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Schaltung für elektrische Triebfahrzetige.
An allen Triebfahrzeugen, welche Anhängelasten zu befördern haben, treten infolge der an die Anhängelast zu übertragenden Zug- oder Druckkräfte Verlagerungen des Achsdruckes auf. welche sich bei nicht miteinander gekuppelten Treibachsen oder Treibachsgruppen durch eine verringerte Ausnutzbarkeit des Reibungsgewichtes des Triebfahrzeuges beim Anfahren in unerwünschter Weise auswirken.
Die Verlagerung des Aehsdruekes besteht darin, dass auf die in der Nähe des Zughakens liegenden Achsen eine höhere Kraft wirkt. Man hat bereits verschiedene Massnahmen getroffen, um diese Ungleichheiten nach Möglichkeit zu kompensieren. Insbesondere hat man bei Wechselstromfahrzeugen die Antriebsleistungen der Achsen ihrem jeweiligen Traktionsvermögen angepasst, u. zw. dadurch, dass denjenigen Motoren, deren zugehörige Achsen höher belastet sind, eine höhere Spannung zugeführt wird als den übrigen Motoren. Zu diesem Zweck hat man zusätzliche Transformatoren in den Motorkreis gelegt, welche so geschaltet sind, dass die Motoren der jeweils höher belasteten Achsen mit einer höheren Spannung gespeist werden. Durch die zusätzlichen Transformatoren wird aber die Steuerung erheblich verteuert.
Gegenstand der Erfindung ist eine Steuerung, bei welcher die Motoren entsprechend der Belastung der zugehörigen Achsen mit verschiedenen Spannungen gespeist werden, obwohl zusätzliche Transformatoren in Fortfall kommen. Dies wird dadurch erreicht, dass beide Motorgruppen, d. h. also einerseits die zu den stärker belasteten Achsen gehörigen Motoren, anderseits die zu den geringer belasteten Achsen gehörigen Motoren gleichzeitig an verschiedene Anzapfspannungen des Transformators ange- sehlossen sind.
In vielen Fällen besteht die Steuerung eines Wechselstromfahrzeuges aus zwei parallel zueinander arbeitenden Steuerungsgruppen. Dabei ist es möglich, diejenigen Motoren, welche eine Antriebsmehrung bzw. eine Antriebsminderung erfahren sollen, elektrisch in je eine Gruppe zusammenzufassen und diese je einer Steuerungsgruppe zuzuteilen. Es wird sodann ohne weitere Schaltmassnahmen, sondern nur durch zweckentsprechende Beeinflussung der Steuerungsvorgänge dafür gesorgt, dass diejenige Steuerungsgruppe, welche die stärker zu belastenden Motoren zu speisen hat, mit der von ihr abge- gebenen Spannung der andern Steuerungsgruppe um einen dem Leistungsunterschied entsprechenden Spannungsunterschied voreilt bzw. umgekehrt.
Bei Fahrtrichtungswechsel wird ebenfalls nur durch steuerungstechnische Massnahmen, die Schalttaktverschiebung zwischen den beiden Steuerungsgruppen in umgekehrtem Sinne hergestellt.
Da mit Rücksicht auf eine gleichmässige Erwärmung der Motoren auf die Dauer doch eine gleichmässige Belastungsverteilung anzustreben ist, anderseits die Notwendigkeit einer unterschiedlichen Zugkraftentwicklung nur innerhalb eines begrenzten oberen Zugkraftbereiehes erforderlich ist. ist es zweckmässig, die künstlich verursachte Ungleichheit der Klemmspannungen von einem bestimmten Rückgang der Zugkraft an wieder verschwinden zu lassen. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erzielt, dass der Schaltstufenunterschied zwischen beiden Steuerungsgruppen nach Erreichung einer bestimmten Spannungsgrenze durch vorübergehendes Stehenbleiben der voreilenden Steuerungsgruppe und Aufrücken der nacheilenden Gruppe bis zur Herstellung annähernd gleicher Spannungen wieder ausgeglichen wird.
Das Steuerungsverfahren einer derartigen Schaltung soll an Hand der Fig. 1-3 erläutert werden.
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von dem Transformator T, von welchem der Einfachheit halber nur die Sekundärwicklung gezeigt wird, gespeist. Zur Steuerung der Motorgruppe Mi sind die Schalter, welche mit ungeraden Zahlen versehen sind, angeordnet. Die Motorgruppe 1112 wird von den gradzahlig bezeichneten Schaltern gesteuert.
Aus der Fig. 2 ist nun das Steuerungsverfahren für den Fall zu entnehmen, dass die Motorgruppe 1111 die in der Fahrtrichtung vorn liegenden Aèhsen antreibt. Auf der Stufe 1 sind die Schalter 1 und 2 geschlossen, die Motoren erhalten also gleiche. Spannung. Auf der Stufe 2 kommen noch die Schalter J und 4 hinzu, so dass die Motoren noch immer gleiche Spannung haben und gleiche Momente entwickeln.
Auf den ersten zwei Fahrstufen kann man dies ohne weiteres tun, da auf diesen Stufen von den Motoren noch nicht die volle Antriebsleistung verlangt wird. Ausserdem ist auf den ersten Stufen eine symmetrische Schaltung günstiger, damit keine einseitige Belastung der Drosselspulen auftritt. Auf der Stufe 3 sind die Schütze 1, 3, 4 und 6 geschlossen, die Spannung an den Motoren 1112 ist also um eine Stufe höher als an den Motoren Mi. Auf der Stufe 4 sind die Motoren Mi über die Schalter 3 und 5 an den Transformator angeschlossen, während die Motoren der Gruppe Ma über die Schalter 6 und 8 mit Strom versorgt werden.
Der Spannungsvorsprung der einen Motorgruppe entspricht also auf den Stellungen. 3, 4 und 5 einer Schaltstufe. Auf diese Weise wird die Zugkraft derjenigen Motoren, welcher die Achse mit dem höheren Achsdruck antreibt, grösser gehalten als die Zugkraft der übrigen Motoren. Auf den Stellungen 6-9 sind die Spannungen an beiden Motorgruppen wieder gleich. Die verschiedenen Steuerungen für die verschiedenen Fahrtrichtungen können mit Hilfe einer besonderen Ausbildung der Fahrtwendewalze erzielt werden, so dass es möglich ist, für beide Fahrtrichtungen mit der gleichen Stufenschaltwalze auszukommen. Die Steuerung kann entweder als Schützensteuerung, als Nockensteuerung oder in irgendeiner andern bekannten Form ausgeführt werden.
Bei Verwendung der Nockensteuerung ist es besonders vorteilhaft, zwei Stufenwalzen, nämlich je eine für die beiden Fahrtrichtungen, zu verwenden. Dabei könnte man auf den beiden Kammwellen je die gleichen Nockenkontakte steuern. Man kann die Nockensteuerung auch so ausführen, dass eine einzige Kammwelle verwendet wird, deren eine Hälfte etwa 180 für die Fahrt in der einen Richtung und deren andere Hälfte für die Fahrt in der entgegengesetzten Richtung dient. Der Servomotor, welcher die Stufenwalze für die beiden Fahrtrichtungen in verschie- denem Sinne dreht, wird von dem Fahrtwender jeweils reserviert.
Die zwischen den Motoren eingestellten Spannungsunterschiede können auch grösser gewählt werden als bei den Steuerungstabellen nach den Fig. 2 und 3. Auch ist es möglich, bei ein und derselben Steuerung die Spannungsunterschiede von Stufe zu Stufe zu variieren.
Sofern für alle Motoren einer Lokomotive nur eine Steuerungsgruppe vorhanden ist, an welche sämtliche Motoren parallel angeschlossen sind, lassen sich den Motoren zum Zwecke der Leistungsanpassung an das unterschiedliche Haftvermögen der Achsen auf folgende Weise verschiedene Spannungen zuführen : die Motorrückleitungen werden an verschiedene Anzapfungen der Niederspannungswicklung des Transformators angeschlossen, welche sich um einen entsprechenden Spannungsbetrag unterscheiden. Bei Fahrtriehtungswechsel werden die Motorrüekleitungen und Transformatoransehlüsse durch fahrtwenderartige Einrichtungen im Starkstromkreis vertauscht. Zur Wiederherstellung gleicher Motorleistungen werden die Stromkreise beider Motorgruppen über eine sogenannte Ausgleichsdrossel bekannter Bauart magnetisch miteinander gekuppelt.
Diese Ausgleichsdrossel wird durch Kurzschliessen ihrer Wicklungen während des Anfahrbereiches unwirksam gemacht, um nach zurückgegangener Ausnutzung des Reibungsgewichtes durch Trennung der Kurzschliessung einen Ausgleich der verschieden starken Motorleistungen zu bewirken. Eine derartige Schaltung ist in der Fig. 4 dargestellt. Die Motor-
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angeschlossen. Die Motorrückleitungen R, und z sind dagegen nicht an eine feste Anzapfung der Niederspannungswicklung geführt, sondern über je zwei Schalter Ci, D1 bzw. C, D an zwei verschiedene Anzapfungen. Ausserdem liegen im Kreis der Rückleitungen zwei Drosselspulen L1 bzw. L2, welche durch Schalter Ei bzw. E2 kurzgeschlossen werden können.
Aus der Steuerungstabelle (Fig. 5) ist die Betriebsweise bei dieser Schaltung zu ersehen. Liegt die Motorgruppe i gegenüber der Motorgruppe 1112 in der Fahrtrichtung, dann sind die Schalter O2 und D1 sowie E1 und E2 geschlossen. Die Steuerung der Stufenanzapfungen ist nun ganz normal, d. h. derart, dass beide Motoren jeweils an die gleichen Anzapfungen gelegt werden. Da die Anschlüsse der Rückleitungen an verschiedene Punkte des Transformators geführt sind, werden den Motorgruppen verschiedene Spannungen zugeführt, u. zw. liegt an der Motorgruppe 1112 die höhere Spannung, da diese an die äusserste Anzapfung angeschlossen ist. Der Rückstrom läuft für beide Motorgruppen über die geschlossenen Schalter E1 und E2, so dass die Drosselspulen unwirksam sind.
Nachdem an sämtlichen oder einem Teil der Stufen entlanggeschaltet wurde, kann man wieder Zugkraftgleichheit herstellen, was dadurch erreicht wird, dass vorerst die Schalter Ei und E2 geöffnet werden. Die Spulen sind nun gegeneinander geschaltet, u. zw. derart, dass die durch den Motorstrom entstehenden Flüsse einander entgegenwirken. Auf diese Weise wird ein vollkommener Ausgleich zwischen den beiden Motorkreisen erzielt und die Spannungsdifferenz an den Rückführklemmen ausgeglichen.
In entsprechender Weise wird bei Fahrt in der entgegengesetzten Richtung geschaltet, wie aus den letzten beiden Reihen der Tabelle zu entnehmen ist.
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Ein weniger einfaches Verfahren zur Herstellung der Zugkraftgleichheiten besteht darin, beim ersten Betriebsfall (Motorgruppe Mi voraus) den Schalter Ci zu schliessen und Di zu öffnen oder den Sehalter D2 zu schliessen und C2 zu öffnen. Um Kurzschlüsse an den Wicklungen und grössere Leistungsunterbrechungen zu vermeiden, sind für diese Art der Steuerung Übersehaltdrosseln und Hilfskontakte erforderlich. Diese Anordnung wird sich daher praktisch kaum durchsetzen.
Man verwendet oft aus steuerungstechnischen Gründen zusätzliche Transformatoren, welche zum Ausgleich von Spannungen dienen. Die Anordnung lässt sieh nun ohne weiteres so treffen, dass dieser zusätzliche Transformator durch Hinzufügen einer Primärwicklung so ausgebildet wird, dass er gleichzeitig als Ausgleichstransformator und ausserdem als Zusatztransformator im Sinne der Erfindung verwendet wird, d. h. also der einen Motorgruppe eine andere Anzapfspannung zuführt als der andern Motorgruppe. Die zusätzliche Erregerwieklung wird vom Haupttransformator gesondert gespeist, so dass die am Mittelpunkt des Ausgleichstransformators abgenommene Spannung nach der höheren oder tieferen Anzapfung hin verschoben wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltung für Wechselstromtriebfahrzeuge, bei welcher den zum Ausgleich der durch die Kraft am Zughaken bedingten Aehsdruekverlagerung stärker zu belastenden Motoren eine höhere Spannung zugeführt wird als den übrigen Motoren, dadurch gekennzeichnet, dass beide Motorgruppen gleichzeitig an verschiedene Anzapfspannungen des Transformators angeschlossen sind.