DE974307C - Anordnung zur Regelung der Spannung eines an einen Stufentransformator angeschlossenen Kontaktumformers - Google Patents

Description

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Es sind Umformerlokomotiven bekannt, die zur Regelung der Spannung der Fahrmotoren mit gesteuerten Quecksilberdampfstromrichtern arbeiten. Diese haben den Vorteil, daß es sich um ruhende Einrichtungen handelt, daß die Spannung stetig regelbar ist und der Fahrmotor als einfacher Gleichstrommotor ausgebildet werden kann. Allerdings bringt die Anwendung von Quecksilberdampfgleichrichtern den Nachteil, daß Rückzündungen auftreten

ίο können, daß der Gleichrichter temperaturempfindlich ist, daß die flüssige Kathode gegen Erschütterungen empfindlich ist und daß bei geringer Aussteuerung die Gefäßbeanspruchungen, der Blindleistungsbedarf und die Welligkeit ansteigen. Ferner muß bei Drehrichtungsumkehr und beim Übergang auf Wechselrichterbetrieb der Ankerkreis umgepolt werden.

Eine Verbesserung kann erreicht werden, wenn an Stelle des Ouecksilberdampfstromrichters ein mechanischer Stromrichter nach Art eines Kontaktumformers verwendet wird. Bei der Spannungsregelung durch Phasenverschiebung des Einschaltzeitpunktes tritt aber auch hier bei geringer Aussteuerung eine erhöhte Kontaktbeanspruchung, ein großer Blindleistungsbedarf und eine Erhöhung der Welligkeit ein.

Ähnlich dem bei gittergesteuerten Gleichrichtern bekannten Anschließen getrennt gesteuerter Anodensätze an Anzapfungen eines Stufentransformators könnte auch bei Verwendung der üblichen Kontaktumformer mit durch gemeinsamen mechanischen Antrieb gesteuerten Kontakten ein Stufentransformator für die Grobregelung der Spannung vorgesehen werden und die Feinregelung zwischen zwei Stufen durch

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Verstellen des Einschaltzeitpunktes der Kontakte erfolgen. Dann sind jedoch zur Stufenregelung besondere Stufenschalter für die einzelnen Transformatoranzapfungen erforderlich.

Derartige Lastschalter werden durch die Erfindung vermieden. Diese betrifft mithin eine Anordnung zur Regelung der Spannung eines an einen Stufentransformator angeschlossenen Kontaktumformers mit Schaltdrosseln zur Erleichterung der Unterbrechungsbedingungen und besteht darin, daß mehrere mechanische Kontakte, welche durch Ein- und Ausschaltimpulse gleicher Phasenlage steuerbar sind, einerseits mit einer gemeinsamen Schaltdrossel und andererseits mit je einer der verschiedenen Anzapfungen des Stufentransformators verbunden sind und je nach der Höhe der einzuregelnden Spannung durch die Steurung zur Wirksamkeit kommen. Kontaktumformer mit durch Ein- und Ausschaltimpulse von vorgeschriebener Phasenlage steuerbaren mechanischen Kontakten und mit Schaltdrosseln zur Erleichterung der Stromunterbrechung sind an sich bekannt. Bei diesen wird eine stromabhängige Kontaktöffnung durch eine entsprechende Abhängigkeit der Ausschaltimpulse erzielt. Auch die Steuerung des Einschalt-Zeitpunktes mit ruhenden Steuermitteln ist bekannt, wobei durch "Verschiebung der Phasenlage des Einschaltzeitpunktes die Spannung in ähnlicher Weise wie bei Quecksilberdampfgleichrichtern durch Verschiebung der Phasenlage des Zündzeitpunktes geregelt werden kann. Damit ist j edoch der Nachteil verbunden, daß bei geringer Aussteuerung, wenn also der Einschaltzeitpunkt gegenüber dem Nulldurchgang der Kommutierungsspannung um einen beträchtlichen Winkel verschoben ist, die Kontakte durch die an ihnen beim Einschalten vorhandene Spannungsdifferenz einer erhöhten Beanspruchung ausgesetzt sind. Ein weiterer Nachteil des Betriebes mit geringer Aussteuerung ist die hohe Blindleistungsaufnahme. Bei der Anordnung nach der Erfindung wird von dieser Art der Spannungsregelung jedoch nicht oder nur in beschränktem Umfang Gebrauch gemacht, nämlich um die Spannung zwischen zwei Stufen des Stufentransformators zu regeln, während die Hauptregelung der Spannung in der Weise erfolgt, daß die an den verschiedenen Anzapfungen angeschlossenen Kontakte je nach der gewünschten Höhe der Spannung zur Wirksamkeit gebracht werden.

Durch die Anordnung gemäß der Erfindung werden nicht nur die vorerwähnten Stufenschalter vermieden, sondern es wird auch die Zahl der Schaltdrosseln wesentlich verringert. Außerdem aber erlaubt die Verwendung der durch Ein- und Ausschaltimpulse gleicher Phasenlage gesteuerten Kontakte eine Umkehrung der Polarität sowie den Übergang zu Wechselrichterbetrieb.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Mit 1 bis 19 sind mechanische Kontakte bezeichnet, die durch Einschaltspulen E und Ausschaltspulen A gesteuert werden und an die Anzapfungen der Sekundärwicklungen 21 eines Transformators angeschlossen sind, dessen Primärwicklung 22 am Wechselstromnetz liegt und beispielsweise mit 15 kV/50 oder i6²/₃ Hz gespeist wird. Es ist vorgesehen, daß die Stufenspannungen e₃ untereinander gleich und ferner die Spannungen der Stufengruppen ^₁-J₈ und e₂_ ₁₉ einander gleich sind.

Es übernehmen dabei die den Anschluß an die jeweils gewählten Transformatoranzapfungen herstellenden Schaltelemente mit ihren Ein- und Ausschaltspulen gleichzeitig auch die für die Gleichrichtung erforderlichen Schaltfunktionen. In dem Ausführungsbeispiel sind mit 23 der Fahrmotor und mit 24 die vier Schaltdrosselspulen bezeichnet. Es ist eine Doppelbrückenschaltung gewählt. Es sei angenommen, daß in der einen Spannungshalbwelle die Kontakte 1 und 18 geschlossen sind. In der anderen Spannungshalbwelle werden dann die Kontakte 2 und 19 geschlossen, auf welche der Strom nach einer gewissen Kommutierungszeit übergeht, worauf 1 und 18 wieder geöffnet werden. Zur Ersparnis von Anzapfungen sind die Kontakte 1 und 2 bzw. 18 und 19 nicht in der bei der Doppelbrückenschaltung üblichen Weise zu derselben Anzapfung des Transformators geführt, sondern sind an verschiedene Anzapfungen angeschlossen. Es wird aber sowohl durch die Kontakte ι und 18 als auch durch die Kontakte 2 und 19 jeweils eine Spannung gleicher Höhe gleichgerichtet. Für den Anschluß der übrigen Kontakte gilt Entsprechendes. Um auf eine niedrigere Spannung überzugehen, wird durch eine Umschaltung der Steuerung die Impulsgabe auf weiter innen liegende Kontakte verschoben. Um z. B. den Kontakt 3 wirksam werden zu lassen, kann man innerhalb zweier aufeinanderfolgender Einschaltimpulse die Umschaltung der Steuerung vom Kontakt 1 auf den Kontakt 2 vornehmen, so daß die Stromlieferung nicht unterbrochen wird. Man kann aber auch den gerade arbeitenden Kontakt 1 in der Ausschaltstellung kurzzeitig festhalten und während dieser Zeit die Umschaltung vornehmen, z. B. mit Hilfe eines handbetätigten Kontrollers. Will man mehrere Kontakte gleichzeitig umschalten, also z. B. von den Kontakten 1, 2, 18 und 19 auf die Kontakte 3, 4, 16 und 17 übergehen, so kann man entsprechend verfahren. Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Erregung der Ausschaltspulen durch Impulse, die vom Nulldurchgang des Stromes in der zugehörigen Schaltdrossel abhängig sind und die über ein Ventil 25 den Ausschaltspulen zugeführt werden. Es ist dabei, wie auch im Ausführungsbeispiel angedeutet, möglich, auch den nicht arbeitenden Kontakten ständig den Ausschaltimpuls zuzuführen. Der Einschaltimpuls erfolgt in Abhängigkeit von der Spannung (gesättigter Wandler 27 mit Vorschaltwiderstand 28 und Ventil 30), und zwar so, daß, wenn die Kontakte 2 und 19 geschlossen sind, die Kontakte 1 und 18 den Einschaltimpuls erhalten, sobald ihre Spannung gegenüber der Spannung der Kontakte 2 und 19 positiv ist. Durch einen Schalter 29 ist angedeutet, daß man diesen Einschaltimpuls wahlweise auf die Einschaltspulen geben kann, und zwar ist dies nur für die Einschaltspulen der Kontakte 1 und 3 dargestellt. Im übrigen ist die Steuerung nur schematisch dargestellt.

Zur besseren Ausnutzung der Transformatoranzapfungen kann man mit ungleichen Spannungshalbwellen arbeiten. Sind beispielsweise die Kontakte 1,

i8 und 2, 19 wirksam und will man auf eine geringere Spannung übergehen, so kann man die Kontakte 1 unwirksam und den Kontakt 3 wirksam machen. In der nächsten Stufe kann man den Kontakt 19 unwirksam und den Kontakt 17 wirksam machen, hierauf an Stelle des Kontaktes 2 den Kontakt 4 usw.

Wie bereits erwähnt, kann man auch durch Verschiebung des Zündzeitpunktes die Spannung zwischen zwei Stufen regeln, wenn dies erforderlich ist.

Eine Umkehr der Polarität ist durch eine Verschiebung der Ein- und Ausschaltimpulse um i8o° zu erreichen. Bei laufendem Motor ergibt eine Senkung der gleichgerichteten Spannung unter die Motorspannung Wechselrichterbetrieb. Allerdings muß hierbei mit einer gewissen Aussteuerung gearbeitet werden, um eine einwandfreie Kommutierung zu gewährleisten.

W^Tie sich aus dem Schaltbild ergibt, wird nur eine Vielzahl von Kontakten verwendet, die vier Schaltdrosselspulen werden aber gemeinsam benutzt, so daß an Kosten gespart werden kann.

Die Erfindung ist für die Regelung eines Motors beschrieben, sie kann aber überall da angewendet werden, wo mit Hilfe eines Umformers und eines Stufentransformators eine Regelung vorgenommen werden soll.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung zur Regelung der Spannung eines an einen Stufentransformator angeschlossenen Kontaktumformers mit Schaltdrosseln zur Erleichterung der Unterbrechungsbedingungen, da durch gekennzeichnet, daß mehrere mechanische Kontakte, welche durch Ein- und Ausschaltimpulse gleicher Phasenlage steuerbar sind, einerseits mit einer gemeinsamen Schaltdrossel und andererseits mit je einer der verschiedenen Anzapfungen des Stufentransformators verbunden sind und je nach der Höhe der einzuregelnden Spannung durch die Steuerung zur Wirksamkeit kommen.

2. Anordnung nach Anspruch 1 für Kontakte in Doppelbrückenschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Stromführung in der einen Halbwelle dienenden beiden Kontakte an andere Anzapfungen angeschlossen sind als die zur Stromführung in der anderen Halbwelle dienenden Kontakte.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 614180, 641259, 492, 686 918, 690 103, 708 906;
Sonderdruck aus den BBC-Nachrichten, 1930, S. 1 rR-Rr Pr ¹⁰⁴¹ A T-o,; f.

^JB-DU vjT J, IOD.U.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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