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Elektrische Lokomotive.
Die Erfindung betrifft eine besonders vorteilhafte Anordnung des elektrischen Teiles eines Antriebs für elektrische Lokomotiven, denen Einphasenstrom zugeführt wird. Sie besteht darin, dass der zugefiihrte
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maschine erregt und in seiner Spannung regelbar gemacht wird.
Die Erfindung soll an einem in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiel erläutert werden.
Mit 7 ist der Fahrdraht bezeichnet, der beispielsweise mit der Frequenz 50 gespeist wird, mit 2 der Strom- abnehmer der Lokomotive, mit. 3 die Primärhochspannungswicklung desPhasen- und Frequenzumformers,
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ausserdem eine Mehrphasenwieklung 6, 7, 8, die im vorliegenden Falle beispielshalber als Zweiphasenwicklung mit den beiden Phasen 76 und 78 und dem Nullpunkt 0 dargestellt ist. Ebensogut kann an dieser
Stelle aber auch eine dreiphasige Wicklung oder ein n-phasige Wicklung verwendet werden. Diese Mehrphasenwicklung dient, wie im folgenden beschrieben werden wird, hauptsächlich zur Speisung der die Phasenverschiebung und die Spannungsregulierung besorgenden Kommutatormaschine.
Der Periodenund Phasenumformer besteht nun im ganzen aus drei Maschinen, nämlich aus der Primärmaschine p mit dem Ständer 5, einer Sekundärmasehine s mit dem Ständer 57 und der bereits oben erwähnten Mehrphasenkommutatormaschine k, die fremderregt ausgeführt wird. Die erste Maschine p enthält im Läufer eine Mehrphasenwieklung 9, 10 und 11, die im Beispiel dreiphasig gezeichnet ist, aber auch zweiphasig oder vierphasig ausgeführt sein könnte. Sie ist unmittelbar verbunden mit einer gleichen Mehrphasenwicklung 59, 60 und 61 auf dem umlaufenden Teil der zweiten Maschine s.
Zwischen beiden liegen die Schleifringe 12,-M und 14, wobei 12 z. B. mit den Phasen 9 und 59, 13 mit den Phasen 10 und 60, 14 mit den Phasen 11 und 61 verbunden ist. Durch passende Wahl der Polzahl der Maschine p und der Maschine s kann an den Schleifringen 72, 7. 3 und 74 diejenige Frequenz abgenommen werden, welche man wünscht, z. B. die Frequenz 16%. Ausgeschlossen ist die Entnahme der Frequenz 0, d. h. Gleichstrom. Die an den Schleifringen abgenommene Frequenz ist nicht vollkommen konstant, sondern ändert sich in geringem Betrage mit der Schlüpfung des Umformer- aggregates, eine Änderung, die sich nur in dem Betrage einiger Prozente bewegt und für den Betrieb der Motoren bedeutungslos ist.
Von den Schleifringbürsten führen Leitungen weiter zu einem Transformator 45, welcher als Spartransformator ausgeführt sein kann da er nur für Niederspannung gewickelt zu sein braucht, und welcher eine Anzahl Kontakte, wie z. B. die Kontakte 48, 49 und 50 besitzt, mit deren Hilfe die Spannung in groben Grenzen eingestellt werden kann. Die feinere Spannungsregulierung erfolgt, wie später noch beschrieben wird, durch die Kommutatormaschine k. Dieser Transformator 45 speist ein Leitungsnetz 51, 52, 5. 3, dessen Phasenzahl der der Schleifringe 12, 1 14 entspricht und an diesem Netz liegen die Triebmotoren-36, 37 und-3. S der Lokomotive.
Es sind Kommutatormaschinen für die Frequenz 162/3 vorausgesetzt und da hier drei Phasen in den Rotoren der Maschinen p und s angenommen sind, so sind dementsprechend drei solche Einphasenmotoren angenommen und gleichmässig auf das Drehstromnetz 51, 52und53 verteilt. Die Anzahl drei der Triebmotoren wird für viele Lokomotivanordnungen gebraucht. Liegen andere Anordnungen vor, so wird man danach die Phasellzahl der Läufer in den
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wicklungen 42, 43, 44, und können auch noch Wendepole besitzen, die nicht gezeichnet sind. Selbstverständlich können an Stelle derEinphasenmotoren auch Drehstrom-Asynchronmotoren mit Pol-und Kaskadenumschaltung für niedere Frequenz verwendet werden, die in mancher Weise Vorteile vor den Kommutatormotoren voraushaben.
Werden solche Asynchronmotoren verwendet, dann kann natürlich der Transformator 45 wegfallen, da die Asynchronmotoren nur mit einer im wesentlichen konstanten Spannung gefahren werden können.
Die zweite Maschine s des Umformersatzes mit dem Ständer 57 ist mit ihrer Ständerwicklung 54, 55 und 56 an die fremderregte Drehstromerregermaschine 7c angeschlossen. In dem vorliegenden Beispiel ist angenommen, dass diese Maschine zugleich eine kompensierte sei, was aber nicht unbedingt erforderlich ist. Es kann als solche Maschine auch der sogenannte Frequenzwandler benutzt werden, dem man dann zweckmässig im Ständer eine Kurzschlusswicklung gibt. Der von den induzierten Ständerwicklungen der Maschine s herkommende Strom fliesst durch den Anlasser 16, 17, 18 und durch die Ständerkompensa- tionswicklung 2. 8, 2. 3, 24 in den Läufer der Kollektormaschine zu den Bürsten 25,26, 27.
Die Wirkungs- weise dieser Kollektormaschine ist bekannt. Die Maschine besitzt zur Erregung ihres Feldes drei Schleifringe, 28, 29 und 30, mit deren Hilfe ihr Feld und damit die Phasenverschiebung des ganzen Systems und die Spannungshaltung bewerkstelligt werden. Die zur Feldbildung erforderliche Spannung erhält die Kommutatormaschine aus dem Transformator 38, dessen Sekundärwicklung. 32 mit Kontakten 31 schaltbar ist, und dessen Primärwicklung an die Mehrphasenwieklung, welche in der Maschine p liegt. angeschlossen ist. Die Phasenzahl dieser Primärwicklung richtet sich nach der Phasenzahl der in der Maschine p untergebrachten zweiten Wicklung.
In der Figur ist ein Skott-Transformator mit den Primärwicklungen 34 und 35 gewählt. Die eine der beiden Wicklungen im Ständer der Maschine 5, z. B. die Wicklung 8, dient beim Anlassen gleichzeitig als Hilfsphase, welche über den Kontakt ?, den Widerstand 20 und die Induktivität 21 eingeschaltet wird. Gleichzeitig kann diese Wicklung in der Maschine p noch Hilfsapparate, z. B. die Motoren 46, 47 speisen, welche in der Lokomotive zu anderen Zwecken, z. B.
Ventilatoren oder Luftpumpenantrieb vorhanden sein werden. Diese Motoren werden zweckmässig an eine im wesentlichen konstante Spannung gelegt, als sie das Netz 51, 52 und 5 : 3 besitzt. Sie können
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werden.
Im grossen und ganzen hat also die in der Maschine p liegende} lehrphasenwicklung 6, Î', S nur geringe Stromstärken zu führen.
Wie die Phasenkompensation mit Hilfe der Kommutatorhintermaschine ausgeführt wird, ist bekannt und braucht daher nicht näher beschrieben werden. Die Spannungsregulierung wird dadurch erreicht, dass die. Wicklung. 3 mit verhältnismässig viel Streuung oder mit einer vorgeschalteten Drosselspule versehen wird.
Die Einrichtung nach der Erfindung vereinigt mehrere Vorteile. Sie gestattet, für die Zuleitung des Stromes eine günstige Frequenz zu verwenden, und dabei die für den Betrieb elektrischer Lokomotiven als vorteilhaft erkannten Einphasenkommutatormotoren mit Hauptschlusscharakter oder Induktionsmotoren für niedrige Frequenz zu benutzen. Sie ermöglicht eine vorzügliche Kompensation der Phasenverschiebung und eine ausreichende Regelung der Geschwindigkeit der Lokomotive.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Lokomotive, dadurch gekennzeichnet, dass als. Umformer ein Phasen-und Frequenzumformer von 1 auf n-Phasen dient, der durch eine fremderregte Mehrphasenkonunutatormaschine erregt und in seinen Spannungen im Rotor regelbar gemacht wird.