AT131838B - Schaltungsanordnung für elektrische Zugförderung mit Compoundmotoren. - Google Patents

Schaltungsanordnung für elektrische Zugförderung mit Compoundmotoren.

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AT131838B
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Louis Bacqueyrisse
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Louis Bacqueyrisse
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Description


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  Schaltugsanordnung für elektrische Zugförderung mit Compoundmotoren. 



   Die Erfindung betrifft ein elektrisches Zugfürderungssystem mit Compoundmotoren und bezweckt die Herabsetzung der Verluste in den   Widerständen   beim Anfahren,   ökonomischen  
Betrieb bei geringer, gleichbleibender Geschwindigkeit, die elektrische Bremsung, die Energie- rückgewinnung in   Gefällen,   bei Verzögerungen und beim Anhalten, die Steigerung der Durch- schnittsgeschwindigkeit, endlich die Vereinfachung und die Gewichtsverminderung der Steuer- ausrüstung der Motoren. 



   Die Verwendung von elektrischen Motoren mit Compounderregung für die elektrische
Zugförderung mit Gleichstrom, besonders bei Energierückgewinnung in Gefällen oder beim Verzögern und beim Anhalten, war bis jetzt auf wenige Sonderfälle mit schweren und   um-   ständlichen Ausrüstungen wegen der mit diesen Motoren verbundenen Unzukömmlichkeiten   beschränkt,   von denen die wichtigsten folgende sind : Die gebräuchliche Geschwindigkeitsregelung durch Serienparallelschaltung der Motoren erfordert beim Compoundmotor die Unterbrechung des Arbeitsstromes beim Übergang von der Serien-zur Parallelschaltung, um nicht die generatorische Erregung des vorübergehend kurzgeschlossenen Compoundmotors hervorzurufen.

   Es ergibt sich daraus eine für das Material und die Bequemlichkeit der Reisenden nachteilige   Stosswirkung   und eine Komplikation der Ausrüstung, um den Wirkungen der Stromunterbrechung und der Selbstinduktionsströme zu begegnen. 



   Während der Parallelschaltung ist die gleichmässige Aufteilung der Belastung auf die einzelnen Motoren praktisch unmöglich, besonders wenn das Erregerfeld herabgesetzt ist. Bei schwach gesättigtem magnetischem Kreis gestattet die   Verwendung von Wendepolen,   die ein stabiles Arbeiten der Motoren für eine Drehrichtung erlaubt, nicht dieselbe Stabilität des Laufes für die entgegengesetzte Drehrichtung, und es folgen daraus Schwierigkeiten bei der   Kom-     mutierung und Kollektorüberschläge.   Die Herstellung von   Nebenschlusswicklungen   für die ganze Fahrdrahtspannung erfordert besondere Sorgfalt. Gewisse bekannte. bisher ausgeführte Einrichtungen beheben obige Nachteile nur teilweise und auf Kosten einer grossen   Umständlichkeit.   hohen Gewichtes und grossen Raumbedarfes.

   Einzelne Einrichtungen mit dauernd in Serie geschalteten Motoren konnten keine praktische Anwendung finden. wegen des unzureichenden Geschwindigkeitsbereiches, den diese Motoren zuliessen, und ihre Erfinder kamen später zum Gebrauch der   Serienparallelanordnung   mit allen ihren Nachteilen   zurück.   



   Andere Einrichtungen sehen die Verwendung von   Nebenschluss-und Serienwicklungen   vor. aber zu einem sehr verschiedenen   Zweck, die Nebenschlusswicklung   wird nur für den normalen Lauf und die Rückgewinnung verwendet, die Serienwicklung wird unabhängig davon und vorübergehend angewendet für das erste Anfahren, für die   Widerstandsbremsung   oder die Notbremsung oder um den Übergang der Motoren von der Serien-zur Parallelschaltung zu sichern. 
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 Übrigens führen die   Ausrüstungen der Serienmotoren   besonders dann. wenn zur Herabsetzung des Energieverbrauches von der Regelung durch Parallelschaltung der Erregerwicklungen Gebrauch gemacht wird.

   zu komplizierten Schaltwalzen, zu umfangreichen   Zuleitungskabein.   die Energieverluste verursachen, und zu einer Erhöhung des Masehinengewiehtes. 



   Nach der Erfindung. die allen diesen   Nachteilen abhilft, liegen bei   Verwendung von Compoundmotoren die Ankerwicklungen, die Serien-, Wendepol- oder Kompensationswicklungen dauernd in Serie an der   Fahrdrahtspannung, wobei Widerstände   nur für den   Beginn des   Anfahrens eingeschaltet werden. Auch   die. Nebenschlusserregerwicklungen liegen   in Serie unter 
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   Die Reihenschaltung der Motoren gewährleistet das ununterbrochene Fortbestehen der Zugkraft während der ganzen Dauer des Anfahrens und des normalen Laufes. das ununter-   brochene   Fortbestehen der Bremswirkung während der   Energierückgewinnung.   die   selbsttätige.   gleichmässige Aufteilung der Belastung   auf die einzelnen Motoren, gunstigere Konstruktions-   bedingungen für die Motoren infolge der geringeren Spannung an den einzelnen Wicklungen jedes Motors und den Kollektoren, die   funkenfreie Kommutierung   ohne   Überschläge,   die Vermeidung der Komplikationen für die Schaltwalzen und für die Zuleitungskabel der   gebräuchlichen   Serienparallelschaltung. 



   Ein sehr hohes und konstantes Anzugsmoment beim Beginn des Anfahrens. eine Herab- 
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 stufen, die Möglichkeit, eine sehr niedrige und konstante Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu erreichen, ohne die Notwendigkeit, zwischen Motor und   Fahrdraht Widerstände einschalten zu   müssen, und damit ein hoher Gesamtwirkungsgrad, ein grosser Geschwindigkeitsbereich der gewöhnlichen Motoren unter Vermeidung der Serienparallelschaltung, ein hohes Ausmass von Rückgewinnung bis zu den niedersten Geschwindigkeiten, endlich eine Herabsetzung der Zahl und des Gewichtes der Kabel und der Widerstände im Vergleich zu   ändern Ausrüstungen   
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 Anwendung einer sehr grossen Amperewindungszahl in Serie und in Nebenschluss.

   Das Verhältnis der Amperewindungen in Serie zu den Amperewindungen in Nebenschluss hat entsprechend den besonderen Betriebsverhältnissen auf jeder Strecke (Längenprofil, Abstand der Haltestellen) den Gegenstand einer besonderen Ermittlung zu bilden, von welcher der Prozentsatz der Rückgewinnung und die   Stabilität   des Laufes abhängt. 



   Um ferner durch   Nebenschlusserregung den ganzen Geschwindigkeitsbereich   der gebräuchlichen Motoren zu bestreichen, besitzen die Motoren im vollen Ausmass alle Vorkehrungen. die unter Herabsetzung der   Feldverlängerung   durch das Querfeld auf ein Minimum ihren   be-   friedigenden Betrieb im   ungesättigten   Zustand gestatten, d. h. ohne Feuern an den Bürsten. ohne Steigerung der maximalen Lamellenspannung und ohne Gefahr von   überschlagen.   



   Diese Vorkehrungen bestehen im besonderen in der Wahl eines hohen Wertes des Verhältnisses Ankeramperewindungen zu Feldamperewindungen, eines grossen Luftspaltes, einer geeigneten Form der Polschuhe, in der Anwendung von Wende- oder Kompensationspolen und einer hohen Zahl von Kollektorlamellen. 



   Für die elektrische Zugförderung mit Compoundmotoren an konstanter Spannung   müssen   die Motoren ein sehr sanftes Anfahren. einen grossen Geschwindigkeitsbereich und die Energierückgewinnung bei der Bremsung beim Verlangsamen und Anhalten oder bei konstanter Geschwindigkeit im Gefälle gewährleisten. 



   Die drei Forderungen : sanftes Anfahren. grosser Geschwindigkeitsbereich, hoher Prozentsatz der   Rückgewinnung,     können gleichzeitig   nicht ohne besondere Vorkehrungen erfüllt werden. 



   Die Nachgiebigkeit beim Anfahren erfordert einen hohen Wert der Serienerregung im Vergleich mit der   Nebenschlusserregung.   was nur durch eine hohe Windungszahl auf der   SerienerTegungswicklung   erreicht werden kann. 



   Das Umfassen eines sehr grossen Geschwindigkeitsbereiches verlangt dagegen einen niedrigen'Vert der Serienerregung am Ende der   Anfahrperiode,   weil die Enderregung der 
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 Wachsen der vom Anker und von der Serienwicklung aufgenommenen Energie   führt.   so dass. wenn die Windungszahl der Serienerregung nicht sehr gering ist, man in Gestalt von Serienamperewindungen   den grösseren   Teil der Nebenschlussamperewindungen wiederersetzt, den man 
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 während des Betriebes bei einer schwachen   Nebenschlusserregung.   



   Ebenso muss man bei der   Energierückgewinnung,   da die Serienerregung gegenüber der Nebenschlusserregung eine   Gegenwirkung ausübt,   um den   höchstmöglichen   Prozentsatz der   Rückgewinnung   zu erreichen, die geringstmögliche Serienwindungszahl mit Rücksicht auf   da- !   stabile Arbeiten als Generator anwenden. 

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   Das Verfahren nach der Erfindung besteht in der   Parallelschaltung von Widerständen   zur Serienerregung in einer oder mehreren Stufen während der Beschleunigung des Motors von einer gewissen Geschwindigkeit des Motors angefangen und in der darauffolgenden Aufrechterhaltung dieser Parallelschaltung in ihrem höchsten Ausmass während der Verzögerung oder Geschwindigkeitsänderung des Motors bis zum Stillstand oder in die Nähe des Stillstandes. wodurch man die maximale Serienerregung für den Anfang des Anfahrens erhält. was besondere Weichheit gewährleistet, mit einem sehr bedeutenden Geschwindigkeitsbereich dank der Herabsetzung der Serienerregung. während man anderseits. dank der Aufrechthaltung der schwächsten Serienerregung beim Verzögern einen hohen Prozentsatz der rückgewonnenen Energie sichert. 



   Zu diesem Zweck ist die Serienerregung mit ihrem   Höchstwert   beim Anfahren vom Stillstand aus vorgesehen, wogegen angefangen von einer bestimmten Stellung des Steuerorgans der Schaltwalze und in allen Stellungen höherer Geschwindigkeit eine Widerstandsparallelschaltung in einer oder mehreren Stufen   verwendet wird. Für jede Bewegung   des Steuerorgan.' in entgegengesetzter Richtung bleibt jedoch die maximale Shuntung der Serienerregung autrecht bis zu der Stellung der Schaltwalze, die der ersten Schaltstufe des normalen   Ganges   entspricht. Zwischen dieser Stellung und der Stellung, die vollkommenem Stillstand entspricht. ist die   Widerstandsparallelschaltung beseitigt.   



   In der Zeichnung zeigt Fig. 1 schematisch eine Schaltung nach der Erfindung. Die gemäss Fig. 1 dauernd in Serie geschalteten Motoren 1, 2... n werden vom Fahrdraht 3 durch den Stromabnehmer 4, 5 gespeist. der den Strom zu einem geeigneten   Anlasswidersiand   führt. Die Ankerwicklungen   71,   72...   7"wie   die Serienerregerwicklungen   81, 82... 8" und   die Wendepol- oder Kompensationswicklungen 91, 92 ... 9n sind in Serie geschaltet, die Neben- 
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   Fig. 2 zeigt dasselbe Schema wie Fig. 1 bei Beginn des Anfahrens. Der Vereinfachung wegen wird in Fig. 2 vorausgesetzt, dass nur zwei Motoren vorhanden sind. Zu Beginn des Anfahrens ist der   NebenschluBwiderstand 24   der   Serienerregungen   81.   82   ausgeschaltet. der zugehörige Schalter 21 ist offen. Am Ende des Bremsvorganges ist der Schalter 21 geschlossen, und der Widerstand   24   liegt parallel zu den Serienerregungen 81,   R2   der Motoren. 



   In der Bremsstellung mit Energierückgewinnung ist der   Schalter, M geschlossen   und lässt den Nebenschlusswiderstand 24 während des grösseren Teiles der Bremsung eingeschaltet. Es gilt ebenfalls Fig. 2. 



   In der   Ausführungsform   der Fig. 3 ist der Compoundmotor mit einem   Anker 12.   einer 
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 schlusswiderstandes   241,     242   der Serienerregung entsprechen, verschieben. 



   Der Kontakt 21 steht infolge des Mitnehmers 181 mit dem Kontakt 22 nur in der Stellung 253 der Schaltwalzenkurbel 17 in Berührung. In den Stellungen 251 und   252   ist die Serienerregung ein Maximum. In der Stellung   253   sind der Serienerregung   die Widerstände 241   und 242 parallel geschaltet. In der Stellung   254   ist der Serienerregung nur der Widerstand 24., parallel geschaltet. 



   Man sieht auch, dass die Parallelschaltung der Widerstände zur Serienerregung bei entgegengesetzter Drehung der Kurbel in allen Stellungen   254-251 aufrecht   bleibt. Zwischen der Stellung 251 und der Stellung 250 ist infolge des Mitnehmers   182 die Widerstandsparallel-   schaltung beseitigt. 



   Ein leitendes Kreissegment 28   (Fig.   und 5) auf einer mit leichter Reibung auf dem Bund   30'der Schaltwalzenwelle 30   drehbaren   Tragmuffe   29 (vom Bund   bu'abgenommen   dargestellt) steht durch ein biegsames Kabel 31 dauernd in elektrischer Verbindung mit dem Segment   R3,   das einem Ende der Serienerregerwicklung entspricht. Das Segment 28 trägt an einem Ende einen Sektor 32 aus Isoliermaterial und   ist überdies von   dem unmittelbar darunter liegenden Kreissegment (nicht dargestellt) der Schaltwalze isoliert. 



   Infolge der Reibung des nicht dargestellten Kontaktfingers auf dem isolierten   Sektor. j' ?   bleibt das Segment 28 in Ruhe, wenn die Schaltwalze im Sinne wachsender Geschwindigkeit bis in eine bestimmte Stellung gedreht wird. Von dieser Stellung aus nimmt der mit der Schaltwalzenwelle fest verbundene Mitnehmer 36 nach Anlegen an den   Anschlag 3'/i des   Segmentes (bzw. 3'72 bei Rückdrehung) letzteres mit, wodurch die Verbindung des freien Endes des Nebenschlusswiderstandes 24 (Fig. 2) mit dem Ende der Serienwicklung bewirkt wird. 



  Letzterer ist also in allen Stellungen der Schaltwalze, entsprechend steigenden Geschwindigkeiten, parallel geschaltet. Wenn man dagegen die Schaltwelle im entgegengesetzten Sinn   dreht, bleibt das Segment 28 infolge der Reibung des nicht dargestellten Kontaktfingers in Ruhe. Wenn der Mitnehmer 36 mit dem Anschlag 372 des Segments 28 in Berührung   

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 gekommen ist, wird letzteres mitgenommen. Man sieht, dass die Serienerregung bis zu dieser Stellung der   Sehaltvalze, welche   die letzte Stellung der normalen   Energierückgewinnung   ist. mit dem Nebensehlusswiderstand 24 (Fig. 2) in Parallelschaltung bleibt. Zwischen dieser Stellung und der   nächsten   Stellung verlässt der Kontaktfinger das Segment 28 und geht auf den isolierten Sektor 32 und verlässt dann auch diesen.

   Die Serienerregung ist von diesem Augenblick nicht mehr geshuntet und die Schaltwalze ist nach Rückgang in die Anfangsstellung zum neuerlichen Anfahren bereit. Man kann selbstverständlich zur Steuerung des Kontaktes 2/ (Fig. 2) oder 28 
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 verwenden. 



   Die Erfindung findet ihre Anwendung auf Compoundmotoren in jeder Verwendungsart und kann auf die Steuerung einer beliebigen Anzahl von in Serie parallel oder serienparallel geschalteten Motoren durch dieselbe Schaltwalze übertragen werden. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung für elektrische Zugsförderung mit Compoundmotoren mit weitgehender Geschwindigkeitsregelung mittels der   Nebenschlusserregung, dadurch gekennzeichnet.   dass einerseits die Anker-, Serienerreger-,   Kompensations-oder Wendepolwicklungen   der Motoren, anderseits deren   Nebenschlusserregerwicklungen   dauernd in Serie geschaltet an der   Fahrdrahtspaunung   liegen.

Claims (1)

  1. 2. Anordnung nach Anspruch l, gekennzeichnet durch Motoren mit hohem Wert des Verhältnisses Erregeramperewindungen zu Ankeramperewindungen, einem grossen Luftspalt. EMI4.2 von Kollektorlamellen zwecks möglichster Herabsetzung der Feldverdrängung durch das Querfeld, wodurch der stabile Lauf der Motoren im schwach gesättigten Zustand bei einwandfreier Kommutierung und grosser Stabilität des Ganges erreicht wird.
    3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Geschwindigkeitsregelung bzw. Energierückgewinnung der Serienerregung bei Steigerung der Geschwindigkeit des Motors von einer bestimmten Geschwindigkeit an in einer oder mehreren Stufen ein Widerstand parallel geschaltet wird und diese Parallelschaltung entsprechend dem Höchstmass der Schwächung der Serienerregung auch bei Geschwindigkeitsabnahme bis zum Stillstand oder nahe zum Stillstand des Motors aufrechterhalten wird.
    4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwalze Mitnehmer (371, 372) zu beiden Seiten eines Anschlages auf einem Kurbelarm trägt, welcher einen Kontakt (28) zum Bestreichen von mit den Enden der Einzelwiderstände im Neben- sehluss zur Serienerregung liegenden Kontakten aufweist, wobei genügend Spiel zwischen den Mitnehmern gelassen ist, so dass die Parallelschaltung der Widerstände zur Serienerregung in den gewünschten Schaltwalzenstellungen, bei jeder Drehrichtung der Schaltwalze, zwangläufig erreicht wird bzw. erhalten bleibt.
    5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Sehaltwalzenwelle das Kontaktsegment (28) zur Schaltung des Nebenschlusswiderstandes lose aufgesetzt ist, um bei der Bewegung dieser Welle durch an dieser entsprechend angebrachte Mitnehmer C36/ nur in den gewünschten Schaltstellungen mitgenommen zu werden.
AT131838D 1929-10-08 1930-09-26 Schaltungsanordnung für elektrische Zugförderung mit Compoundmotoren. AT131838B (de)

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