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Einrichtung zur Stufenschaltung zweier in Reihe geschalteter, von Einzelspannungen der Sekundärwicklung eines Stufentransformators je für sich gespeister Einphasen-
Kollektormotoren (bzw. Notorgruppen) insbesondere für Bahnbetrieb.
Die grosse Steigerung der Leistung der elektrischen Lokomotiven macht den Einbau einer grösseren Zahl von Einphasenkollektormotoren erforderlich, welche in Reihen-oder in Parallelschaltung (oder auch in gemischter Schaltung) betrieben werden können. Beiden Schaltungsarten haften aber grosse Nachteile an, welche sich beim Betrieb der Lokomotive störend bemerkbar machen. Die Parallelschaltung einer Reihe grosser Motoren erfordert sehr teure Schalter für grosse Stromstärken, weil für die Bemessung der Schalter und Kontakte die Summe der Ströme aller Motoren in Betracht kommt. Die Reihenschaltung aller Motoren gestattet nun zwar die Schaltung bei relativ kleinem Strom, aber sie ist nur von Vorteil, wenn die Motoren starr miteinander gekuppelt sind, weil z.
B. bei Einzelachsenantrieb ein Motor der Reihe leicht ins Schleudern geraten und dabei die ganze der Reihe zugeführte Spannung auf sich ziehen kann.
Der schleudernde Motor setzt dann den Strom der Motorreihe dermassen herab, dass alle Motoren ihr Drehmoment verlieren und die Lokomotive keine Zugkraft besitzt. Für Lokomotiven mit Einzelachsenantrieb ist demgemäss die einfache Reihenschaltung der Motoren nicht ohne weiteres verwendbar. Will man den Vorteil der Reihenschaltung mit der besonderen Speisung jedes Motors vereinigen, dann lässtsich dies so erreichen, dass man die Sekundärwicklung des die Motoren speisenden Transformators durch Anzapfungen in geeigneter Weise und der Motorzahl entsprechend unterteilt und die Enden der Motorreihe mit den Enden der Sekundärwicklung verbindet, während man die Verbindungspunkte der Motoren an die entsprechenden Anzapfungen der Sekundärwicklung anschliesst. Es wird in diesem Falle jeder Motor der Reihe von einer Einzelspannung gespeist.
Aber auch diese Anordnung hat einen grossen Nachteil, weil es nicht einfach ist, die Spannung der Motoren zu regeln. Man könnte eine solche Regelung zwar mit Hilfe vieler Anzapfungen vollziehen, aber die Einrichtung und das Verfahren wären sehr kompliziert.
Um z. B. eine um eine Spannungsstufe kleinere Spannung an allen Motoren zu erhalten, müsste man die Stufenschritte bei den verschiedenen Motoren ungleich machen, u. zw. müsste, wenn man bei einem Ende der Reihe anfängt, der Stufenschritt beim ersten Motor gleich 1, beim zweiten Motor gleich 2, beim dritten Motor gleich 3 sein usw., damit nach erfolgten Schritten die Spannung an den Motoren wieder die gleiche ist. Dies erfordert aber eine Zahl von Anzapfungen an der Sekundärwicklung des Transformators, welche fast gleich dem Produkt aus Motorzahl und Stufenzahl ist.
Nun lässt sich zwar in bekannter Weise eine Verringerung der Zahl der Regulierstufen dadurch erreichen, dass man die Zwischenpunkte der Motorreihe über Sekundärwicklungen von Hilfstransformatoren mit den Wicklungspunkten entsprechender Spannung des Reguliertransformators verbindet und die Sekundärspannungen der Hilfstransformatoren in besonderer Weise regelt. Durch diese Regelung können an den Sekundärwicklungen solche Spannungen erzeugt werden, dass die Spannungen an den Motoren der Motorreihe unter sich in jedem Fall die gleichen sind. Werden die Hilfstransformatoren miteinander elektrisch gekoppelt, dann genügt eine Spannungsregelung der den äusseren Motoren zugeordneten Hilfstransformatoren, also eine relativ geringe Zahl von Regulierkontakten.
Diese Einrichtung hat aber den Nachteil, neben dem eigent-
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einfachere Stufenregelung mit weniger Anzapfungen ergibt sich aber bei einer solchen Reihenschaltung von zwei Motoren bzw. Motorgruppen, wenn die Stufenschritte, vom Wicklungsmittelpunkt der Sekundärwicklung aus gesehen, nach beiden Seiten hin erfolgen, u. zw. bei Erhöhung der Stufenspannung vom Mittelpunkt fort, bei Erniedrigung der Stufen spannung zum Mittelplmkte hin, wobei aber die Schritte auf den beiden Seiten in zeitlich wechselnder Folge vor sich gehen. Die Gleichheit der Spannung an den Motoren wird dabei durch einen den mittleren Anzapfungspunkt in dem einen oder andern Sinne etwas verschiebenden Umschalter erreicht.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Einrichtung zur Stufenschaltung zweier in Reihe
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Einphasenkollektormotoren (bzw. Motorgruppen), insbesondere für Bahnbetrieb, bei welcher der Verbindungspunkt beider Motoren mit einem Umschalter verbunden ist, durch welchen dieser Punkt wahlweise mit dem Mittelpunkt oder mit einem eine Spannungsstufe von diesem entfernt liegenden Wicklungspunkt der Sekundärwicklung verbunden werden kann, während jedes Ende der Motorreihe mit je einem Umschalter verbunden ist, durch welchen das betreffende Ende wahlweise mit Wicklungpunkten der zugehörigen Seite der Sekundärwicklung verbunden werden kann, welche um den zweifachen Wert einer Spannungsstufe auseinanderliegen.
Die Erfindung sei an Hand der Ausführungsbeispiele der Fig. 1-3 näher erläutert. Fig. 1 stellt
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Fig. 2 behandelt den gleichen Fall, nur dass jeder Motor der Fig. 1 durch eine Gruppe von zwei parallel geschalteten Motoren ersetzt ist. In Fig. 3 ist an Stelle jedes Motors der Fig. 1 je eine aus zwei mechanisch gekuppelten Motoren gebildete Motorreihe gesetzt.
In diesen Figuren bedeuten : T den die Motoren speisenden Transformator, P dessen Primär-, Q dessen Sekundärwicklung, M1 und M2 je einen Einphasenkollektonnotor in Reihenschlussschaltung,
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wicklung verbunden-sind, 0 (bzw. 0') den Verbindlmgspunkt der beiden in Reihe verbundenen Motoren (bzw. Motorgruppen), t einen Spannungsteiler. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Motoren Mi und M2 in Reihe geschaltet. Der Verbindung-
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Die Kontakte a und b sind mit Wicklungspunkten der Sekundärwicklung Q verbunden, welche den Abstand einer vollen Spannungsstufe voneinander haben. Der Kontakt a sei mit dem Wieklungsmittel- punkt von Q verbunden. Die Enden der Motorreihe stehen in Verbindung mit dem Umschalter U, bzw.
U., welche diese Enden mit den Kontakten Ci, d, e bzw. C2, d2, e2 verbinden. Zu diesen Kontakten führen Anzapfleitungen der Wicklung Q, welche den Abstand einer zweifachen Spannungsstufe voneinander haben. Ist n die Stufenzahl, dann ist die gesamte Zahl der Anzapfungen gleich n + 2.
Der Vorgang bei der Stufenregelung mit Hilfe dieser Einrichtung ist nun folgender : Um eine Spannungsregelung der beiden Motoren mit voller Stufenzahl zu erhalten, wird zunächst der mittlere Umschalter Uo und ein mit diesem gleichmässig bewegter äusserer Umschalter (z. B. U2) auf den nächsten Stufenkontakt gesetzt, also im vorliegenden Falle Schalter Uo von a nach b, Schalter U2 von C2 nach d2 bewegt. Dann wird der mittlere Umschalter Uo und der andere äussere Umschalter UI
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stufe zur ändern.
. In Fig. 2 ist der Vorgang der gleiche wie in Fig. 1, nur ist an Stelle eines Motors Mi (bzw. M2)
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Motors den Betrieb in keiner Weise stört, weil die Motoren an Einzelspannungen liegen und daher unabhängig voneinander sind. Da nun bei Transformatoren für grosse Leistungen die Spannung der Windungen unter Umständen grösser als die Spannung einer Regelstufe sein kann, ist es gegebenenfalls vorteilhaft, zwischen die Enden der mittleren Windung der Sekundärwicklung einen Spanmmgsteiler t zu schalten und den Kontakt a des Umschalters U, an die Mittelklemme des Spannungsteilers t gemäss Fig. 3 zu legen.
In Fig. 3 sind zwei Gruppen von Motoren in Reihe geschaltet, u. zw. die Gruppe Mg, Mi mit der
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M2 und M4 mechanisch derart miteinander gekuppelt sein, dass die Gleichheit ihrer Geschwindigkeit erzwungen ist. So könnten z. B. die Motoren Mi und Mg auf einer gemeinsamen Welle des einen, die Motoren M2 und M4 auf einer gemeinsamen Welle des andern Drehgestelles der Lokomotive angeordnet sein. Ein Schleudern der beiden Gruppen unter Verbrauch der Spannung der jeweils andern Gruppe ist durch die Einzelspeisung der beiden Gruppen vermieden. Die Spannungsregelung erfolgt auch hier t
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in der geschilderten Weise, und die gleichmässige Verteilung der Spannung auf die Motoren jeder Gruppe ist durch deren Kupplung gesichert.
Die geschilderte Einrichtung und das beschriebene Verfahren ermöglichen also Schalter und Kontakte zu verwenden, welche nur für die halbe Summe der Ströme sämtlicher Motoren zu bemessen sind. Sie gestatten, die Zahl der Kontakte und Herausführungen insgesamt annähernd gleich der einfachen Stufenzahl und nicht gleich dem Produkt aus Stufenzahl und Motorzahl zu machen. Gleichzeitig wird durch die Speisung der Motoren von Einzelspannungen aus die Gefahr des Schleuderns herabgesetzt und verhütet, dass beim Schleudern eines Motors das Drehmoment der andern verkleinert wird. Die Einrichtung und das Verfahren sind ganz besonders für Lokomotiven mit Einzelaclsenantrieb geeignet.