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Österreichische PATENTSCHRIFT 17733. MASCHINENFABRIK OERLIKON IN OERLIKON ss. ZÜRICH.
Einrichtung zum Betrieb von elektrischen Fahrzeugen.
Die Erfindung betrifft eine besondere Anordnung der elektrischen Ausrüstung von Fahrzeugen, auf welchen der von den Streckenzuleitnngen abgenommene einphasige Wechselstrom mittels einer Gruppe von Motor-Generatoren in Gleichstrom umgewandelt und den Achsonmotoren ohne Zwischenschaltung von Anlasswiderständen zugeführt wird. Dabei kann die Klemmenspannung der Gleichstrommotoren durch Regelung der Erregung dcg Gleichstrom- generators verändert werden.
Bei den bekannten Ausrüstungen von elektrischen Fahrzeugen werden die Elektromagnete der Wagenmotoren, welche unmittelbar durch das Leitungsnetz gespeist werden, durch niedrig gespannten Strom erregt, der von einem im Motorwagen mitgeführten regelbaren uud in das Leitungsnetz eingeschalteten Gleichstromtransformater erzeugt wird. Im Gegensatz hiezu besitzt die neue Ausrtistung keine von dem Leitungsnetz unmittelbar gespeiste Wagenmotoren, die Motoren werden vielmehr von einem auf dem Wagen selbst mitgeführten Generator mit regelbarer elektromotorischer Kraft gespeist, ihre Elektromagnete werden von einem andern mitgeführten Gleichstromgenerator erregt, jedech ohne Trans-
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Motors, wobei dieser Gleichstromgenerator selbsterregend ist.
In dieser neuen Anordnung ist das Fahrzeug mit zwei verschiedenen Motors-Generator-Gruppen auszurüsten, von denen die eine asynchrone Wechselstrommotoren mit kurzgeschlossener Läuferwicklung enthält, welche nicht direkt von den Wechselstromzuleitungen aus angelassen wefdcn können. Diese
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dem Gleichstromgenerator G1. Die andere Gruppe enthält asynchrone Wechselstrommotoren, die mit irgendeiner Anlassvorrichtung direkt von den Wochselstromzuleitungen aus nach irgendeiner bekannten Methode angelassen werden können.
Diese zweite Gruppe ist in der Fig. 1 vertreten durch den Wechselstrommotor If mit einer Anlassvorrichtung a2 und den Gleichstromgeneratoren G2 und G3'
Ferner bezweckt die neue Anordnung eine teilweise selbsttätige Regelung der elektromotorischen Kräfte des Gleichstromgenerators G1 einerseits und der Achsenmotoren M1, M2, M3,
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verschiedenen Generatoren, und drittens soll eine Schaltung ermöglicht werden, durch welche die Motoren für bestimmte Zwecke als Hauptschlussmotoren, für andere Zwecke als Nebenschlussmotoren betrieben werden können. Die Zugausrüstung wird an Hand der Fig. 1 und 2 nunmehr im einzelnen beschrieben.
Die Anker der Achsentriebmotorou M1, M2 und M3, welche in bekannter Weise die Laufrador antreiben, sind miteinander parallel geschaltet, ebenso die Magnetspulen s und die beiden Gruppen bilden im allgemeinen getrennte Stromkreise. Zu den Motoren M1 auf dem mit Umformer verehenen Fahrzeng (der Lokomotive) können in bekannter Weise und in gleicher Schaltung einzelne Motoren M2 und M3 oder Gruppen von Motoren parallel geschaltet werden, welche sich auf solchen Fahrzeugen des gleichen Zuges befinden,
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normalen Betrieb sind nämlich die Schalter J1 und J2 geschlossen und es tritt der Strom von den Bürsten jssi durch die Leitungen E und A1 einerseits durch Al direkt nach den
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nach den Bürsten b.
Der Ausdruck"ohne Zwischenschaltung von Schaltern und Widerständen" soll dabei nicht ausschliessen, dass zur Unterbrechung der Verbindungsleitungen zwischen den Motoren und Generatoren Leitungsschliesser u und Ausschalter J2 und J1 angebracht sind, welche in) normalen Betrieb zu keiner Wirkung gelangen. Ein Umschalter U1 dient ? Um Ingang- setzen der Umformergruppe des Motors W1 und Generators GI'w1ihrend der Umschalter F eine Abänderung der allgemeinen Anordnung der Motorstromkreise darstellt, indem mittels dieses Umschalters die im allgemeinen mit getrennter Stromquelle erregten Magnetspulen s der Motoren in Reihe zu den Ankern geschaltet werden können (punktierte Schalterstellung F) so dass dann die Motoren als Hauptstrommotoren mit den Bürsten BI des Generators G1 verbunden sind.
Dieser Umschalter kann auch in der Form von F1 in Fig. 2 so abgeändert werden, dass die Hal1ptstrommotoren, M1, M2, M3 mit vier Zuleitungen, von denen zwei zu den Bürsten b, zwei zu den Magnetspulen s führen, mit dem Schalter verbunden sind, und durch letzteren so geschaltet werden können, dass sie als selbsterregende Hauptstromgeneratoren arbeiten oder als Hauptstrommotoren die Drehrichtung wechseln. In Fig. 2 ist dieser Schalter als gewöhnlicher Umschalter gezeichnet. In der einen Stellung mit nach links heruntergelegten Kontaktmessern sind die Bürsten b in umgekehrtem Sinne mit den Spulenenden s und der Generatorbürste B1 verbunden als durch die nach rechts heruntergelegten Kontaktmesser.
Es wird nun der Umformergruppe, bestehend aus dem Motor W1 und dem Generator G1, eine zweite Umformergruppe beigefügt, welche aus einem asynchronen Wechselstrommotor IFg besteht, welcher aus dem Ruhezustand mittels irgendeiner bekannten Anlassvorrichtung a2, angeschlossen an eine Wechselstromzuleitung, zusammen mit einem oder zwei direkt gekuppelten Gleichstromgeneratoren G2 und à auf seine normale Geschwindigkeit gebracht werden kann, die er während des ganzen Betriebes annähernd konstant beibehält. Die Generatoren G2 und G3 sind gewöhnliche sich selbst erregende Gleichstrom-Nebenschluss-Generatoren.
Dabei sind die Bürsten B2 des einen dieser Generatoren ( ; 2 einerseits durch einen Regulierwiderstand R2 und einen Umschalter U mit den Magnetspulen S1 des Gleichstromgenerators G1, anderseits durch einen Schalter U1 und einen Anlasswiderstand Ra mit den Bürsten B1 dieses Generators al verbunden. Man kann nun mittels einer solchen Schaltung, bei welcher der Schalter U1 und Widerstand Rt auch durch irgendeine andere Anlassvorrichtung ersetzt werden kann, den Gleichstromgenerater G1 als Motor arbeitend zusammen mit dem Wechselstrommotor 1 von dem Generator G2 aus antreiben und auf normale Geschwindigkeit bringen.
Nachdem diese Geschwindigkeil annähernd erreicht ist, wird der Motor W1 durch einen Schalter an die WechselstromZuleitung angeschlossen, worauf die Motorschaltung des Generators G1 aufgelöst und der Generator G1 für den normalen Betrieb mit den Motoren M verbunden wird. Der Generator G2 wird jetzt nur noch zur Erregung der Spulen S1 verwendet und mittels des Reguliorwiderstandes R2 wird diese Erregung so geregelt, dass die elektromotorische Kraft des Gleichstromgenerators G1 den Betrag annimmt, welcher zum Betrieb der Motoren ill gewünscht wird.
Die Änderung der Dehrichtung der Motoren bezw. der Richtung der elektromotorischen Kraft des Generators al kann durch Umschalten des Erregerstroms, den der Generator liefert, mittels des Umschalters U bewirkt werden.
Der Generator 3 dient zur Erregung der Magnetspulen s der Motoren M, und . Auch diese Erregung wird mittels eines Regulierwiderstandes R1 geregelt. Es ist auch hier als Abänderung eine zusätzliche Hauptstromwicklung C3 des Generators Cf ; vorgesehen, durch welche der vom Generator G1 den Motoren zugeführte Hauptstrom
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zum Antrieb der Motoren zunimmt, so dass durch diese Hauptstromwicklung die Erregung der Motorenfelder selber gesteigert wird, anderseits wird in dem Falle, wenn die Motoren als Generatoren arbeitend Strom in den Gleichstromgenerator G1 zurückschicken, die Erregung der Motorfelder geschwächt.
An Stelle der beiden Generatoren Gg und G, kann auch ein einziger Erregergenerator treten, welcher zugleich die Magnetspulen des Generators G1 und diejenigen der Motoren erregt.
Für die Zwecke eines elektrischen Fahrzeuges ist es wichtig, dass der Motor H) des einen (Haupt-) Motorgenerators von der Art eines nicht selbst anlaufenden Wechsel-
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Rotor, dessen Wicklung aus eingelegten, unisolierten und an ihren Enden leitend miteinander verbundenen Stäben besteht. Ein solcher Motor kann für eine sehr grosse Überlastungsfähigkeit auf vorteilhafteste Weise eingerichtet werden.
Er zeichnet sich aber vor Motoren anderer Konstruktion auch durch eine möglichst geringe Ausdehnung in der Richtung der Achse aus, was wegen des auf den Fahrzeugen beschränkten Raumes von
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formergruppo bedingt sodann die getrennte Umformergruppe W2, Gg, zu dem Zwecke, von der Gleichstromseite den Motorgenerator W1, G1 in Bewegung zu setzen. Der Wechselstrommotor W2 muss im Gegensatz zum Wechselstrommotor W1 ein selbstanlaufender Motor mit oder ohne besondere Anlassvorrichtung sein.
Es ist allerdings bekannt, das Anlassen eines grossen Umformersatzes mit Hilfe eines kleinen, aus Wechselstrommotor mit direkt gekuppelter Gleichstrommaschine bestehend, zu bewirken, in der Weise, dass der Gleichstrom der letzteren in den Anker der Gleichstrommaschine des grossen Umformersatzes eingeleitet wird und letztere als Motor antreibt und auf den Synchronismus bringt ; es ist auch bekannt, dass die Gloichstrommaschine des kleinen Umformersatzes bei normalem Betrieb die Erregung der Gleichstrommaschine des grossen Umformersatzes liefert (siehe"Schweizerische Bauzeitung"1900, Seite 176).
Die Erfindung liegt bei vorliegender Einrichtung auch nicht in der blossen Übertragung der fUr stationäre Umformer bekannten Antassmethode auf solche, die in elektrisch betriebenen Fahrzeugen untergebracht sind. Vielmehr ist die Erfindung darin zu erblicken, dass dem Gleichstromteil des kleinen Umformersatzes beim Betrieb des Fahrzeuges drei Aufgaben zufallen, u. zw. !. den grossen Umformer zum Anlaufen zu bringen, 2. die Erregung für die Gleichstromdynamo des grossen Umformers zu liefern, und 3. die Foldmagnete der Achsentriebmotoren zu erregen.
Selbstverständlich können an Stelle der einen Umformergruppe W1, G1 und der einen
Gruppe IV, G ? g, Cg auch Anlagen von mehreren Gruppen treten, mit denen die gleiche
Wirkung erzielt werden kann. Die Wirkungsweise der beschriebenen Ausrüstung von elektrischen Fahrzeugen ist nun die folgende :
Mittels eines der beiden Regulierwiderstände RI und oder beider zusammen können die elektromotorischen Kräfte des Generators GI und der Motoren M1 beliebig so eingestellt werden, dass die Stromstärke zwischen den Bürsten des Generators und der
Motoren bei jeder Geschwindigkeit der Motoren einen beliebigen Betrag und eine beliebige
Richtung annimmt.
Das Fahrzeug kann angehalten oder auf Gefällen mit beliebiger Ge- schwindigkeit gebremst werden, indem die Motoren, als Generatoren arbeitend, dem Gleich- stromgenerator G, und durch den asynchronen Wechselstrommotor W1 der Stromquelle Energie zufuhren. In dem Falle, wo mittels des Schalters F die Motoren im normalen Betrieb als Hauptstrommotoren geschaltet waren, kann, wenn die Motoren zum Zwecke des Anhaltens und Bremsens als Generatoren arbeiten sollen, die Beeinflussung der Magnetspulen s der Motoren durch Erregung von dem Generator Go au nur stattfinden nach Umschaltung von F. Es kann schliesslich auch der Umschalter F in bekannter Weise so
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generatoren und in dieser Schaltung Strom dem Anker von G1 zuführen.
Hiefür müssten nach Fig. 2 die Spulen s zwei von den Zuleitungen der Bürsten getrennte Zuleitungen erhalten und der Erregergenerator Zukommt dann in Wegfall. Die Drehrichtung der Motoren kann auf diese Weise ebenfalls gewechselt werden. Es kann ferner der Schalter F in jedem Fall mechanisch so mit den Reglern RIoder R'2 verbunden werden, dass die Umschaltung von F nur bei Stromlosigkeit der umzuschaltenden Leitungen vollzogen werden kann.
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