DE519820C - Schaltanordnung fuer elektrische Antriebe, insbesondere fuer Bahnen - Google Patents

Schaltanordnung fuer elektrische Antriebe, insbesondere fuer Bahnen

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DE519820C
DE519820C DES64285D DES0064285D DE519820C DE 519820 C DE519820 C DE 519820C DE S64285 D DES64285 D DE S64285D DE S0064285 D DES0064285 D DE S0064285D DE 519820 C DE519820 C DE 519820C
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Germany
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constant
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DES64285D
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Dipl-Ing Kurt Krauss
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/02Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

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Description

  • Schaltanordnung für elektrische Antriebe, insbesondere für Bahnen Es ist bekannt, daß die Elektromotoren nach der Gestalt der Kennlinie: Drehzahl über Drehmoment in starre (Synchron-, Asynchron-, Nebenschlußmotor) und elastische (Reihenschlußmotor) eingeteilt werden und daß man mit Vorteil davon Gebrauch macht, je nach der Natur des Betriebes einen starren oder einen elastischen Motor zu verwenden.
  • Es hat sich ferner gezeigt, daß für gewisse Betriebe - z. B. Schwungradantriebe - auch die Reihenschlußkennlinie nicht elastisch genug ist; der Wunsch, auch für diese Betriebe Motoren mit vollkommen entsprechenden Kennlinien beizustellen, führte zu den Bestrebungen zur Schaffung von Konstantstrommotoren.
  • Endlich aber gibt es Betriebe, für die wohl im allgemeinen eine bestimmte Kennlinie als wünschenswert bezeichnet werden kann, in denen aber zahlreiche Fälle abnormaler Belastung vorkommen, wobei diese Kennlinie ein unerwünschtes Verhalten zur Folge hätte. Ein Beispiel dafür bietet der Dienst der Schnellzugs-, mehr noch der Mittellokomotive (einer Lokomotive für Personen- und leichtere Schnellzüge zweiten Ranges) auf Vollbahnstrecken mit stark wechselnder Steigung. Für diese wird bei Belastung mit einem Zuge vollen Gewichtes und größter Geschwindigkeit die Kennlinie des Konstantstrommotors am besten entsprechen, weil diese in der Ebene große, auf Steigungen sparsame und mit Rücksicht auf die mit der Steigung immer verbundenen Kurven zulässige Geschwindigkeit bedingt. Bei der Führung eines leichteren Zuges kleinerer Geschwindigkeit wird aber - wie die Rechnung zeigt - die Konstantstromkennlinie ein unerwünschtes Verhalten zur Folge haben, nämlich entweder in der Ebene zu schnelle oder auf der Steigung zu langsame Fahrt bedingen.
  • Die Aufgabe, diesen verschiedenen Verhältnissen gerecht zu werden, wurde bisher bestenfalls in der Weise gelöst, daß man den Antrieb mit einer für den Normalfall günstigen Kennlinie entwarf und für die Abweichungen, auf passende Kennlinien verzichtend, dauerndes Nachregeln während des Laufes vorsah. Dabei ändert sich auf den einzelnen Regelstufen nur die Lage, nicht aber der Charakter der Kennlinien: jene des Reihenschlußmotors bleiben Reihenschluß-, jene des Konstantstrommotors Konstantstromcharakteristiken.
  • Unter diesen Umständen hat man oft auf den Vorteil einer genau passenden Charakteristik verzichtet und auch für den Normalfall die Nachregelung während des Laufes hingenommen, zumal die dafür nötigen Einrichtungen ja doch für die Beherrschung abnormaler Betriebsbedingungen nötig sind. Bei Bahnen kommt hinzu, daß die Generatorcharakteristik der Konstantstrommaschine wohl vorzüglich geeignet ist, eine bewegte Last abzubremsen (Anhalten eines Zuges in der Ebene oder Steigung) nicht aber, um gegen eine treibende Kraft zu bremsen (Halten des Zuges im Gefälle) : hierfür werden bekanntlich Gegenkompoundgeneratorcharakteristiken benötigt.
  • Nach der Erfindung wird nun allen Anforderungen des Betriebes dadurch entsprochen, daß die Charakteristik der Antriebsmaschine zwischen den für den Betrieb erforderlichen Grenzen, im Höchstfalle zwischen den Grenzen Leistungkonstant und Drehzahlkonstant, beliebig einstellbar ist.
  • Die Anwendung eines solchen Antriebes wird sich vor allen bekannten Antrieben dadurch unterscheiden, daß vor Beginn des Laufes die den bekannten Betriebsbedingungen am besten entsprechende Charakteristik am Regler eingestellt wird. Dann wird normal angelassen, und nach Beendigung des Anlassens ist bis zum Abstellen überhaupt kein Handgriff mehr an der Steuerung nötig. Beim Bahnbetrieb wird der Lokomotivführer also seine volle Aufmerksamkeit den Signalen widmen können, da seine Motoren ihre Arbeit allein in der richtigen Weise tun. Der Antrieb vereinigt dabei die Vorteile der Konstantstrommaschinen mit jenen der Reihenschluß-, Kompound- und Nebenschlußmaschinen: der Vorteil, mit konstanter Stromrückgabe nutzbar abbremsen, wie auch im Gefälle stabil nutzbremsen zu können, wird auch bei diesen Antrieben vollkommen gewahrt. Demgemäß bringen die im folgenden beschriebenen Anordnungen auch neue Lösungen der Konstantstrommaschine, d. h. für Maschinen, die bei konstanter Drehzahl innerhalb weiter Grenzen bei wechselnden Belastungen konstanten Strom liefern, die sich für die Durchführung des neuen Regelprinzips besonders gut eignen.
  • Das Grundsätzliche der Ausführung ist am besten an folgendem Ausführungsbeispiel zu verfolgen Als Antriebsmaschine diene eine Gleichstrom-Reihenschlußmaschine in (Abb. i), zu deren Erregerwicklung nach der Erfindung eine Hilfsmaschine lt parallel geschaltet ist. Die Hilfsmaschine bildet dann einen Nebenschluß, über den ein Teil des Ankerstromes von na, dessen Erregung e entzogen werden kann, in dem aber eine nach bestimmter Gesetzmäßigkeit veränderliche EMK Ei, wirkt, die zusammen mit dem Spannungsabfall in lt die Spannung an e und damit die Erregerstromstärke J, von in vorschreibt.
  • Ein zweckmäßiger Verlauf dieser Gesetzmäßigkeit wird dadurch erzielt, daß h Differenzerregung von einer dem Ankerstrom J2 von m proportionalen und einer entgegenwirkenden konstanten MMK erhält, die entsprechend von der von J2 durchflossenen Erregerwicklung e' und der konstanten Strom führenden Erregerwicklung e" geliefert werden. Es ist dabei unwesentlich, ob h von m aus mit veränderlicher oder von einem eigenen Motor mit konstanter Drehzahl betrieben wird. Die EMK EI, der Hilfsmaschine ist dann eine Funktion der resultierenden Amperewindungen von e' und e". Auch bei schwächster Erregung, mithin größter Drehzahl, von 1n muß in 'e' ein Strom JG fließen, der die Gegenamperewindungen von e" aufhebt; es ist J2- JG = A J, wobei A J den veränderlichen Anteil von J2 bedeutet. Sind die Windungszahlen beider Wicklungen sehr groß, so genügt schon eine im Vergleich zu JG unmaßgeblich geringe Veränderung A J von J2, um eine starke Änderung des Feldes von lt, damit von Ei, und weiter auch des Feldes von in hervorzurufen: m erhält somit Konstantstrommotorcharakteristik.
  • Diese Charakteristik wird nun auf folgende Weise verändert e" wird durch Vorschaltwiderstand y" beeinflußt. Dadurch wird die Amperewindungszahl dieser Wicklung verändert und damit auch der Betrag von JG, der zu deren Überwindung nötig ist. Die Kennlinie: Ankerstrom über Drehzahl von in rückt dabei, wie in Abb. 2 gezeigt, ohne ihre Gestalt zu verändern, in verschiedene Höhenlagen. Die entsprechenden Drehmomente D sind daneben in Abb. 2 a in Abhängigkeit von der Drehzahl dargestellt. Wird e" ganz ausgeschaltet, dann umgedreht und schließlich mit stufenweise verringertem Vorschaltwiderstand wieder an Spannung gelegt, wozu sich Umkehrregler bekannter Konstruktion eignen, so erhält in, weil auch JG sich jetzt umkehren muß, Konstantstromgeneratorcharakteristiken.
  • Zu dieser Regelung, die als Einfachregelung bezeichnet werden kann, soll eine weitere Regelung hinzugefügt werden, die mit der ersten zusammen die folgende Doppelregelung ergibt: Gleichzeitig mit dem Vorschalten von Widerstand vor e" wird e' durch Abschalten von Windungen oder Veränderung eines ParalleIwiderstandes geschwächt. Diese beiden Maßnahmen können so abgestimmt werden, daß bei Vorhandensein eines bestimmten Stromes J2i in e' und dem Parallelwiderstand r' zusammen immer dieselbe Zahl von resultierenden Erregeramperewindungen auf 1a wirkt. Die Charakteristiken von in werden dann immer von demselben Punkt A ausgehen (Abb. 3), aber verschiedene Gestalt zeigen, denn nicht nur ist der konstante Teil JG von J2 auf jeder tieferen Reglerstufe kleiner und wird schließlich negativ, sondern infolge der Verringerung der Wirkung von J2 durch den Nebenschluß von e' ist auch für dieselbe Veränderung von Ei, auf jeder tieferen Regelstufe eine größere Veränderung von J2 nötig. Wird schließlich e" bei entsprechend weit getriebener Shuntung von e' umgekehrt, so entstehen Kompoundmotor-Gegenkompoundgenerator-Charakteristiken, die sich zur Nutz- Bremsung im Gefälle eignen, bis bei völligem Kurzschließen von e' in wie eine fremderregte Maschine arbeitet. In Abb. 3 a sind die den einzelnen Strom-Drehzahl-Kennlinien der Abb. 3 entsprechenden Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien dargestellt.
  • An und für sich ist es wohl bekannt, parallel zur Erregerwicklung einer Reilienschlußmaschine eine Hilfsmaschine zu schalten, deren Erregerfeld durch eine vom Ankerstrom oder vom Erregerstrom der Antriebsmaschine durchflossene und eine an einer Spannung liegende Erregerwicklung erzeugt wird: doch geschieht dies zu einem anderen Zweck und nicht im Zusammenhang mit dem im vorstehenden angegebenen Erfindungsgedanken.
  • Bei der Anordnung nach Abb. Z müssen zur Erzielung der Konstantstromcharakteristikbeide Erregerwicklungen von lt abnormal viel Windungen erhalten, etwa je das Vier- bis Fünffache der Amperewindungszahl, die man normalerweise auf einer Maschine gleicher Größe mit h. anordnen würde.
  • Dieser Nachteil kann vermieden werden, wenn man durch e' statt J2 den Erregerstrom J1 von m schickt (Abb. q.).
  • Die Wirkungsweise dieser Anordnung wird durch folgende Gleichungen und das Diagramm Abb. 5 klar: Ist wi der Widerstand von e und e', w' der gesamte Widerstand im Ankerkreis von lt. und J' der Strom in diesem; so ist Jl w1=& +J' w', Jl+J'=J2daher J2 w' = Il (w1 + w') - & In Abb. 5 ist die Kurve e die magnetische Charakteristik von m, die Gerade g stellt die Größe J1 (w1 + w') dar. Um nun Konstantstromcharakteristik zu erzielen, muß J2 w' konstant sein, Ei, in Abhängigkeit von J1 sich daher als zu g parallele Gerade g' darstellen. Dies ist der Fall, wenn 1a mit geringer Sättigung gebaut wird. :Ulan sieht, daß hier die Gegenamperewindungen von e" nur etwa o,2 bis 0,3 der Gesamtamperewindungen ausmachen, gegenüber der vorbeschriebenen Schaltung eine große Ersparnis.
  • Die Einfach- und Doppelregelung erfolgt entsprechend der vorbeschriebe nen Schaltung.
  • Da h eine viel kleinere Maschine ist als m, ist es konstruktiv nicht günstig, daß ihre Erregerwicklung e' für den großen Strom J, gebaut werden muß. Man kann das vermeiden, wenn man nach Abb. 6 e' nicht in Reihe, sondern parallel zu e schaltet. Im Verhalten dieser Anordnung gegenüber jener nach Abb. :4 besteht kein Unterschied.
  • Diese Anordnung kann aber weiter dadurch verbessert werden, daß die Ausführung der Hilfsmaschine mit zwei Erregerwicklungen, die bei Schaltvorgängen durch transformatorische Beeinflussung von e" durch e' zu Störungen führen könnte, überhaupt vermieden wird. In Abb. q. steht die Erregung von h unter dem Einfluß von J1, von dem - bei Benutzung als Konstantstrommotor - durch die Gegenwirkung von e" ein konstanter Teil unwirksam gemacht wird. Bei der Schaltung nach Abb. 6 steht e' unter dem Einfluß der Spannung Ei an der Erregerwicklung e von nz. Nunmehr soll die konstante Gegenwirkung durch Einführung einer konstanten EMK hergestellt werden, die mit El in Reihe auf die Erregerwicklung von h wirkt; bei Betrieb als Konstantstrommotor muß diese EMK der Spannung El entgegenwirken. Sie könnte einer Akkumulatorenbatterie entnommen werden, wird aber der besseren Einstellbarkeit wegen besser von einer zweiten, ganz kleinen Hilfsmaschine h' mit der Erregerwicklung v geliefert (Abb. 7).
  • Die Wirkungsweise ist genau dieselbe wie bei den beiden vorgeschriebenen Schaltungen. Um die Einfachregelung zu bewirken, wird die Erregung von h' verändert und für Generatorcharakteristiken umgekehrt. Für die Doppelregelung ist eine besondere Maßnahme erforderlich, da hier eine Nebenschlußregelung der einzigen vorhandenen Erregerwicklung von h nicht die angestrebte Wirkung hätte, daß nämlich der Einfluß von J1 bzw. El auf e' verringert werde. Die Erregergruppe von h (nämlich e' und h' mit dem Regelwiderstand r"') wird nicht unmittelbar zu e parallel geschaltet, sondern man schaltet zunächst, wie in Abb. 8 gezeigt, einen Widerstand r zu e parallel, an dem die Erregergruppe dann je nach der Reglerstufe einen bestimmten Teil von El abgreift. Die Wirkung der Fremderregung tritt dann ein, wenn, wie in Abb. 8 punktiert gezeichnet, nur 1z' auf e' wirkt.
  • Die beschriebenen Schaltungen können mit gewissen Ergänzungen auch für Wechselstrom verwendet werden. Dabei ist folgendes zu beachten: x. Es kommt nicht nur auf die Größe, sondern auch auf die Phasenlage der einzelnen Ströme und Felder an. Das Erregerfeld der Maschine m mit der Kompensationswicklung c (Abb. 9) muß mit J2 in Phase sein, ebenso also auch 11 mit J2. Die Spannung El steht zu J1 und J2 in Quadratur. Der Strom J' muß mit J1 und J2 in Phase sein. Die Spannung Ei, muß, da sie im wesentlichen die Erregerspannung von m bestimmt, mit El in Phase, zu J1 und J2 also in Quadratur stehen. Da EI, wieder mit dem Erregerfeld der Hilfsmaschine h mit der Kompensationswicklung s in Phase ist, muß der Strom J'1 in der Erregerwicklung e' von h zu J1 und J2 in Quadratur stehen, während die Spannung E'1 an der Erregerwicklung e' mit J1, J2, angenähert auch mit der Ankerspannung EZ von in und der Klemmenspannung P, in Phase ist.
  • Um die Quadratur zwischen J1 bzw. J2 einerseits und J'1 anderseits herzustellen, wird bei den in den Abb. g, =o und =i dargestellten Schaltungen ein Phasenspalter P verwendet, als welcher folgende an sich bekannte Maschinentypen in Frage kommen a) Eine Synchronmaschine mit 2 Wicklungen, die um go elektrische Grade gegeneinander versetzt sind. Von der einen Wicklung aus wird die Maschine als Motor betrieben, auf die andere wirkt sie als Generator.
  • b) Ein Stator wie unter a, in dem ein Käfiganker läuft, der synchron angetrieben sein kann; in beiden Fällen kann statt der beiden getrennten Statorwicklungen eine einzige Trommelwicklung verwendet werden, die zwei Paar um go elektrische Grade versetzte Anschlüsse hat.
  • c) Eine Kollektormaschine mit kurzgeschlossenem Stator und zwei um go elektrische Grade versetzten Bürstensätzen; der eine wird mit J1 bzw. J2 gespeist, vom anderen wird J"2 abgenofmen.
  • 2. Die Anwendung von Gegenwicklungen hat bei Wechselstrom keinen Zweck, weil ein Pol mit zwei Wicklungen wie ein Transformator wirken und sich das Feld nach der angelegten konstanten Spannung an e" richten würde. Die Wirkung der konstanten, je nach der Motor- oder Generatorschaltung entgegenwirkenden oder zusätzlichen MMK wird daher hier auf die Weise erreicht, daß von dem zu J1 bzw. J2 proportionalen Sekundärstrom Jp2 des Phasenspalters p vor dem Eintritt in e' ein möglichst konstanter Teil TG abgezweigt bzw. hinzugefügt wird, um den Erregerstrom J'1 für la. zu erhalten.
  • Hierzu wird e', in der je nach dem Strom J'1 und dem zugehörigen- Feld eine bestimmte EMK E''1 induziert wird, mit einer mit E'1 gleichphasigen, aber mehrfach größeren und möglichst konstanten EMK in Reihe auf einen induktiven Widerstand d" geschaltet. Als konstante EMK wird E2 verwendet, das die Bedingungen hinsichtlich. Größe und Phasenlage erfüllt. Es fließt dann, auch wenn J'1 und E'1 gleich Null sind, immer ein gewisser Strom J' G über die Drossel d", der sich über die Sekundärseite von p schließt und denn auf der Primärseite von p ein gewisser Betrag von J1 bzw. J, das Gleichgewicht halten muß, der dem durch die Gegenwicklung unwirksam. gemachten Anteil JG bei den Gleichstromschaltungen entspricht.
  • 3. Die Stromwendung von m erfordert, da hier nicht mehr das einfache Verhältnis zwischen J1 und J2 besteht wie beim gewöhnlichen Reihenschlußmotor, neue Vorkehrungen. Sie wird zweckmäßig in der Weise bewirkt, daß jede der beiden Komponenten des Wendefeldes - die vom Ankerstrom abhängige kommutatorische und die vom Feld abhängige transformatorische - von einer eigenen Wicklung k" und k' erzeugt wird. k", von J2 durchflossen, ist demnach wie bei einer gewöhnlichen Gleichstrommaschine zu bemessen. Die von k' erzeugte Feldkomponente muß bekanntlich zu 1l in Quadratur stehen; betreffs ihrer Größe gilt nach ebenfalls bekannten Ableitungen, daß der Strom (n Drehzahl von in) sein soll, und da ist, muß J'l; = E 21 sein. Nun sind J.2 und J',. mit J1 in Quadratur; außerdem ist es bei der Dimensionierung möglich, eine solche Abhängigkeit der einzelnen Größen voneinander zu erreichen, daß auch die Bedingung J"2 = E2,. bzw. J',, = E21 mit sehr guter Annäherung erfüllt ist. Demgemäß wird von dem Vorteil Gebrauch gemacht, daß noch bessere Kommutierung, als sie bisher beim Reihenschlußmotor gelungen ist, zu erzielen ist, wenn man den Strom Ipp. bzw. J'1 durch die Wendepolwicklung k' schickt.
  • Nach dieser stufenweisen Entwicklung der in den Abb. g, io und =i, die in dieser Reihenfolge die Umbildung für Wechselstrom der Gleichstromschaltungen nach den Abb. i, 4und7 darstellen, beobachteten Schaltgrundsätze bedarf es keiner weiteren Erklärung dieser Schaltungen. Hervorzuheben ist nur, daß in der Schaltung Abb. =i die konstante EMK, die mit der El gleichen, gegen diese Spannung um go ° verschobenen Spannung in Reihe auf die Erregung von h wirkt, vorteilhaft unmittelbar einer geeigneten Stufe des Haupttransformators z entnommen wird, da dessen Spannung bereits die passende Phasenlage besitzt und die nötige Größe dieser EMK auch ohne weiteres erzielt werden kann. Ferner ist in Reihe mit dem Anker von lt ein induktiver Widerstand d' angeordnet, weil der Strom J' sich aus der Differenz von El und El, nach dem Spannungsabfall im Nebenschlußzweig über lt einstellt. Da wegen der Kompensation des Ankerfeldes von k ohne besondere Maßnahmen der Ohmsche Widerstand in dem Nebenschlußzweig eine bedeutende Rolle spielt, wäre die Phasengleichheit von J1, J' und J2 gestört. Dies wird durch d' ausgeglichen.
  • Die Einfachregelung erfolgt bei den Schaltungen Abb. g und =o stufenlos durch Luftspaltänderung der Drossel d", wodurch analog wie bei den Gleichstromschaltungen die konstante EMK verändert wird. Übergang in den Generatorzustand ist durch Umkehrung der Anschlüsse an den Anker von m (in Abb. g und =o punktiert gezeichnet) zu bewirken. Bei der Schaltung Abb. =i erfolgt die Einfachregelung sinngemäß durch Veränderung der am Haupttransformator abgenommenen EMK entweder durch Stufenschaltung oder stufenlos durch einen ganz kleinen Induktionsregler.
  • Die Doppelregelung erfolgt hier durch Luftspaltänderung der Drossel d' allein. Die Wirksamkeit dieser Maßregel kann, obwohl die Verhältnisse quantitativ nicht genau dadurch getroffen werden, am Diagramm Abb. g erkannt werden, wenn man die Abschnitte zwischen der Geraden g' und g mit jenen zwischen g' und g" vergleicht. ;" entspricht einer Vergrößerung von w' und w" bei sonst unveränderten Verhältnissen. Im ersten Fall ist Konstantstrom, im zweiten abfallende Charakteristik vorhanden, und zwar beide vom Punkt A (Abb. 3) ausgehend, denn die Strecken G' G und G' G", die die Größen J2w' und J2w" darstellen, verhalten sich wie w': w", bedingen daher in beiden Fällen dasselbe J2. Um nutzbar bremsen zu können, muß die Veränderung des induktiven Widerstandes von d' kombiniert werden mit der Umkehrung der Anker- bzw. der Transformatoranschlüsse wie bei der Einfachregelung.
  • Ebenso wie für Reihenschlußmotoren lassen sich auch für Nebenschlußmaschinen als Antriebsmaschinen Regelvorrichtungen schaffen, die den Erfindungsgedanken verwirklichen. Ein Gegenstück zu Schaltung Abb. i bildet die Schaltung Abb. 12. Die Hilfsmaschine h ist hier in Reihe mit der Erregerwicklung e von m geschaltet und besitzt wieder Differenzerregung von einer konstanten Strom führenden Wicklung e" und einer vom Ankerstrom J2 von rza durchflossenen Wicklung e'. In der Schaltung als Konstantstrommotor wirkt hier zum Unterschied gegen Abb. i e" magnetisierend, e' entmagnetisierend auf h. Um keine zu hohen Spannungen an der Erregerwicklung e zu erhalten, seien die Wicklungen e' und e" so bemessen, daß bei voll erregter Maschine in, also deren kleinster Betriebsgeschwindigkeit, die MMKe von e' und e" einander gerade zu o aufheben, lt also spannungslos ist.
  • Sinkt nun infolge gesteigerter Drehzahl bei Drehmomentüberschuß in m der Strom J2, so überwiegt e", es entsteht in h eine EMK Eh, welche dem Strom J, entgegenwirkt, somit das Feld von in schwächt. Bei entsprechend reichlicher Bemessung von e' und e" kann auch hier erreicht werden, daß eine einer bedeutenden Geschwindigkeitserhöhung entsprechende Feldschwächung bei einer so geringen Verminderung von J2 entsteht, daß die Charakteristik noch als Konstantstromcharakteristik angesprochen werden kann. Auch hier ist aber der Aufwand an Erregeramperewindungen für h groß, er beträgt für e' und e" etwa je das Vier- bis Fünffache der normalen Erregeramperewindungen einer gleichgroßen Maschine.
  • Dieser Aufwand kann dadurch beträchtlich vermindert werden, daß h nach Abb. 13 und 1q. eine dritte Erregerwicklung e"' erhält, die eine gleichsinnig mit der MMK von e' gerichtete, aber ziemlich stark veränderliche MMK ausübt. Dabei kann e"' in Abhängigkeit entweder von J, oder von Ei, gestellt werden.
  • Wenn J2 abnimmt, steigt Eh. und J1 nimmt ab. Ordnet- man daher e"' so an, daß es an der Spannung Eil liegt und gleichsinnig mit e' wirkt, so wird jede Abnahme von J2, die auf eine Stärkung des Feldes in lt hinwirkt, in dieser Wirkung durch den zunehmenden Strom in e"' unterstützt, so daß eine viel geringere Veränderung von J2 - oder eine gleich große Veränderung, aber in einer geringeren Zahl von Windungen in e' zur Geltung gebracht -dieselbe Wirkung haben wird wie bei Schaltung Abb. 12.
  • Dasselbe wird erreicht, wie in Abb. 1q. veranschaulicht, durch eine Wicklung e"', die den Strom J1 führt und gleichsinnig mit e' wirkt. Die Abnahme von J2 hat auch eine Abnahme von J, zur Folge und verstärkt dadurch ihre Wirkung, die Spannung Ei, zu erhöhen.
  • Für die Durchführung der Einfach- und Doppelregelung gilt dasselbe wie bei den Schaltungen Abb. i und q.. Bei den Schaltungen Abb. 13 und 1q. besteht eine einfache Möglichkeit, den Effekt der Doppelregelung zu erzielen, indem nur die Wicklung e"' geregelt wird, und zwar durch Vorschalten von Widerstand r bei Abb. 13 und durch Parallelschalten bei Abb. 1q.. Die Veränderungen, die J2 bei Geschwindigkeitserhöhungen erfahren muß, sind um so größer, wenn die unterstützende Wirkung der Wicklung e"' verringert, ausgeschaltet oder gar ins Gegenteil verkehrt wird, so daß sich in diesem Maße immer steiler abfallende Charakteristiken ergeben müssen.
  • Als Unterschied gegen die Schaltungen mit Reihenschlußmaschinen als Antriebsmaschine ist hervorzuheben, daß für die Generatorcharakteristiken der Doppelregelung bei keiner der Schaltungen Abb. 12 bis 1q. eine Umkehrung von e" in Frage kommt. Die Antriebsmaschine erhält ihre gewöhnliche Nebenschlußcharakteristik, wenn e' kurzgeschlossen und e" ausgeschaltet ist.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltanordnung für elektrische Antriebe, insbesondere für Bahnen, gekennzeichnet durch eine auf die Erregerwicklung (e) der Antriebsmaschine (m) wirkende, mit ungefähr konstanter Drehzahl laufende Hilfsmaschine (h), deren Erregerwicklungen (e' bzw. e") unter dem Einfluß einer auf jeder Steuerstufe konstanten bzw. einer mit dem Betriebsstrom der Antriebsmaschine (m) veränderlichen Strom- oder Spannungsgröße stehen, wobei mittels Regler (y" und y') das Verhältnis der konstanten Strom- oder Spannungsgröße zur veränderlichen so abstimmbar ist, daß die elektromechanische Charakteristik der Antriebsmaschine (m) zwischen den Größen Leistung konstant bei veränderlichen Drehmomenten und Geschwindigkeiten und Drehzahl konstant bei veränderlichen Drehmomenten beliebig wählbar ist.
  2. 2. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (sza) Reihenschlußerregung hat und parallel zur Erregerwicklung (e) der Antriebsmaschine (m) eine Hilfsmaschine (1a) geschaltet ist, durch deren durch die Reglerstellung (r', r") bestimmtes Verhalten die angestrebte Charakteristik der Antriebsmaschine zustande kommt (Abb. i).
  3. 3. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zurErzeugung des Erregerfeldes der Hilfsmaschine (lt) eine vom Ankerstrom der Antriebsmaschine abhängige und eine konstante magnetomotorische Kraft dient (Abb. i). q. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Erregerfeldes der Hilfsmaschine (h) eine vom Erregerstrom der Antriebsmaschine (m) abhängige und eine konstante MMK dient (Abb. q.). 5. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der Hilfsmaschine (1a) unter dem Einfluß der Spannung an der Erregerwicklung (e) der Antriebsmaschine (m) und einer konstanten EMK steht (Abb. 6). 6. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (e') der Hilfsmaschine (h) in Reihe mit einer zweiten Hilfsmaschine (k') die konstante Spannung liefert, zur Erregerwicklung (e) der Antriebsmaschine (7n) parallel geschaltet ist (Abb. 7). 7. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach den Ansprüchen 3, q. oder 5 mit Wechselstrommaschinen, gekennzeichnet durch einen Phasenspalter (p), der die richtige Phasenlage der von einer elektrischen Größe der Antriebsmaschine abhängigen Erreger-MMK bzw. Erreger-EMK der Hilfsmaschine herstellt (Abb. g, io, ii). B. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch 3, q. und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der konstanten MMK ein vom Sekundärstrom des Phasenspalters (P) abgezweigter bzw. ihm zugefügter konstanter Strom dient (Abb. g, io). g. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerwicklung (e') der Hilfsmaschine (A) und dem in Reihe damit liegenden Anker der Antriebsmaschine ein induktiver Widerstand (d") parallel geschaltet ist (Abb. g, io). io. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom der Hilfsmaschine auf das Wendefeld (k') der Antriebsmaschine wirkt (Abb. g). ii. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärstrom des Phase$-spalters (P) auf das Wendefeld (k') der Antriebsmaschine wirkt (Abb. io, ii). i2. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante EMK für die Erregung der Hilfsmaschine (h) einer Stufe des Haupttransformators (z) entnommen wird (Abb. ii). 13. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch g oder ii, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Anker der Hilfsmaschine (1a) ein induktiver Widerstand (cd') liegt (Abb. g, io, il). 1q.. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (m) Nebenschlußerregung hat und mit ihrer Erregerwicklung (e) eine unabhängig vom Hauptmotor mit konstanter Drehzahl laufende Hilfsmaschine (1a) in Reihe geschaltet ist, durch deren durch die Reglerstellung (r' und y", y) bestimmtes Verhalten die angestrebte Charakteristik der Antriebsmaschine zustande kommt (Abb. 12, 13 u. 14). 15. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch 1q., gekennzeichnet durch eine dritte Erregerwicklung (e"') an der Hilfsmaschine (h), die von der Spannung an der Hilfsmaschine gespeist wird (Abb. 13). 16. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch 1q., gekennzeichnet durch eine dritte Erregerwicklung (e "') an der Hilfsmaschine (la), die vom Ankerstrom der Hilfsmaschine durchflossen ist (Abb. 1¢). 17. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch i bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante MMK bzw. EMK, die auf die Erregung der Hilfsmaschine wirkt, durch bekannte Mittel (Vorschaltwiderstände, Erregung der zweiten Hilfsmaschine, Luftspaltänderung einer Drossel, Stufenschaltung am Transformator, Induktionsregler) verschieden einstellbar und auch umkehrbar ist (Abb 1, q., 6, 8, g, io, 11). 18. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelvorrichtung (y') zur Einstellung der auf je einer Steuerstufe konstanten Strom- oder Spannungsgröße zwangläufig gekuppelt ist mit einer Regelvorrichtung (r") für die Einstellung der mit dem Betriebsstrom des Hauptmotors veränderlichen Strom- oder Spannungsgröße. i9. Schaltanordnung für elektrische. Antriebe nach Anspruch 6 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregergruppe der Hilfsmaschine (h) [Erregerwicklung derHilfsmaschine (h) -f- zweite Hilfsmaschine (h')] an einem zur Erregerwicklung (e) der Antriebsmaschine (m) parallel geschalteten Widerstand (r) je nach der Reglerstellung verschiedene Teile der Erregerspannung der Antriebsmaschine abgreift (Abb. 8). 2o. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der induktive Widerstand (d') im Ankerkreis der Hilfsmaschine (h.) für sich allein oder auch in zwangläufiger Verbindung mit der laut Anspruch 12 dem Haupttransformator (z) entnommenen Spannung- einstellbar ist (Abb. 9, io, ii). 21. Schaltanordnung für elektrische Antriebe nach Anspruch 15 oder 16, dadurch, gekennzeichnet, daß nur die dritte (e "') vom Strom bzw. der Spannung der Hilfsmaschine abhängige Erregerwicklung der Hilfsmaschine durch Parallel- bzw. Vorschaltwiderstand regelbar und auch umkehrbar ist (Abb. 13, 1q.).
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