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Einrichtung zur Verhütung des Schleuderns von Lokomotiven mit Einzelachsenantrieb
durch Serienmotoren. Die Gefahr des Schleuderns einzelner Motoren ist besonders
groß bei Lokomotiven mit Einzelachsenantrieb, weil infolge äußerer Einflüsse (glatte
Schienen, Schnee usw.) leicht der Fall eintreten kann, daß bei einzelnen der unabhängig
angetriebenen Achsen die Adhäsion zwischen Rad und Schiene vorübergehend nicht ausreicht
und sie ins Schleiiaern geraten, obwohl bei den übrigen genügend Reibung vorhanden
ist. Kommt aber ein Motor ins Schleudern, so strebt er einer außerordentlich hohen
Tourenzahl zu, weil er einen leerlaufenden Serienmotor darstellt, bei welchem das
Feld mit steigender Tourenzahl abnimmt. Es müssen daher gerade beim Einzelachsenantrieb
der Lokomotive besondere Vorkehrungen getroffen werden, welche im Schleuderfalle
ein übermäßiges Anwachsen der Tourenzahl der Motoren bzw. eine starke Abnahme des
Motorfeldes verhindern. Ein 1Iittel hierzu ist gegeben in der Beeinflussung jedes
Motorfeldes durch die Arbeitsströme der anderen Motoren. Im normalen Betrieb ist
das Feld jedes Motors seinem Arbeitsstrom proportional. Im Schleuderfalle läßt sich
diese Proportionalität dadurch aufheben, daß man die Felder mehrerer Motoren von
dem Summenstrom der Motoren speist. Schleudert dann ein lIotor dieser Gruppe, dann
nimmt die Feldstärke dieses Motors nur um einen relativ geringen Betrag ab, so daß
seine Tourensteigerung nur eine relativ geringe ist. Praktisch wird also das Schleudern
durch die getroffene 'Maßnahme verhütet. In einfacher Weise läßt sich die Speisung
eines Motorfeldes durch den Summenstrom mehrerer Motoren dadurch erreichen"daß man
die Läufer dieser Motoren parallel, :ihre Felder aber unter sich und mit der Läufergruppe
in Reihe schaltet. Dies hat .aber den großen -Nachteil, daß die Feldwicklungen für
größere Ströme zu bemessen sind als die Läuferwicklungen, und daß die Feldstärke
abhängig ist von der Zahl der zur Motorgruppe gehörigen Motoren. Wird ein Motor
abgeschaltet, dann hat dies Einfluß auf die Feldstärke aller anderen Motoren, und
dadurch wird die Charakteristik dieser Motoren bei Zu- und Abschalten einzelner
Motoren geändert. Dies muß aber vermieden werden, weil die Regelapparate einer bestimmten
Charakteristik der Antriebsrnotoren angepaßt sind und eine Umstellung auf andere
Verhältnisse praktisch nicht in Frage kommt.
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Es ist nun Gegenstand der Erfindung, eine F_inrichtung zur Verhütung
des Schleuderns von Lokomotiven mit Einzelachsenantrieb durch Serienmotoren, die
parallel an Spannung liegen, bei welcher äquipotentielle Punkte der Feldwicklungen
durch Ausgleichsleiter derart miteinander verbunden sind, daß die Feldwicklungen
jedes einzelnen Motors mindestens teilweise von einem dem Summenstrom mehrerer Motoren
proportionalen Strom durchflossen werden. Bei dieser Einrichtung kann jeder einzelne
Motor mit der zugehörigen Feldwicklung ab- oder zugeschaltet werden, ohne daß sich
die Charakteristik der andern Motoren ändert. Im Schleuderfalle wird zwar auch der
durch die parallelen Feldwicklungsteile aller Motoren fließende Strom kleiner, aber
die Abnahme ist nur relativ gering, weil sich der Summenstrom nicht viel ändert
und weil er sich gleichmäßig auf die einzelnen Feldwicklungen verteilt.
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Der Erfindungsgegenstand sei an Hand der Ausführungsbeispiele der
Abb. i bis 3 näher erläutert.
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In Abb. i bedeutet: den Fahrdraht des Bahnnetzes, T die Stromabnahmevorrichtung,
1Y1,, M2, N ; die Bahnmotoren, welche auf voneinander unabhängige Achsen
wirken, W, lh_, TV. die Wendepolwicklungen der Motoren, E" £@, E3 die Erregerwicklungen
der Motoren.
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Wie aus Abb. i ersichtlich, liegen die drei Motoren parallel am Netz,
und zwar ist dabei jeder Läufer mit der zugehörigen Wendepolwicklung stets unmittelbar
in Reihe geschaltet. Die Erregerwicklungen befinden sich zwar auch in Reihenschaltung
zu den Läuferwicklungen, aber durch den Ausgleichsleiter oz-n sind sie unter sich
noch besonders parallel geschaltet, so daß für die Feldstärke in den einzelnen Motoren
der Gesamtstrom der
Gruppe und nicht der Strom des einzelnen Motors
maßgebend ist. Gerät z. B. Motor Mi ins Schleudern und sinkt dabei sein Läuferstrom
auf einen relativ kleinen Wert, so nehmen zunächst die erregenden Ampere-%vindungen
der drei Motorfelder um ungefähr % ab. Wegen der gekrümmten Charakteristik der Feldkurven
bedeutet dies eine Feldschwächung um weniger als 1j3 des ursprünglichen Betrages.
Die Abnahme des Feldes in den nicht schleudernden Motoren H, und 1113 bedingt aber
eine größere Stromaufnahme dieser Motoren, und dadurch wird sogar .der Ausfall des
Stromes von 111, zum größten Teil wieder ausgeglichen, so daß also die Feldstärken
ihren ursprünglichen Wert annähernd beibehalten. Aus diesem Grunde kann die Tourenzahl
des schleudernden Motors nicht wesentlich höher liegen als seine Betriebstourenzahl.
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In Abb. 2 wird der Fall erläutert, daß eine Reihenparallelschaltung
von vier Bahnmotoren vorliegt, derart, daß jede der beiden parallel geschalteten
Reihen aus zwei hintereinander geschalteten Motoren besteht. Zur ersten Reihe gehören
die Motoren 11b1, und 1N,, zur zweiten Reihe die Motoren 111, und 11111, T
Y, i@, Idj, und W4 sind Wendepolwicklungen, welche mit den zugehörigen Läufern
unmittelbar in Reihe liegen. Die Erregerwicklungen Ei und E, sind ebenfalls Teile
der einen, E3 und E, Teile der anderen Reihe. Auch bei dieser Anordnung ist ein
Ausgleichsleiter na-n vorgesehen, welcher -die Erregerwicklungsgruppen Ei, E, bzw.
E3, E, für sich parallel schaltet und dadurch bewirkt, daß die erregenden Amperewindungen
des Feldes eines Motors eine Funktion des Gesamtstromes aller Motoren ist.
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Bei den .durch Abb. i und 2 dargestellten Ausfiihrungsbeispielen zeigt
sich nun aber im normalen Motorbetrieb ein gewisser Nachteil, wenn die einzelnen
Motoren, z. B. durch Ungenauigkeiten der Fabrikation, nicht genau die gleichen Verhältnisse
aufweisen. Nimmt man beispielsweise an, der Luftabstand sei in den Motoren ungleich,
dann würde -bleiche Erregeramperewindungen vorausgesetzt - der Motor mit dem größeren
Luftabstand das kleinere Erregerfeld aufweisen und einer höheren Tourenzahl zustreben
als die andern. Ist eine unabhängige Tourensteigerung der einzelnen Motoren nicht
möglich, dann besitzt der Motor mit dem größten Luftabstand eine kleinere Gegen-E.
M. K. des Ankers, und er nimmt entsprechend mehr Strom auf. Ist kein Ausgleichsleiter
in-n vorhanden, dann bedeutet dies eine Steigerung der Feldstärke dieses Motors
und somit einen natürlichen Ausgleich der durch Ungenauigkeiten der .Fabrikation
verursachten Verschiedenheiten der Felder. Wird aber gemäß der Erfindung ein Ausgleichsleiter
in-ia verwendet, dann verursacht die Stromzunahme des einen Motors eine Feldzunahme
aller Motoren, und zwar in entsprechend geringerem Maße. Ein Ausgleich, wie oben
beschrieben, kommt demnach nicht zustande. Es wird daher bei der praktischen Ausführung
des Erfindungsgegenstandes am vorteilhaftesten sein, wenn man einen Mittelweg einschlägt,
wie es das Ausführungsbeispiel der Abb. 3 zeigt. In dieser haben die Buchstaben
die gleiche Bedeutung wie in Abb. i. Ein Unterschied besteht jedoch darin, daß der
Ausgleichsleiter in-n nicht wie dort die ganzen Erregerwicklungen Ei, E2, E3, sondern
nur Teile dieser Wicklungen parallel schaltet, so daß jede Erregerwicklung zum Teil
vom Gesamtstrom ,aller Motoren, zum Teil jedoch nur vom Strom des zugehörigen Motors
durchflossen wird. In diesem Falle wird der Erfindungszweck noch in ausreichendem
Maße erreicht, und es kann außerdem ein Ausgleich der Verschiedenheiten der Felder
bei normalem Betriebe zustande kommen. Ist eine Verbindung des Ausgleichsleiters
mit einem Punkte der Erregerwicklungen nicht möglich, dann könnte man auch die Schaltung
gemäß Abb. i vornehmen, aber dem Ausgleichsleiter einen genügend großen Widerstand
geben, um jeder Erregerwicklung einen hinreichend großen Strom des eigenen Motors
zuzuführen. Auch in diesem Falle tritt der reine Seriencharakter der Motoren deutlicher
hervor als bei der widerstandslosen Parallelschaltung der Erregerwicklungen.