DE345594C - Schaltung zum Anlassen und Regeln von mehreren zusammenarbeitenden Ein- oder Mehrphasenkollektormotoren, insbesondere von Bahnmotoren - Google Patents

Description

• Schaltung zum Anlassen und Regeln von mehreren zusammenarbeitenden Ein- oder Inehrphasenkollektormotoren, insbesondere von Bahnmotoren. Viele bekannte Regelungsverfahren für Fahrzeuge oder Antriebe, die mit Ein- oder Mehrphasenkollektormotoren arbeiten, beschäftigen sich mit der Aufgabe, unter Verwendung einer möglichst geringen Zahl von Transformatorenzapfungen und Schaltern eine möglichst große Zahl von Spannungsstufen und damit von Fahrstufen zu erhalten. Die vorliegende Erfindung strebt den gleichen Zweck an, und zwar ist sie entwickelt aus dem bei Gleichstromfahrzeugen mit mehreren Motoren allgemein angewendeten Verfahren der abwechselnden Reihen-und Parallelschaltung der Motoren unter Verwendung der gleichen Anfahrwiderstände. Die Übertragung dieses Regelungsverfahrens auf Wechselstromkreise erfordert wesentlich andere Mittel zur Lösung der Aufgabe, da. hier zur Spannungsregelung und auch zum bergang 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 Motoren wird hierbei erfindungsgemäß vorteilhaft ohne Leistungsunterbrechung vorgenommen, was an folgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert werden soll.
• In einem Fahrzeug- oder Förderantrieb, in dem zwei Ein- oder Mehrphasenkollektormotoren zusammenarbeiten, deren Geschwindigkeit durch Spannungsänderung geregelt wird, liegen nach Abb. x beide Motoren in Reihe, und zwar so, daß Motor I an einen festen Anfangspunkt des Transformators angeschlossen ist, während Motor II 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 Abbildungen nicht dargestellt sind. Nach Abb. 2 hat der Wanderkontakt a die letzte Reihenstellung der Motoren erreicht. Nach Abb.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 Abb. 2, dieselbe Spannung, der Wanderkontakt a bleibt zunächst noch angeschlossen. Hierauf wird nach Abb, 4 Motor II zusammen mit dem Wanderkontakt a abgeschaltet, so daß Motor I mit derselben Spannung vorläufig allein weiterarbeitet. Ist dann, wie Abb. 5 zeigt, Motor II an Motor I parallel geschaltet, so kann weiter angelassen werden, indem der Wanderkontakt c an den Transformatorpunkten weitergeschaltet wird, bis - die letzte Parallelstellung für beide Motoren erreicht ist (Abb. 6). Der Übergang von der Reihenzur Parallelschaltung ist insbesondere durch die Abb. 3 und q. dargestellt, aus denen ersichtlich ist, daß das Fahrzeug immer unter Antrieb bleibt, da Motor I ohne Leistungsunterbrechung ,veiterarbeitet. Nur für Motor II tritt eine kurze Leistungsunterbrechung ein, während ,,welcher Motor I die Gesamtleistung übernimmt, bis Motor-II parallel. zu ihm geschaltet ist.
• In den Abb. 7 bis i1 ist eine andere Art von Reihenparallelschaltung dargestellt. Abb.7zeigt beide Motoren in Reihenschaltung, und zwarso, daß Motor I an den Wanderkontakt d und Motor II an den Wanderkontakt e angeschlossen ist. Beide Wanderkontakte liegen an den zwei mittleren Transformatorpunkten, so daß die Motoren die niedrigste Spannung erhalten. Beim ÄnIassen werden die beiden Wanderkontakte stufenweise weitergeschaltet, bis sie (Abb. 8) an den äußersten Transformatorpunkten liegen, d. h. die letzte Reihenstellung der Motoren erreicht ist. Nach Abb. g werden die beiden durch eine Reihenverbindung miteinander kurzgeschlossenen Motorpunkte f und g über die neuen Wanderkontakte i und 1a so an den Transformatormittelpunkt gelegt, daß die Leitungen sich kreuzen. Bei dieser Schaltung hat sich in bezug auf die Motorentspannungen nichts geändert; ebenso wie bei dsr Schaltung nach Abb. io, bei der die Reihenverbindung der Punkte f und g aufgehoben ist. Abb, io zeigt trotzdem noch die Reihenschaltung, da die Wanderkontakte lt 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 Abb. io 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 (Abb. g und io) erfolgt nach und nach ohne jede Unterbrechung für beide Motoren, bis, wie Abb. ii zeigt, die letzte Stellung erreicht ist, d. h. beide Motoren sind parallel geschaltet.
• Die Abb. i2 bis ig veranschaulichen eine doppelte Reihenparallelschaltung von vier Motoren. Abb. 12 zeigt alle vier Motoren in Reihe geschaltet, wobei Motor I an den Wanderkontakt k und Motor IV an den Wanderkontakt l angeschlossenist. Die anderen beiden MotorenII und III liegen in Reihe zwischen den Motoren I 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 l an den Transformatorpunkten entlang, bis die in Abb. 13 dargestellte Reihenstellung erreicht ist- Wie Abb. 14 zeigt, werden dann die zwischen Motor II und III liegenden Punkte in und -iz mit dem Tränsförmatormzttelpunkt über die Kontakte P und o verbunden, wobei so geschaltet werden muß,- daß die Leitungen sich kreuzen, hierauf wird die Reihenverbindung zwischen den beiden Punkten m und n unterbrochen (Abb.15). Die Wanderkontakte P und o schaltet man an den, Transformatorpunkten weiter, so daß nach und nach die ParalleIschaltung der beiden Motorgruppen I, II und III, IV entsteht. Abb. 16 zeigt die reine Parallelschaltung dieser beiden Motorgruppen.
• Die zwischen Motor I und II bzw. zwischen Motor III und IV liegenden Punkte q und y bzw. s und t werden nun an die zeit dem Transformatormittelpunkt verbundenen Wanderkontakte @ und u so angeschlossen, daß q und s mit u, und v und t mit v verbunden sind. Abb.17 zeigt diese Schaltung, während Abb. 18 dieselbe Schaltung mit den unterbrochenen Reihenverbindungen zwischen den Punkten q und y bzw. s und t veranschaulicht. Beim Weiterschalten wandern die Kontakte v und u an den Transformatorpunkten entlang, und zwar so, daß sich v den Kontakten k und P nähert, während u sich gegen die Kontakte o und l bewegt. Hierdurch entsteht nach und nach die reine Parallelschaltung aller vier Motoren, wie Sie in Abb. 1g dargestellt ist. Wesentlich sind- bei dieser Schaltung .die Abb. 1q. und 15 sowie 17 und 18, die den Übergang von der Reihen- zur Parallelschaltung für alle vier Motoren ohne jegliche Leistungsunterbrechung zeigen.
• Dieses Verfahren 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 Abb. io, 15 und 18 und den unmittelbar darauffolgenden 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 außer solchen Fahrstufen, bei denen beide Motorspannungen gleich sind, weitere Fahrstufen dadurch gewonnen werden, daß erfindungsgemäß den, Motoren bzw. Motorgruppen abwechselnd eine höhere Spannung aufgedrückt wird. Der Unterschied in der Zugkraft zwischen zwei Fahrstufen ist bei dieser versetzten Motorschaltung-.für das ganze Fahrzeug - geringer als- beim gleichzeitigen Weiterschalter beider Motoren bzw. Motorgruppen. Es können auch Fahrstufen durch ein abwechselndes Schalten - der Wanderkontakte d und e bzw. k und L in den vorhergehenden Reihenstellungen der Motoren gewonnen werden. Bei den Schaltungen nach Abb.7 bis ii und i2 bis ig werden selbstverständlich bei erneuter Benutzung der Transformatorpunkte in den Parallelstellungen auch die Schaltorgane wieder verwendet. Zu diesem Zwecke wird die letzte Reihenstellung durch Umgehungskontakte hergestellt, die Stufenkontakte 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 Anzahl von Wanderkontakten für die Wiederholung der Stufenschaltung gespart wird, Jeder Übergang von der Reihen- zur Parallelschaltung erfordert zwei zusätzliche Kontakte, so z. B. braucht die Schaltung nach Abb. i bis 6 einen, die Schaltung nach Abb. 7 bis ii zwei und die Schaltung nach Abb. 12 bis ig vier Umgehungskontakte. Diese Reihenparallelschaltungen sind noch in der Weise wandelbar, daß einerseits die Reihenstellungen nach Abb. i und 2 durch die Reihenstellungen nach Abb. 7 und 8 und anderseits die Übergangsstellungen von der Reihenzur Parallelschaltung und die Parallelstellung selbst nach Abb. 3 bis 6 durch die Übergangsstellungen nach Abb. g bis ii ersetzt werden können.
• Diese Schaltungen lassen sich sinngemäß auch auf Mehrphasenkollektormotoren, z.B.auf Drehstromkollektormotoren übertragen.

Claims (7)

1. PATENT-ANsPRÜcHE: i. 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 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.
2. 2. Schaltung nach. Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt zweier in. Reihe geschalteter Motoren, deren erster dauernd an den Transformatoranfangspunkt angeschlossen ist und deren zweiter an den anderen Transformatorpunkten stufenweise weitergeschaltet wird, nach Erreichung der letzten Reihenstellung durch einen Mittelleiteranschluß an einen geeigneten Transformatorpunkt von etwa halber Gesamtspannung gelegt wird, so daß der erste Motor mit unveränderter Spannung weitergespeist wird,wenn der zweiteMotor abgetrennt und zum ersten parallel geschaltet wird, wonach der Mittelleiteranschluß an den Transformatorpunkten stufenweise weitergeschaltet wird, so daß beim Übergang von der Reihen- zur Parallelschaltung die Leistungsunterbrechung wenigstens für einen Motor vermieden wird.
3. 3. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei durch eine Reihenverbindung kurzgeschlossene Punkte der in Reihe geschalteten Motoren, die durch Wanderkontakte an den Transformatorpunkten von der Transformatormitte aus s3nnmetrisch nach beiden Seiten stufenweise weitergeschaltet werden, nach Erreichung der letzten Reihenschaltstellung durch je einen Mittelleiteranschluß an den Mittelpunkt des Transformators gelegt werden, so daß beide Motoren mit unveränderter Spannung weitergespeist werden, wenn die Reihenverbindung geöffnet wird, worauf die beiden Mittelleiteranschlüsse mit gekreuzten Leitungen stufenweise an den Transformatorpunkten weitergeschaltet werden, so daß beim Übergang von der Reihen- zur Parallelschaltung eine Leitungsunterbrechung für beide Motoren -vermieden wird: q.
4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei vier in Reihe geschalteten Motoren zwei Gruppen von je zwei in Reihe geschalteten Motoren gebildet werden, die wie zwei in Reihe geschaltete Motoren nach Anspruch 2 oder 3 geschaltet werden, bis sie an der gesamten Transformatorspannung liegen, worauf in jeder Gruppe die beiden Motoren von neuem nach Anspruch 2 oder 3 geschaltet werden, so daß eine doppelte Reihenparallelschaltung ohne Leistungsunterbrechung erhalten wird.
5. 5. Schaltung nach Anspruch i, 3 oder q., dadurch gekennzeichnet, daß während der indirekten Parallelschaltung außer solchen Betriebsstellungen der Steuerung, in denen die Spannung der Motoren bzw.
6. Motorgruppen gleich ist, Betriebsstellungen mit ungleichen Motorspannungen geschaffen werden, wodurch die Zahl der Schaltstufen erhöht und die Änderung der Gesamtzugkraft aller Motoren zwischen zwei benachbarten Fahrstufen verkleinert wird. 6.- Schaltung nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Übergang von der Reihen- zur Parallelschaltung die Reihenschaltung nach Art des Anspruches 3 bewirkt wird.
7. 7. Schaltung nach Anspruch 3, - dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Übergang von der Reihen- zur Parallelschaltung dieReihenschaltung nach Art des Anspruches 2 bewirkt wird.