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Schaltungsanordnung für Motorfeldschwächung bzw. Kurzschlußbremsung
elektrischer Triebwagen, welche sowohl für Einfach- als auch für Gruppenfahrt benutzbar
sind Es gibt elektrische Triebwagen, die sowohl für Einfach- als auch für Gruppenfahrt
benutzbar sind. Die Einfachfahrt entspricht der üblichen Straßenbahnschaltung, bei
welcher ein Triebwagen durch den Fahrschalter gesteuert wird. Bei Gruppenfahrt dagegen
sind zwei Triebwagen miteinander gekuppelt, und der zweite wird vom Fahrschalter
des ersten gesteuert. Bei solchen Triebwagen hat man bis jetzt auf eine Feldschwächung
und eine elektrische Bremsung aller Motoren verzichtet, da der dazu erforderliche
Aufwand an Leitungen und Kupplungselementen zu groß war, bzw. wenn Feldschwächung
angewendet wurde, so waren dazu ferngesteuerte Schaltschütze bzw. Schaltwalzen erforderlich.
So wurde z. B. zu jedem im Anhängerwagen befindlichen Motorfeld über eine Kupplung
eine Leitung zum Fahrschalter geführt, mit Hilfe welcher dann im Augenblick der
Feldschwächung die Feldschwächungswiderstände den Feldern parallel geschaltet wurden.
Bekannt ist auch eine Anordnung, bei welcher eine elektrische Bremsung sämtlicher
Motoren erreicht wird, sie hat den Nachteil, daß für die Bremsung zwei elektrische
Widerstände vorhanden sein müssen. Ebenso wurden zum Bremsausgleich die Felder der
parallel geschalteten Motoren bei Vermeidung der Kreuzschaltung über Induktionsspulen
verbunden. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß sie bei Vorwärts- und Rückwärtsfahrt
nicht anwendbar ist und infolgedessen bei Gruppenfahrt die Motoren über besondere
Leitungen getrennt werden müßten, wenn vorwärts oder rückwärts gefahren werden soll.
Da das Umpolen des Ankers im Anhängewagen für die Rückwärtsfahrt bei zweimotoriger
Ausführung insgesamt $ Leitungen über die Kupplungen erfordern würde, hat man auch
früher schon bei Rückwärtsfahrt auf die Triebkraft des Anhängewagens verzichtet
und dessen Motoren durch Kurzschließen der Felder unwirksam gemacht. Aber auch hier
werden zwei zusätzliche Leitungen erfordert, da die Felder selbstverständlich bei
Vorwärtsfahrt geöffnet sein müssen. Bekannt ist ferner auch eine Ausführung, bei
welcher Steuer- und Anhängewagen jeder für sich eine besonders für ihren Verwendungszweck
hergerichtete Schaltung besitzt. Diese Schaltung besitzt jedoch den Nachteil, daß
die Wagen unter sich nicht mehr austauschbar sind.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltanordnung, durch die dieser
Nachteil vermieden und in einfachster Weise sowohl eine Feldschwächung als auch
eine elektrische Bremsung aller Motoren bei Einfach- und Gruppenfahrt ausgeführt
werden kann. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß gemäß Zeichnung die
Felder der Motoren des geführten Triebwagens miteinander verbunden sind und daß
bei Gruppenfahrt die Feldschwächungswiderstände c2 bzw. d, über mindestens eine
Leitung r@ und ein im führenden
Wagen angeordnetes Schaltelement
in, mit Erde verbunden sind und bei Gruppenkurzschlußbremsung sämtlicher Motoren
a .l, a., b1, b. nur auf einen einzigen regelbaren, im Führerwagen angeordneten
Bremswiderstand k, arbeiten.
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Durch die Anordnung gemäß der Erfindung wird erreicht, daß die beiden
Motorfelder dauernd über die beiden hintereinandergeschalteten Widerstände parallel
geschaltet sind, um auf diese Art und Weise mit einer einzigen Kupplungsleitung
auszukommen, welche vom Verbindungspunkt der beiden Widerstände zum Steuerschalter
im führenden Wagen führt. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß mit einer einzigen
Leitung die Felder von zwei Motoren geschwächt werden, daß bei der Rückwärtsfahrt
die Felder kurzgeschlossen werden können und daß beim Bremsen die Bremsströme sich
ausgleichen.
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In der Zeichnung sind schematisch einige Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt. Die Fig. i und 2 zeigen eine Gruppenfahrtschaltung, welche
eine Feldschwächung gestattet. Fig. i entspricht der Serienschaltung und Fig. :2
der Parallelschaltung. Eine weitere Möglichkeit zur Feldschwächung ist in Fig. 3
gezeigt. Fig. 4 zeigt die Feldschwächung bei Einfachfahrt. Fig.5 zeigt die Schaltung
bei nur einer Verbindungsleitung zwischen beiden Triebwagen und bei Rückwärtsfahrt.
In den Fig. 6, 7 und 8 sind Möglichkeiten für die elektrische Bremsung gezeigt.
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In allen Figuren bedeuten a." a_ die Motoranker, b" b_ die Felder,
c,, c2 Feldschwächungswiderstände und e" e. Schaltelemente. Die mit dem Index
i versehenen Teile gehören zum führenden und die mit dem Index 2 bezeichneten zum
geführten Triebwagen. Die Schaltelemente e,, e, in Fig. i und 2, die schematisch
durch zwei Kreisbogen dargestellt sind, befinden sich im geschlossenen Zustand,
sofern ein kleiner Kreis dazwischengezeichnet ist. Der Strom fließt in Fig. i vom
Strömabnehmer j über den Anfahrwiderstand k" der im vorliegenden Fall ausgeschaltet
ist, verteilt sich dann auf die beiden Motorgruppen, und zwar fließt er durch je
einen Motor a, über die Felder b, des führenden Triebwagens, durch die Stromkupplungen
f bzw. g und dann zu den Motorankern a. des geführten Triebwagens und über die Felder
bz zur Erde 11. Sollen die Motorfelder geschwächt werden, so werden die Schalter
e, und der Schalter m, geschlossen. Durch die Schalter e, werden die Feldschwächungswiderstände
c, im führenden Triebwagen eingeschaltet, wodurch zunächst nur eine Feldschwächung
im führenden Triebwagen eintritt, Wie aus der Fig. i zu sehen, liegen die Enden
der Feldschwächungswiderstände c2 an Kontakten h2. Diese Kontakte h. sind durch
das Kontaktsegment i.2 mit einem an die Leitung r2 angeschlossenen Kontakt verbunden.
Die Kontakte h, und das Kontaktsegment i2 des einen Triebwagens, ebenso wie die
Kontakte h, und das Segment i, des anderen befinden sich an der Umschaltwalze, welche
j e nachdem, ob in Einfach- oder Gruppenfahrt gefahren wird, ob der Triebwagen der
führende oder der geführte ist, eine besondere Stellung inne hat. Ist der Triebwagen
mit den Motoren a, der führende, so sind, wie in der Fig. i dargestellt, die Kontakte
h, nicht in Berührung mit dem Kontaktsegment i.,. Im geführten Motorwagen dagegen
sind die Kontakte h2 durch das Kontaktsegment i2 mit der Leitung r. verbunden. Von
der Leitung i-2 fließt der Strom über die Kupplung q nach dem Schalter m" der sich
am Fahrschalter des führenden Wagens befindet und, weil geschlossen, eine Verbindung
mit der Erde L, herstellt. Hierdurch werden die Felder der Motoren im geführten
Wagen ebenfalls geschwächt. Fig.2 zeigt die Parallelschaltung der Motoren der beiden
Triebfahrzeuge, bei der die Feldschwächung ebenfalls in der für die Serienschaltung
beschriebenen Weise erfolgt, In der Fig. -. ist der Vollständigkeit halber die Schaltung
bei Einfachfahrt, welche der üblichen Straßenbahnschaltung entspricht, im Zustand
der Feldschwächung dargestellt.
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Gemäß Fig. i und 2 sind für die Durchführung der Feldschwächung drei
Leitungen zwischen den Triebwagen erforderlich, von denen zwei für die elektrische
Verbindung der Motoren der beiden Triebwagen dienen. Bei Verwendung nur einer einzigen
Verbindungsleitung zwischen den Motoren müßte der geführte Triebwagen dann wie in
Fig. 5 geschaltet sein. Hierbei treten aber Schwierigkeiten auf, wenn beim Verschiebedienst
rückwärts gefahren werden soll. Bei der Rückwärtsfahrt werden nur die Motoren des
führenden Triebwagens benutzt, während die Verbindungen zum geführten Wagen abgetrennt
werden. Die Trennstelle ist in Fig. 5 mit s bezeichnet. Wird jetzt rückwärts gefahren,
so treten in den Motoren a2 des geführten Triebwagens infolge des remanenten Magnetismus
der Felder generatorische Wirkungen ein. Nimmt man an, daß in dem linken Motor die
durch Remanenz erzeugte EMK etwas größer ist als die im rechten Motor, so wird sie
überwiegen- und einen solchen Strom hervorrufen, daß das Feld des linken Motors
gestärkt, das des rechten dagegen umpolarisiert wird; dadurch ändert auch dessen
EMK ihre Richtung, und beide Motoren arbeiten generatorisch in Reihenschaltung auf
ihre
inneren Widerstände. Da diese jedoch klein sind, treten derartige Ströme und Bremskräfte
auf, daß das Rückwärtsfahren praktisch unmöglich ist. Um diese Erscheinung zu beseitigen,
sind die in den Fig. i und 2 vorgesehenen zwei durchgehenden Leitungen bzw. Stromkupplungen
f und g vorgesehen. Soll bei der Schaltung nach Fig. i und 2 rückwärts
gefahren werden, so werden die Leitungskupplungen f und g unterbrochen, und es ist
jetzt kein Kurzschlußkreis im geführten Triebwagen mehr vorhanden, so daß auch keine
Bremswirkung eintreten kann.
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In der Fig. 3 ist eine weitere Möglichkeit der Feldschwächung gezeigt.
Die Felder der Motoren des geführten Triebwagens werden über Leitungskupplungen
v und w zu Feldschwächungswiderständen dl auf dem führenden Motorwagen geführt.
Die Widerstände dl sind zu Kontakten h, geführt, die durch ein Kontaktsegment i,
miteinander verbunden sind. Das Segment il überbrückt außerdem einen Kontakt, von
dem eine Verbindung über den Schalter in, an Erde führt. Feldschwächung tritt auch
hier ein, wenn die Schalter e, und in, geschlossen sind. Man braucht also im vorliegenden
Fall für die Feldschwächung zwei Leitungskupplungen v, w, für die Verbindung der
Motoren des führenden und geführten Motorwagens aber nur eine Leitungskupplung it,
ohne daß beim Rückwärtsfahren Erregung der Motoren a, des geführten Wagens eintritt.
Um dies zu erreichen, sind in den Verbindungsleitungen von den Leitungkupplungen
v. w zu den Widerständen d, Kontakte c vorgesehen, die durch ein Kontaktsegment
p verbunden werden können. Soll rückwärts gefahren werden, so wird die zu den Klotoren
a., führende Leitungskupplung at unterbrochen. Außerdem wird durch die Umschaltwalze
des führenden Wagens das Kontaktsegment p geschlossen, wodurch die Felder b_, der
Motoren a, über die Leitungskupplung v, ze und über das Kontaktsegment p
praktisch widerstandslos miteinander verbunden sind, so daß es unmöglich ist, daß
beim Rückwärtsfahren einer Erregung der Motoren a., des geführten Wagens eintritt.
Klan kann außerdem noch zwischen den Kontakten o einen weiteren mit Erde verbundenen
Kontakt t vorsehen, so daß beim Schließen von p jedes Motorfeld b_ für sich über
Erde kurzgeschlossen wird.
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Will man vermeiden, daß, wie in Fig. 3 dargestellt, während der Fahrt
die Felder b2 dauernd durch die Widerstände d, miteinander verbunden sind, so kann
man jeden der beiden Widerstände d, unmittelbar über je ein Kontaktelement an Erde
führen. Im Zustand ohne Feldschwächung sind diese Kontaktelemente offen, so daß
zwischen den Motorfeldern b. keinerlei Verbindung besteht, allerdings erfordert
diese Schaltung ein Kontaktelement mehr. Zu der Schaltung nach Fig. 3 ist noch zu
bemerken, daß die unvermeidlichen Leitungswiderstände und Kontaktübergangswiderstände
für die Feldschwächungsleitungen hier weniger eine Rolle spielen, da man zwei parallele
Leitungen hat im Verhältnis zu einer Leitung bei der Fig. i. Die Leitungswiderstände
und Übergangswiderstände können eine Rolle spielen, wenn die Widerstände der Motorfelder
und damit auch die Feldschwächungswiderstände sehr klein sind. In den bis jetzt
behandelten Beispielen war angenommen, daß nur eine Feldschwächungsstellung vorhanden
sein soll. Es steht natürlich nichts im Wege, durch Unterteilung der Feldschwächungswiderstände
und durch zusätzliche Kontaktelemente beliebig viele Feldschwächungsstellungen vorzusehen.
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In der Fig. 6 ist eine Schaltung dargestellt, die eine Bremsung der
Motoren beider Triebwagen ermöglicht. Die Motoren a, im führenden Triebwagen befinden
sich in der bekannten Kreuzschaltung, und der Stromverlauf ist durch ausgezogene
Pfeile dargestellt. Der Strom der beiden Motoren a, fließt über den Vorschaltwiderstand
k, durch die Leitungskupplung q nach dem geführten Triebwagen, verteilt sich über
die Widerstände c. und fließt dann über die Felder b., zur Erde. Wie ersichtlich,
werden die Felder b., der Motoren des geführten Wagens durch die des führenden erregt.
Der von den Motoren d. erzeugte Strom ist durch gestrichelte Pfeile dargestellt.
Er fließt von den Motoren d, über die Leitungskupplung f und g, den Vorschaltwiderstand
k, und durch die Widerstände c_ zu den Motorankern a.. zurück. ;Ulan kann
für die elektrische Bremsung genau dieselben Leitungen benutzen wie für das Fähren
mit Feldschwächung. Auch können die dort benutzten Widerstände c. mit den jetzigen
Widerständen c2 identisch sein.
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In Fig. 7 ist ebenfalls eine elektrische Bremsschaltung dargestellt.
Von den Motorfeldern des geführten Wagens führt je eine Leitung über die Kupplungen
v und w zu Kontakten o, im führenden Wagen, die im Falle der Bremsung durch ein
Kontaktsegment p, und eine Verbindungsleitung mit dem Vorschaltwiderstand k, verbunden
sind. Zur Verbindung der Motorkreise ist nur die Leitungskupplung 2t zwischen beiden
Wagen vorgesehen. Der Stromverlauf für die Motoren des führenden Wagens ist wieder
durch ausgezogene Pfeile und der des geführten durch gestrichelte dargestellt. Die
Stromverteilung in den Kupplungen ist etwas günstiger als bei der Schalttang nach
Fig. 6. In dieser sind die
beiden Leitungskupplungen f -und g mit
dem einfachen, die Kupplung q dagegen mit dem vierfachen Strom belastet, während
entsprechend Fig. 7 jede Leitungskupplung zs, v, zel gleichmäßig den doppelten
Strom führt. Beim Rückwärtsfahren werden die Felder des geführten Wagens, wie bereits
bei Fig. 3 erklärt, miteinander verbunden.
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Eine weitere Bremsschaltung zeigt Fig. B. Die in die Schaltung eingezeichneten
ausgezogenen und gestrichelten Pfeile lassen erkennen, daß die Motoranker des führenden
Wagens die Felder des geführten erregen und umgekehrt die Motoren des geführten
die Felder des führenden.
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Durch die erfindungsgemäße Verbindung der Motorfelder des geführten.
Triebwagens entweder unmittelbar oder über Widerstände, wobei die Verbindung im
geführten Triebwagen hergestellt werden kann bzw. über den führenden Triebwagen
erfolgt, lassen sich durch Anwendung einfacher Mittel sämtliche Motoren in Feldschwächen
und auch elektrisch bremsen.