DE1280399B - Procedure for setting the voltage of a tapping transformer - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

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Deutsche Kl.: 21 d2 - 53/03German class: 21 d2 - 53/03

Nummer: 1280 399Number: 1280 399

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

Anmeldetag: 29. März 1963 Filing date: March 29, 1963

Auslegetag: 17. Oktober 1968Opening day: October 17, 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.In the case of electromotive drives fed from a single-phase alternating current network, as they are named are found on locomotives and railcars, the speed control is mostly done by changing the supply voltage. For this purpose the one used to reduce the voltage of the contact wire is used The transformer is provided with taps on the high or low voltage side, which can be selected via Step switch or contactor with the high voltage or Driving circuit are connected. This arrangement enables the traction motor voltage to be changed in stages.

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.The optimal use of the friction between wheel and rail for train conveyance requires the finest possible voltage regulation, so that the desired operating state without damaging Jumps or even temporary losses in traction can be brought about. On the other hand let There are only a limited number of transformer taps, especially on the low-voltage side. Usually an increase in the regulation levels is aimed at by means of choke coil circuits, where the brief drops in tensile force that occur when switching on are caused by transition resistances be mitigated. In practice, twenty-eight taps can be considered.

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.With mercury vapor rectifiers and wave current motors equipped locomotives would be a continuous voltage change through influencing the degree of modulation possible. However, this method works with partial modulation unfavorable power factor and high harmonic content. The same applies if instead of the mercury vapor containers Controllable semiconductor elements are used, which along with numerous advantages currently still have the disadvantages of large space requirements and high price.

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. There is also known a device for regulating the voltage, where on a tap transformer Two groups of controllable semiconductor rectifiers connected in opposite-parallel via selector contacts are switchable. The transition from one stage to the other always takes place in the zero crossing of the current. This means that the motor is switched to the other voltage level in a very short time. this has As a result, there is a strong change in current until the motor reaches the new steady state has been. The invention avoids this disadvantage.

Die Erfindung geht vom Gedanken aus, die Zahl der erforderlichen steuerbaren Halbleiterelemente niedrig zu halten, indem durch die Aussteuerungs-Verfahren zur Spannungseinstellung
eines AnzapftransformatorsThe invention is based on the idea of keeping the number of controllable semiconductor elements required low by using the modulation method for voltage setting
a tap transformer

Anmelder:Applicant:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Qe.,Public company Brown, Boveri & Qe.,

Baden (Schweiz)Baden (Switzerland)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,Dr.-Ing. E. Sommerfeld, patent attorney,

8000 München 23, Dunantstr. 68000 Munich 23, Dunantstr. 6th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Riccardo Frosio, Baden (Schweiz)Riccardo Frosio, Baden (Switzerland)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Schweiz vom 13. März 1963 (3165)Switzerland of March 13, 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.variation does not cover the entire undervoltage range, but only the voltage difference two adjacent transformer taps. The taps are still de-energized controlled by the selector of a tap changer and the ones previously managed by load switches Power interruptions are taken over by controllable semiconductor elements.

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.The invention relates to a method for setting the voltage of a tapping transformer for supplying a traction motor by means of two groups of controllable valves connected in opposition in parallel, which are switchable on one side via selector contacts, on the other side are connected together with the load line and depending on the position of the Selector contacts are controlled via a control device.
In a method of the aforementioned type, the invention consists in that, for stepless voltage adjustment between two transformer taps, the valve group connected to the higher voltage is continuously controlled by continuously changing the ignition angle, while the valve group connected to the lower voltage is controlled to open.

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.The invention is explained using the circuit diagram. 1 and 2 are the high and low voltage windings a tap transformer for feeding the traction motor 3 via the Rectifier 4. The low voltage winding has a larger number of taps 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.For the sake of clarity, only three are drawn. Depending on the desired fineness, subdivisions can be made from ten to fifty such taps are possible. There are currently about twenty-eight Taps common.

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 FußpunktEach tap is connected to a voter contact 11a to 13a, 11 & to 13 & two voter contact groups a, b . The first selector contact group α is connected to an opposing parallel circuit 5 of two valves 5a, Sb that can be continuously controlled by changing the ignition angle. The second selector contact group b is connected to an opposing parallel circuit 6 of two further, not continuously controllable valves 6 α, 6 b . In the rectifier pair of the counterparallel circuit 5, the ignition insert is continuously adjustable, while the other rectifier pair is controlled in the direct passage or blocking state. The opposing parallel circuits 5 and 6 are connected to the rectifier 4 together at the terminals facing away from the selector, without additional resistors. With the rectifier is the base point

10 des Transformators verbunden. Gleichstromseitig ist der Traktionsmotor 3 angeschlossen.10 of the transformer connected. The traction motor 3 is connected on the DC side.

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.For the control of the selector contacts and the control of the counter-parallel connected valves a control device 7 is provided. This control device works in such a way that the opening and closing of the selector contacts only takes place if the associated counter-parallel valves are locked. Then the other valves, which are connected in opposite parallel, are each permeable to current. Furthermore, one of the associated selector contacts is closed. The valves are controlled so that the GegenparaUel circuit 5 by changing the ignition angle steadily from lock to pass and vice versa. In contrast, the opposite parallel circuit 6 is locked directly from Controlled passage and vice versa.

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 WählerkontaktThe operation of the device is as follows: In the initial state, the GegenparaUelschaltungen 5 and 6 are in the blocked state, and the selector contacts 11 α to 13 a, Ub to 136 are open. If the traction motor 3 is to be started from a standstill, the selector contact is made first

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.11 α closed and by increasing modulation the opposite parallel circuit 5 increases the voltage up to the full value of the first transformer stage. Then the switch 116 is closed and the opposite parallel circuit 6 switched on with full modulation. Work right now Both pairs of valves controlled by voU are connected in parallel to the rectifier 4. Now the Opposite parallel circuit 5 blocked and the selector contact 11 α opened. This is the first speed step achieved.

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.The transition to the second stage is initiated by the closure of the selector contact 12 a. The modulation of the valves 5 a, 56 is again steadily increased to their full value. Then the valves 6 α, 66 are blocked, the selector contact 116 is opened and 126 is closed. The valves 6 a, 66 are again placed in the conductive state, the valves 5 a, 56 blocked and the selector contact 12 α opened. The second stage has been reached and the arrangement is ready to start the third stage. The processes already described are repeated. When shifting down, the shifting and control processes take place in reverse order.

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.The invention makes it possible to omit the load switch in the case of tap changers and still do so to de-energize the selector contacts. The use of counter-parallel controlled valves allows constant regulation from one level to another.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: 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.Procedure for setting the voltage of a tap transformer for feeding a Traction motor by means of two groups of controllable valves connected in opposition to each other, which open one side switchable via selector contacts, on the other side together with the load line are connected and are controlled as a function of the control of the selector contacts via a control device, thereby characterized that for stepless voltage adjustment between two transformer taps the valve group at the higher voltage by continuously Change in the ignition angle is controlled continuously, while the one due to the lower voltage Valve group is controlled on passage. In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 161159;
französische Patentschriften Nr. 1153 213,
1242450,1250482,1262213,1309 065, 1310923.Considered publications:
Swiss Patent No. 161159;
French patents No. 1153 213,
1242450,1250482,1262213,1309 065, 1310923. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 809 627/1125 10.68 © Bundesdruckerei Berlin809 627/1125 10.68 © Bundesdruckerei Berlin