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Schaltung elektrischer Fahrmotoren in Verbindung mit einer Sammelbatterie,
die dazu dient, die Nebenapparate zeitweise zu speisen. Gegenstand der Erfindung
ist eine Schaltung elektrischer Fahrmotoren, insbesondere bei Gleichstrom mit hoher
Spannung. Der Motorstrom soll dabei auch für die Nebenvorrichtungen, also die Kompressoren,
die Beleuchtung und Steuervorrichtung benutzt werden. Dabei kommt eine Sammelbatterie
zur Verwendung, die für gewöhnlich im Motorstromkreis liegt und durch den Motorstrom
geladen wird. Weiter ist die Anordnung so getroffen, daß bei bestimmtem vorgeschriebenen
Luftdruck für die Bremsen der ganze oder ein Teil des Motorstromes den Kompressor
in Tätigkeit setzt, wenn die Fahrmotoren arbeiten, während der Kompressormotor von
der Sammelbatterie aus gespeist wird, wenn die Fahrmotoren stillstehen imd der Druck
unter einen bestimmten Wert gesunken ist.
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Kommt die für Eisenbahnbetrieb übliche Spannung von 60o Volt zur Verwendung,
so werden gewöhnlich die Nebenapparate unmittelbar von der Fahrleitung über den
Stromabnehmer gespeist; wenn aber, wie es jetzt mitunter der Fall ist, die Spannung
i2oo bis i5oo Volt beträgt, so werden die Nebenapparate, also Beleuchtung, Kompressoren
und Steuerstromkreise von einer besonderen Maschine aus, die niedere Spannung für
diese Zwecke gibt, gespeist oder auch von Umformern, die unmittelbar von der Hochspannung
gespeist werden. Motorgeneratoren und Einankerumformer sind jedoch für gewisse Arbeitsbedingungen
ungeeignet, und diesem Übelstande soll durch das neue System abgeholfen werden,
welches für Spannungen von 2400 bis 480o Volt dienen kann.
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Der Erfindung gemäß liegt die Sammelbatterie für gewöhnlich in Reihe
mit den Fahrmotoren und wird von dem gesamten Motorstrom durchflossen, oder aber
sie liegt in Reihe mit einem Teil der Motoren und wird in diesem Falle nur von einem
entsprechenden Stromteil durchflossen. Wie die Sammelbatterie anzuschließen ist,
hängt von der Spannung des Systems und den Verhältnissen des Dienstes ab.
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Bei Benutzuug einer Betriebsspannung von 360o Volt fällt der Motorstrom
verhältnismäßig klein aus, und wenn eine Sammelbatterie für gewöhnlich ioo Volt
aufnimmt, was etwa 3 Prozent der Linienspannung ausmacht, so wird der Strom annähernd
den geeigneten Betrag haben, um den Motorkompressor anzutreiben und die Energie
für Beleuchtung und die Steuerstromkreise herzugeben. Beispielshalber sei bei voller
Belastung der Motoren eines 5o-Tonnen-Wagens bei 360o Volt Spannung ein Strom von
etwa 100 Amperes erforderlich. Ein ioo-Volt-Kompressormotor
für
eine solche Einrichtung wird etwa 5o bis 6o Amperes aufnehmen, und de; mittlere
Laufstrom für den Wagen beträgt gleicherweise ungefähr 6o Amperes. De: mittlere
Motorstrom ist also gerade so groß, wie er für die Nebenapparate gebraucht wird.
Die Batterie hat demzufolge nur die Differenz zwischen Hauptmotorstrom und Strom
fü die Nebenapparate herzugeben.
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Die Kapazität der Batterie sollte so groß gewählt werden, daß sie
ein bis zwei Stunden, wenn nötig, die Nebenapparate speisen kann. Bei gewöhnlichem
Betriebe wird die Batterie indessen nur einen kleinen Teil des Strome:: für die
Nebenäpparate liefern und sie wird abwechselnd um kleine Beträge geladen und entladen
werden, während der Hauptmotorstrom beinahe ausschließlich für die Nebenapparate
dient. Anstatt das Bremssystem durch den Kompressor aufpumpen zu lassen, wenn die
Fahrmotoren stillstehen, wie dies häufig der Fall ist, ist der Motorkompresso: so
angeordnet, daß er, soweit es nur möglicli ist, in Gang gesetzt wird, wenn die Fahrmotoren-
laufen, während er bei Stillstand de;; Wagens nur dann benutzt wird, wenn der Druck
unter einen bestimmten vorgeschriebenen Minimalwert gefallen ist. In diesem Falle
hat natürlich die Batterie die für die Arbeit nötige Energie herzugeben.
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Mehrere Ausführungsformen der Erfindung sind auf der Zeichnung schematisch
dargestellt. In Pig. x bezeichnet i die Fahrleitung.
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2 bis 5 die Anker und 6 bis 9 die Feldmagnete der Fahrmotoren. Zu
dem Vorschaltwiderstand io gehören die Schalter ii bis 14, während die Motorschalter
=5 bis 2o dazu dienen, von der Serienschaltung auf die Parallelschaltung überzugehen.
Die Akkumulatorenbatterie 21 liegt für gewöhnlich mit den Motoren in Reihe. Die
Nebenstromverbraucher, also die Beleuchtung usw. 22, sind parallel von der Batterie
abgezweigt, wobei der Regler 23 die Spannung des Beleuchtungssystems regelt. Weiter
sind vorhanden der Kompressor 24, um einen bestimmten Luftdruck im Bremssystem 25
zu erzeugen, der Kompressormotor 26 und ein Schalter 27 im Stromkreis des Motors
26, ein Regler 28 parallel zur Batterie 21 zur Regelung des Batterieladestromes,
ein Schalter 29 in Reihe mit der Batterie und mit dieser parallel zum Regler 28,
ein Stromrelais 30, Welches vom Motorstrom abhängt, ein Druckregler 3i, welcher
der- obere Regler heißen soll, und ein Druckregler 32, welcher der untere Regler
genannt wird, um den Kompressorschalter 27 in Übereinstimmung mit vorgeschriebenen
Druckbedingungen des Bremssystems zu steuern, sowie der Rückleiter 33.
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Die Batterie 21 und die Spule des Relais 30 liegen in Reihe mit den
Fahrmotoren; sie werden meist von dem gesamten Motorstrofil durchflossen. Gewünschtenfalls
kann angesichts der besonderen Betriebs- und Spannungsverhältnisse die Batterie
auch im Stromkreis eines der Paare der Motoren liegen und somit nur von der Hälfte
des Stromes durchflossen werden (vgl. Fig. 2), oder aber auch (vgl. Fig. 3) nur
von einem Viertel des Stromes, indem die Batterie hinter einen der Motoren geschaltet
ist.
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Angenommen, die Fahrmotoren arbeiten und der Druck des Bremssystems
habe die normale Höhe erreicht, so gestaltet sich die Arbeitsweise wie folgt Das
Relais 3o wird vom Motorstrom erregt. der anfänglich durch den Regelwiderstand 2S
fließt, und die Schaltbrücken 34 und 35 de . Relais 30 werden angehoben,
um die Kontaktstücke 36 und 37 zu berühren. Infolge de:> Schlusses der Kontakte
34 und 36 wird ein Batteriestromkreis über die Spule 38 des Batterieschalters 29
hergestellt. Der Batterieschalter 29 schließt sich auf diese Weise und schaltet
die Batterie parallel zum Regelwiderstand 28, worauf der Hauptstrom Batterie, Regelwiderstand
und Nebenvorrichtungen speist.
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Um konstante Spannung für das Beleuchtungsnetz zu erhalten, kommt
ein Spannungsregler 23 geeigneter Form -zur Verwendung.
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Fällt nun unter diesen Umständen der Druch des Bremssystems auf einen
Wert, auf den der obere Regler 31 eingestellt ist, so sinkt die Schaltbrücke 39
und schließt einen Stromkreis von dem positiven Pol der Batterie über die Kontaktstücke
35 und 37 des Relais 3o, über die Kontaktstücke 39 und 4o des oberen Reglers und
die erregende Spule 41 des Kompressorschalters 27 zur Rückleitung 33. Auf diese
Weise schließt sich der Kompressorschalter 27. Dadurch wird ein Stromkreis geschlossen
von dem positiven Pol der Batterie 2i über die Schalterteile 42 und 43 des Kompressorschalters
27 und den Anker 44 und Feldmagneten 45 des Kompressormotors 26 zur Rückleitung
33. Der Hauptmotorstrom, welcher dazu dient, die Batterie 21 vor dem Schluß des
Kompressorschalters 27 zu laden, erhält auf diese Weise einen Nebenschluß über den
eben genannten Stromkreis und wird wenigstens teilweise dazu benutzt, den Kompressormotor
in Gang zu setzen, um den Kompressor anzutreiben und das Bremssystem auf den normalen
Druck zu bringen. Während dieser Arbeit kann die Batterie weiter durch einen geringen
Strombetrag geladen werden, oder aber auch sich entladen, indem sie den Kompressormotor
teilweise speist, was natürlich -von der jeweiligen Stromstärke, deren die Treibmotoren
bedürfen, abhängt. Sobald nun der vorgeschriebene Normaldruck
im
$remssystem wieder hergestellt ist, kommen die Kontaktstücke 39 und 4a des oberen
Reglers auseinander, der Kompressorschalter 27 wird unterbrochen und der Kompressormotor
26 abgeschaltet.
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Der beschriebene Stromkreis über die Spule4z des Kompressorschalters
ist über die Kontaktstücke 39 und 40 des oberen Reglers und ebenso über die Kontaktstücke
35 und 37 des Relais 30 geführt. Unter gewöhnlichen Arbeitsbedingungen kann
mithin der Kompressormotor 26 nur laufen, wenn die Fahrmotoren Strom erhalten und
dadurch das Relais 3o schließen.
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Stehen die Fahrmotoren still, so kann der Batterieschalter 29 nicht
geschlossen werden. Wenn aber jetzt der Druck des Bremssystems auf einen Minimalwert,
auf den der untere Regler 32 eingestellt ist, sinkt, so schließen die Köntaktstücke
46 und 47- einen Batteriestromkreis über die Spule 41, und so schließt sich der
Kompressorschalter 27, um Strom von der Batterie dem Kompressormotor 26 zuzuführen
und den Kompressor in Bewegung zu setzen. Der untere Regler 32 schließt also den
Kompressorschalter 27 ohne Rücksicht darauf, ob die Fahrmotoren laufen oder stillstehen.
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Bei dem beschriebenen Arbeitsgange wird die Batterie normal während
des Betriebes der Fahrmotoren durch den größeren Teil des Motorstromes geladen,
mit Ausnahme der Zeit, w o der Motorstrom dazu benutzt wird, den Kompressormotorsatz
anzutreiben. Die Batterie wird für den Antrieb des Kompressormotors und zur Speisung
der Nebenapparate benutzt, wenn das Fahrzeug stillsteht, und auch dazu, einen gewissen
Strombetrag abzugeben, wenn der Motorstrom für diesen Zweck nicht ausreicht.
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Die Batterie ist deshalb Lade- und Entladeperioden unterworfen, und
der Regler 28 ist für den besonderen Betrieb eingestellt, damit der Ladestrom für
eine gewisse Zeit ausreicht, die Batterie vollgeladen zu erhalten, ohne daß sie
aber übermäßigen Ladeströmen oder Überladungen unterworfen wird.
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Der Regler 28 kann zweckmäßigerweise ein regelbarer Widerstand sein,
wie in Fig. :t, oder auch ein Zellenschalter mit Gegenzellen 48, wie Fig. 3 zeigt,
und in ähnlicher Weise lassen sich andere Ausführungsformen derselben Erfindung
ohne weiteres angeben.