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Verfahren und Einrichtung zum Betrieb elektrischer Wechselstrom-Gleichstrom- Umformerlokomotiven.
Die bekannten Umformerlokomotiven mit rotierenden Umformern zum Betrieb von Gleichstromantriebsmotoren von der Wechselstromfahrleitung haben mit den Wechselstromlokomotiven die Nachteile gemein, dass sie mit ihren hohen Anfahrströmen eine starke Belastung der Kraftzentralen und ihrer Unterwerke bedeuten, sowie dass auch in den Bahnhöfen und Nebengeleisen in Werkstätten und Remisen die Geleise mit Hochspannungsleitung versehen sein müssen. Es sind wohl auch Lokomotiven mit Akkumulatorenbetrieb neben dem Fahrleitungsbetrieb, z. B. zu Versehubzwecken verwendet worden aber nur solche von kleiner Leistung und für besondere Zwecke.
Die Erfindung besteht nun in einem Verfahren, zum Betrieb von Umformerlokomotiven mit Gleichstromantrieb, durch welches die erwähnten Nachteile vermieden werden. Das Anfahren geschieht nicht durch Stromentnahme aus der Oberleitung, sondern es wird der Anfahrstrom erfindungsgemäss einer Sammlerbatterie entnommen, wobei ausserdem die lebendige Kraft des Wechselstrom-Gleichstromumformers, welcher durch eine auf seiner Welle sitzende besondere Gleichstromoade) niaschine, die von der Batterie gespeist wird auf Touren gebracht und gehalten wird, in bekannter Weise dazu dient, das Anfahren zu erleichtern.
Um die Stromstärke beim Anfahren gering zu halten, ist ein Vielmotorenantrieb vorgesehen, u. zw. mit Hauptschlussmotoren, die in der üblichen Serienparallelschaltung gesteuert werden. Wenn alle Antriebsmotoren parallel geschaltet sind, wird durch eine besondere Sehaltvorrichtung der Stromabnehmer an die Oberleitung gebracht, worauf der Wechselstrommotor des Umformers, der bis jetzt ständig leer mitlief (durch Bürstenverdrehung auf eine bestimmte Drehzahl eingestellt), Strom erhält und nunmehr die Leistung übernimmt. Zugleich findet ein Abschalten Ties Umformergenerators von der Batteriesammelschiene statt. Dieser Generator versorgt nun allein die Antriebsmotoren mit Strom.
Seine Spannung wird durch eine zusätzliche von der Batterie fremderregte Feldwicklung bedeutend erhöht. Die zweite, auf der gemeinsamen Welle sitzende Gleichstrommaschine wird nun je nach der Drehzahl des Aggregates Strom an den Speicher rückliefern oder leer mitlaufen und kann bei Stromloswerden der Oberleitung zusammen mit dem Umformergenerator als Gleichstrom-Gleichstromumformer wirksam sein.
Das Inbetriebsetzen der Lokomotive erfolgt folgendermassen : Durch Einschalten. des Schalters 81 von Hand aus werden die Batterie-Sammelschienen 5/6 unter Spannung gesetzt. Durch Einschalten des Feldstromkreises 13/14 wird die Ladedynamo 2 erregt und diese jetzt als Motor durch Handschalter 82 in bekannter Weise in Betrieb genommen und durch Regelung des Feldstromkreises 13/14 auf eine hohe Drehzahl (z. B. 2500) gebracht. Jetzt erregt man die auf derselben Welle 75 mitlaufende Gleichstrommaschine 3 des Motorgenerators 4, 3 durch Regelung im Feldstromkreis 15/16.
Das Einschalten des Schalters 83 erfolgt, wenn die Spannung des Generators 3 gleich jener der Batteriesammelsehiene 5/6 ist, durch ein druckluft betätigtes Schütz 50, u. zw. sofort beim Inbetriebsetzen der Druckluftanlage. Die Antriebsmotoren 26 werden nun über den Fahrschalter 25 und die Leitungen 11/12 mit den Ankerklemmen der Gleichstrommaschine 3 und diese durch Leitungen 9/10 mit den Sammelschienen 5/6 aus der Sammlerbatterie 1 mit Strom versorgt. Das Anfahren erfolgt in normaler Weise in Serien-Parallelschaltung der Motoren. Nach dem Parallelschalten aller Antriebsmotoren 26 werden diese eine der Speicherspannung entsprechende höchste Drehzahl erhalten.
Nun findet das Öffnen des Schalters 83
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und die Gleichstrommaschine 3 als Gleiehstrom-Gleiehstromumformer, wobei an den von der Batterie 1 fremderregten Feldstromkreisen 13/14 und 15/16 nichts verändert wird. Die Antriebsmotoren erhalten nunmehr in allen weiteren FahrschaltersteIlungen Strom nur aus der Gleichstrommaschine 3, die nun als Generator wirkt. Die weitere Erhöhung der Tourenzahl der Antriebsmotoren geschieht durch Regelung in einem zusätzlichen Feldstromkreis 17118 der ebenfalls von der Batteriesammeischiene 5/6 fremderregt ist, durch den vielstufigen Nebenschlussregler 23 (Fig. 2). Die Drehzahl des Wechselstrommotors 4 hängt von Frequenz und Bürsteneinstellung ab, welche normal nicht geändert wird.
Falls es notwendig ist, den Speicher 1 während der Fahrt aufzuladen, kann durch Bürstenverstellung am Motor 4 eine höhere Drehzahl und im Generator 3 und in der Ladedynamo 2 eine höhere Spannung zum Laden der Sammelbatterie erzielt werden.
Zur Durchführung der beschriebenen Schaltungen ist ein druckluftbetätiger Steuer-und Schaltapparat (Fig. 3 und 4) vorgesehen. Die Lokomotive besitzt einen Behälter ? für Pressluft, daran einen
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über Rohrleitungen 59 und 59'in den Zylinder 70 mit dem Steuerkolben 56 und in den Luftzylinder 50, in welch letzterem sie den Kolbenkörper 51 herab drückt und den Schalter B3 schliesst. In dieser Stellung bleiben die Steuerorgane bis der Arm 27 an der Welle 75 des Fahrschalters 25 durch eine an seiner Unterseite vorgesehenen schiefen Fläche 57 die Stange und Kolben 56 nach abwärts drückt, wodurch die Rohrleitungen 54 und 54'Druckluft erhalten.
Dadurch wird vorerst durch den Kolben 51 mit Hilfe der Feder 55 im Schütz 50 der Schalter S3 geöffnet. In der oberen Endstellung des Kolbens 51 wird die Rohrleitung 63
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und bringen einen Hemmsehlitten 62 oberhalb der Schalterplatte 80, der die Weiterbewegung des Schalthebels der Hauptschaltwalze bisher hinderte, aus dessen Bereich. Inzwischen ist durch die Rohrleitung 54' auch Druckluft in den Luftzylinder 65 gelangt, deren Kolben 66 den Stromabnehmerbügel 19 an die Oberleitung 28 anhebt.
In den Luftzylindern 61 sind feine Bohrungen 73 vorgesehen, die nicht nur beim Rückdrehen des Fahrschalters 25 die Pressluft ausströmen lassen, sondern sie dienen als akustisches Signal, dass die Pressluft den richtigen Weg nimmt, ferner dazu, dass sowohl das Hochheben wie auch das Niedergehen des Hemmschlittens 62 mit Zeitverzögerung geschieht. Dadurch wird einem kurzen Ausschalten und Wiedereinschalten kein Hindernis entgegen stehen, wie dies bei Trennstellen in der Oberleitung notwendig ist oder bei dem sogenannten Angstausschalten bei vermeintlichen Hindernissen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von elektrischen Wechselstrom-Gleichstrom-Umformerlokomotiven dadurch gekennzeichnet, dass ein Umformeraggregat (Motorgenerator 4, 3) von einer auf der gleichen Welle sitzenden Gleichstrommaschine (Lademaschine 2) von einer Sammlerbatterie (1) aus vorerst in Gang gesetzt und in Drehzahl erhalten wird, wobei der Strom zum nunmehr erfolgenden Anfahren der Lokomotive in der üblichen Serienparallelschaltung der Motoren unter gleichzeitiger Ausnutzung der lebendigen Kraft des rotierenden Umformeraggregates der Batterie (1) entnommen wird, während die Tourenregelung der Antriebsmotoren (26) nach deren Abschalten von der Batterie bei beendigtem Anlauf der Lokomotive und Anschalten des Motorengenerators (4, 3)
an das Wechselstromnetz durch Erhöhung der Klemmenspannung des von der Batterie (1) fremderregten Gleichstromgenerators (3) mit Hilfe einer regulierbaren zusätzlichen Fremderregung (17/18, 23) geschieht (Fig. 1 und 2).