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Schaltung zum Anlassen und Regeln von mehreren zusammenarbeitenden Ein-oder 'Nehrphasen-Eollektormotoren.
Viele bekannte Regelungseinrichtungen für Fahrzeuge oder Antriebe, die mit Ein-oder Mehrphasen-Kollektormotoren arbeiten, beschäftigen sich mit der Aufgabe, unter Verwendung einer möglichst geringen Zahl von Transformatoranzapfungen und Schaltern eine möglichst grosse Zahl von Spannungstufen und damit von Fahrstufen zu erhalten. Die vorliegende Erfindung strebt den gleichen Zweck an, u. zw. ist sie entwickelt aus der bei Gleichstromfahrzeugen mit mehreren Motoren allgemein angewendeten abwechselnden Reihen-und Parallelschaltung der Motoren unter Verwendung der gleichen Anfahrwiderstände.
Die Übertragung dieser Regelung auf Wechselstromkreise erfordert wesentlich andere Mittel zur Lösung der Aufgabe, da hier zur Spannungsregelung und auch zum Übergang von der Reihenschaltung zur Parallelschaltung der Motoren keine Vorschalt-und Überschaltwiderstände zur Verfügung stehen.
Nach der Erfindung wird die Schaffung einer grossen Zahl von Fahrstufen dadurch erzielt, dass die Motoren einzeln oder gruppenweise auf den unteren Geschwindigkeitsstufen in Reihe miteinander, auf den oberen Stufen direkt oder über den Transformator indirekt parallel zueinander geschaltet sind, und dass die Regelung der parallel liegenden Motoren unter Benutzung aller oder einiger der schon bei der Reihenschaltung verwendeten Transformatorklemmen und Schalter vorgenommen wird.
Der Übergang von der Reihenschaltung zur Parallelschaltung der Motoien wird hiebei eifindungsgemäss vorteilhaft ohne Leistungsunterbrechung vorgenommen, was an folgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert werden soll.
In einem Fahrzeug-oder Förderantiieb, in dem zwei Ein-oder Mehrphasenkollektormotoren zusammenarbeiten, deren Geschwindigkeit durch Spannungsänderung geregelt wird, liegen nach Fig. 1 beide Motoren in Reihe, u. zw. so, dass Motor 1 an einen festen Anfangspunkt des Transformators angeschlossen ist, während Motor 11 mit einem Wanderkontakt a in Verbindung steht, der an der tiefsten Transformatorspannung liegt und beim Anlassen an den Transformatorstufen zunehmender Spannung weitergeschaltet wird. Die stufenweise Weiterschaltung geschieht selbstverständlich ohne Leistungsunterbrechung durch Überschaltwiderstände oder Drosselspulen, die aber in den Figuren nicht dargestellt sind. Nach Fig. 2 hat der Wanderkontakt a die letzte Reihenstellung der Motoren erreicht.
Nach Fig. 3 wird der zwischen beiden Motoren liegende Verbindungspunkt b mit dem neuen Wanderkontakt c verbunden, der möglichst an einen in der Mitte des Transformators liegenden Punkt angeschlossen sein muss. Bei dieser Schaltung erhalten beide Motoren, wie bei der Schaltung nach Fig. 2 dieselbe Spannung, der Wanderkontakt a bleibt zunächst noch angeschlossen. Hierauf wird nach Fig. 4 Motor 11 zusammen mit dem Wanderkontakt a abgeschaltet, so dass Motor 1 mit derselben Spannung vorläufig allein weiterarbeitet. Ist dann, wie Fig. 5 zeigt, Motor 11 an Motor 1 parallelgeschaltet, so kann weiter angelassen werden, indem der Wanderkontakt c an den Transformatorp'mkten weitergeschaltet wird, bis die letzte Parallelstellung für beide Motoren erreicht ist (Fig. 6).
Der Übergang von der Reihenzur Parallelschaltung ist insbesondere durch die Fig. 3 und 4 dargestellt, ans denen ersichtlich ist, dass das Fahrzeug immer unter Antrieb bleibt, da Motor 7 ohne Leistungsunterbrechung weiterarbeitet.
Nur für Motor 11 tritt eine kurze Leistungsunterbrechung ein, während welcher Motor 1 die Gesamtleistung übernimmt, bis Motor 11 parallel zu ihm geschaltet ist.
In den Fig. 7-11 ist eine andere Art von Reihenparallelschaltung dargestellt. Fig. 7 zeigt beide Motoren in Reihenschaltung, u. zw. so, dass Motor 1 an den Wanderkontakt d und Motor 11 an den Wander-
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kontakt e angeschlossen ist. Beide Wanderkontakte liegen an den zwei mittleren Transformatorpunkten, so dass die Motoren die niedrigste Spannung erhalten. Beim Anlassen werden die beiden Wandelkontakte stufenweise weitergeschaltet, bis sie (Fig. 8) an den äussersten Transformatorpunkten liegen, d. h. die letzte ReihensteIlung der Motoren erreicht ist. Nach Fig. 9 werden die beiden, durch eine Reihenverbindung
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Transformatormittelp'jnkt gelegt, dass die Leitungen sich kreuzen.
Bei dieser Schaltung hat sich in bezug auf die Motorenspannungen nichts geändert, ebenso wie bei der Schaltung nach Fig. 10, bei der die Reihenverbindung der Punkte f und g aufgehoben ist. Fig. 10 zeigt trotzdem noch die Reihenschaltung, da die Wanderkontakte A und i kurzgeschlossen sind, die Motoren arbeiten also noch mit der bisherigen Spannung weiter. Während des weiteren Anlassens werden die Wanderkontakte h und i in den in Fig. 10 durch die Pfeile angegebenen Richtungen an den Transformatorpunkten stufenweise weitergeschaltet, so dass sich Kontakt h dem Kontakt e und Kontakt i dem Kontakt d nähert.
Der Übergang von der Reihen-zur Parallelschaltung (Fig. 9 und 10) erfolgt nach und nach ohne jede Unterbrechung für beide Motoren, bis, wie Fig. 11 zeigt, die letzte Stellung erreicht ist, d. h. beide Motoren sind parallel geschaltet.
Die Fig. 12-19 veranschaulichen eine doppelte Reihenparallelschaltung von vier Motoren. Fig. 12 zeigt alle vier Motoren in Reihe geschaltet, wobei Motor 1 an den Wanderkontakt und Motor IV an den Wanderkontakt 1 angeschlossen ist. Die anderen beiden Motoren 11 und 111 liegen in Reihe zwischen den Motoren 1 und IV. Beide. Wanderkontakte sind an zwei mittlere Transformatorpunkte angeschlossen, die Motoren liegen infolgedessen an der tiefsten Transformatorspannung. Beim Weiterschalten wandern die Kontakte k und I an den Transformatorpunkten entlang bis die in Fig. 13 dargestellte Reihenstellung erreicht ist. Wie Fig. 14 zeigt, werden dann die zwischen Motor 11 und 111 liegenden Punkte und n
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und n unterbrochen (Fig. 15).
Die Wanderkontakte p und o schaltet man an den Transformatorpunkten weiter, so dass nach und nach die Parallelschaltung der beiden Motorgruppen 1, 11 und 111, IV entsteht, Fig. 16 zeigt die reine Parallelschaltung dieser beiden Motorgruppen.
Die zwischen Motor 1 und 11 bzw. zwischen Motor 111 und IV liegenden Punkte q und r bzw. s und t werden nun an die mit dem Transformatormittelpunkt verbundenen Wanderkontakte v und u angeschlossen, dass q und s mit u, und r und t mit v verbunden sind. Fig. 17 zeigt diese Schaltung, während Fig. 18 dieselbe Schaltung mit den unterbrochenen Reihenverbindungen zwischen den Punkten q und r bzw. s und t veranschaulicht. Die Motoren 1, 111 liegen somit an der einen, die Motoren 11, IV an der anderen Hälfte des Transformators. Beim Weiterschalten wandern die Kontakte v und u an den Transformatorpunkten entlang, u. zw. so, dass sich v den Kontakten k und p nähert, während u sieh gegen
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Motoren, wie sie in Fig. 19 dargestellt ist.
Wesentlich sind bei dieser Schaltung die Fig. 14 und 15, sowie
17 und 18, die den Übergang von der Reihen-zur Parallelschaltung für alle vier Motoren ohne jegliche
Leistungsunterbrechung zeigen.
Diese Schaltung lässt sich naturgemäss auch auf mehrere Gruppen von je vier in Reihe liegenden
Motoren erweitern, wobei sich an Stelle der doppelten eine mehrfache Reihenparallelschaltung ergibt.
Nach den Fig. 10, 15 und 18 und den unmittelbar darauf folgenden Anlassstellungen sind die Motoren gleichzeitig in Reihe und parallel geschaltet, wenngleich die Parallelschaltung noch mittelbar über den
Transformator erfolgt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass durch entsprechende Ausbildung der
Steuerungseinrichtung ausser solchen Fahrstufen, bei denen beide Motorspannungen gleich sind, zwang- läufig weitere Fahrstufen dadurch gewonnen werden, dass erfindungsgemäss den Motoren bzw. Motor- gruppen abwechselnd eine höhere Spannung aufgedrückt wird, ähnlich wie dies beim Anlassen von
Drehstrommotoren häufig für die einzelnen Phasen geschieht. Der Unterschied in der Zugkraft zwischen zwei Fahrstufen ist bei dieser versetzten Motorschaltung für das ganze Fahrzeug geringer als beim gleich- zeitigen Weiterschalten beider Motoren bzw. Motorgruppen.
Es können auch Fahrstufen durch ein abwechselndes Schalten der Wanderkontakte d und e bzw. fund l in den vorhergehenden Reihenstellungen der Motoren gewonnen werden. Bei den Schaltungen nach Fig. 7-11 und 12-19 werden selbstverständ- lich bei erneuter Benutzung der Transformatorpunkte in den Parallelstellungen auch die Schaltorgane wieder verwendet. Zu diesem Zwecke wird die letzte Reihenstellung, nachdem sie zunächst durch die letzten Stufenkontakte hergestellt worden ist, das sind diejenigen Kontakte, die in den Fig. 7-19 an den Aussenklemmen der Transformatorwicklung zu innerst gezeichnet sind, nachträglich auf Umgehungs- kontakte übertragen, welches in den Fig. 7-19 die zu äusserst liegenden und in den Fig. 12-19 auch die an den Aussenklemmen in der Mitte liegenden Kontakte sind.
Die Stufenkontakte und die Über- schaltwiderstände bzw. Drosselspulen werden frei und können zu der neuen Stufenschaltung verwendet werden, während die Umgehungskontakte geschlossen bleiben. Dieser scheinbare Mehraufwand an
Kontakten bedeutet in Wirklichkeit eine Ersparnis, da durch die Umgehungskontakte eine weit grössere I Anzahl von Wanderkohtakten für die Wiederholung der Stufenschaltung gespart wird. Jeder Übergang von der Reihen-zur Parallelschaltung erfordert zwei zusätzliche Kontakte, so z.
B. braucht die Schaltung
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die Reihenstellungen nach Fig. 1 und 2 durch die Reihenstellungen nach Fig. 7 und 8 und anderseits die Übergangsstellungen von der Reihen-zur Parallelschaltung und die Parallelstellung selbst nach Fig. 3-6 durch die Übergangsstellungen nach Fig. 9-11 ersetzt werden können.
Diese Schaltungen lassen sich sinngemäss auch auf Mehrphasenkollektormotoron, z. B. auf Drehstromkollektormotoren, übertragen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltung zum Anlassen und Regeln von mehreren zusammenarbeitenden Ein-oder Mehrphasenkollektormotoren, insbesondere von Bahnmotoren, die aus einem Netz über einen Regeltransformator gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren einzeln oder gruppenweise auf den unteren GeschwindigkeitsstL1Ïen in Reihe miteinander, auf den oberen Stufen direkt oder über den Transformator indirekt parallel zueinander geschaltet sind, und dass die Regelung der parallel liegenden Motoren unter Benutzung aller oder einiger der schon bei der Reihenschaltung verwendeten Transformatorklemmen und Schalter vorgenommen wird.
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Circuit for starting and regulating several single or multi-phase collector motors working together.
Many known control devices for vehicles or drives that work with single- or multi-phase collector motors deal with the task of obtaining the largest possible number of voltage levels and thus of speed levels using the smallest possible number of transformer taps and switches. The present invention aims at the same purpose, i.a. It was developed from the alternating series and parallel connection of the motors using the same starting resistors, which is generally used in DC vehicles with several motors.
The transfer of this regulation to alternating current circuits requires significantly different means for solving the problem, since here no ballast and transition resistors are available for voltage regulation and also for the transition from the series connection to the parallel connection of the motors.
According to the invention, the creation of a large number of speed levels is achieved in that the motors are connected individually or in groups on the lower speed levels in series with one another, on the upper levels directly or indirectly via the transformer in parallel, and that the control of the parallel Motors using all or some of the transformer terminals and switches already used in the series connection.
The transition from the series connection to the parallel connection of the motors is advantageously carried out according to the invention without any power interruption, which will be explained in more detail using the following exemplary embodiments.
In a vehicle or conveyor in which two single- or multi-phase collector motors work together, the speed of which is regulated by changing the voltage, both motors are in series according to FIG. zw. So that motor 1 is connected to a fixed starting point of the transformer, while motor 11 is connected to a traveling contact a, which is at the lowest transformer voltage and is switched on when starting the transformer stages with increasing voltage. The step-by-step switching takes place, of course, without power interruption by transition resistors or choke coils, which are not shown in the figures. According to Fig. 2, the traveling contact a has reached the last row position of the motors.
According to FIG. 3, the connection point b between the two motors is connected to the new traveling contact c, which, if possible, must be connected to a point in the middle of the transformer. In this circuit, both motors receive the same voltage, as in the circuit according to FIG. 2, the traveling contact a initially remains connected. Then, according to FIG. 4, motor 11 is switched off together with traveling contact a, so that motor 1 continues to work on its own with the same voltage for the time being. If, as FIG. 5 shows, motor 11 is connected in parallel to motor 1, the start can be continued by switching the traveling contact c on at the transformer points until the last parallel position is reached for both motors (FIG. 6).
The transition from the series to the parallel connection is shown in particular by FIGS. 3 and 4, from which it can be seen that the vehicle always remains under propulsion, since motor 7 continues to work without interrupting power.
A brief power interruption occurs only for motor 11, during which motor 1 takes over the entire power until motor 11 is connected in parallel with it.
Another type of series-parallel connection is shown in FIGS. 7-11. Fig. 7 shows both motors connected in series, u. between so that motor 1 to the hiking contact d and motor 11 to the hiking
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contact e is connected. Both traveling contacts are at the two middle transformer points, so that the motors receive the lowest voltage. When starting the two changeover contacts are switched step by step until they (Fig. 8) are at the outermost transformer points, i. H. the last row position of the engines has been reached. According to Fig. 9, the two are connected in series
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Transformer center point so that the lines cross.
In this circuit nothing has changed with regard to the motor voltages, as in the circuit according to FIG. 10, in which the series connection of points f and g is canceled. Fig. 10 still shows the series connection, since the traveling contacts A and i are short-circuited, so the motors continue to work with the previous voltage. During further tempering, the traveling contacts h and i are incremented in the directions indicated by the arrows in FIG. 10 at the transformer points, so that contact h approaches contact e and contact i approaches contact d.
The transition from series to parallel connection (FIGS. 9 and 10) takes place gradually without any interruption for both motors until, as FIG. 11 shows, the last position is reached, i.e. H. both motors are connected in parallel.
Figures 12-19 illustrate a double series connection of four motors. 12 shows all four motors connected in series, with motor 1 being connected to the traveling contact and motor IV being connected to the traveling contact 1. The other two motors 11 and 111 are in series between motors 1 and IV. Both. Traveling contacts are connected to two middle transformer points, so the motors are connected to the lowest transformer voltage. When switching on, the contacts k and I move along the transformer points until the row position shown in FIG. 13 is reached. As FIG. 14 shows, the points and n between motors 11 and 111 are then shown
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and n interrupted (Fig. 15).
The traveling contacts p and o are switched on at the transformer points so that the two motor groups 1, 11 and 111, IV are gradually connected in parallel. FIG. 16 shows the pure parallel connection of these two motor groups.
The points q and r or s and t located between motor 1 and 11 or between motor 111 and IV are now connected to the traveling contacts v and u connected to the transformer center, that q and s with u, and r and t with v are connected. FIG. 17 shows this circuit, while FIG. 18 shows the same circuit with the broken series connections between points q and r or s and t. The motors 1, 111 are thus on one half of the transformer, the motors 11, IV on the other half. When switching on, the contacts v and u move along the transformer points, u. between so that v approaches the contacts k and p, while u see against
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Motors as shown in FIG.
14 and 15 as well as are essential in this circuit
17 and 18 showing the transition from series to parallel connection for all four motors without any
Show performance interruption.
This circuit can naturally also be applied to several groups of four in series
Extend motors, whereby instead of the double there is a multiple series-parallel connection.
According to FIGS. 10, 15 and 18 and the immediately following starting positions, the motors are connected simultaneously in series and in parallel, although the parallel connection is still indirectly via the
Transformer takes place. This has the advantage that, through appropriate training, the
Control device in addition to those speed steps in which both motor voltages are the same, additional speed steps are inevitably obtained in that, according to the invention, a higher voltage is alternately applied to the motors or motor groups, similar to when starting
Three-phase motors often happens for the individual phases. The difference in tractive force between two speed levels is smaller for the entire vehicle with this shifted motor shift than when both motors or motor groups are shifted at the same time.
Speed steps can also be obtained by alternately switching the traveling contacts d and e or fund l in the preceding row positions of the motors. In the circuits according to FIGS. 7-11 and 12-19, the switching elements are of course also used again when the transformer points are used again in the parallel positions. For this purpose, the last row position, after it has initially been established by the last step contacts, these are those contacts that are drawn to the innermost in FIGS. 7-19 on the outer terminals of the transformer winding, are subsequently transferred to bypass contacts 7-19 are the outermost contacts and in FIGS. 12-19 also the contacts located at the outer terminals in the middle.
The step contacts and the switching resistors or choke coils become free and can be used for the new step switch, while the bypass contacts remain closed. This apparent extra effort
Contacts actually mean savings, since the bypass contacts save a much greater number of traveling clocks for repeating the tapping. Each transition from series to parallel connection requires two additional contacts, e.g.
B. needs the circuit
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the row positions according to FIGS. 1 and 2 can be replaced by the row positions according to FIGS. 7 and 8 and on the other hand the transition positions from the series to the parallel connection and the parallel position itself according to FIGS. 3-6 by the transition positions according to FIGS. 9-11.
These circuits can be applied analogously to multi-phase collector motoron, e.g. B. on three-phase collector motors, transferred.
PATENT CLAIMS:
1. Circuit for starting and regulating several cooperating single- or multi-phase collector motors, in particular rail motors, which are fed from a network via a regulating transformer, characterized in that the motors individually or in groups on the lower speed positions in series with one another, on the upper levels are connected in parallel directly or indirectly via the transformer, and that the regulation of the motors lying in parallel is made using all or some of the transformer terminals and switches already used in the series connection.