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Anordnung zur Verhinderung von Uberstromabschaltungen bei Stromrichterlokomotiven
im Bremsbetrieb mit Stromrückgewinnung Es ist eine bekannte Eigentümlichkeit von
gesteuerten Gasentladungsstromrichtern bei Wechselrichterbetrieb, daß jedes Ausbleiben
der Spannurig des Wechselstromnetzes zu einem Aussetzen der Kommutierung und damit
zu einem Kurzschluß der Gleichspannungsquelle des Wechselrichters führt, der nur
durch Ansprechen eines Überstromschalters zu beenden ist.
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Derartige Betriebsstörungen können bei Stromrichterlokomotiven, bei
denen ein Stromrichtergefäß oder eine Gefäßgruppe zur Speisung der Gleichstromantriebsmotoren
sowie ein Stromrichtertransformator sich auf der Lokomotive befinden und die Wechselspannung
über den Fahrdraht zugeführt wird, sehr leicht eintreten, wenn sie sich im Bremsbetrieb
mit Stromrückgewinnung befinden und eine vorübergehende Abtrennung der Wechselstromzuführung
stattfindet: Bei der Fahrt von Stromrichterlokomotiven auf schlechten Gleisen, z.
B. im Tagebaubetrieb zur Braunkohlengewinnung, kommt es tatsächlich häufig vor,
daß die Stromabnehmer der Lokomotive kurzzeitig keine Verbindung mit dem Fahrdraht
haben.
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Aus diesem Grunde werden in solchen Lokomotiven grundsätzlich zwei
oder mehrere Stromabnehmer parallel betrieben. Unter diesen Umständen treten 1:'nterbsechungen
der Verbindung zum Fahrdraht, also gleichzeitiges Abheben aller Stromabnehmer schon
wesentlich seltener ein. Sie sind indessen immer noch gelegentlich möglich, verlaufen
jedoch erfahrungsgemäß außerordentlich kurzzeitig.
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Aber selbst kurze Stromunterbrechungen auf der Wechselstromseite führen
zum Aussetzen der Kommutierung und damit zum Kippen des Stromrichters bei Wechselrichterbetrieb.
- Es ist daher erwünscht, den Stromrichter kurz vor Eintreten eines solchen Defektfalls
vorübergehend auf eine Betriebsweise umzuschalten, in der ein Kippen nicht mehr
eintreten kann. Diese Betriebsweise ist der sogenannte Lückbetrieb des Stromrichters,
d. h. der Betrieb mit löckendem Gleichstrom. Bei diesem tritt bei Aüs-, bleiben
der Wechselspannung ein selbsttätiges Verlöschen des Gleichstroms ein.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Verhinderung von
Überstromabschaltungen bei Stromrichterlokomotiven im Bremsbetrieb mit Stromrückgewinnung,
hervorgerufen durch Abtrennung der Wechselspannung infolge Abhebens aller Stromabnehmer
der mit mindestens zwei Stromabnehmern ausgerüsteten Lokomotive. Gemäß der Erfindung
werden die Wechselströme in den Stromabnehmern einzeln durch Relais überwacht, die
bei Abheben eines der Stromabnehmer durch Verkleinerung der Zündvoreilung der Steuergitter
des Stromrichters derart auf dessen Wechselrichtersteuerung einwirken, daß eine
Herabsteuereng des Gleichstroms bis zum Eintritt löckenden Gleichstroms stattfindet.
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Eine derartige Anordnung ist beispielsweise im Schaltbild wiedergegeben.
Darin bedeutet 1 den Fahrdraht, mit dem zwei Stromabnehmer 2 und 3 die elektrische
Verbindung mit der Lokomotive herstellen. Die Stromüberwachung dieser Stromabnehmer
wird einzeln durch die Stromwandler 4 und 5 und außerdem für den Gesamtstrom durch
den Stromwandler Ü ermöglicht. Zwischen den Stromabnehmern und dem durch das Symbol
der Erde gekennzeichneten zweiten Pol des Wechselstromnetzes ist die Primärwicklung
des Transformators 7 angeschlossen. Die Fahrmotoren und der oder die Stromrichter
sind durch den als Generator arbeitenden Fahrmotor 9 und das Gleich-.richterventil8
dargestellt.
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Die Steuerung des Gleichrichters erfolgt mittels des Gittersteuergeräts
10, zu dem noch die Gittervorspännungsquelle 11 gehört. Zur Beeinflussung dieses
Steuergeräts dient eine Regeleinrichtung, die bei in Ordnung befindlichem Bremsbetrieb
und bei eintretenden Störungen verschieden wirksam ist.
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Hierzu ist das Gittersteuergerät 10 das Stellglied der Regeleinrichtung
13, für die der Istwert durch die Spannung an dem Widerstand 15 gegeben ist, der
an dem Stromwandler 6 für den Summen-Wechselstrom angeschlossen ist. Als Sollwert
wird die Spannung an dem Widerstand 14 vorgegeben. Dieser wird bei in Ordnung befindlichem
Bremsbetrieb des Stromrichters durch den Fahrer der Lokomotive bestimmt.
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Der Widerstand 14 ist außerdem noch an die Ruhekontakte der. Relais
16 und 17, die der Überwachung der Einzelströme der Stromabnehmer 2 und 3 dienen
und mit den Wandlern 3 und 4 verbunden sind, angeschlossen.
Damit
wird der Widerstand 14 kurzgeschlossen, sobald einer der Stromabnehmer stromlos
wird.
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Bei ungestörtem Bremsbetrieb, bei dem beide Stromabnehmer stromführend
sind, bewirkt die Regelabweichung, d. h. die Differenz zwischen dem mittels des
Stromwandlers 6 gemessenen Summen-Wechselstrom und dem vom Fahrer der Lokomotive
am Widerstand 14 vorgegebenen Sollwert des Bremsstroms über den Regler und das Gittersteuergerät
so lange eine Änderung der W echselrichtersteuerung des Stromrichters, bis der Sollwert
des Bremsstroms erreicht ist.
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Tritt hingegen eine Störung in der Weise ein, daß einer der Stromabnehmer
keinen Kontakt mit dem Fahrdraht hat, so wird infolge der Stromlosigkeit eines der
Relais 16 oder 17 der Sollwertwiderstand 14 kurzgeschlossen und damit dem Regler
der Befehl gegeben, auf den Gleichstrom Null einzuregeln. Praktisch wird ein löckender
Gleichstrom mit niedrigem Mittelwert, d. h. ein aus kurzen Impulsen zusammengesetzter
Gleichstrom, eintreten.
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Durch diese vorbereitende Maßnahme der Reglung bei Abheben nur eines
Stromabnehmers ist ein Kippen des Stromrichters bei möglicherweise anschließend
erfolgendem Abheben aller Stromabnehmer unterbunden.
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Nach einer Weiterentwicklung der Erfindung ist an dem Stromwandler
6 für den Summen-Wechselstrom noch ein Relais 12 mit Arbeitskontakten angeschlossen,
die in Reihe mit den Steuerleitungen des Gittersteuergeräts 10 liegen und über die
die Steuergitter des Stromrichters mit dem Gittersteuergerät verbunden sind. Tritt
nun gegebenenfalls im Anschluß an das Abheben eines der Stromabnehmer ein Abheben
aller Stromabnehmer ein, so wird der Summen-Wechselstrom Null, womit das Relais
12 abfällt und die Verbindung der Steuergitter des Stromrichters vom Gittersteuergerät
abgetrennt wird. Damit liegen die Steuergitter ständig an der negativen Vorspannung
11,
so daß der Gleichstrom des Stromrichters ebenfalls völlig zu Null wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist dabei vorausgesetzt, daß die
Relais 16, 17 und 12 so empfindlich sind, daß sie im Zustand völliger Stromlosigkeit
des oder der Stromrichter, bei dem die Stromabnehmer nur den Leerlaufstrom des Transformators
führen, noch nicht abfallen.
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Mit dieser. beispielsweise beschriebenen Anordnung sind die Ausbildungsmöglichkeiten
der Erfindung nicht erschöpft. So ist es nicht notwendig, die Steuerurig des Stromrichters
über eine Regeleinrichtung vorzunehmen. Die Erfindung ist auch anwendbar, wenn die
Steuerung bei Bremsbetrieb unmittelbar durchgeführt wird, sofern durch geeignete
Mittel dafür Sorge getragen ist, daß die Relais, welche die einzelnen, Wechselströme
überwachen, bei Abheben eines Stromabnehmers die Herabsteuerung des Stromrichters
bis zum Lückbetrieb herbeiführen. Ferner ist es nicht notwendig, daß die Überwachung
der Wechselströme mittels Relais erfolgt. Es ist ohne weiteres möglich, an Stelle
der Relais beispielsweise Schalttransistoren oder andere schnellwirkende Schaltelemente,
beispielsweise elektronische Schaltgeräte, zu verwenden.
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Ebenso kann das Anlegen einer negativen Sperrspannung an die Steuergitter
des oder der Stromrichter durch das Relais 14 auch in anderer an sich bekannter
Weise erfolgen, als in dem Beispiel dargestellt ist.