Slgnalen, dle er bekommt, perlodlsch oder unregelmäßig Halbwellen oder Gruppen von Halbwellen des Drehstromes aus.
Die Steuerung dieser Ausschaltung geschleht dabei nach Signalen von Maßstellen am Fahrweg-Wanderfeldstator derart, daß die synchrohe Funktion des Antriebes, wie os aus dem Stand der Technik von Rotationsmotoren bekannt ist, sowohl stabiltslert, als auch Im optimalen Arbeitspunkt von statten geht.
Insbesondere für größere Wanderfeidabschnitte fohnt sich statt der Regelungs-Eln- und -Ausschaltungen die Anwendung von Stromstellern, bei welchen die Regelung in verfeinerter Weise durch Verkürzung und Verlängerung von gepulsten Wellenzügen nach dem Stand der Technik von Stromstellen erfolgt.
Funktionsfehler einer Anlage können dazu fUhren, daß dle beschriebene Regelung des Synchronantriebes auf der Grundlage der konstanten Einspeisungsfrequenz nicht mehr ausreicht und außer Takt gerät, d.h. asynchron wird. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die Registrierung der entsprechenden Signale die Schalter nach Anspruch 2.
oder gegebenenfalls auch den Stromsteller nach Anspruch 6. zu einer Kurzschlußschaltung der Wanderfeldwicklung im Wanderfeldstator ver@ni@ßt. Hierdurch wird des Fahrzeug abgebremst. Es verliert einen großen Teil seiner Bewegungsenergie.
Diese Kurzschlußschaltung kann auch kurzzeitig zu Steuerungseingriffen während einer Synchronfunktion mitverwendet werden. Hierbei ergeben sich starke Bremskräfte, welche für eine Regelung der Antriebsfunktion in besonderen Fällen von Vorteil ist.
Mit Schaltern und Stromteilern, die eine Einspeisung konstanter Frequenz regeln, kann ein desynchronisiertes, auf einem Streckenabschnitt entsprechend abgebremstes Fahrzeug, nicht wieder beschleunigt werden.
Es ist deswagen notwendig, daß auf diesen Abschnitt ein Frequenz-Umrichter geschaltet wird, der das Fahrzeug mit wachsender Einspeisungs-Frequenz des drehstromes synchron beschiewnigt, um es zur Erreichung der sonst auf diesem Abschnitt gegebenen konstanten Frequenz wieder an die ursprüngliche Einspeisung zu übergeben.
Hierzu sind die normal bei Beschleunigungsstrecken an Stattonen vorgesehenen Beschleunigungs-Frequenz-Umrichter zu verwenden, welche eine entsprechende Umschaltl@gik, gesteuert durch die geschllderten Elemente, erhält, Da Frequenz-Umrichter aufwendig und teuer im Gegensatz zu Stromsteilern und Schaltern sind, gilt es, im System vorhandene Frequenz-Umrichter möglichst vielfach einzusetzen; d.h., daß vorschiedene Beschleunigungsstrecken, also z.B. mindestens die Beschleunigungsstrecken zweier benachbarter Stationen , von einem Frequenz-Umrichtor bedient werden, weicher Je nach Beschleunigungsfall die elne oder die andere Beschleunigungstrecke einspeist. Dementsprechend ist das Fahrzeug-Abfahrprogramm von benachbarten Stationen in diesen Fällen zeltllch so zu koordinleren, dan keine gleichzeitigen Abfahrten notwendig werden.
Ebenfalls zur Ersparnis von Frequenz-Umrichtern dient der feste Einbau von Kurzschlußwicklungen im Wanderfeldstator auf Verzögerungsstrecken. Entsprechend den bei der Verzögerung von Fahrzeugen erforderlichen Bremskräften in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges und der Stelle auf der Bremsstrecke können hler die Kurzschlußwindungen verschieden ausgeführt werden, um eine gleichmäßige und gewünschte Verzögerungscharakteristik zu erzielen.
Da das Fahrzeug bei dieser Verzögerungsart asynchron und außer Kontrolle geraten würde, ist eine zusätzliche Wicklung an der Verzögerungsstrecke, übergehend auf den Stationsbereich, in der Wanderfeldeinrichtung eingelegt. Diese zusätzliche Wicklung wird von einem Frequenz-Umrichter geringer Leistung, der an der Station auch für die quasi-stationären Verschiebungen der Fahrzeugs zuständig ist, gespeist.

Claims

WANDERFELD-SYNCHRONANTRIEB FÜR FAHRZEUGE P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Wanderfeld-Synchronantrieb für Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß vorn Fahrzeug betätigte ortsfeste Schalter den Drehstrom des Wanderfeldabschnittes, in welchen das Fahrzeug einfährt, einschaltet und entsprechend beim Ausfahren ausschaltet.
2. Nach 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter zur Steusrung der effektiven Stromstärke des Wanderfeldabschnittes einzelne oder Gruppen von Halbwellen des Drehstromes während der Fahrt des Fahrzeuges auf dem Schaltabschnitt ausschaltet.
3. Nach 1. und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungen des Schalters auf Grund einer Messung des Phasenwinkels 2w1-schen Fahrzeug-Erregerfeld und Wanderfeld bzw. dessen Änderung, zur Erzielung einer nach Phasenwinkel und effektiver Stromstärke günstigen Synchronfunktion erfolgen.
1. Nach 3. dadurch gekennzeichnet, daQ die Messung des Phasenwinkels durch Vergleich des zeitlichen Verlaufs des Flusses Im Wanderfeldstator auf Grund des Fahrzeug-Erregerfeldes mit dem des Strangstromes des Wanderfeldes an Stellen des zu steuernden Wanderfeldabschnlttes erfolgt.
5. Nach vorher dadurch gekennzeichnet, daß statt des Schalters ein Stromsteller verwendet wird, bel welchem eine Steuerung der effektiven Stromstärke des Wanderfeldabschnlttes durch übliche Pulslängenänderung innerhalb einer Halbwelle erfolgt.
6. Nach vorher dadurch gekennzeichnet, daß kleine Wanderfeldabschnitte mit einer separaten Wanderfeldwicklung gemäß Anspruch 1. und 4. gespeist werden, wobel vornehmlich größere Wanderfeldabschnitte mit einer eigenen Wanderfeldwicklung durch Stromsteller nach Anspruch 5. gespeist werden.
7. Nach vorher dadurch gekennzeichnet, daß Abschnitte der Wanderfeldwicklung kurzzeitig zur Steuerung oder längerzeitlich zum Bremsen des Fahrzeuges kurzgeschlossen werden.
8. Nach vorher dadurch gekennzeichnet, daß dle Steuerungssignaie nach Anspruch 3. und 4. für den Fall einer Desynchronisation zwischen Fahzeug-Erregerfeld und Wanderfeld zu einem zeitlich begrenzten Kurzschließen des betreffenden Wanderfeldabschnttts zum Zwecke des Abbremsens des desynchronisierten Fahrzeuges führen.
9. Nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß ein Frequenz-Umrichter, wolcher im Gegensatz zu den bisherigen Einspelsungsorganen nicht mit Konstantfrequenz, sondern mit Drohstrom steuerbarer Frequenz einspelst, nach Aufhebung des Kurzschlusses aus Anspruch 8. die Speisung des Waaderfeldabschnittes übernimmt und damit elne Beschleunigung des abgebremsten Fahrzeuges, Insbesondere bis zur Errelchung der auf diesem Wanderfeldabschnitt normal gegebenen Konstantfrequenz, übernimmt.
10. Nach vorher dadurch gekennzeichnet, daß nehrere Beschleunigungsabschnitte, z.B. von mindestens 2 benachbarten Stationen, von einem einzigen Beschleunigungsfrequenz-Umrichter gespeist werden, wozu entsprechend. Umschaltungen erfolgen und das Beschleunigungs-Programm des Linienabschnittes vorzugsweise so eingerichtet wird, daß die Beschleunigung von Fahrzeugen von mindestens zwei benachbarten Stationen aus zeitlich hintereinander abgewickelt werden.
11. Nach vorher dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungen von Fahrzeugen vor Stationen vornehmlich durch test in die Wanderfeldeinrichtung verlegte Kurzschlußwlcklungen mit Je nach Verzögerungskraftanforderung verschiedenen elektrischen Elgenschaften längs des Verzögerungsabschnittes erfolgen, wobei zusätzlich eine von einem Frequenz-Umrichter gespeiste zusätzliche Wicklung angebracht .ist, mit welcher das Fahrzeug aus dem ßremsvorgang aufgenommen und in synchroner und gesteuerter Fahrt in die Station eingebracht wird.