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Für die Nutzbremsung mit Einphasenserienmotoren hat man das Motorfeld an den Transformator durch einen Phasenschieber angeschlossen, durch den die Phasendifferenz zwischen der Sekundärspannung des Transformators und der Gegen-EMK. des Motors bis zu 1800 verändert werden kann, indem die Erregerspannung des letzteren eine Nacheilung von 90 gegenüber der Sekundärspannung des Transformators erhält. Als Phasenschieber dient eine einphasige Induktionsmaschine mit gleichmässig verteilter Statorwicklung und Kurzschlussanker, die durch einen kleinen Anwurfmotor oder eine Hilfsphase auf Synchronismus gebracht wird.
Infolge der Zusammenarbeit von Rotor und Stator des Phasenschiebers entsteht auch bei einphasige Speisung ein praktisch kreisförmiges Drehfeld. Durch Anzapfung an zwei diametral gegenüberliegenden Punkten der Wicklung wird ein Strom erhalten, dessen Phase von der der zugeführten innerhalb beliebiger Grenzen veränderlich ist. Dieser Strom dient zur Erregung des Motorfeldes, während der Anker über den Hauptsteuerkontroller und den Transformator mit der Fahrleitung verbunden ist.
Die bisher bekanntgewordenen Einrichtungen zur Nutzbremsung mit Einphasenmotoren haben alle den Nachteil, dass sie eine Reihe von getrennten Sebaltoperationen erfordern. Die für die Durchführung der Bremsung erforderlichen, zusätzlichen Bedienungshandgriffe komplizieren die Ausrüstung des Führerstandes in unerwünschter Weise und können zu Fehlschaltungen Anlass geben.
Gemäss der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, dass die Nutzbremsung selbsttätig eingeleitet wird, sobald der Hauptsteuerkontroller in die Nullage und der Wendekontroller in die Bremsstellung gebracht worden ist, wobei zunächst ein Nullspannungsrelais erregt wird, das den Hilfsstromkreis eines Antriebsmotors für die Umschaltwalze des Phasenschiebers herstellt, worauf der mit dem Umschalter vereinigte Anlassschalter den Phasenschieber an Spannung legt und nach dessen Anlassen die Anlasswiderstände abschaltet, während der Phasenschieber bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl einen Schalter schliesst, der den Hilfsstromkreis aufrechterhält, so dass in der Endstellung des Anlass-und Umschalters die Schaltung des Phasenschiebers auf das Feld des Triebmotors vorbereitet, aber erst dann hergestellt wird,
wenn der Transformatorstufenschalter von der Nullstellung in die erste Schaltstellung gebracht und dabei gleichzeitig der Steuerstromkreis für einen Hilfsmotor hergestellt ist, der bei Spannungsgleiehheit an den Klemmen des Triebmotors und des Stufentransformators durch ein Differentialrelais geschlossen wird, worauf der Hilfsmotor einen Schalter schliesst, so dass der Triebmotor über den Transformator an Oberleitung gelegt ist. Die Regelung der Bremsleistung geschieht dann in üblicher Weise durch den Transformatorstufenschalter.
In der Zeichnung ist ein vereinfachtes Schaltsehema einer Einrichtung zur selbsttätigen Einleitung der Nutzbremsung gemäss der Erfindung dargestellt. Der Hauptsteuerkontroller und der Wendekontroller sind, als für das Verständnis nicht erforderlich, weggelassen, ebenso sind von dem Antrieb des Transformatorstufensehalters nur die Umschaltrelais gezeichnet.
Die Energie für den Fahrzeugmotor 7 wird der Oberleitung 1 entnommen und durch den Stromabnehmer 2 über den Hauptschalter 3 der Primärwicklung des Stufentransformators 4 zugeführt. Die Anzapfungen der Sekundärwicklung werden durch eine Schleifbürste 5 mit einer festen Kontaktbahn verbunden. Von der Kontaktbahn fliesst der Strom über den Niederspannungsselhalter 6 zum Motor
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und dann zur Erde.
Der durch einen Hilfsmotor gesteuerte Wendeschalter für die Herstellung der erforderlichen Schaltverbindungen ist nicht gezeichnet, sondern nur seine Verriegelungskontakte 71-74. 27 ist ein in Abhängigkeit von der Stellung der Kontaktbürste 5 des Stufenschalters gesteuerter und unter Federwirkung stehender Schalter, 8 ein Parallelschaltrelais und 9 ist eine von der Schleifbürste des Stufenschalters gesteuerte Kontakteinrichtung für dasselbe. Mit 11 ist der Phasenschieber
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der vereinigte Anlass- und Umschalter für den Phasenschieber, der durch den Hilfsmotor 15 gesteuert wird. Der Anlass- und Umschalter 14 ist mit Nockenscheiben versehen, die die Schalter 51-54 schliessen.
16 ist ein Druckknopfschalter.
Für die Bremsung wird der Hauptsteuerkontroller in die Nullstellung und der Wendekontroller in die Bremsstellung gebracht, wobei in bekannter Weise die Einstellung des letzteren auf Bremsen verhindert wird, bevor der Transformatorstufensehalter auf Null steht. Durch die Verstellung des Wendekontrollers in die Bremsstellung bei Nullstellung des Hauptsteuerkontrollers wird das Nullspannungs-
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in der Bremsstellung des nicht gezeichneten Wendekontrollers überbrückt sind, an Spannung gelegt und es schliesst seine oberen Kontakte, wodurch der Motor 15 über die Erregerwicklung 15a und über den Kontakt 63 des Umschalters M Strom erhält. Der Hilfsmotor dreht die Anlass- und Umschaltwalze 14 in die Stellung I und der Phasenschieber ist für den Anlauf vorbereitet.
In Stellung I werden die Schalter 52, 53, 54 durch die Nockenscheiben des Anlassschalters 14 geschlossen. Es fliesst nun ein Strom von der 220-Volt-Anzapfung am Transformator 4 über die Kontakte 53 und 54 bzw. 53 und 52 über Ohmsche Widerstände 21 bzw. induktive Drosselspulen 31 zum Stator des Phasenschiebers 11. Durch die Zuführung des Stromes an zwei um 90 versetzten Punkten wird ein Drehfeld erzeugt und der Phasenschieber läuft als Einphasemnotor an. Bei einer genügend hohen Drehzahl schliesst der Zentrifugalschalter 12 seine Kontakte und der Steuerstromkreis für den Hilfsmotor 15 ist über den Kontakt 64 der Umschaltwalze 14 für den Phasenschieber an die Spannungsquelle gelegt. Der Motor bewegt den Anlass- und Umschalter 14
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von dem Phasenschieber abgeschaltet werden.
Der Phasenschieber kann jetzt zur Erregung des Motorfeldes 17 auf dieses geschaltet werden.
Der Transformatorstufenschalter kann nunmehr durch Verstellung des Hauptsteuerkontrollers von der Nullstellung zunächst in die erste Schaltstufe gebracht werden. Dadurch wird der Schalter 27 frei, bewegt sich durch die Federwirkung nach rechts und überbrückt die Kontakte 27b, so dass der Hilfsmotor 15 über den Kontakt 65 des Umschalters 14 und Kontakt 27b Strom erhält und den Umschalter 14 in Stellung 111 bringt. In dieser Stellung wird durch die Nockenscheiben der Schalter 51 des Anlassschalters 14 geschlossen, wodurch die Feldwicklung 17 des Motors 7 an den Phasenschieber 11 gelegt wird. Der Motor 7 wird erregt und erzeugt eine Spannung entsprechend der Geschwindigkeit der Lokomotive.
Bei der Bewegung des Transformatorsehalters in die Stellung I ist gleichzeitig der Schalter 9 nach links bewegt worden, wobei er durch Schliessung seiner Kontakte den Stromkreis für den Hilfsmotor 18 vorbereitet hat. Der Schalter 9 wird durch die Falle 19 verriegelt.
Dar Transformatorstufenschalter wird nun so lange verstellt, bis die Transformatorspannung annähernd gleich der Klemmenspannung des Triebmotors ist, dann fällt das auf Spannungsdifferenz ansprechende Parallelschaltrelais 8 ab, das den Hilfsstromkreis für den Motor 18 schliesst. Letzterer schliesst den Niederspannungssohaltsr 6, der den Triebmotor 7 an die Oberleitung 1 über den Haupt- transformator anschliesst. Die Nutzbremsung beginnt.
Die in der Bremsstellung des Wendeschalters überbrückten Kontakte 71-74 haben folgenden Zweck. Der Kontakt 71 schliesst einen Stromkreis für den Antriebsmotor des Transformatorstufenschalters, wenn der Anlass- und Umschalter 14 für den Phasenschieber in Stellung 11 oder 111 steht, u. zw. über Kontakt 61 des letzteren ; die Steuerrelais für den Motor sind mit 20, 22 bezeichnet. Durch den Kontakt 72 wird der Stromkreis für die Erregerspule des Parallelschaltrelais 8 geschlossen.
Der Kontakt 73 ist Sicherheitskontaktfür den durch das Parallelschaltrelais 8 geschlossenen Steuerstromkreis des Motors 18, um ein Schliessen dieses Stromkreises nur dann zu ermöglichen, wenn der Wendekontroller auf Bremsen steht. Über den Kontakt 74 ist der Erregerstrom für die parallel geschalteten Relais 29 und 39 geführt. Letzteres dient dazu, bei Übergang des Wendeschalters in die Bremsstellung den von dem Hilfsmotor j ! S betätigten Schalter 6 freizugeben. Relais 29 dient dazu, in der Bremsstellung die Falle 19 auszulösen und den Schalter 9 freizugeben. Um ein wiederholtes Öffnen des Schalters 9 während der Bremsperiode zu verhindern, sind in bekannter Weise besondere Kontakte vorgesehen.
Zur Unterbrechung der Nutzbremsung wird der Schalter 6 durch einen nicht gezeichneten Druckknopf oder durch Fernsteuerung geöffnet. Der Transformatorstufenschalter wird dann auf Null gebracht. Sobald dies geschehen ist, wird der Wendekontroller auf Vorwärts oder Rückwärts gestellt. Dabei wird Nullspannungsrelais 13 stromlos, der Anker überbrückt die unteren Kontakte und schliesst den Stromkreis. für Rückwärtsdrehen des Motors 15 über Kontakt 66 am Anlass- und Umschalter 14 und Erregerwicklung 15b.
Der Motor 15 dreht den Anlass-und Umschalter 14 in die Nullage und bringt den Phasenschieber 11 in Ruhestellung.
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Bei Ausbleiben der Spannung in der Oberleitung öffnet sich der Hochspannungssehalter 3 und Nullspannungsrelais 13 wird stromlos, worauf Motor 15 den Anlass- und Umschalter 14 in die Nullstellung und den Phasenschieber 11 in Ruhestellung bringt. Der Niederspannungsschalter 6 kann dann wieder durch einen Druckknopfsehalter geöffnet werden.
Der dargestellte Phasenschieber ist an diametral gegenüberliegenden Punkten angezapft, die an den Speisestromkreis und an das Motorfeld angeschlossen sind. Es kommt leicht vor. dass der Phasenschieber beim Anlauf bei einer bestimmten Drehzahl steckenbleibt, weil das Anzugsmoment eines Ein- phasenkurzschlussankermotors gering ist. Da ausserdem die Oberwellen eines derartigen Motors gewöhnlich
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Anzugsmoment sein kann, wird verhindert, dass der Motor über eine bestimmte Drehzahl hinaus kommt.
Durch unsymmetrisches Anzapfen des Stators hat man es aber teilweise in der Hand, die Feldform des Motors zu verändern und eine ungünstige Oberwelle zu vermeiden oder auf einen unschädlichen Betrag zu verkleinern. Eine symmetrische Speisung des Stators gibt z. B. ein Dreieekfeld. während eine unsym- metrische Speisung ein angenähert sinusförmiges Feld, nämlich ein Trapezfeld ergibt.
Um dem Fahrer die Möglichkeit zu geben, den Phasenschieber bereits während der Fahrt anlaufen zu lassen, damit er bei einer Nutzbremsung gleich volle Spannung bzw. Tourenzahl besitzt, ist der Druckknopf 16 vorgesehen, durch dessen Niederdrücken das Nullspannungsrelais 13 Spannung erhält, das seine oberen Kontakte schliesst und in gleicher Weise, wie früher beschrieben, mit Hilfe des Hilfsmotors 15 den Anlass- und Umschalter 14 einstellt und somit den Phasenschieber 11 für die Nutzbremsung vorbereitet. Das Laufenlassen des Phasenschiebers 11 hat dabei noch den Vorteil, dass er stets ausreichend gekühlt ist.
Die eigentliche Nutzbremsung wird wieder dadurch herbeigeführt, dass der Transformatorstufensehalter auf Null durch den Hauptsteuerkontroller zurückbewegt und der Wendekontroller in die Bremsstellung gebracht ist, wobei der Schalter 6 geöffnet wird, worauf, wie vorher beschrieben, der Phasenschieber zunächst auf das Motorfeld und darauf der Motor an die Oberleitung angeschlossen wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Nutzbremsung mit Einphasenmotoren unter Verwendung eines Phasenschiebers, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke die Nutzbremsung selbsttätig herbeizuführen ein Nullspannungsrelais ( vorgesehen ist, das bei Nullstellung des Hauptsteuerkontrollers und bei Bremsstellung des Wendekontrollers zunächst erregt wird und das bei seinem Ansprechen den Hilfsstromkreis eines Antriebsmotors (15) für die Umschaltwalze (14) des Phasenschiebers herstellt, worauf der mit dem Umschalter
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widerstände (21) abschaltet, während der Phasenschieber bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl einen Schalter (12) schliesst, der den Hilfsstromkreis aufrechterhält, so dass in der Endstellung (lis) des Anlass-und Umschalters (14)
die Schaltung des Phasenschiebers (11) auf das Feld (17) des Triebmotors (7) vorbereitet, aber erst dann hergestellt wird, wenn der Transformatorstufenschalter (5) von
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einen Hilfsmotor (18) hergestellt ist, der bei Spannungsgleichheit an den Klemmen des Triebmotors (7) und des Stufentransformators (4) durch ein Differentialrelais (8) geschlossen wird, worauf dieser Hilfsmotor (18) einen Schalter (6) schliesst, der den Triebmotor (7) über den Transformator (4) an die Oberleitung legt.