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Schaltung für Fahrzeugantriebe mit asynchronen Induktionsmotoren Als
Schaltung für Fahrzeugantriebe mit mehreren Elektromotoren ist für Gleichstrom-und
sonstige Stromwendermotoren Parallel-und Reihenschaltung der Feld- und Ankerwicklungen,
für asynchrone Induktionsm:otoren Parallelschaltung der Primärwicklungen und Kaskadenschaltung
einer Sekundär- mit einer Primärwicklung bekannt. Entsprechend der grundsätzlich
verschiedenen Wirkungsweise jener beiden Motorengattungen wirkt bei ihnen eine Schaltung
ganz verschieden. So dient die Reihenschaltung bei Stromwendermotoren zur Aufteilung
der Spannung zu Regelungszwecken oder aus Stromwendungsrücksichten; sie hat jedoch
dabei den Nachteil, daß, wenn die Motoren nicht zwangläufig gekuppelt sind, beim
Schleudern einzelner Treibachsen der Strom für alle Motoren gedrosselt wird, wobei
deren Leistungen ungleich werden. Die Reihenschaltung ergibt also bei Stromwendermotoren
unter Umständen Schwierigkeiten für den Ein7elachsantrieb; bekanntlich bietet indessen
'dieser, zumal bei Verwendung kleiner schnellaufender Motoren, sonst allgemein durch
Gewichtsersparnis, bessere Raumausnutzung, Verhütung schädlicher Schwingungserscheinungen,
vereinfachte Unterhaltung ü; a.m. Vorteile-gegenüber dem Antrieb mit wenigen langsam
laufenden Motoren und Stangenübertragung auf eine größere Zahl von Treibachsen.
Diese letzte Antriebsart wird vorwiegend bei Fahrzeugen mit asynchronen Induktionsmotoren
angewendet. Die einfache Bauart dieser Motoren stellt nun an sich für den Fahrzeugantrieb
einen Vorteil dar, der namentlich für den Einzelachsantrieb von Wert wäre, .weil
bei diesem die Fahrmotoren vielfach mangelhaft zugänglich und nur teilweise abgefedert
im Untergestell des Fahrzeugs anzuordnen sind. Bekanntermaßen wird der asynchrone
Induktionsmotor durch :andern der Frequenz -und zugleich der Spannung - vollkommen
regelbar und damit allen Anforderungen des Fahrzeugantriebs angepaßt. Auf diese
Weise ist der durch größte Einfachheit ausgezeichnete Motor mit Kurzschlußanker
besonders vorteilhaft verwendbar. Der zu einem derartigen Betrieb erforderliche
Mehrphasenstrom veränderlicher Frequenz kann mit bekannten Mitteln durch Energieumformung
auf dem Fahrzeug gewonnen werden und gestattet u. a., bei entsprechender Erhöhung
der in beliebigen Grenzen zu regelnden Frcquenz die Drehzahl der Fahrmotoren beliebig
hoch zu treiben, so däß ihre Abmessungen weitgehend eingeschränkt werden können.
Dies ist namentlich bei Einzelachsantrieb für die Gesamtanordnung von großem Wert.
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Der Verwendung asvnchron. r Irnduktion;-motoren zum- Einzelachsantrieb-
steht jedoch in diesem wie in andern Fällen der Umstand entgegen, daß sich bekanntermaßen
infolge ihres Nebenschlußcharakters die Belastung schon bei geringen Geschwindigkeitsunterschieden
einzelner Treibachsen sehr unglzi-ch auf die zugehörigen Motoren verteilt, wenn
deren
Primärwicklungen in bekannter Weise parallel geschaltet sind. Die außerdem für diese
Motoren bekannte Kaskadenschaltung kommt praktisch wegen sonstiger Nachteile und
zumal für mehr als zwei Motoren nicht als Ausweg in Betracht. Die erwähnte ungleiche
Lastverteilung bei Parallelschaltung der Primärwicklungen wirkt sich dahin aus,
daß die langsamer laufenden Motoren überlastet, die schneller laufenden nicht ausgenutzt
werden, unter Umständen sogar nux jene als Motoren, diese dagegen nutzlos auf jene
als Generatoren arbeiten. Die zu solcher ungleichen Lastverteilung führenden Geschwindigkeitsunterschiede
einzelner Treibachsen lassen sich aber praktisch nicht ganz vermeiden, da die Treibraddurchmesser
kaum je völlig übereinstimmen. Schon sehr geringe Unterschiede bei diesen ergeben
jedoch derartige Abweichungen für den Schlupf der betreffenden Motoren, daß praktisch
unzulässige _ Überlastungen entstehen können.
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Um den geschilderten übelstand hinreichend zu mildern, ist nach der
Erfindung vorgesehen, daß die Primärwicklungen - bei der regelrechten Ausführung
also die Ständerwicklungen - mehrerer zum gesonderten Antrieb verschiedener Achsen
verwendeten Motoren in Reihe geschaltet sind. Es handelt sich hierbei der Regel
nach um sämtliche Motoren, die von einem Stromerzeuger oder Umformer gespeist werden,
soweit sie nicht durch zwangläufige Kupplung zu genauem Gleichlauf veranlaßt sind.
Zwangläufig gekuppelte Motoren, z. B. Doppelmotoren zum gemeinschaftlichen Antrieb
einer Achse, können dagegen parallel geschaltet werden. In geeigneten Fällen kann
man auch die Motoren gruppenweise von mehreren Stromerzeugern oder Umformern speisen
lassen, deren Frequenz unter Umständen einzeln einzustellen ist. Naturgemäß können
die Achsen auch in mehreren Gruppen über Kuppelstangen io. dgl. angetrieben werden.
Die Reihenschaltung der Primärwicklungen ist in jeder Phase getrennt durchzuführen;
diese im ganzen können in bekannter Weise, z. B. im Stern oder Dreieck, geschaltet
sein.
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Die Wirkung der erfindungsgemäßen Schaltung beruht darauf, daß der
Primärstrom für alle in Reihe geschalteten Motoren gleich wird. Unterschiede der
Sekundärströme spielen eine geringere Rolle, jedenfalls bei Kurzschlußankern, die
mit geringem Aufwand für verhältnismäßig große, Stromstärken ausreichend bemessen
werden können. Das durch den gleichen Primärstrom zunächst in allen Motoren erzeugte
gleich starke Feld ergibt bei größerem Schlupf einen stärkeren, bei kleinerem Schlupf
einen schwächeren Sekundärstrom; da bei der Felderregung bekanntermaßen der Sekundärstrom
dem Primäxstrom entgegenwirkt, kommt endgültig in den mit größerem Schlupf arbeitenden
Motoren ein schwächeres Feld zustande als in den mit kleinerem Schlupf arbeitenden.
Das Drehmoment wird also in diesen von einem stärkeren Feld mit einem schwächeren
Strom, in jenen von einem schwächeren Feld mit einem stärkeren Strom gebildet. Dies
ergibt innerhalb praktisch einzuhaltender Grenzen einen hinreichenden Ausgleich
der Drehmomente und damit, da die Umlaufzahlen nur sehr wenig verschieden sind,
auch der Leistungen. Hiernach kann die Reibung an allen Treibachsen annähernd gleichmäßig
ausgenutzt werden.
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Im Gegensatz zu der nachteiligen Wirkung, welche die Reihenschaltung
in ihrer bekannten Anwendung bei Einzelachsantrieben mit Stromwendermotaren hat,
wird sie also nach der Erfindung bei asynchronen Induktionsmotoren zu einer Verbesserung
benutzt, die den an sich vorteilhaften Einzelachsantrieb hier erst einwandfrei brauchbar
macht und es damit erst ermöglicht, aus der Einfachheit dieser Motoren den vollen
Nutzen zu ziehen, wie eingangs erläutert.
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Die Reihenschaltung der Primärwicklungen liefert für den Betrieb von
Motoren mit Kurzschlußankern mittels Mehrphasenstrom veränderlicher Frequenz eine
Summe von Vorteilen; doch ist ihre Nutzanwendung hierauf nicht beschränkt, vielmehr
können allgemein für asynchrone Induktionsmotoren beliebiger Bauart, auch bei Betrieb
mit Ein- Moder Mehrphasenstrom fester Frequenz, Vorteile daraus gezogen werden.