DE197604C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 197604 -/ KLASSE 20/. GRUPPE

Dr. JOHANN SAHULKA in WIEN.

Gegenstand der Erfindung ist ein gemischtes Betriebssystem für Kraftanlagen, insbesondere elektrische Bahnen, bei welchem der vom Betriebsstrome durchflossene Motor, welcher im nachfolgenden stets als Hauptmotor bezeichnet ist, einerseits die zu treibende Achse, andererseits eine Dynamo antreibt, welche Strom an einen zweiten Motor abgibt, welcher .ebenfalls die zu. treibende Achse aritreibt. Beide Teile des Hauptmotors sind beweglich; derselbe kann ein beliebiger Gleichstrom- oder Wechselstrommotor sein. Das Betriebssystem gewährt den Vorteil, daß zur Regelung der Drehzahl der zu treibenden Achse keine Hauptstromwiderstände erforderlich sind, und daß bei jeder beliebigen Drehzahl dieser Achse der Wirkungsgrad des Systems sehr günstig ist, weil der Hauptmotor stets mit großer Geschwindigkeit läuft.

Im Falle der Anwendung des Systems zum Betriebe einer elektrischen Bahn ist auch eine Rückgewinnung von Energie während der Talfahrt möglich.

In der Figur ist beispielsweise angenommen, daß der Hauptmotor M ein Drehstrommotor ist; er kann unmittelbar mit Hochspannungsstrom betrieben werden. Der innere Teil B des Motors ist auf der Achse J, der äußere Teil C auf der konzentrischen Achse K befestigt. Der Betriebsstrom wird dem äußeren Teile C mittels der Schleifringe R zugeführt. Auf der Achse J können ebenfalls Schleifringe 5 für den inneren Teil B angeordnet sein, um während des Anlassens des Motors M in bekannter Art Anlaßwiderstände benutzen zu können. Diese Widerstände brauchen aber nur sehr schwach bemessen zu sein, weil der Motor M in unbelastetem Zustande anzulassen ist. Die hierzu geeignete Einrichtung ist bekannt und daher in der Figur nicht dargestellt. Der Teil B des Motors treibt entweder unmittelbar oder, wie dargestellt, unter Vermittlung von Zahnrädern die Achse A an. In gleicher Weise treibt der Teil C unmittelbar oder mittels Zahnräder eine Dynamo D an, welche in der Figur als eine Gleichstrom-Nebenschluß-Dynamo angenommen ist. Die Dynamo D gibt Strom an einen Motor F ab, welcher in gleicher Weise wie der Teil B des Motors M die Achse A unmittelbar oder mittels Zahnräder antreibt. Gemäß der Figur sind der Läufer B und der Anker des Motors F aui gemeinsamer Achse J befestigt. Es ist klar, daß B und F auch auf verschiedenen Achsen befestigt sein können; im Falle der Anwendung des Betriebssystems zum Betriebe einer elektrischen Bahn können der Rotor B und der Motor F verschiedene Achsen des Motorwagens antreiben. Der Motor -Fist in der Figur als Reihenschlußmotor angenommen. Anstatt eines derartigen Motors könnte auch ein Motor angeordnet sein, dessen Feldmagnet unabhängig vom Hauptstrome erregt ist. In dem Stromkreise zwischen den Maschinen D und F sind keine Hauptstromwiderstände angeordnet; dagegen muß die elektromotorische Kraft der Maschine D mittels eines Nebenschlußwiderstandes E in weiten Grenzen regelbar sein. Gemäß der Figur ist die Einrichtung getroffen, daß mittels des Schalthebels des Reglers E gleichzeitig der Stromkreis

zwischen den Maschinen D und .F geschlossen werden kann; in der einen Endstellung ι des Schalters ist der ganze Widerstand eingeschaltet, aber der Stromkreis zwischen den Maschinen D und F noch unterbrochen.

Das Betriebssystem kommt in der Weise zur Anwendung, daß zunächst der Motor M in unbelastetem Zustande in Gang gebracht wird. Der Stromkreis zwischen den Maschinen D und F muß hierbei unterbrochen sein und daher muß sich während des Anlassens des Motors M der Hebel des Widerstandes E in der Stellung ι befinden. Da die Achse A zur Ingangsetzung ein großes Drehmoment erfordert, die Dynamo D aber in stromlosem Zustande leicht gedreht werden kann, so kommt während des Anlassens des Motors M nur dessen äußerer Teil C in Gang und erreicht eine gewisse Höchstgoschwindigkeit. Will man die Achse A in Gang setzen, so schließt man den Stromkreis zwischen den Maschinen D und F und verstärkt allmählich die Erregung der Dynamo D. Zu diesem Zwecke ist der Hebel des Schalters E allmählich von der Endstellung 1 in der Richtung gegen die Stellung 2 zu drehen. Der Motor F bekommt dadurch Strom von allmählich steigender Stärke und treibt die Achse A an. Diese wird gleichzeitig auch von dem Hauptmotor M angetrieben, denn die Dynamo D hemmt, während sie Strom erzeugt und abgibt, die Bewegung von C, wodurch aber bewirkt wird, daß auch der Läufer B ein Drehmoment auf die Achse J und dadurch auf die Achse A ausübt. Je mehr die Erregung der Dynamo D verstärkt wird, des'to mehr Kraft geben die Motoren M und F an die Achse A ab. Während des Anlassens der Achse A wird auch die Energie der Bewegung, welche in der Dynamo -D und im Teile C des Motors aufgespeichert ist, teilweise in elektrische Energie umgesetzt und unter Vermittlung des Motors F für den Antrieb der Achse A ausgenutzt; dadurch wird das Anlaufdrehmoment erhöht.

Die Regelung der Geschwindigkeit der Achse A erfolgt durch Änderung des Widerstandes E. Je mehr derselbe verkleinert wird, desto größer wird die Drehzahl der Achse A.

Da der Widerstand E nun vom Erregerstrom der Dynamo D durchflossen ist, kann man ihm eine große Anzahl von Stufen geben und dadurch erreichen, daß das Anlassen und die Regelung der Drehzahl der Achse A in sehr sanfter Weise bewirkt wird. Solange die Achse A in der beschriebenen Art angetrieben wird, gibt der Motor M die Hälfte seiner Leistung unmittelbar an die Achse A ab, während er die andere Hälfte der Leistung an die Dynamo D abgibt, welche den Motor F speist. Man ersieht hieraus, daß der Motor M so groß sein muß, daß er die volle für den Antrieb der Achse A erforderliche Leistung entwickelt, während jede der beiden Maschinen D und F nur die halbe Leistung zu haben brauchen. Das Betriebssystem arbeitet bei jeder Geschwindigkeit der Achse A günstig, weil der Hauptmotor M stets mit großer Geschwindigkeit läuft und keine Verluste durch Hauptstromwiderstände bewirkt werden. Wenn der Motor M, wie in der Figur dargestellt ist, ein Induktionsmotor ist, so läuft er bei jeder beliebigen Drehzahl der Achse A stets nur mit einer geringen Schlüpfung.

Will man die Geschwindigkeit der Achse A noch mehr erhöhen, als durch Verkleinerung des Widerstandes E möglich ist, so kann dies in an sich bekannter Weise mittels einer Bremseinrichtung erreicht werden, welche in der Figur bei G H angedeutet ist. Das Betriebssystem ist jedoch auch ohne diese Bremse anwendbar. Sobald die Achse A infolge allmählicher Verkleinerung des Widerstandes E eine gewisse Geschwindigkeit erlangt hat, kann man den Stromkreis zwischen den Maschinen D und F unterbrechen und den Teil C des Motors mittels der Bremse G H allmählich festbremsen, wodurch die Drehzahl des Teiles B und der Achse A bis zu einem höchsten Werte gesteigert wird. Der Antrieb der Achse A erfolgt dann nur durch den Hauptmotor M. Die Dynamo D steht still, der Motor .F läuft stromlos mit dem Motor M mit. Gemäß der Figur ist der Regulierwiderstand E so eingerichtet, daß bei Drehung des Schalthebels in die Endstellung 2 der Stromkreis der Dynamo D unterbrochen wird; es wäre also der Hebel in die Endstellung 2 zu drehen und gleichzeitig die Bremse G H anzustellen. Wenn die Bremse eine Luftbremse ist, kann in bekannter Art durch Drehung des Schalthebels von E' der Hahn der Luftbremse gleichzeitig in jene Stellung gedreht werden, in welcher die Bremse zur Wirkung gelangt.

Das beschriebene Betriebssystem ermöglicht im Falle der Anwendung auf eine elektrische Bahn auch die Rückgewinnung von Energie während der Talfahrt. Der Hauptmotor M muß in diesem Falle, wie dargestellt, ein Induktionsmotor oder ein Gleichstrom-Nebenschlußmotor sein. Sobald der Teil C. des Motors festgebremst ist und die Drehzahl der Achse A einen gewissen Wert übersteigt, gibt der Motor M Energie an die Stromquelle zurück. Um zu erreichen, daß der Motor schon bei geringerer Geschwindigkeit der Achse, solange der Teil C noch nicht festgebremst ist, Energie an das Netz abgibt, muß man den Feldmagneten des Motors F mit getrennter Erregung versehen. Dann

gibt bei einer gewissen Geschwindigkeit der Achse A die Maschine F als Generator Strom an die Maschine D ab, welche nun als Motor wirkt und den Hauptmotor M auf übersynchronen Lauf bringt, wodurch wieder Energie an die Stromquelle zurückgegeben wird. Wenn der Betriebsstrom Gleichstrom ist, sollten zum Zwecke der Rückgewinnung von elektrischer Energie alle Maschinen M, D nnaF

ίο Nebenschlußmaschinen sein.

Anstatt der einzelnen Maschinen M, D, F kann man aucli Gruppen von derartigen Maschinen anordnen, wodurch das Wesen des Betriebssystems nicht geändert wird.

Das beschriebene Betriebssystem unterscheidet sich von dem Ward Leonardschen System in mehrfacher Beziehung. Die Maschinen D und F brauchen nicht die ganze, sondern nur die halbe Leistung zu haben im Vergleich zum Hauptmotor M; beim Ingangsetzen der Achse A wird ein großer Teil der während des Leerlaufs angesammelten Energie der Bewegung der Maschinen D und C für den Achsenantrieb ausgenutzt; auch ist ein unmittelbarer Antrieb mittels des Hauptmotors M allein ohne Benutzung des Umformers möglich, wodurch Energie erspart wird.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zum Betriebe elektrischer Kraftanlagen, insbesondere Bahnen, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teile des aus beliebiger Stromquelle gespeisten Hauptmotors (M) drehbar angeordnet sind, und der eine Teil (B) mechanisch auf die zu treibenden Achsen (A) wirkt, während der andere Teil (C) eine Dynamo (D) antreibt, welche Strom für einen Motor (F) liefert, der ebenfalls mechanisch auf die zu treibenden Achsen (A) wirkt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Dynamo (D) treibende Teil (C) des Hauptmotors (M) mittels einer Bremse (G H) festgebremst werden kann, so daß der aus der D)'namo (D) und dem zweiten Motor (F) bestehende Umformer unwirksam wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.