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Elektrischer Mehrmotorenantrieb Gegenstand der Erfindung ist ein elektrischer
Mehrmotorenantrieb, wie er beispielsweise für elektrischeLokomotiven, Walzwerke
usw. angewandt wird.
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Bei derartigen Antrieben besteht die Forderung, ein Zurückbleiben
eines der Motoren gegenüber der Arbeitsgeschwindigkeit, also beispielsweise der
Fahrgeschwindigkeit der Lokomotive oder der Durchgangsgeschwindigkeit des Walzgutes
zu vermeiden oder zumindest zu beschränken und ferner eine gleichmäßige Verteilung
der Belastung auf die verschiedenen Motoren zu sichern.
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Nach der Erfindung. werden elektrische Motoren eines solchen Mehrmotorenantriebes,
die parallel zueinander von einem Gleichstromgenerator gespeist werden, in an sich
bekannter Weise von unabhängigen Erregermaschinen erregt, die außer einer konstanten
Fremderregung eine vom Belastungsstrom der einzelnen Motoren abhängige Kompounderregung
besitzen.
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In der Abbildung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel, und
zwar der Steuerung einer Lokomotive dargestellt. Die Vorteile der Erfindung werden
an Hand dieses Ausführungsbeispiels erläutert.
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Die Motoren r und 2 mit den Ankern 3 und 5 liegen parallel über Leitung
r r und 12 an den Klemmen des Generators g. Die Erregerwicklungen q. und 6 der Motoren
r und 2 «-erden unabhängig voneinander von den Hilfserregermaschinen 7 und 8 gespeist.
Die Erregermaschine 7 besitzt einen Anker 15 und eine Feldwicklung 16. Der
Anker 15 liegt direkt an der Erregerwicklung q.. Die Erregerwicklung 16 der
Erregermaschine 7 wird aus Hilfsschienen 13 und 1q. mit Gleichstrom von einem Hilfsgenerator
ro gespeist.
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Um nun die von der Erregermaschine 7 erzeugte Spannung und damit die
EMK des Motors r in Abhängigkeit von dessen Belastung zu bringen, besitzt die Erregermaschine
7 eine Hilfserregerwicklung 17; diese Erregerwicklung 17 liegt in Reihe mit
dem Anker 3 des Motors r. Die Erregermaschine 7 entwickelt daher eine Spannung,
die abhängig ist von der Resultierenden des konstanten Feldes der Erregerwicklung
16 und des veränderlichen Feldes der Hilfswicklung 17. Mit Hilfe der auf diese Weise
vorgesehenen Kompounderregung wird die Erregung des Motors z abhängig gemacht von
dem zugehörigen Ankerstrom, der wieder von der Belastung des Motors abhängt.
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Die Erregerwicklungen der Erregermaschine7 können so dimensioniert
sein, daß der Motor z, wenn er unter geringer Belastung oder leer läuft, eine Drehmomenttourencharakteristik
ähnlich der eines fremderregten Motors besitzt, wenn er dagegen voll belastet oder
schwer belastet arbeitet, seine Charakteristik durch die Erregerwicklung 17, die
in Reihe mit demAnker liegt, so beeinflußt wird,
da.ß er sich. wie
ein Reihenschlußmotor verhält.
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Der Motor 2 ist mit seinem Anker 5 und seiner Erregerwicklung 6 mit
der Erregermaschine 8 verbunden.
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Da die Erregerwicklungen 16 und i9 der Erregermaschinen 7 und 8 in
Reihe miteinander liegen, besitzen beide Generatoren den gleichen Erregerstrom.
Die Feldkomponenten der Erregerwicklungen 4 und 6 aus der konstanten Erregung der
Erregermaschinen sind daher gleich. Bei geringer Belastung müssen beide Motoren
also mit annähernd gleicher Tourenzahl laufen. Kommen nun die von einem der Motoren
getriebenen Räder zum Gleiten, so wird die Tourenzahl des zugehörigen Motors begrenzt
durch die konstante Erregung; die entwickelte Gegen-EMK steigt bis zu einem Werte,
der der Leerlaufsgeschwindigkeit des Motors entspricht. Da jeder fremderregte Motor
bei einer gegebenen Tourenzahl eine bestimmte Gegen-EMK entwickelt, so muß die Gleitgeschwindigkeit
der von den Motoren i und2 getriebenen Räder auch bei schlüpfrigen Schienen und
starker Belastung innerhalb bestimmter Grenzen liegen.
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Tritt das Gleiten bei verhältnismäßig kleiner Last und reiner Schiene
ein, so wird die Differenz der Gleitgeschwindigkeit und Betriebsgeschwindigkeit
so klein sein, daß die Lokomotive oder das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit läuft,
die kaum geringer ist als die Umfangsgeschwindigkeit der Räder. Die Motoren werden
fast ihre volle Zugkraft entwickeln. Die konstante Erregerfeldkomponente macht sich
daher in einer Verringerung des Drehmoments und der Tourenzahl der Motoren bemerkbar,
wenn einmal ein Gleiten der Räder eintritt.
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Arbeiten die Motoren i und 2 unter Volllast, so steigt die Erregung
der Generatoren 7 und 8 durch die Kompoundwicklungen 17 und 2o. Die Komponente
der Erregerspannung, die durch die Erregerwicklungen 17 und 2o erzeugt wird, sucht
die Belastung zwischen den Motoren i und 2 gleich zu verteilen, auch wenn die Durchmesser
der getriebenen Räder verschieden sind.
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Sucht z. B. der Motor i eine Zugkraft auszuüben, die größer ist als
die des Motors 2, so steigt sein Ankerstrom. Dieses Steigen des Ankerstroms bewirkt
zugleich ein Steigen der Erregerspannung, das wieder die Erregung des Motors i vermehrt
und seine Tourenzahl verringert. Da die Tourenzahl des Motors 2 sich nicht verändert
hat, so folgt, daß nun der Motor 2 eine größere Zugkraft entwickelt und den Motor
i entlastet. Besitzen die von den Motoren, i und 2 getriebenen Räder ungleichen
Durchmesser, so werden auch dann die Motoren die Belastung gleich zu verteilen suchen.
Treibt beispielsweise Motor i die kleineren Räder, so wird zunächst der Motor :2
einen größeren Anteil der Last zu übernehmen suchen. Für diese größere Lastübernahme
ist aber ein stabiler Zustand nicht möglich, da im Augenblick, wo der Motor 2 seinen
Anteil an der Last vermehrt, sein Ankerstrom steigt und damit auch seine Erregung
zunimmt, was wieder ein Sinken der Tourenzahl oder Verringerung der Zugkraft zur
Folge haben muß.
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Arbeiten dagegen die Motoren i und :2 unter Belastung auf ungleiche
Räder, so wird selbstverständlich der Motor, der die kleineren Räder treibt, eine
größere Geschwindigkeit besitzen als der, der die größeren Räder treibt.
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Besitzen die Motoren i und 2 nicht die gleiche Größe, so können die
Erregermaschinen 7 und 8 so dimensioniert werden, daß die Erregerwicklungen der
Motoren i und 2 entsprechend der gewünschten Lastverteilung gespeist werden; die
von den Motoren i und :2 entwickelten Gegen-EMKe veranlassen dann automatisch die
gewünschte Lastverteilung.
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Die Maschinen 7, 8, 9, 1o werden durch eine gemeinsame Kraftmaschine
2i angetrieben. In demAusführungsbeispiel, in dem dieSteuerung für eine Lokomotive
gedacht ist, wird hierzu eine Verbrennungskraftmaschine benutzt.