DE431767C - Elektrische Heizanlage fuer Eisenbahnzuege - Google Patents

Elektrische Heizanlage fuer Eisenbahnzuege

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DE431767C
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Elektrische Heizanlage für Eisenbahnzüge. Die den Gegenstand der Erfindung bildende elektrische Zugbeheizungsanlage für Eisenbahnfahrzeuge bedingt hohe Wirtschaftlichkeit im Kraftverbrauch bei der Stromerzeugung, einfache Anlage und Verminderung der Grundkosten.
  • Bei Anlagen auf Eisenbahnfahrzeugen werden die Stromerzeuger mit Vorteil durch Riemen- von den Fahrzeugachsen aus angetrieben. Da nun der gesamte Stromverbrauch bei den zahlreichen Heizkörpern nicht unbeträchtlich ist, so stellt die von den Achsen abgenommene Kraft einen erheblichen Bestandteil der Lokomotivbelastung bei Fahrt auf schiefer Ebene dar. Bei manchen Fahrbedingungen könnte die Maschine recht gut genügend Kraft entwickeln, den Zug in der Ebene mit etwa 5o bis Oo km in der Stunde zu ziehen und die verschiedenen Heizstromerzeuger zu betreiben. Fährt jedoch der Zug eine schiefe Ebene mit etwa 25 km in der Stunde hinauf, so kann unter Umständen die Lokomotive überlastet sein, wenn zu gleicher Zeit seine Stromerzeuger zu betreiben sind, und wenn weiter die selbsttätigen Schalteinrichtungen der Stromerzeuger so eingestellt sind, daß voller Heizungsstrom bei niedrigerer Geschwindigkeit geliefert wird, dann würde ein nennenswerter Kraftverlust bei höherer Geschwindigkeit durch Riemenschlupf eintreten. Werden selbstregelnde Dynamos, sogctiaiiute Dynamos für konstante Spannung benutzt, so wäre zwar der Verlust durch Riemenschlupf vermieden, es wäre aber doch die Lokomotive noch überlastet, wenn sie den Zug eine Steigung hinaufbefördern soll, da die Leistung dieser Stromerzeuger für alle Geschwindigkeiten gleich wäre.
  • Die eben erörterten Bedingungen gewinnen insbesondere bei Fahrzeugen Bedeutung, die in tropischen Gegenden laufen müssen. Die Fahrzeuge erfordern dann einen mäßigen Heizstrom, um die aus der Luft aufgenommene Nacht- und Morgenkühle zu beseitigen. Es kann aber nicht gleichzeitig die Lokomotive auch noch die Kraft für den Antrieb der Stromerzeuger entwickeln, wenn der Zug eine lange Steigung hinaufgezogen werden muß. Häufig fährt der Zug von einem Küstenbahnhof ab, steigt dann bei geringer Geschwindigkeit eine lange Steigung empor und läuft dann läcigere "Zeit wieder Mehr oder weniger eben.
  • Um die oben erläuterten Be@linguiigeii zu erfüllen, hat der Stromerzeuger einen einstellbaren selbsttätigen Schalter, der auf den Erregerstromkreis wirkt. Der Stromerzeuger und seine Triebmittel sind so ausgebildet, daß der höchste Wirkungsgrad für die Stromerzeugung beim Lauf des Zuges mit üblicher Geschwindigkeit auftritt. Der selbsttätige Schalter ist derart eingerichtet, daß er den Stromerzeuger seine Volleistung nur dann geben läßt, wenn die Normallaufgeschwindigkeit erreicht ist.
  • Durch diese Mittel wird überschüssiger Riemenschlupf vermieden, und es ist in elektrischem Sinne der Wirkungsgrad viel höher, als wenn ein Stromerzeuger bei der niedrigen Geschwindigkeit eingeschaltet wird. Bei der Anlage werden Batterien nicht verwendet, so daß der übliche Stromschließ- und Üffnungsschalter für den Hauptkreis entfällt. Es kann somit der Hauptheizkreis mit den Stromerzeugerklemmen verbunden werden, wobei der einstellbare selbsttätige Schalter den Stromkreis der Feldwindungen öffnet und schließt oder einen Widerstand darin verändert, wenn die Zuggeschwindigkeit die für den selbsttätigen Schalter nial3geliliclie Geschwindigkeit unterschreitet oder übersteigt. Es empfiehlt sich, einen Schwungkraftregier anzuwenden, dessen Arme oder Glieder nach Stundenkilometern eingeteilt sind, so daß die Einstellung des Reglers entsprechend den Fahrverhältnissen des Zuges zu erzielen ist. Es ist weiter vorteilhaft, in Verbindung mit dem Regelschalter im Stromkreis der Feldwindungen einen einstellbaren Widerstand zu verwenden. Stellt man die Bedienung dieses Widerstandes auf eine gegebene Teilung, so kann man die Stromerzeugungsbedingungen besonderen Dienstverhältnissen anpassen. Beispielsweise läßt bei gewöhnlichen Nebenschlußmaschinen die Einschaltung des Widerstandes in den Feldwindungskreis die Leistungskurve allmählicher und weniger steil bei zunehmender Zuggeschwindigkeit ansteigen. Bei entsprechender Einstellung der Regelvorrichtung und des Widerstandes kann man die Geschwindigkeiten vorher bestimmen, bei denen der Stromerzeuger zu arbeiten beginnt und auf Volleistung kommt. So könnte z. B. der Regler derart eingestellt werden, daß er den Feldstromkreis bei einer Geschwindigkeit von 24 Stundenkilometern schließt, während der Widerstand auf eine Teilung eingestellt wird, aus der ersichtlich ist, daß die Vollleistung bei 5o bis 6o km in der Stunde erreicht wird.
  • Die Anlage kann ferner durch Anwendung eines fremderregten Stromerzeugers vereinfacht und verbilligt werden. Beispielsweise kann eine Wechselstrommaschine mit konstanter Erregung benutzt werden. Hierbei wird der Erregerstrom zweckmäßig aus einer zu diesem Zwecke mitgenommenen Batterie oder aus einer zur elektrischen Lichtanlage des Fahrzeuges gehörenden Batterie entnommen. Die Anwendung eines fremderregten Stromerzeugers vermeidet die Benutzung einer Kippschaltereinrichtung, und die Anwendung von Wechselstrom vermeidet die Benutzung eines Kommutators. Der Strom wird durch einfache Schleifringe abgenommen, und es läuft die Maschine gleich gut in beiden Richtungen. In diesem Falle würde der Regler die Erregung entsprechend der Geschwindigkeit überwachen, und es wäre der Widerstand für die Geschwindigkeit einzustellen, bei der Volleistung zu erreichen ist. Der Schlupf des Riemens nach Erreichung der Volleistung verhindert ihre überschreitung.
  • Um die Fahrzeuge auch bei Stillstand des Zuges in Kopf- und Durchgangsbahnhöfen zu heizen, kann eine Stecker- oder eine ähnliche Verbindung vorgesehen sein, um Verbindung mit einer Ortsanlage herzustellen. Mittels eines doppelpoligen Schalters kann die Heizanlage von der Fahrzeugmaschine auf die Ortsanlage umgeschaltet werden, wenn die Steckerverbindung hergestellt ist.
  • Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt. Abb. i ist eine Anlage mit Nebenschlußgleichstrommaschine und Schwungkraftregelschalter. Im Stromkreis der Nebenschlußwicklungen liegt ein Rheostat.
  • Die Anlage nach Abb. 2 weist eine fremdeiregte Wechselstrommaschine auf. Im Stromkreis der Feldwicklungen liegen Widerstände, die durch einen Regler überwacht sind. Abb.3 zeigt eine Anlage mit Fliehkraftregelschalter für den in Abb. a dargestellten Stromkreis.
  • In Abb. r ist a ein mittels Riemens von der Fahrzeugachse aus angetriebener Stromerzeuger mit einem geeigneten Polwechsler b. Die von der Maschine ausgehenden Plus- und Minusleitungen sind mit c und d d bezeichnet. In der Nebenschlußwicklung e liegt ein von Hand einstellbarer Widerstand f und ein Widerstand g, der durch den Schaltarm h verändert wird. Auf diesen wirkt ein Schwungkraftregler j.
  • Der Außenkreis umfaßt eine Anzahl elektrischer Heizkörper k, die parallel zwischen den Plus- und Minushauptleitungen Z und m liegen.
  • Die letzteren können mittels eines doppelpoligen Schalters q entweder mit den Maschinenleitungen c und d oder mit den Leitungen n und o eines Verbindungssteckers p verbunden werden.
  • Es sei angenommen, daß der Schalter q in die dargestellte Lage urigelegt ist und die Heizkörper k mit dem Stromerzeuger a verbindet und daß der Zug stillsteht. Es hat dann der Schaltarm la den Nebenschlußkreis unterbrochen, so daß beim Anfahren kein Strom erzeugt wird. Entsprechend der Einstellung der Gewichte des Schwungkraftreglers j werden letztere bei einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit den Schaltarm h umlegen und den Nebenschlußkreis e mit den dazu in Reihe liegenden Widerständen f und q schließen. Mit steigender Geschwindigkeit bewegt der Regler j den Arm 1z weiter und schaltet Abschnitte des Widerstandes g ab, so daß der Nebenschlußstrom kräftiger wird, bis Höchsleistung erreicht ist. Dann gleitet, wie bekannt, der Riemen auf der Rolle y. Der Arm f' des Widerstandes f kann von Hand auf irgendeinen gewünschten Wert eingestellt werden, damit Vollleistung bei einer bestimmten Geschwindigkeit erreicht wird, oder er kann geöffnet werden, um die Stromlieferung zu unterbinden. Die Gewichte des Reglers j können auf bestimmte Teilungen auf dem Reglerarm gesetzt werden. Hierbei können die Einteilungen angeben, bei welcher Geschwindigkeit der Regler den Nebenschluß schließt oder die Widerstände darin abzuschalten beginnt. Die Punkte des Handregelwiderstandes f können mit Zahlen versehen sein, die angeben, bei welcher Geschwindigkeit Volleistung erreicht wird.
  • Hält der Zug auf einem Bahnhofe, so kann der Stecker p in eine Steckdose gesteckt werden. Dadurch können die Heizkörper k mit einem Stromerzeuger oder einer Stromquelle auf dem Bahnhofe verbunden werden. Dann wird der Doppelpolschalter q umgelegt, und es werden während der Haltezeit des Zuges die Heizkörper k von dem Bahnhofsstromerzeuger oder der -Bahnhofsstromquelle gespeist. Soll der Zug abfahren, so wird der Stecker p herausgezogen und der Schalter q in die aus Abb. r ersichtliche Normallage gebracht. Dann versorgt der Stromerzeuger die Heizkörper, sobald die erforderliche Geschwindigkeit erreicht worden ist. Wenn es gewünscht wird, kann ein Hilfsstromkreis zum Erwärmen von Wasser für Waschbecken und andere Zwecke derart angeordnet und verbunden werden, daß dieser Hilfsstromkreis eingeschaltet wird, wenn der Schalter q auf einem Bahnhofe umgelegt wird, um von einer Bahnhofsanlage aus die Heizkörper k zu speisen. Wenn die Heizkörper k nur dazu bestimmt sind, die Luftkühle zu entfernen, braucht nicht bei jedem einzelnen Heizkörper ein Tumbler- oder sonstiger 'Schalter angebracht zu sein, da eine allgemeine Überwachung, beispielsweise mittels des Schaltarmes f', durch den Zugbeamten völlig ausreicht; also auch nach dieser Richtung hin tritt eine weitere Ersparnis ein. Ferner wird genügende Überwachung und Arbeit der Anlage dadurch gesichert, daß man die Anwendung von Einzelschaltern vermeidet und alle Heizkörper unter eine Zentralüberwachung bringt. Wenn es gewünscht wird, kann der Schalter q mit dem Magnetausschalter verriegelt sein, oder es stehen diese beiden Schalter unter gemeinsamer Überwachung, so daß beim öffnen des Hauptheizstromes, während der Erzeuger arbeitet, ein hoher Widerstand in das Feld eingeschaltet wird und das Ausbrennen der Feldspulen verhütet.
  • In Abb. a ist eine Einphasenwechselstrommaschine ä mit vier Polen und Windungen e' dargestellt. Bei dieser Anlage erhalten die Heizkörper k Ström über Schleifringe t, zs auf der Maschine und diese arbeiten gleich gut in beiden Laufrichtungen, ohne einen selbsttätigen Polwender zu benötigen, wie er bei einer Gleichstrommaschine erforderlich ist. Das Fahrzeug führt eine Sammlerbatterie v mit sich für die Erregung der Windungen e'. Der Erregerstrom kann von einer elektrischen Lichtmaschine oder von einer besonderen, von der Achse angetriebenen Erregermaschine abgenommen werden. Es kann eine Gleichstrommaschine mit Fremderregung benutzt werden, so daß ein Kippschalter oder Polwender erspart wird. Der Erregerstromkreis kann einen Reihenwiderstand w und einen Parallelwiderstand x aufweisen, und diese können an diePunkteA,B,C eines Fliehkraftregelschalters angeschlossen sein, wie im folgenden beschrieben wird. Bei der dargestellten Lage, nämlich wenn der Zug stillsteht, wird bei A kein Kontakt gebildet, so daß "die Plusklemme der Batterie v nicht angeschlossen ist. Auch bei C besteht kein Kontakt, wohl aber bei B. Ist nach Anfahren des Zuges eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht worden, so wird durch Wirkung des Reglers bei A Kontakt gebildet, worauf Strom aus der Batterie v zu den Windungen e' über den Reihenwiderstand w fließt. Jedoch liegt zu diesem Widerstand und den Windungen e' der Widerstand x wegen der Verbindung zwischen _A und B parallel. Wächst die Geschwindigkeit weiter, so wird der Kontakt bei B geöffnet und schaltet den Parallelwiderstand x ab. Ist die Geschwindigkeit für Volleistung erreicht. so wird der Kontakt bei C geschlossen und dadurch der Reihenwiderstand w kurzgeschlossen und die Windungen e' voll erregt. Bei der umgekehrten Wirkung des Schalters liegt der Parallelwiderstand x im Stromkreis, wenn der Feldstromkreis unterbrochen ist, und beseitigt den beim Unterbrechen dieses Stromkreises erzeugten Funken.
  • Die beschriebene Wirkung kann durch einen Fliehkraftschalter erzielt werden, wie er in Abb. 3 angegeben ist. Hierbei wird ein Arm h' durch einen Regler in derselben Weise wie der Arm h in Abb. i bedient. Er läuft dabei über Kontakte B, A, + und C. Steht der Zug, so kann der Arm 1i den Kontakt B berühren, schließt aber keinen Stromkreis. Fährt der Zug an und erreicht er eine bestimmte Geschwindigkeit, so wird der Kontaktarm 1i im Uhrzeigerdrehsinne bewegt und berührt zuerst A und dann +, wobei immer noch Berührung mit B besteht. Sobald der Arm li diese drei Kontakte bildet, tritt aus der Plusklemme der Batterie v Strom durch den Reihenwiderstand w und die in Reihe liegenden Feldwindungen e' und auch durch den parallel zu w und e' liegenden Widerstand x. Steigt die Geschwindigkeit weiter, so wird der Arm 1ä weiter nach rechts bewegt und unterbricht den Kontakt mit B und schaltet hierdurch den Parallelwiderstand _x aus. Weitere Geschwindigkeitssteigerung und Rechtsbewegung des Armes h' bringt letzteren über den Kontakt C, wobei er jedoch noch die Kontakte A und + berührt. Hierbei wird der Widerstand w kurzgeschlossen. Die Windungen e' empfangen den höchsten Erregerstrom. Die Höchstleistung ist dann erreicht, so daß bei weiterer Geschwindigkeitssteigerung' der Riemen gleitet und die Leitung in der üblichen Weise begrenzt. Wie in gestrichelten Linien dargestellt, kann in dem Kreis der Feldwindungen e' ein von Hand einstellbarer Widerstand f ähnlich dem bei Abb. i beschriebenen vorgesehen sein.
  • Wenn es gewünscht wird, kann der Stromerzeuger auch eine Zweiphasenwechselstrommaschine mit drei Schleifringen sein; es können dann zwei Heizstromkreise vorgesehen sein, die eine gemeinsame, mit einem der Schleifringe verbundene Klemme haben; die beiden anderen Enden sind dann an die anderen Schleifringe gelegt.
  • Die Zeichnung ist rein schematisch und die Darstellung der Teile zeigt nicht den bei praktischer Ausbildung erforderlichen mechanischen Aufbau. Die bei solchen Anlagen benötigten selbsttätigen Schalter haben kleine Abmessungen. Sie dienen ja auch nur zum Schluß oder Öffnen des Feldkreises oder zum Einschalten oder Abschalten eines hohen Widerstandes. Solche selbsttätigen Schalter können für recht langsame Wirkung, beispielsweise durch Ausstattung mit einem Dämpfer, eingerichtet werden, und es können starke Kohlen für die Aufnahme des Feldbogens vorgesehen sein, so daß er schnell erlischt. Solche träge Unterbrechung des Feldstromes verhütet das Entstehen einer hohen Induktion.

Claims (3)

  1. PATENT-ANSPRüciir,: i. Elektrische Heizanlage für Eisenbahnzüge mit einem von einer Achse angetriebenen Heizstromerzeuger und einem selbsttätigen, im Erregerstromkreis des Stromerzeugers befindlichen Geschwindigkeitsschalter, dadurch gekennzeichnet, daß der selbsttätige Schalter den Stromerzeuger durch einen Feldwiderstand beeinflußt, der bei Geschwindigkeiten, welche unterhalb der normalen Fahrtgeschwindigkeit liegen, eingeschaltet und bei Erreichung der normalen Geschwindigkeit ausgeschaltet oder unwirksam gemacht wird.
  2. 2. Heizanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Erregerstromkreis ein von Hand einstellbarer Widerstand vorgesehen ist, um die Anlage durch Grundeinstellung gegebenen Bedingungen anzupassen.
  3. 3. Heizanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem selbsttätigen Schalter eine Verzögerungsvorrichtung verbunden ist, um seine Wirkung träger zu gestalten.
DEST38998D 1924-02-07 1925-01-24 Elektrische Heizanlage fuer Eisenbahnzuege Expired DE431767C (de)

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