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Schaltanordnung, insbesondere für Wechselstromlokomotiven Die Erfindung
betrifft eine Steuerung von Wechselstromlokomotiven, bei welcher eine Überschaltdrosselspule
mit einer von dem Haupttransformator gespeisten Zusatzwicklung vorgesehen ist, und
bei welcher in den Hauptstromkreis die Niederspannungswicklung eines Zusatztransformators
geschaltet ist. Bei den bekannten Steuerungen dient die mit einer Zusatzwicklung
versehene Überschaltdrossel zum funkenfreien Schalten der einzelnen Transformatorstufen.
Man hat auch das funkenlose Schalten durch mit der Überschaltdrossel in Reihe geschaltete
Serientransformatoren erzielt,, welche im wesentlichen aus zwei vom Hauptstrom durchflossenen
Spulen bestehen, denen eine kurzschließbare Zusatzwicklung zugeordnet ist. Die Erfindung
bezweckt nun, mit einer geringen Anzahl Arizapfungen am Transformator und von Schaltelementen
eine große Anzahl von Fahrstufen zu erzielen, wobei die den Starkstrom der Antriebsmotoren
führenden Schaltelemente wie bei den bekannten Anordnungen praktisch spannungslos
schalten, also für funkenfreie Unterbrechung gebaut werden können. Dies wird dadurch
erreicht, daß die Oberspannungswicklungen der Überschaltdrosselspule und des Zusatztransformators
unabhängig voneinander an den Haupttransformator angeschlossen werden können, wobei
je nach der Speisung des Zusatztransformators ein Drittel der Stufenspannung den
Motoren ab- oder zugesetzt werden kann. Es sind zwar Schaltungen mit Überschaltdrosselspule
und Zusatztransformator bekanntgeworden. Bei diesen bekannten Anordnungen führen
aber die Oberspannungswicklungen dieser beiden Elemente den gleichen Strom, so daß
ein Zu- und Absetzen von Spannung mittels des Zusatztransformators nicht möglich
ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt die Abb. r das Schaltschema, während die Abb. a ein
Punktschema darstellt, welches die auf den einzelnen Stufen geschlossenen Kontaktstellen
angibt.
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In der Abb. i bedeutet a den Haupttransformator mit den Niederspannungsanzapfungen
o bis B. Die Niederspannungswicklung des Haupttransformators ist bei vorliegendem
Ausführungsbeispiel 'an der Anzapfung q. geerdet. An den Anzapfungen i bis 8 liegt
je ein Schaltelement für funkenfreies Schalten. Von den Schaltelementen r, 3, 5
und 7 sind die zweiten Anschlüsse untereinander verbunden, desgleichen die zweiten
Anschlüsse der Schaltelemente z, q., 6, B. Diese beiden Verbindungsleitungen sind
an die äußeren Enden einer Überschaltdrosselspule b geführt, von deren Mittelanzapfung
aus die Stromleitung zu den Motoren c geht. Von den Motoren führt dann die Stromleitung
weiter über einen Zusatztransformator d und von dort zur Anzapfung o des Haupttransformators.
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Auf dem Kern der Drosselspule b befindet sich eine zweite Wicklung
b', deren eines Ende über den Funkenschalter S an einen
mittleren
Punktdes Haupttransformators gelegt ist. Däs zweite Ende der Zusatzwicklung der
Drosselspule kann durch die Funkenschalter 4' und B' wahlweise an die Transformatorenanzapfungen
8 oder o gelegt werden. Ferner ist ein Widerstand e vorgesehen, welcher durch den
Funkenschalter C der Zusatzwicklung b' der Überschaltdrosselspule
b
parallel geschaltet werden kann.
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Der Zusatztransformator d hat ebenfalls außer der Wicklung, die der
Hauptstrom der Triebmotoren durchfließt, eine zweite Wicklung (Primärwicklung),
deren eines Ende ebenfalls über den Funkenschalter S an einen mittleren Transformatorpunkt
gelegt werden kann und deren anderes Ende durch die Funkenschalter A und B wahlweise
an die Transformatoranzäpfungen 8 oder o angeschlossen -werden kann. Auch
der Primärwicklung des Zusatztransformators ist ein Widerstand f zugeordnet, der
durch den Funkenschalter C dieser Wicklung parallel geschaltet werden kann. Ein
weiterer Funkenschalter D ermöglicht es, den Widerstand f
und bei gleichzeitig
geschlossenem - Funkenschalter C die zweite Wicklung kurzzuschließen. T sind die
Trennschütze für die einzelnen Motoren.
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Aus dem Punktschema gemäß Abb. 2 kann man ersehen, welche Kontaktstellen'
auf den einzelnen Betriebsstufen und den dazwischenliegenden Übergangsstellungen
'jeweils geschlossen sind. Man sieht z: B., daß auf der Stufe i die Kontakte i und
2 a:m Transformator geschlossen sind, so daß die betreffenden Transformatoranzapfungen
an 'die Überschaltdrosselspüle b angeschlossen sind. Von hier läuft der Strom über
die parallelliegenden Motoren c und den Zusatztransformator d zurück zum Transformator.'
Die Zusatzwicklung b' der 'Überschaltdrosselspule b ist derart bemessen und durch
den Funkenschalter S und den Funkenschalter A' so an den Haupttransformator angeschlossen,
daß auch bei Unterbrechung des Schalterelementes i an dem dann freien Ende der Überschaltdrosselspule
b die -dort bisher vorhanden gewesene Spannung aufrechterhalten wird.
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Die einzelnen Transformatorstufenspannungen sind einander gleich,
und der Zusatztransformator d ist derart ausgelegt, daß, je nachdem wie die zweite
Wicklung durch den Funkenschalter A oder B an den Haupttransformator
gelegt ist, der Triebmotorenspannung, welche den eingelegten Schaltern der Transformatorenanzapfungen
entspricht, ein Drittel der Stufenspannung ab- bzw. zugesetzt wird.
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Beispielsweise sei die Spannung an der Transformatoranzapfung o gegen
Ende 40o V, die Spannung an der Anzapfung i - 300 V und die Spannung an der
Anzapfung 2 - 200 V, so hat bei der Fahrstufe i die mittlere Anzapfung der Überschaltdrossel
b eine Spannung von 25o V gegen Erde. Durch den Zusatztransformator wird auf der
Fahrstufe i, da A geschlossen ist, ein Drittel der Stufenspannung von ioo V - also
rund 33 V - abgesetzt. Die Spannungen an den Motorklemmen betragen also
2,50 und 367 V (40o V weniger 33 V). Auf die Motoren selbst wirkt mithin
eine Spannung von z 17 V.
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Die Schalter T und S müssen in der Nullstellung jedenfalls geöffnet
sein. Da ein Schließen dieser Schalter auf der ersten Übergangsstellung zwischen
der Dauerstellung o und i noch nicht erforderlich ist, kann man auch auf dieser
Übergangsstellung die Schalter T und S geöffnet lassen, so' daß die Konstruktion
des betreffenden Nockens vereinfacht wird.
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Auf der Fahrstufe 2- hat sich an der Schaltung der Überschaltdrosselspule
nichts geändert, -dagegen wurde der zweiten Wicklung des Zusatztransformators
d zunächst der Widerstand f parallel geschaltet -(Schalter C), alsdann durch Öffnen
des Funkenschalters A diese Wicklung vom Transformator einseitig abgelöst und darauf
der Widerstand f und damit die zweite Wicklung des Zusatztransformators kurzgeschlossen
(Schalter D). Auf der Fahrstufe :2 wird durch den Zusatztransformator also Spannung
weder zu- noch abgesetzt. Die Spannung an der einen Motorklemme beträgt jetzt 400
V gegen Erde, statt 367 V, und die Motorspannung hat i5o V erreicht, ist also um
ein Drittel der Stufenspannung höher als vorher. Auf der Fahrstufe 3 ist der Kurzschluß
der zweiten Wicklung des Zusatztransformators d wieder aufgehoben, aber die Wicklung
im Vergleich mit derFahrstuft i entgegengesetzt an denHaupttransformator gelegt,
da nunmehr statt des Schalters A der Schalter B geschlossen ist. Jetzt
wird durch den Zusatztransformator .der bei Stufe 2 vorhanden gewesenen Motorspannung
ein Drittel (33 V) der Stufenspannung zugesetzt. Es herrscht also auf Fahrstufe
3 an der einen Motorklemme eine Spannung von 25o V, an der zweiten eine Spannung
von 433 V-geen Erde, und die gesamte Motorspannung beträgt nunmehr 183 V, d. h.
wieder ,ein Drittel der Stufenspannung mehr, als auf Fahrstufe 2 vorhanden war.
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Durch den Zusatztransformator d werden also die durch die Anzapfungen
i bis 8 des Haupttransformators gegebenen acht Fahrstufen verdreifacht.
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Soll jetzt der Übergang von der Fahrstufe 3 auf die Fahrstufe 4 erfolgen,
so liegt zunächst die zweite Wieklung b' der Überschaltdrosselspule b so an dem
Transformator
a, daß bei Unterbrechung dei Schaltstelle i die Spannung
an dem dann freien Drosselspulenende unverändert bleibt. Der Schalter i kann somit
funkenfrei geöffnet werden. Nunmehr wird diese Zusatzwicklung b' der Überschaltdrosselspulen
über den Widerstand e durch Schließen des Schalters C kurzgeschlossen und
darauf die eine Zuleitung zum Haupttransformator durch Öffnen des Funkenschalters
A' geöffnet. Durch Schließen des Funkenschalters B' wird die Wicklung b' der Überschaltdrosselspule
im entgegengesetzten Sinne an den Transformator angeschlossen; C' wird -#yieder
geöffnet und so die Spannung an dem immer noch freien Ende der Überschaltdrossel
b derart geändert, daß jetzt an den beiden Kontakten der Schaltstelle-3 gleiche
Spannung herrscht und dieser Schalter ohne Funkenbildung geschlossen werden kann.
So wiederholt sich gemäß dem Punktschema das Spiel bis zur Fahrstufe 24.
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Um die Zusatzwicklung b' der Überschaltdrosselspule weniger zu beanspruchen,
kann nach dem Wechseln der Transformatoranzapfung diese Zusatzwicklung abgeschaltet
werden. Dann muß allerdings auf den Betrieb mit nur einer Transformatoranzapfung
auf der letzten Fahrstufe verzichtet werden, falls man die sonst auftretende Drosselung
in der dann einseitig belasteten Hauptwicklung der Drosselspule vermeiden will.
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Auf den Fahrstufen a2, 23, 24 ist nur noch die Schaltstelle 8 am Transformator
geschlossen. Der Betriebsstrom für die Motoren geht also über eine einzige Schaltstelle,
während er sich früher auf zwei Schaltstellen verteilte. Bei diesen hohen Stufen
ist aber die Fahrgeschwindigkeit eine so hohe und der Betriebsstrom der Motoren
so weit gesunken, daß eine Schaltstelle für den so verringerten Betriebsstrom ausreicht.
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Die Betrachtung der Fahrstufe 24 zeigt als besonderen Vorteil der
neuen Schaltanordnung noch folgendes: Jede der im Beispiel angenommenen acht Transformatorstufen
habe eine Spannung von ioo V; die Gesamtspannung des Transformators sei also 8oo
V. Auf der Stufe 24 wird durch die Überschaltdrosselspule eine Zusatzspannung gleich
der halben Stufenspannung, also 50 V, zugesetzt, durch den Zusatztransformator
wird eine Spannungserhöhung um 33 V bewirkt, so daß die Motorspannung 883V erreicht,
also um 83 V mehr als die Gesamtspannung des Haupttransformators beträgt. Die Überschaltdrosselspulen
und der Zusatztransformator dienen also nicht nur als Regulierorgane, sondern werden
auch zur Leistungserhöhung ausgenutzt.
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Mit Ausnahme der Kontaktstellen T und S, die als elektröpneumatische
Schütze gedacht sind, sollen alle übrigen Kontaktstellen als sogenannte Nockenschütze
oder Nockenschaltwerke ausgebildet werden. Die Ausführung geschieht dann zweckmäßig
so, daß die Stufenschalter i bis 8 zu einem Nockenschaltwerk zusammengefaßt werden,
die Funkenschalter A-D zu einem zweiten und die Funkenschalter A' bis
C zu einem dritten. Diese drei Schaltwerke sind auch in dem Punktschema zu
den Gruppen I, II und III zusammengefaßt. Der gemeinsame Antrieb dieser voneinander
abhängigen Schaltwerke kann von Hand, durch Elektromotor, durch Druckluftmotor oder
eine andere mechanische Vorrichtung erfolgen