DE1157257B

DE1157257B - Anordnung fuer den Fahrbetrieb der Fahrmotoren elektrischer Triebfahrzeuge, die mit welligem Gleichstrom betrieben werden

Info

Publication number: DE1157257B
Application number: DES70988A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Fritz Marten; Dipl-Ing Hans Martin; Dipl-Ing Werner Rambold
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-10-25
Filing date: 1960-10-25
Publication date: 1963-11-14
Also published as: CH384622A

Description

Anordnung für den Fahrbetrieb der Fahrmotoren elektrischer Triebfahrzeuge, die mit welägem Gleichstrom betrieben werden Die Fahrmotoren elektrischer Triebfahrzeuge werden, wenn ein Wechselstrom-Fahrleitungsnetz vorhanden ist, vielfach als Gleichstrommotoren ausgeführt. Für die Erzeugung des Gleichstromes sind die Triebfahrzeuge mit Gleichrichtern und mit einem Transformator ausgerüstet, und die an die Gleichrichter abgegebene Spannung kann in den meisten Fällen mit Hilfe eines Schaltwerkes von Anzapfungen des Transformators abgegriffen werden. Die Welligkeit des Gleichstromes wird hierbei durch Glättungsdrosselspulen in erträglichen Grenzen gehalten. Neben der Verwendung von Glättungsdrosselspulen ist es zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften der Fahrinotoren, insbesondere zur Verbesserung ihrer Stromwendung, bekannt, parallel zu den Feldwicklungen ohinsche Glättungswiderstände - auch Dauershunte genannt - zu legen, die wegen ihres gegenüber der Feldwicklung geringeren Wechselstromwiderstandes besonders die höheren Harmonischen teilweise an der Feldwicklung vorbeileiten und damit die Welligkeit des Feldstromes gegenüber dem Ankerstrom herabsetzen. Der Widerstand dieser Glättungswiderstände beträgt bei Gleichstrom-Fahrinotoren mit massivem Eisenkreis etwa das 25fache und bei Fahrmotoren mit geblechtem Eisenkreis etwa das 8fache des Widerstandes der Feldwicklung.
Eine solche Anordnung befriedigt nicht, weil bei kurzzeitigen Stromunterbrechungen, wie sie in elektrischen Triebfahrzeugen beim Springen des Stromabnehmers häufig auftreten, die magnetische Energie der Feldwicklung infolge der durch den hohen Glättungswiderstand bedingten niedrigen Zeitkonstanten sehr rasch vernichtet wird. Wenn die Fahrdrahtspannung wieder wirksam wird, tritt durch Fehlen einer Gegen-EMK im Fahnnotorenanker ein sehr großer Stromstoß auf. Dieser Stromstoß läuft, bedingt durch den verhältnismäßig hohen induktiven Widerstand der Feldwicklung, hauptsächlich über den der Feldwicklung parallelliegenden Glättungswiderstand, so daß infolge des Fehlens eines ausreichenden Erregerfeldes hohe Beanspruchungen an den Stromwendem der Fahrinotoren auftreten, die unter ungünstigen Umständen zu Rundfeuer führen können. Dabei ist es außerdem nachteilig, daß durch die Glättungswiderstände ein Verlust an Erregerleistung auftritt.
Ferner ist es bekannt, zur Glättung welligen Gleichstromes parallel zu der Feldwicklung eines Motors einen Kondensator anzuordnen. Auch dieser Kondensator stellt je nach seiner Kapazität einen mehr oder weniger wirksamen Nebenschluß, insbesondere für die höheren Harmonischen des Erregerstromes, dar.
In NutzbrenisschnItungen sind bereits parallel zur Reihenschluß-Erregerwicklung von Fahrmotoren Sperrzellen angeordnet worden, die in ihrer Durchlaßrichtung diese Wicklungen shunten bzw. kurzschließen. Um die feldschwächende Wirkung und den Verlust an Erregerleistung bei den bisher bekanntgewordenen Glättungseinrichtungen zu vermeiden, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, zur Glättung des Erregerstromes parallel zur Erregerwicklung in an sich für Nutzbremsschaltungen von Gleichstroin-Bahnmotoren bekannter Weise eine Sperrzelle gegen die Fahrdrahtspannung zu schalten. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Anordnung nach der Erfindung sind darin zu sehen, daß die Sperrzelle und bzw. oder die damit gekoppelten Wärineableitelemente thermisch auf die in der parallel geschalteten Erregerwicklung umzusetzendee Energie abgestimmt ist, die durch die Induktivität der der Sperrzelle parallel geschalteten Erregerwicklung und durch die Amplitude sowie die Frequenz des Wechselstromanteiles des Fahrstrommotorstromes bestimmt ist.
Durch eine Anordnung nach der Erfindung wird der Strom in der Feldwicklung nicht nur geglättet; es tritt gegenüber einer reinen Glättung auch eine Verstärkung des Erregerflusses und damit des von dem betreffenden Fahrmotor erzeugten Drehmomentes auf. Als weiterer Vorteil der Anordnung nach der Erfmdung sind die Abmessungen der neuen Glättungseinrichtung zu nennen, die gegenüber den bisher bekanntgewordenen Einrichtungen, insbesondere bei Einbau der Sperrzelle im Gehäuse des Fahrmotors, eine bemerkenswerte Ersparnis an Raum bringen.
Die Anordnung nach der Erfindung sei an Hand von zwei Ausführungsbeispielen beschrieben. In beiden Ausführungsbeispielen sind Fahrmotoren dargestellt, die mit welligem Gleichstrom gespeist werden.
Fig. 1 zeigt einen Reihenschluß-Fahrmotor, zu dessen Reihenschlußwicklung E-F eine Sperrzelle Sp parallel geschaltet ist, die selbstverständlich nicht von dem Gleichstromanteil des über die Klemme + zugeführten Fahrinotorstromes in Sperrichtung durchflossen werden kann.
Während der Gleichstromanteil des Fahrmotorstromes und die positiven Halbwellen seines Wechselstromanteiles voll zur Erregung der Reihenschlußwicklung dienen, bewirkt die Sperrzelle während der negativen Halbwellen des Wechselstromanteiles einen Ausgleich der magnetischen Energie in dem aus der Reihenschlußwicklung E-F und der Sperrzelle Sp gebildeten Stromkreis. Die Sperrzelle parallel zu der Reihenschlußwicklung hat also nicht nur eine glättende, sondern auch eine nicht unerhebliche feldverstärkende Wirkung, so daß bei Einsatz einer solchen Sperrzelle bei einem mit welligern Gleichstrom betriebenen Fahrmotor an Erregerkupfer gespart werden kann und die äußeren Abmessungen des Fahrmotorgehäuses kleiner gehalten werden können.
In Fig. 2 ist unter Verwendung der in Fig. 1 eingeführten Bezeichnungen ein Gleichstrom-Nebenschluß-Fahrmotor mit einer Sperrzelle Sp parallel zur Nebenschlußwieldung C-D dargestellt, der ebenfalls wieder für einen Betrieb mit welligem Gleichstrom geeignet ist.
Die Sperrzelle nach der Erfindung wird man vorteilhaft im Fahrmotorgehäuse an einer der Kühlluft ausgesetzten Stelle anordnen, um zusätzliche Leitungen im Maschinenraum sparen zu können.

Claims

PATENTANSPROCHE. 1. Anordnung für den Fahrbetrieb der Fahrmotoren elektrischer Triebfahrzeuge, die mit welligem Gleichstrom betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Glättung des Erregerstromes parallel zur Erregerwicklung in an sich für Nutzbremsschaltungen von Gleichstrom-Bahnmotoren bekannter Weise eine Sperrzelle gegen die, Fahrdrahtspannung geschaltet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrzelle und bzw. oder die damit gekoppelten Wärmeableitelemente thermisch auf die in der parallel geschalteten Erregerwicklung umzusetzende Energie abgestimmt ist, die durch die Induktivität der der Sperrzelle parallel geschalteten Erregerwicklung und durch die Amplitude sowie die Frequenz des Wechselstromanteiles des Fahrmotorstromes bestimmt ist. 3. Anordnung nach Ansprach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrzelle im Gehäuse des Fahrmotors an einer der Kühlluft ausgesetzten Stelle untergebracht ist.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 618 027, 874 618.