Selbsterregte Widerstandsbremsschaltung für mit vier oder mehr Gleicbstrom- Reihenschlu & motoren angetriebene Schienenfahrzeuge. Bei elektrischen Bahnfahrzeugen, insbe sondere Strassenbahn-Triebwagen, hat sich die elektrische Bremsung immer mehr durch gesetzt.
Sie wird als sogenannte Betriebs bremse, d. h. für den normalen Betrieb, stän dig angewendet, um den mit der mechanischen Bremse verbundenen Verschleiss der Brems schuhe möglichst gering zu halten. Ausser- dein gewährt die elektrische Betriebsbremse eine bessere Ausnützung des Haftwertes zwi schen Rad und Schiene, weil ein Blockieren der Räder nicht stattfindet. Ausserdem wird dadurch ein Unrundlaufen der Räder weit gehend vermieden.
Es besteht daher allgemein die Tendenz, die elektrische Betriebsbremse, in Form der selbsterregten Widerstandsbremse möglichst zu vervollkommnen und ihre Sicherheit weit gehend zu erhöhen. Bei mehrmotorigen An trieben, z. B. einem mit vier Antriebsmotoren ausgerüsteten, allradangetriebenem Strassen bahn-Triebfahrzeug, wie es sich heute allge mein immer mehr durchsetzt, könnte man dies an und für sich dadurch erreichen, dass für jeden einzelnen Motor, bzw. jede einzelne Gruppe von je. zwei Motoren, voneinander unabhängige Bremskreise vorgesehen werden, um auch dann noch genügend Bremskraft zur Verfügung zu haben, wenn einer der Bremskreise versagen sollte.
Eine derartige Schaltung weist jedoch starke Mängel auf, da sie insbesondere zu einer Vervielfachung der erforderlichen Schaltelemente am Fahr schalter führt, um so mehr, als man bestrebt ist, möglichst viel- bzw. feinstufig zu schalten, was an und für sich schon eine grosse Stufen zahl am Fahrschalter bedingt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, eine selbsterregte Widerstands bremsschaltung für mit vier oder mehr Gleichstrom-Reihenschlussmotoren angetrie bene Schienenfahrzeuge, insbesondere Gross rauna-Strassenbahntriebfahrzeuge, zu schaf fen, die keine oder nur eine unwesentliche Vermehrung der Stufenkontakte und Wider standsabschnitte am Fahrschalter bedingt und die nahezu die gleiche Betriebssicherheit gewährleistet wie eine Schaltung, bei der jeder Motor seinen, bzw. jede Motorengruppe ihren eigenen Bremskreis zugeordnet erhält.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Fahrmotoren beim Bremsen in zwei Gruppen unterteilt werden, die in Reihe geschaltet den gemeinsamen Bremswiderstand speisen (Einkreisschaltung) während die Motoren jeder der beiden Grup pen mit vertauschten Feldwicklungen paral lel geschaltet werden.
Es sei an dieser Stelle noch erwähnt, dass bereits Widerstandsbreinsschaltungen be kannt sind, bei denen eine Kreuzschaltung der Anker und Felder der Fahrmotoren ange wendet wird. Bei der erfindungsgemässen Widerstands-Bremsschaltung wird aber von dieser bekannten Kreuzschaltung nur in Ver bindung mit andern wesentlichen schal tungstechnischen Massnahmen Gebrauch ge macht.
Erst dadurch, dass die mit ver tauschten Feldwicklungen parallel geschal teten Motoren einer Gruppe in Reihenschal tung mit den andern, entsprechend geschal teten Motorengruppe den gemeinsamen Bremswiderstand speisen, werden die ein gangs erwähnten Vorteile bei einem mehr- motorigen Antrieb erzielt.
Im folgenden wird die Widerstands-Brems- schaltung gemäss der Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert. In der Zeichnung wurde als Ausführungsbeispiel die Schaltung eines vierachsig angetriebenen, viermotorigen Strassenbahntriebfahrzeuges gewählt. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind in den Abb. 1 und 2 auch die an sich bekannten Fahrschaltungen dargestellt, während die Bremsschaltung gemäss der Erfindung in den Abb. 3 und 4 dargestellt ist.
In der in Abb. 1 dargestellten Fahrschal tung der Motoren in Anfahr-Reihenschaltung sind die vier Fahrmotoren, deren Anker mit a1, a2, a3 und<I>a4</I> und deren Felder f <B>l,</B> f2, ss und f4 bezeichnet sind, in Reihe geschaltet. Mit r1 und r2 sind die Fahr- bzw. Bremswider-* stände bezeichnet, deren Stufung in symbo lischer Weise durch Schaltpfeile angedeutet ist.
Der Strom aus der Fahrleitung 1 verläuft über den Stromabnehmers und entsprechend der eingetragenen Pfeile in der Reihenfolge der vier Fahrmotoren und geht vom Anker a4 des letzten Motors nach Erde e. Die Untertei lung der vier Fahrmotoren in zwei Gruppen I und II ist aus der Abbildung ersichtlich. In Abb. 2 ist die entsprechende Fahrschaltung der Motoren in Parallelschaltung der beiden Motorengruppen I und II dargestellt. Wie diese Abbildung zeigt, liegen die Motoren der Gruppe I und die Motoren der Gruppe 1I jeweils in Reihe, während die beiden Gruppen mit zugehörigen Widerständen r1 bzw. r2 parallel geschaltet sind.
Beim Übergang von der Reihenschaltung der Abb.l auf die Gruppenparallelschaltung der Abb.2 sind selbstverständlich eine Anzahl Schalter er- forderlich, die jedoch der Einfachheit halber in den Abbildungen weggelassen sind. In der Abb. 2 ist lediglich einer dieser Schalter herausgezeichnet, nämlich der geschlossene Schalter t (Erdschalter), der im Zusammen hang mit der erfindungsgemässen Brems schaltung von besonderer Bedeutung ist; auf diesen wird weiter unten noch näher einge gangen.
In Abb.3 ist die selbsterregte Wider stands-Bremsschaltung gemäss der Erfindung dargestellt. Die Fahrmotoren sind wiederum genau wie bei den Fahrschaltungen in zwei Gruppen I und 1I unterteilt, die in Reihe geschaltet den gemeinsamen Bremswider stand r1 und 7,2 speisen. Die Motoren jeder der beiden Gruppen sind dagegen mit vertausch ten Feldwicklungen parallel geschaltet.
Wie der durch die eingetragenen Pfeile angedeu tete Stromverlauf zeigt, liegt also beispiels weise der Anker a1 des ersten Motors mit dem Feld f 2 des zweiten Motors und anderseits das Feld f 1 des ersten Motors mit dein Anker a2 des zweiten Motors in Reihe, während die beiden Motoren samt den in dieser Weise ver tauschten Feldern parallel geschaltet sind. Entsprechendes gilt für die Fahrmotoren der Gruppe II mit den Indices 3 und 4.
Geht man davon aus, dass bei den Fahr schaltungen der Abb. 1. und 2 jeweils die Mo toren einer Gruppe dauernd in Reihe geschal tet und demnach für die halbe Fahrdraht spannung gewickelt sind, so erkennt man den besonderen Vorteil der in Abb. 3 dargestellten erfindungsgemässen Bremsschaltung. Beim Bremsen reicht der Widerstand für die Bremsung aus hoher Fahrgeschwindigkeit bis etwa zur doppelten Motorspannung aus, bei einer dein Motoranfahrstrom entsprechenden Stromstärke.
Die erfindungsgemässe Bremsschaltung hat den Vorteil, dass auch dann noch genü gend Bremskraft vorhanden ist, wenn an irgendeiner Stelle der Schaltung einer der beiden Motorengruppen ein Schaden auftritt. Tritt beispielsweise an der mit x bezeichneten Stelle zwischen dein Feld f 1 und dem Anker a2 eine Unterbrechung auf, so werden zwar die Motoren der Gruppe I wegen der Feld- und Ankerkreuzung keine Bremsleistung mehr erzeugen können;
der Bremsstrom der Motorengruppe 1I kann sich aber immer noch über den gesunden Zweig a1- f2 der Motoren gruppe I ausgleichen, so dass also die Brems kraft der Motorengruppe II nicht verloren geht. In dem genannten Schadenfalle der Schaltung an der Stelle x wirkt also die Schal tung so, als ob die Motorengruppe 1I für sich geschaltet wäre. Tritt anderseits z.
B. an der Stelle y eine Unterbrechung auf, so kann bei offenem Schalter t naturgemäss zunächst keine Bremsung erfolgen; sobald aber die Wider stände r1 und r2 beim Weiterschalten allmäh lich kurzgeschlossen werden, tritt die Brem sung ein, sobald die schadhafte Stelle y an dem Widerstand r1 überbrückt ist, wie dies durch den eingezeichneten Schaltpfeil in der Abb. 3 angedeutet ist.
Um nun sicherzustellen, dass die Brems kraft auch dann nicht vollständig verloren geht, wenn beispielsweise an der Stelle z eine Unterbrechung eintritt, wird zweckmässig der Stufenschalter so mit dem bereits erwähnten Erdschalter t gekuppelt, dass letzterer beim Schalten auf die letzte oder die letzten Brems stufen) geschlossen wird. Auf diese Weise wird also, jedoch nur für die letzten Schalt stufen, die Einkreiseschaltung aufgelöst, so dass jede der Gruppe I und II getrennt ihren Bremswiderstand r1 bzw. r2 speist, bzw. über den Schalter t kurzgeschlossen wird.
Auf diese Weise wird selbst bei einem Schaden an der Stelle z wenigstens noch eine Kurzschluss- bretnsung der Motorengruppe 1I sicherge stellt.
Der wesentliche Vorteil dieser Brems schaltung ist darin zu sehen, dass eine Brem sung entsprechend feiner Stufung allein mit den für das Fahren sowieso vorhandenen Schaltkontakten am Fahrschalter erzielt wer den kann, dass also gegenüber einer Schaltung, bei der die Motoren jeder für sich bzw. jede Motorengruppe für sich ihren Bremswider stand speisen, keine zusätzlichen Stufen kontakte bzw. Widerstandselemente benö tigt werden, unter der Voraussetzung, dass die Stromänderung und damit die Motor- und Getriebebeanspruchung innerhalb festgesetz ter Grenzen bleibt.
Bei grobstufiger Zwei kreisschaltung besteht demgegenüber einer seits die Gefahr des Rutschens der Räder auf den Schienen bzw. umgekehrt einer zu gorin- gen Ausnützung dieser Haftkraft bei schwa cher Bremskraft. Bei gleicher 1Eeinstufigkeit der Zweikreisschaltung wre dagegen eine wesentliche Vermehrung der Schaltstufen erforderlich. Dieser Sachverhalt begründet den wesentlichen Vorteil, den die Brems schaltung nach der Erfindung erbringt.
In der Abb. 4 ist im wesentlichen dieselbe Schaltung wie in Abb. 3 dargestellt. Im Ge gensatz zu letzterer sind in die erdseitige bzw. stufenwiderstandsfreie Verbindung der Mo torengruppen I und 1I in an sich bekannter Weise Bremssicherheitswiderstände u und Wicklungen von Schienenbremsen v und Solenoidbremsen u, der Beiwagen in Parallel schaltung geschaltet.
Diese sind zweckmässig jeweils in zwei Gruppen unterteilt, paarweise in Reihe geschaltet, und an ihren jeweiligen Zwischenverbindungen geerdet, wie dies aus der Abb. 4 ohne weiteres ersichtlich ist. Mit k sind in der Abb. 4 Zugkupplungen schema tisch angedeutet. Im Gegensatz zu der in Abb. 4 dargestellten Schaltung kann natür lich ai;ch nur die eine oder andere Art zusätz licher Bremswicklungen zur Anwendung kommen. Weiterhin ist es auch möglich, an Stelle der paarweise unterteilten, nicht unter teilte Bremswicklungen zu verwenden, die dann in oder in der Nähe ihres elektrischen Mittelpunktes untereinander verbunden oder geerdet sind.
Durch diese paarweise Unter teilung bzw. Mittelanzapfung der Zusatz bremswicklungen wird auf alle Fälle sicher gestellt, dass auch bei Auflösung der Einkreis schaltung beim Schalten auf die letzte bzw. letzten Bremsstufen) diese Zusatzwicklungen wirksam werden, wenn einer der beiden Bremskreise fehlerhafterweise an irgendeiner Stelle unterbrochen ist.
Abschliessend sei noch erwähnt, dass die Widerstandsbremsschaltung gemäss der Er findung nicht auf das dargestellte Ausfüh- rungsbeispiel beschränkt ist. Sie kann z. B. auch bei einer grösseren Anzahl von Fahrmo toren entsprechend angewendet werden. So kann man sich z. B. die beiden in den Fahr schaltungen der Abb. 1 und \? in Reihe ver bundenen Motoren durch drei oder auch mehr Motoren ersetzt denken, wobei dann beim Bremsen die Anker und Felder dieser Motoren gegenseitig zyklisch vertauscht werden müs sen.
Die Schaltung kann mit dem gleichen Erfolg auch dann zur Anwendung kommen, wenn in der Fahrschaltung von der Darstel lung abweichende Schaltverbindungen zwi schen den Widerstandsgruppen und den Fahr motoren gewählt werden. Es kann beispiels weise an Stelle der in Abb. 2' dargestellten Gruppen-Parallelschaltung eine solche Fahr schaltung gewählt werden, bei der die Moto ren jeder Gruppe parallel geschaltet und die Gruppen selbst in Reihe geschaltet sind. (An fahr-Reihen-Parallelschaltung). Wichtig ist nur, dass die Bremsschaltung immer wieder so ausgebildet ist, dass bei einer Stromunter brechung an einem Teil der Schalteinrichtung die andere immer noch einsatzbereit bleibt.
Dies gilt sowohl für die Fahrmotoren, als auch für die Fahr- und Bremswiderstände, sowie die zusätzlichen Bremswicklungen der beschriebenen Art.