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Regelungseinrichtung für elektrisch betriebene Fahrzeuge.
Vorliegende Erfindung betrifft eine Regelungseinrichtung für elektrisch betriebene Eisenbahnfahrzeuge bei Gleichstrom von verhältnismässig hoher Spannung, bei welcher der aus einer Fahrleitung zugeführte Strom für die Fahrzeugmotoren auch zum Betrieb von Hilfseinrichtungen, z. B. von Druckpumpen, Lampen für die Beleuchtung und zu Regelungszwecken verwendet werden soll.
Bei elektrischen Bahnen mit Betrieb durch Gleichstrom von 600 V werden diese Hilfseinrichtungen gewöhnlich unmittelbar an den Fahrdraht angeschlossen. Werden, wie bei Anlagen der letzten Zeit, Spannungen von 1200 und-1500 Y verwendet, so erhalten die genannten Hilfseinrichtungen Strom von einem Umformer, der Strom von niedriger Spannung für diese Zwecke liefert oder von Motoren, die unmittelbar vom Fahrdraht aus betrieben werden. Auch werden Motorgeneratoren zur Lieferung von Strom an die Hilfseinrichtungen verwendet.
Indessen ist die Verwendung von Hochspannungsumformern und Motorgeneratoren unter gewissen Umständen unerwünscht und verursacht bei manchen Betriebsverhältnissen Schwierigkeiten.
Die Einrichtung nach der Erfindung soll den Betrieb verbessern und den Anforderungen selbst höherer Spannungen, wie 2400, 3600 oder 4800 V genügen, welche für künftige Eisenbahnen in Aussicht genommen sind, insbesondere für Schnellbahnen und für die Elektrifizierung von Dampfbahnen.
Nach vorliegender Erfindung wird für die Speisung der Hilfseinrichtungen eine Sammlerbatterie verwendet, die für gewöhnlich entweder mit allen Triebmotoren in Reihe geschaltet ist und von dem ganzen Motorstrom durchflossen wird oder mit einem Teil der Motoren in Reihe geschaltet ist und nur von einem Teil des ganzen Motorstromes durchflossen wird. Die Anordnung der Sammlerbatterie gegenüber den Triebmotorleitungen hängt im hohen Masse von der Spannung und von den Betriebsbedingungen ab.
Bei einer Fahrdrahtspannung von 3600 V ist der Hauptstrom verhältnismässig schwach ; wird eine Sammlerbatterie verwendet, welche normal 100 V aufnimmt, was weniger als 3 v. H. der Fahrdrahtspannung ist, so hat der Strom angenähert die richtige Stärke, um die Druckpumpe zu treiben sowie die Regelungsleitungen und andere Hilfsapparate zu speisen. Beispielsweise wird der Strom bei Vollbelastung für einen Wagen von 50 Tonnen bei 3600 V etwa 100 A betragen. Ein 100 V-Druckpumpenmotor für eine derartige Anlage erfördert 50 bis 60 A und der durchschnittliche Betriebsstrom für den Wagen ist angenähert 60 A.
Man sieht hieraus, dass der durchschnittliche Motorstrom angenähert auch den Wert hat, der zum Betrieb der Hilfseinrichtungen erforderlich ist und dass auf die Batterie selbst nur der Unterschied zwischen dem Hauptmotorstrom und dem Strom entfällt, den die Hilfseinrichtungen benötigen. Die Kapazität der Batterie soll ausreichen, um die letzteren, wenn nötig, ein oder zwei Stunden im Betrieb zu halten, aber im normalen Betrieb wird die Batterie nur einen geringen Teil des von den Hilfseinrichtungen benötigten Stromes liefern und dabei abwechselnd etwas geladen und entladen werden, während der den Triebmotoren zufliessende Hauptstrom fast ausschliesslich zum Betrieb der Hilfsapparate dient ;
ferner wird, statt dass man die Druckpumpe während des Stillstandes der Triebmotoren treibt, um den Druck in der Bremsanlage auf die erforderliche Höhe zu bringen, wie dies üblich ist, die Druckpumpe derart angeordnet, dass sie, soweit als möglich, während des Ganges der Triebmotoren getrieben wird und bei Stillstand des Wagens nur dann getrieben wird, wenn der Druck unter eine vorbestimmte Grenze gesunken ist. In diesem Falle liefert natürlich die Batterie die Betriebskraft. Betriebskraft.
Fig. i zeigt ein Schaltungsschema der Hauptleitung einer Anlage, gemäss der Erfindung, Fig. 2 und 3 zeigen schematisch Abänderungen der Erfindung. In Fig. i bezeichnet 1 die Speiseleitung oder den Fahrdraht, der von einer nicht gezeichneten Stromquelle Strom erhält, 2. 3, 4, il die Anker und 6,7, 8, 9 die Feldwicklungen von Triebmotoren, 10 den Beschleunigungswiderstand. 11, 12, 13, 14 die Schalter zur Umschaltung des Widerstandes ; 16, 17, 18, 19 und 20 die Schalter zur Umschaltung der Motoren und 21 eine bei normalem Betrieb mit den Triebmotoren in Reihe geschaltete Sammlerbatterie, 22 bezeichnet eine parallel zur Batterie geschaltete Stromverbrauchseinrichtung, z.
B. die Lampen der Beleuchtungsanlage, 23 ist ein Spannungsregler bekannter Art zur Regelung der Spannung der Beleuchtungsanlage, 24 eine Druckpumpe, die in einer Bremsanlage 25 bekannter Art einen bestimmten Druck zu erzielen gestattet und von einem Elektromotor 26 getrieben wird ; 27 ist eine Schaltvorrichtung für den Motor 24, 28 ist eine zur
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Batterie 21 parallel geschaltete Regelungsvorrichtung zur Regelung des Batterieladestromes, 29 ist ein mit der Batterie in Reihe gelegter Schalter, 30 ist ein vom Motorstrom betätigter Schalter, 31 und 32 sind Druckregler, welche den Schalter 27 nach Massgabe des Druckes in der Bremsanlage überwachen und 33 ist eine Rückleitung.
Die Schaltungsweise der Motoren bildet keinen Gegenstana der Erfindung ; sie wird also hier nicht näher erörtert.
Die Batterie 21 und der Schalter 30 sind mit den Motoren in Reihenschaltung verbunden und können vom vollen Motorstrom durchflossen werden, obgleich bei gewissen Betriebsbedingungen die Batterie nur mit einem Motorpaar verbunden sein kann und somit bloss vom halben Motorstrom durchflossen wird, während die beiden Motorpaare parallel geschaltet sind, wie Fig. 2 zeigt, oder es kann die Batterie auch mit bloss einem Motor verbunden sein.
Sind die Triebsmotoren im Gange und hat der Luftaruck in der Bremsanlage den normalen
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wird sonach durch die Spule 41 der Druckpumpenmotor 26 eingeschaltet, wobei der Strom vom positiven Pol der Batterie 21 durch die Schalterkontakte 42, 43 des Druckpumpenschalters 27 und die Anker-und Feldbewicklung 44, 45 des Druckpumpenmotors 26 zur Rückleitung fliesst.
Der Hauptmotorstrom der vor dem Schliessen des Druckpumpenschalters 27 zum Laden der
Batterie 21 diente, geht im Nebenschluss durch die eben beschriebene Leitung und wird zum Teil auch zum Antrieb des Druckpumpenmotors 26 herangezogen, um mittels der Druckpumpe 24 in der Bremsleitung den normalen Druck herzustellen. Während dieses Vorganges kann die Ladung die Batterie durch einen schwachen Strom fortgesetzt werden oder es kann diese Batterie einen Teil des Betriebsstromes für den Druckpumpenmotor liefern. Das hängt natürlich von dem Stromverbrauch der Motoren zu dieser Zeit ab. Sobald der vorgeschriebene normale Druck in der Bremsanlage erreicht ist, tritt Unterbrechung an den Kontakten 39, 40 des oberen Druckreglers ein und der Druckpumpenschalter schaltet den Druckpumpenmotor aus.
Die Leitung durch die Spule 41 des Druckpumpenschalters wird durch die Kontakte 39 und 40 des oberen Druckreglers und auch durch die Kontakte 35,37 des Schalters 30 überwacht.
Es kann daher unter normalen Betriebsbedingungen der Druckpumpenmotor nur dann laufen, Wenn auch die Wagenmotoren unter Strom sind und hierdurch der Schalter 30 geschlossen gehalten wird.
Wenn der Wagen still steht und der Druck in der Bremsanlage auf den Mindestwert sinkt, auf den der"untere"Druckregler 32 eingestellt ist, so schliessen seine Kontakte 46,47 eine Leitung durch die Spule 41 des Druckpumpenschalters 27 und die Batterie 21 liefert Strom zum Betrieb des Druckpumpenmotors 26 und der Druckpumpe 24. Der untere Druckregler schliesst den Druckpumpenschalter ohne Rücksicht auf den Zustand-der Wagenmotoren.
In der vorstehend beschriebenen Weise wird die Batterie für gewöhnlich während des Betriebes durch den grösseren Teil des Motorstromes geladen, ausser wenn der Hauptstrom zum Antrieb der Druckpumpe dient. Die Batterie allein wird zum Antrieb des Druckpumpenmotors und der anderen Hilfseinrichtungen verwendet, wenn der Wagen stillsteht, sowie zur Abgabe einer gewissen Strommenge falls der Motorstrom für diesen Zweck nicht ausreicht.
Die Batterie wird daher abwechselnd geladen und entladen und der Batterieregler 28 wird den Betriebsbedingungen der Anlage entsprechend eingestellt, damit der volle Ladestrom für eine gegebene Zeit ausreicht, um die Batterie voll geladen zu halten, ohne sie zu starken Ladeströmen oder einer zu starken Überladung auszusetzen. Der Regler 28 kann aus einem regelbaren Widerstand (Fig. i) oder einer Anzahl von Zellen 48 bestehen, welche elektromotorische Gegenkräfte entwickeln, wie Fig. 3 zeigt ; er ist jedoch nicht auf eine besondere Art von Vorrichtungen beschränkt, da irgendwelche geeignete Vorrichtungen verwendet werden können.
Die Schaltung und Anordnung der Einzelvorrichtungen und der Betrieb derselben können mannigfach abgeändert werden, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen.
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