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Elektrische Lokomotive mit aus Generator und Motor gebildeter elektrischer
Kraftübertragung Es sind bereits elektrische Lokomotiven bekannt, bei denen ein
aus der Fahrleitung gespeister Hauptmotor zugleich -einerseits mechanisch, andererseits
mittels aus Generator und Motor bestehender elektrischer Kraftübertragung ein oder
mehrere mit den Triebachsen verbundene Differentialgetriebe antreibt.- Man kennt
ferner elektrische Lokomotiven mit zwei an die Fahrleitung angeschlossenen Gleichstrommaschinen,
.die mechanisch getrennt auf ein auch mit den Triebachsen verbundenes Differential
arbeiten.
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Erfindungsgemäß wird eine elektrische Lokomotive mit aus Generator
und Motor gebildeter -elektrischer Kraftübertragung, die mit den Triebachsen durch
ein Differentialgetriebe verbunden ist, derart ausgerüstet, daß aus der Fahrleitung
zwei nicht miteinander gekuppelte Hauptmaschinen gespeist werden; von diesen beiden
Hauptmaschinen treibt die eine mechanisch, die andere mittels aus Generator und
Motor gebildeter elektrischer Kraftübertragung das mit den Triebachsen verbundene
Differentialgetriebe an.
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Gegenüber den oben geschilderten bekannten Bauformen unterscheidet
sich die neue elektrische Lokomotive vorteilhaft dadurch, daß sowohl die Umkehrung
der Fahrtrichtung erleichtert wird, was insbesondere gegenüber Lokomotiven mit einem
einzigen, mechanisch auf das Differential arbeitenden Hauptmotor gilt, als auch
dadurch, daß sie eine besonders feinstufige Regelung in dem Stromkreis der rein
elektrischen Kraftübertragung gestattet. Diese Regelung kann durch Änderung einer
Generätorspannung, also besonders wirtschaftlich, vorgenommen werden. Die neue Lokomotive
kann mit normalen elektrischen Maschinen ausgerüstet sein; in dieser Beziehung unterscheidet
sie sich vorteilhaft von Lokomotiven mit Differential, bei denen Maschinen mit drehbarem
Ständer und Läufer benötigt werden.
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Die neue Lokomotive besitzt zwei Aggregate, von denen das eine aus
dem einen Hauptmotor und dem Generator der Hilfskraftübertragung, das andere aus
dem zweiten Hauptmotor mit dem Differential und dem Motor der Hilfskraftübertragung
besteht. Diese beiden Aggregate können unabhängig voneinander im Fahrzeug aufgestellt
werden.
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Fig. z der Zeichnung zeigt vereinfacht ohne die Schalt- und Regeleinrichtungen
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. z gibt die Schaltung im einzelnen wieder.
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Auf das eine Seitenrad des Planetengetriebes d arbeitet ein asynchroner
oder synchroner Einphasenmotor a1, das andere Seitenrad ist mit einer Gleichstrommaschine
c gekuppelt. Diese bildet zusammen mit der davon mechanisch getrennten Gleichstrommaschine
b die elektrische Kraftübertragung, die ihrerseits mit dem zweiten asynchronen
oder
synchronen Einphasenmotor a, gekuppelt ist. Die Gleichstrommaschinen haben Fremderregungen,
von denen mindestens die eine regelbar ist; hierzu dient ein Regelwiderstand
r und ein Umschalter u.. Der Motor a2 besitzt für das Anlaufen eine Hilfsphase
h mit vorgeschalteter Drosselspule s. Die Motoren cl und a2 sind über die Schalter
g, e und f mit dem Lokomotivtransformator t verbunden.
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Durch Schließen der Schalter e und f wird zunächst der
Motor a2 angelassen und hierauf durch öffnen von f die Hilfsphase la- abgeschaltet.
Dieser Motor läuft, von größeren Aufenthalten abgesehen, solange die o Lokomotive
in Dienst steht, mit gleichbleibender Drehrichtung. Zum Fahren muß der Motor a1
angelassen werden, und zwar in einer der gewünschten Fahrtrichtung entsprechenden
Drehrichtung, die durch die Stellung des Umschalters u bestimmt ist. Bei festgebremster
Lokomotive wird durch Einstellen des Regelwiderstandes r die Maschine b als Generator
belastet; ihr Strom setzt die Maschine c als Motor in Drehung. Hierdurch wird der
Wechselstrommotor cl angelassen und läuft nach Schließen des Schalters g als Einphasen-Asynchron-
oder Synchronmaschine selbständig weiter. Zum Anfahren wird die Bremse gelöst und
die Erregung der Maschine b verringert. Je geringer diese -Erregung ist, desto größer
ist der Geschwindigkeitsunterschied am Differentialgetriebe und daher die Geschwindigkeit
der Lokomotive. Ist die Erregung von b bis auf Null verringert, so kann der Umschalter
umgestellt und die Erregung im umgekehrten Sinne verstärkt, also die Geschwindigkeit
weiter gesteigert werden. Das Umsteuern erfolgt durch Stillsetzen und umgekehrtes
Anlassen des Motors a1. Es ist dadurch erleichtert, daß auf der Lokomotive, solange
der Motor a2 läuft, ständig ein umsteuerbarer Gleichstromantrieb verfügbar ist.
Wenn man beim Umsteuern auf volle Fahrt verzichtet, so kann man den Motor a1 ausschalten
und festbremsen und nur mit dem Gleichstrommotor c nach rückwärts fahren.
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Der Motor cl hat das halbe Lokomotivdrehmoment mit allen Schwankungen
aufzunehmen; da sein Kippmoment für das halbe Höchstdrehmoment der Lokomotive bemessen
werden muß, wird er vorteilhaft mit Mehrphasenstrom betrieben. Der erforderliche
Mehrphasenstrom wird zweckmäßig in der Maschine a2 erzeugt, die also zugleich als
Motor und als Phasenumformer arbeitet. Es können auch beide Motoren zugleich als
Phasenumformer wirken und z. B. neben ihrer Hauptfunktion auch unmittelbar einzelne
Fahrzeugmotoren mit Mehrphasenwechselstrom versorgen. An Stelle jeder der Hauptmaschinen
oder der Maschinen der elektrischen Kraftübertragung kann j e eine Gruppe von Maschinen
treten, doch ist die Beschränkung auf die geringste Zahl von Einheiten meist vorteilhafter.
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Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Lokomotive mehrere,
vorzugsweise der Triebachsenzahl entsprechende Differentialgetriebe d enthält. Jedes
von diesen ist wieder .einerseits von einem Gleichstrommotor c, andererseits von
einem Mehrphasenwechselstrommotor a1 getrieben. Die Wechselstrommotoren sind gruppenweise
oder sämtlich aus einem gemeinsamen Einphasen-Mehrphasen-Umformer a, gespeist, die
Gleichstrommotoren ebenso aus einem gemeinsamen, mit dem zugleich als Motor arbeitenden
Phasenumformer gekuppelten Gleichstromgenerator b. Als Mehrphasenmäschinen sind
die Motoren dl nunmehr viel leichter anzulassen; sie benötigen nicht mehr den vorübergehenden
Hilfsantrieb durch die Gleichstrommotoren c, sondern können eigene Widerstandsanlasser
erhalten. Für das erste Anlassen des ganzen Lokomotivantriebes wird zweckmäßig zuerst
einer der Teilmaschinensätze cl, c in Betrieb gesetzt. Da. nur Einphasenwechselstrom
zur Verfügung steht, muß der Motor a1 dieses Maschinensatzes eine Hilfsphase erhalten.
Über die Gleichstromkraftübertragung wird die Maschine b als Motor in Gang gesetzt;
sie dient zum Anwerfen der Hauptmaschine a, Sobald diese läuft, steht schon Mehrphasenstrom
für das Anlassen der übrigen Teilmaschinensätze zur Verfügung.
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Bei allen Anordnungen ist auch Nutzbremsung möglich, wodurch die Motoren
und a2 zu Generatoren werden und sich die Richtung des Leistungsaustausches umkehrt.