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Elektrischer Fahrzeugantrieb Die Erfindung bezieht sich auf elektrische
Fahrzeugantriebe mit zwei in Kaskadenschaltung verwendbaren Induktionsmotoren mit
gemeinschaftlichem Anlaßwiderstand, von denen wahlweise sowohl der Vordermotor als
auch der Hintermotor auch als Einzelmotor mit je einer anderen Geschwindigkeitsstufe
arbeiten kann. Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Anordnung so zu treffen,
daß der ilbergang von einer Geschwindigkeitsstufe auf die andere ohne Unterbrechung
der Leistungsübertragung erfolgen kann. Dieser Zweck wird der Erfindung gemäß dadurch
erreicht, daß bei jedem Motor der Anker sowohl durch den Anlaßwiderstand als auch
unabhängig von diesem kurzschließbar ist.
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Es war bei Fahrzeugantrieben der obenbezeichneten Gattung bereits
bekannt, beim Hintermotor, wenn dieser als Einzelmotor arbeitet, den den Anker oder
Sekundärteil bildenden Läufer durch einen Anlaßwiderstand kurzzuschließen, wobei
jedoch der Anker nicht auch unabhängig vom Anlaßwiderstand kurzschließbar ist. Ferner
ist bei diesen Fahrzeugantrieben, wenn - der Hintermotor in K.askadenschaltung arbeitet,
der in diesem Falle den Anker oder Sekundärteil bildende Ständer des Hintermotors
kurzschließbar, wobei jedoch der Anker nicht auch durch den Anlaßwiderstand kurzschließbar
ist. Es ist also in dem vorbekannten Falle nicht möglich, den: Anker sowohl durch
den Anlaßwiderstand als auch unabhängig von diesem kurzzuschließen, wodurch beim
Erfindungsgegenstande in der im folgenden näher erläuterten Weise möglich ist, daß
man ohne Unterbrechung der Leistungsübertragung von einer Geschwindigkeitsstufe
auf eine andere übergehen kann.
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Auf der Zeichnung ist ein für Schienenfahrzeuge bestimmtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert, bei dem der Vordermotor durch einen Einphasenmotor gebildet,
wird, der in bekannter Weise mit einem Hilfsläufer versehen ist, der eine zugleich
als Wechselstromkurzschlußwicklung und als Gleichstromerregerwicklung wirkende Wicklung
trägt, und zwar zeigt Abb. i ein Schaltbild, in dem sämtliche für die einzelnen
Geschwindigkeitsstufen in Frage kommenden Stromkreise dargestellt sind.
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Abb. 2 bis i q. zeigen Schaltbilder, in denen im wesentlichen nur
die für die einzelnen Geschwindigkeitsstufen in Frage kommenden Stromkreise dargestellt
sind, und- zwar beziehen sich -Abb.2 bis 5 auf die niedrigste Geschwindigkeitsstufe,
Abb. 6 bis io auf die mittlere Geschwindigkeitsstufe, -Abb. r i bis i q. auf die
-höchste. Geschwindigkeitsstufe.
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A bezeichnet das Einphasennetz, aus dem der den Vordermotor bildende
Einphaseninduktionsmotor
gespeist wird. Dieser besteht (Abt. i)
aus dem Ständer B, dem Hilfsläufer C und dem Hauptläufer D. Der Ständer B trägt
eine Wicklung B1 (Abt. 2 bis 14), die durch eine einen Schalter a2 enthaltende Leitung
ä1 an das Einphasennetz A angeschlossen und in bekannter Weise dreiphasig ausgebildet
ist, damit dem Ständer auch Drehstrom entnommen werden kann. Cl bezeichnet die auf
dem Hilfsläufer C angeordnete Wicklung, die in bekannter Weise gleichfalls dreiphasig
ausgebildet ist und im Betrieb gleichzeitig von dem zur Vernichtung. des gegenläufigen
Drehfeldes- dienenden Wechselstrom und dem ein wirksames gleichläufiges Drehfeld
liefernden und zur Synchronisierung des Hilfsläufers dienenden Gleichstrom durchflossen
wird. Der den Anker des Motors bildende Hauptläufer D trägt eine an drei Schleifringe
-dl angeschlossene Dreiphasenwicklung D2. Der Hintermotor wird durch einen Drehstrommotor
mit einem Ständer E und einem Läufer F gebildet. Der Ständer E trägt eine Dreiphasenwicklung
El und der den Anker des Motors bildende Läufer F eine an drei Schleifringe f1 angeschlossene
Dreiphasenwicklung F2. Beide Motoren arbeiten auf das gleiche Triebwerk, so daß
sie schon durch die zwischen Rad und Schiene auftretende Reibung zwangsläufig verbunden
sind. Unabhängig hiervon sind sie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch
noch dadurch zwangsläufig verbunden, daß die Läufer D und F auf einer gemeinschaftlichen
Welle sitzen, so daß beide Läufer nur-Mit gleicher Drehzahl umlaufen können. Der
Drehstrommotor E, F hat eine kleinere Polzahl als der Einphasenmotor B, C, D. Für
beide Motoren ist ein gemeinschaftlicher, als Wasserwiderstand ausgebildeter Anlaßwiderstand
G vorgesehen, dessen einstellbarer Teil drei Elektrodengl trägt. _ An die Schleifringe
dl des Einphasenmotors ist eine Dreiphasenleitung H (Abt. i ) angeschlossen, die
sich in eine einen Schalter J1 enthaltende Kurzschlußleitung J, .eine einen Schalter
I(1 enthaltende, an die Ständenvicklung E'1 des Drehstrommotors angeschlossene Leitung
,K und eine einen Schalter L1 enthaltende, zu den Elektroden g1 des Anlaßwiderstandes
G führende Leitung L verzweigt. An die Schleifringe f 1 des Drehstrommotors ist
eine Leitung M angeschlossen, die sich in eine einen Schalter NI enthaltende Kurzschlußleitung
N und eine einen Schalter P1 enthaltende Leitung P verzweigt, die ebenso wie die
LeitungL mit den Elektrodengl des Anlaßwiderstandes G in Verbindung steht. Die StänderwicklungEl
des Drehstrommotors steht durch eine einen Schalter R1 enthaltende Leitung ,R auch
mit der dreiphasigen Ständer- , wicklung Bi des Einphasenmotors in Verbindung.
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Sollen die beiden Motoren auf der der Summe der Polzahlen entsprechenden
niedrigsten Geschwindigkeitsstufe in Kaskadenschaltung arbeiten, so werden bei der
öffnungsstellung des Ailaßwiderstandes C, g', nachdem der Schalter a2 eingerückt
ist, zunächst die Schalter K1 und PI in die Schließstellung gebracht, während die
übrigen Schalter in der Öffnungsstellung bleiben. Es entsteht dann das Schaltbild
nach Abb. 2, in dem die Läuferwicklung D2 des Einphasenmotors mit der Ständerwicklung
E'1 des Drehstrommotors durch die Leitung I( verbunden ist und die Elektroden g1
des Anlaßwiderstandes durch die Leitungen P und M an die Läuferwicklung F2 des Drehstrommotors
angeschlossen sind. Hierauf werden beide Motoren durch allmähliches Einschalten
des Anlaßwiderstandes G, g1 angelassen, wie in Abb. 3 veranschaulicht ist. Nunmehr
wird, wie Abb. q. zeigt,. durch Einrücken des Schalters Ni die Leitung
M, N kurzgeschlossen, wodurch an der Wirkung der beiden Elektromotoren-elektrisch
nichts geändert wird. Schließlich wird der Anlaßwiderstand ausgeschaltet und durch
Ausrücken des _Schalters PI vom Drehstrommotor abgetrennt, wodurch an der Wirkung
der beiden Motoren elektrisch gleichfalls nichts geändert wird. Diese laufen nun
in der aus Abb. 5 ersichtlichen Schaltung im Beharrungszustand auf der niedrigsten
Geschwindigkeitsstufe.
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Zum übergang auf die nächsthöhere Geschwindigkeitsstufe, auf der der
Einphasenmotor allein arbeiten soll, wird zunächst der in der öffnungsstellung befindliche
Anlaßwiderstand Cr, g l durch Schließen des Schalters L1 (Abt. i) über die Leitung
L an die Läuferwicklung D2 des Einphasenmotors angeschlossen. Es entsteht dann die
Schaltung nach Abb. 6, bei der an der Wirkung der beiden Motoren elektrisch noch
nichts geändert ist. Nunmehr wird der Anlaßwiderstand, wie Abb. 7 zeigt, bis zu
einer bestimmten mittleren Stellung eingeschaltet. Die Stromzufuhr zum Drehstrommotor
ist jetzt erheblich vermindert, so daß seine Leistung entsprechend gesunken ist.
Dagegen ist die Leistung des Einphasenmotors entsprechend gestiegen. Wenn jetzt,
wie Abb. 8 zeigt, durch Ausrücken des Schalters N1 die Kurzschluß1eitung N und durch
Ausrücken des Schalters K1 die Leitung I( geöffnet wird, fällt die verringerte Leistung
des Drehstrommotors weg, und das Fahrzeug wird vom Einphasenmotor mit erhöhter Leistung
allein angetrieben. Der Übergang ist also ohne Unterbrechung der Leistungsübertragung
erfolgt. Die Leistung des Einphasenmotors ist allerdings noch geringer als die Volleistung
beider
Motoren in Kaskadenschaltung, sie erreicht aber den gleichen Wert, wenn der Anlaßwiderstand
jetzt, wie Abb. 9 zeigt, kurzgeschlossen wird und damit über den Anlaßwiderstand
zugleich die Läuferwicklung D2 des Einphasenmotors kurzgeschlossen ist. Nunmehr
wird das Einrücken des Schalters P die Läuferwicklung D' unabhängig von dem Anlaßwiderstand
durch die Leitung J kurzgeschlossen, wodurch an der Wirkung des Einphasenmotors
elektrisch nichts geändert wird. Hierauf wird der Anlaßwiderstand G, g1 in die öffnungsstellung
gebracht und durch Ausrücken des Schalters L1 vom Einphasenmotor abgetrennt, wodurch
an der Wirkung des Motors gleichfalls nichts geändert wird. Dieser arbeitet jetzt,
wie Abb. i o zeigt, mit kurzgeschlossener Läuferwicklung D2 allein und treibt das
Fahrzeug mit einer seiner Polzahl entsprechenden höheren Geschwindigkeit an.
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Zum übergang auf die höchste Geschwindigkeitsstufe, auf der der mit
einer kleineren Polzahl als der Einphasenmotor ausgeführte Drehstrommotor allein
arbeiten soll, wird zunächst durch Einrücken des Schalters R1 (Abb. i) die Leitung
R geschlossen und damit die StänderwicklungE1 des Drehstrommotors an die Ständerwicklung
Bi des - Einphasenmötors angeschlossen. Außerdem wird durch Einrücken des Schalters
P1 der noch in der öffnungsstellung befindliche Anlaßwiderstand G, g1 durch die
Leitungen P und M an die LäuferwicklungF2 des Drehstrommotors angeschlossen. Es
ist jetzt die Schaltung nach Abb. i i entstanden, die sich hinsichtlich der elektrischen
Wirkung von der Schaltung nach Abb.io nur dadurch unterscheidet, daß durch den der
Ständerwicklung B1 des Einphasenmotors entnommenen Drehstrom im Ständer E des noch
leerlaufenden Drehstrommotors ein Drehfeld erzeugt wird. An der Leistung des Einphasenmotors
ist hierdurch noch nichts geändert. Nunmehr wird der Anlaßwiderstand G, g1, wie
Abb. 12 zeigt, bis zu einer bestimmten mittleren Stellung eingeschaltet. Die Leistung
des Drehstrommotors ist jetzt schon auf einen beträchtlichen Wert gestiegen, während
die Leistung des Einphasenniotors entsprechend vermindert ist. Wenn jetzt, wie Abb.13
zeigt, durch Ausrücken des Schalters J1 die Kurzschlußleitung J geöffnet wird, fällt
die verminderte Leistung des Einphasenmotors weg, und das Fahrzeug wird mit beträchtlicher
Leistung vom Drehstrommotor allein angetrieben. Der Übergang ist also ohne Unterbrechung
der Leistungsübertragung erfolgt. Die Leistung des Drehstrommotors ist allerdings
noch geringer als die Volleistung des Einphasenmotors, sie steigt aber auf den gleichen
Wert, wenn jetzt der Anlaßwider-. stand G, g1, wie Abb. 13 zeigt, kurzgeschlossen
wird. Nunmehr wird. durch. Einrücken des Schalters Ni die Läuferwicklung F- des
Drehstrommotor s unabhängig von dem AnlaßNviderstand G, g 1 durch die Leitung N
kurzgeschlossen, wodurch an der Wirkung des Drehstrommotors elektrisch nichts geändert
wird. Hierauf wird der Anlaßwiderstand G, g 1 in die öffnungsstellung gebracht und
durch Ausrücken des Schalters P1 vom Drehstrommotor abgetrennt, wodurch an der Wirkung
des Drehstrommotörs gleichfalls nichts geändert wird. Dieser arbeitet jetzt, wie
Abb. 1 ¢ zeigt, mit kurzgeschlossener Läuferwicklung F2 allein und treibt das Fahrzeug
entsprechend seiner kleineren Polzahl mit der höchsten Geschwindigkeit an.
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Für die Schalter 1(l, Ri, L1 und P', die zur Herstellung der den verschiedenen
Geschwindigkeitsstufen entsprechenden Schaltungen dienen, werden zur Sicherung der
Motoren gegen Durchbrennen zweckmäßig Gesperre vorgesehen, die mit dem die Elektroden
g1 tragenden einstellbaren Teil des Anla.ßwiderstandes derart in Verbindung stehen,
daß die Schalter nur bei der öffnungsstellung der Elektroden g1 zum Einrücken freigegeben
werden und bei jeder anderen Stellung der Elektroden gegen Verstellung im Sinne
des Einrückens gesichert sind.
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An Stelle des Einphasenmotors könnte als Vordermotor auch ein Drelistrommotor
benutzt werden.