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Selbsttätige Steuerung für Fahrzeugmotoren, die in Reihen-Parallelschaltung
arbeiten Bei selbsttätigen Steuerungen elektrischer Fahrzeuge, deren Motoren in
Reihen- und Parallelschaltung betrieben werden, ist es üblich, das Weiterschalten
des Steuerschalters von Stufe zu Stufe durch einen Stromwächter (auch Grenzschalter
oder Fortschaltrelais genannt) überwachen zu lassen, der eine vom Strome eines Motors
bzw. einer Motorgruppe durchflossene Erregerwicklung besitzt. Das Weiterschalten
vollzieht sich bei diesen bekannten Anordnungen unabhängig von der Art der Motorenschaltung
(Reihen- oder Parallelschaltung) stets bei gleicher Mindeststromstärke in der Erregerwicklung
des Stromwächters. Dabei nimmt natürlich der Wagen unter der Voraussetzung zweier
Motoren oder Motorgruppen bei der Parallelschaltung etwa doppelt so viel Strom wie
bei der Reihenschaltung auf. Die bekannte Einrichtung eignet sich daher nicht für
solche Fälle, wo die Bedingung gestellt ist, daß die Anfahrstromstärke bei Parallelschaltung
wesentlich niedriger als die doppelte Anfahrstromstärke bei Reihenschaltung, wenn
nicht gar gleich dieser Stromstärke, sein -soll.
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Gegenstand der Erfindung ist eine selbsttätige Steuerung der eingangs
erwähnten Art, welche der Forderung genügt, daß bei parallel geschalteten Motoren
der dem Netz entnommene Gesamtanfahrstrom etwa gleich dem bei Reihenschaltung erforderlichen
Gesamtanfahrstrom ge halten werden kann. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht,
daß der Stromwächter mehrere Erregerwicklungen besitzt, die beim Übergang von der
Reihen- zur Parallelschaltung der Motoren so geschaltet werden, daß das Verhältnis
ihrer bei der Reihenschaltung der Motoren wirksamen Windungszahl zu der bei der
Parallelschaltung wirksamen Windungszahl kleiner als i ist. Zweckmäßig wird im Falle
zweier in Reihen-Parallelschaltung angeordneter Motoren bei der Reihenschaltung
der Motoren eine der beiden Erregerwicklungen des Stromwächters mit den Motoren
hintereinandergeschaltet, während die andere stromlos bleibt, wohingegen bei der
Parallelschaltung der Motoren die eine Erregerwicklung mit dem einen und die andere
mit dem anderen Motor hintereinandergeschaltet wird.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an zwei Ausführungsbeispieren
schematisch veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. i den neuen Stromwächter in Verbindung
mit der sogenannten Brückenschaltung zweier Motoren, während Abb.2 eine Anwendung
desselben Stromwächters auf die sogenannte Abrißschaltung zweier Motoren darstellt.
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Bei der Steuerung nach Abb. i sind die Fahrleitung i und der Stromabnehmer
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Stromverzweigung in Reihe geschaltet, deren einer Zweig
ein Schütz 3, einen Fahrzeugmotor 4, einen Anlaßwiderstand 1o und ein Schütz 16
sowie die eine Erregerspule 14 des Stromwächters 15 enthält, deren freies Ende an
Erde liegt; in dem anderen Zweige liegen über ein Schütz 5 ein Anlaßwiderstand 7,
der zweite Fahrzeugmotor 8 und die andere Erregerspule 13 des Stromwächters 15,
deren freies Ende ebenfalls an Erde liegt. Weitere Schaltschütze 6, g, 11 und 12
dienen dazu, die Anlaßwiderstände 7 und 1o stufenweise ein- oder auszuschalten sowie
die Reihen-Parallelumschaltung auszuführen.
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Bei Reihenschaltung der Motoren fließt nach Ausschaltung der Anlaßwiderstände
7 und 1o ein Strom von der Fahrleitung 1 über 2, 3, 4, 11, 8, 13 zur Erde. Die eine
Erregerspule 13 des Stromwächters 15 ist dabei eingeschaltet, während die andere
Erregerspule 14 stromlos bleibt. Geht man zur Parallelschaltung über, so fließt
über den den einen Motor enthaltenden Stromzweig ein Strom in der Reihenfolge 1,
2, 3, 4, 16, 14 Erde und über den den anderen Motor enthaltenden Stromzweig in der
Reihenfolge 1, 2, 5, 8, 13 Erde. Wie aus 'der Betrachtung der Abb. 1 hervorgeht,
sind also bei Parallelschaltung der Motoren 4 und 8 beide Erregerspulen 13, 14 des
Stromwächters 15 erregt, während bei der Reihenschaltung der Motoren nur die Erregerspule
13 von einem Strom durchflossen ist. Da somit bei Reihenschaltung der Motoren der
Stromwächter nur die halbe Anzahl Erregerwindungen wie bei Parallelschaltung besitzt,
findet das Weiterschalten von einer Schaltstufe zur anderen bei der Reihenschaltung
der Motoren bei doppelt so hoher Motorstromstärke als bei der Parallelschaltung
statt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der vom Wagen aufgenommene Gesamtstrom
bei der Parallelschaltung nur ebenso groß ist bei wie der Reihenschaltung, das Verhältnis
der beiden Gesamtstromstärken ist also gleich 1.
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Das durch Abb.2 veranschaulichte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von dem beschriebenen zunächst dadurch, daß, wie bereits erwähnt, die Fahrzeugmotoren
nicht in Brücken-, sondern in Abrißschaltung angeordnet sind, außerdem aber noch
dadurch, daß parallel zu der einen Erregerwicklung 17 des Stromwächters ein regelbarer
Widerstand 1g und parallel zu der anderen Erregerwicklung 18 ein regelbarer Widerstand
2o liegt. Mittels der Parallelwiderstände 1g und 2o ist es möglich, die Stromstärke,
bei welcher der Stromwächter weiterschaltet, so einzustellen, daß sich ein von Eins
verschiedenes und in gewissen Grenzen veränderliches Verhältnis zwischen den vom
Wagen aufgenommenen Gesamtstromstärken bei Reihen- und bei Parallelschaltung der
Motoren ergibt. Es ist natürlich auch möglich, durch passende Bemessung der Windungszahlen
der Erregerspulen des Stromwächters dem Verhältnis der erwähnten Gesamtstromstärken
von vornherein einen anderen Wert als 1 zu geben. Ohne die Parallelwiderstände 1g,
2o ist man jedoch nicht imstande, dieses Verhältnis, nachdem es einmal festgelegt
ist, während des Betriebes zu verändern.
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Von den beiden Parallelwiderständen 1g, 2o kann man auch einen weglassen
und sich darauf beschränken, das Verhältnis der Gesamtstromstärken mittels eines
einzigen Parallelwiderstandes einzustellen.
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Es ist nicht erforderlich, mit dem Zuschalten der zweiten Erregerwicklung
zu warten, bis die Umschaltung der Steuerung auf Parallelbetrieb der Motoren vollzogen
ist. Zweckmäßig legt man die erwähnte Zuschaltung der zweiten Erregerwicklung schon
auf die letzte Schaltstufe der Reihenschaltung der Motoren. Dies läßt sich z. B.
gemäß Abb. 3 so ausführen, daß die beiden Erregerwicklungen 13, 14 bzw. 17, 18 zu
einer einzigen Erregerwicklung vereinigt werden, die sich aus zwei Teilwicklungen
21, 22 zusammensetzt und von der die eine Teilwicklung 22 für sich abschaltbar ist.
Zu diesem Zweck sind die Enden der .Teilwicklung 22 in der aus Abb. 3 ersichtlichen
Weise mit zwei Kontaktfingern des motorisch bewegten Fahrschalters 23 verbunden.
Die zugehörigen Stromschienen 24 und 25 des Fahrschalters sind so bemessen, daß
auf allen Stufen der Reihenschaltung bis zur vorletzten nur die Teilwicklung 21
wirksam ist, daß aber bereits auf der letzten Reihenschaltstufe die Teilwicklung
22 zugeschaltet wird, die dann auf allen Parallelstufen eingeschaltet bleibt. Hierdurch
wird vermieden, daß auf der ersten Parallelstufe eine unerwünscht hohe Gesamtstromstärke
aufgenommen wird.
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Die zuletzt beschriebene Anordnung ermöglicht natürlich nicht nur
die Umschaltung der Erregerwicklung des Stromwächters auf der vorletzten Reihenschaltstufe,
sondern mit einer kleinen Abänderung auf jeder beliebigen dafür zweckmäßig erscheinenden
Schaltstufe. Man hat zu diesem Zweck nur die Länge der Stromschienen 24 und 25 entsprechend
zu bemessen. Die Unterteilung der Erregerwicklungen kann dabei so ausgeführt sein,
daß die Teilwicklungen 21 und 22 entweder gleiche oder ungleiche Windungszahlen
aufweisen. Man kann aber auch in der Unterteilung noch weiter gehen und die Erregerwicklung
aus mehr als zwei Teilwicklungen zusammensetzen, die dann auf verschiedenen Reihen-
oder Parallelstufen zu-oder abgeschaltet werden können. Jede weitere Teilwicklung
erfordert naturgemäß die Anbringung einer weiteren Stromschiene am Fahrschalter.