DE622164C

DE622164C - Circuit arrangement for single-phase AC vehicles

Info

Publication number: DE622164C
Application number: DEA69247D
Authority: DE
Inventors: Hermann Hermle
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1933-04-14
Filing date: 1933-04-14
Publication date: 1935-11-21

Description

Schaltungsanordnung für Einphasen-Wechselstromfahrzeuge Es ist bekannt, Einphasen-Induktionsmotoren mit Hilfsphase anzulassen und nach ihrem Hochlaufen als sekundärseitig Dreiphasenstrom liefernden Phasenumformer zu verwenden. An das so geschaffene Dreiphasennetz kann dann ein Drehstrommötor angeschlossen werden. Es wäre vorteilhaft, einen derartigen Umformer für die Hilfsmotoren, wie z. B. Kompressor-, Lüfter-, Ölpumpenmotoren usw., einer Lokomotive zu verwenden, die mit z. B. 5operiodigem Einphasenstrom gespeist wird, da man hierbei die Hilfsmotoren als einfache Drehstrom-Induktionsmotoren ohne Kommutatoren ausbilden kann. Schwierigkeiten bestehen nur insofern, als der Umformer für .die Gesamtleistung derMotoren ausgelegt werden müßte und daher zu groß wird.Circuit arrangement for single-phase AC vehicles It is known Starting single-phase induction motors with auxiliary phase and after they have run up to be used as a phase converter delivering three-phase current on the secondary side. To the The three-phase network created in this way can then be connected to a three-phase motor. It would be advantageous to have such a converter for the auxiliary motors, such as. B. Compressor, To use fan, oil pump motors, etc., of a locomotive that is equipped with e.g. B. 5operiod Single-phase current is fed, since the auxiliary motors are used as simple three-phase induction motors can train without commutators. Difficulties exist only insofar as the Converter for .the total output of the motors would have to be designed and therefore to grows big.

Gemäß der Erfindung wird die Verwendung eines einfachen Umformers dadurch ermöglicht, daß nach dem Hochlaufen des Induktionsmotors (Phasenumformers) der Reihe nach, j e nach Bedeutung der Hilfsmotoren, diese zeitverzögert hochlaufen, und daß Verriegelungen vorgesehen sind; so daß z._B. der Kompressormotor und die Lüftermotoren nie gleichzeitig anlaufen können, selbst wenn der Druckregler für den Kompressormotor oder der Fahrschalter für die Lüftermotoren den Kontakt für die Einschaltung geben sollten.According to the invention, the use of a simple converter this makes it possible that after the induction motor (phase converter) has started up one after the other, depending on the importance of the auxiliary motors, they run up with a time delay, and that locks are provided; so that e.g. the compressor motor and the Fan motors can never start at the same time, even if the pressure regulator is for the compressor motor or the drive switch for the fan motors the contact for should give the activation.

Es ist bei Einphasen-Wechselstromlokomotiven bereits bekannt, die Hilfsmotoren als Drehstrommotoren auszubilden und von einem Phasenumformer aus mit Drehstrom zu speisen. Bei dieser bekannten Vorrichtung soll der Umformer .in erster Linie Strom für die Fahrmotoren liefern. Er ist daher um ein Vielfaches größer als beim Erfindungsgegenstand, da seine. Bemessung im wesentlichen durch die Leistung der- Fahrmotoren vorgeschrieben wird: Es besteht also von vornherein überhaupt nicht :die Aufgabe, die Abmessungen des Phasenumformers auf das durch .die vorliegende Erfindung erzielte Maß herabzusetzen, nämlich 'eine möglichst geringe Leistungsbemessung des allein zur Speisung der Hilfsmotoren dienenden Phasenumformers dadurch- zu erzielen, :daß die Hilfsmaschinen nacheinander in bestimmten Zeitintervallen mittels an sich bekannter zeit-oder drehzahlabhängiger 'Verzögerungseinrichtungen angelassen. werden.It is already known for single-phase AC locomotives that Train auxiliary motors as three-phase motors and from a phase converter with To feed three-phase current. In this known device, the converter should .in first Line supply electricity for the traction motors. It is therefore many times larger than in the subject matter of the invention, because its. Assessment essentially through performance the traction motors is prescribed: It does not exist at all from the outset : the task of changing the dimensions of the phase converter to the through .the present Invention achieved degree to reduce, namely 'the lowest possible performance rating of the phase converter, which is used only to feed the auxiliary motors, : that the auxiliary machines one after the other at certain time intervals by means of itself known time-dependent or speed-dependent delay devices are started. will.

Die Abb. i zeigt ein Schaltungsbeispiel der Erfindung. Mit i ist das Einphasennetz für den Phasenumformer (Induktionsmotor) 16 bezeichnet, das z. B. eine Transformatoranzapfüng für 22o Volt und 50 Per. sein kann. Mit dem Handschalter 2 wird der Induktionsmotor mittels Hilfsphase, Widerstand 3 und Drosselspule q. an- das Netz angeschaltet. Das Abschalten der Hilfsphase und Drossel q. und das Kurzschließen <des Widerstandes 3 wird nach einer bestimmten Zeitmittels eines Zeitschützes 7 durch bffnung des Kontaktes q.' bzw. Schließung es Kontaktes 3' vorgenommen. Dieses Zeitschütz hat ferner einen Hilfskontakt 5', der die Zuführung des Steuerstromes zu den Einschaltvorrichtungen der verschiedenen Hilfsmotoren 2o bis 24 bei gegebenen Voraussetzungen vornimmt. Mit 2o ist der Kompressormotor bezeichnet, mit 2I der Lüfter für den Transformator. Die 1Vlotorenlüfter haben die Bezeichnung 22 und 23; 24 ist der ölpumpenmotor.Fig. I shows a circuit example of the invention. With i that is Single-phase network for the phase converter (induction motor) 16 denotes the z. B. a transformer tap for 22o volts and 50 people. With the hand switch 2 is the induction motor by means of auxiliary phase, resistor 3 and choke coil q. connected to the mains. Switching off the auxiliary phase and throttle q. and the Short-circuiting <the resistor 3 is after a certain time average a Time contactor 7 by opening contact q. ' or closure of the contact 3 'made. This Time contactor also has an auxiliary contact 5 ', which feeds the control current to the switching devices of the various auxiliary motors 2o to 24 given Makes prerequisites. With 2o the compressor motor is designated, with 2I the Fan for the transformer. The 1Vlotorenlüfter have the designation 22 and 23; 24 is the oil pump motor.

Die Maschine 16 wird durch Schließen des Schalters?, und des Kontaktes14 sowie Öffnen des Kontaktes 3' angelassen. Es handelt sich hierbei um ein bekanntes Anlaßverfahren für Einphasen-Induktionsmotoren, welches hier nicht weiter interessiert. Nach dem Hochlauen werden in Abhängigkeit von einem Zeitschütz der Kontakt 4 geöffnet und der Kontakt 3' geschlossen. Von diesem Zeitschütz sind der Einfachheit halber nur die beiden genannten Kontakte dargestellt, Die Voraussetzung für das Einschalten des wichtigstenHilfsmotors, desKompressormotors 2o, ist nur dann gegeben, wenn zunächst der Handschalter 6 und der Druckreglerkontakt z o geschlossen werden, da sonst ein Anlaufen des Kompressors nicht erforderlich ist. Weiterhin ist .der Anlauf 'dieses Motors nur möglich, wenn ein weiteres Zeitschütz 7 entweder in der untersten oder obersten Stellung steht, da nur dann die Stromzufuhr zu dem Einschaltschütz z z .des Motors 2o erfolgen kann. Sind also die Kontakte 6 und ro geschlossen, dann wird der Kompressormotor 2o an Spannung gelegt.The machine 16 is started by closing the switch? And the contact 14 and opening the contact 3 '. This is a known starting method for single-phase induction motors, which is of no further interest here. After the run-up, the contact 4 is opened and the contact 3 'is closed depending on a time contactor. For the sake of simplicity, only the two mentioned contacts of this time contactor are shown. The prerequisite for switching on the most important auxiliary motor, the compressor motor 2o, is only given if the manual switch 6 and the pressure regulator contact zo are first closed, otherwise the compressor does not need to be started is. Furthermore, "the start" of this motor is only possible if another time contactor 7 is either in the lowest or highest position, since only then can the power be supplied to the switch-on contactor of the motor 2o. If the contacts 6 and ro are closed, then the compressor motor 2o is connected to voltage.

Die übrigen Hilfsmotoren werden durch Schließen der Schalter 8 und. 9 über das Zeitschütz 7 angelassen. Das Zeitschütz 7 ist so gebaut, daß bei Entregung nur das unterste Kontaktpaar geschlossen ist. ' Bei - Erregung des Schützes werden der Reihe nach in Zeitabständen von z. B. 5 zu 5- Sekunden die darüberliegenden 3 Kontaktpaare 6', 7', $' geschlossen, so daß also das oberste erst nach 15 Sekunden eingeschaltet wird. In der Endstellung :des Schützes 7 sind also die 3 obersten Kontaktpaare geschlossen, das unterste 9' geöffnet. Sofern der Kompressörmotor 2o infolge Nichtansprechens des Druckreglers nicht anläuft, würde das Schütz 12 nach Verlauf von 5 Sekunden seit demEinschalten des Zeitschützes 7 Steuerspannung erhalten, wenn entweder der Handschalter 8 oder der parallel dazu liegende - Fahrschalterkontakt 9 geschlossen würde. Hierdurch wird z. B. der Transformatorlüfter anSpannung gelegt. Das unterste Kontaktpaar des Schützes 7 ist dabei nichtmehrgeschlossen. DasEinschaltschütz zo für den Kompressormotor kann nun erst wieder über das obersteKontaktpaar8' Spannung erhalten. Vorher erhalten jedoch, z. B, nach Ablauf von io Sekunden, die übrigen Hilfsmotoren, z. B. die Lüftermotoren 22 und 23 sowie der Olpumpenmotor 24 usw., Spannung durch ihre Einschaltschütze 13 bzw. i4.The remaining auxiliary motors are switched on by closing switches 8 and. 9 started via the time contactor 7. The time contactor 7 is constructed in such a way that only the lowest contact pair is closed when de-energized. 'When - excitation of the contactor are sequentially in time intervals of z. B. 5 to 5 seconds the overlying 3 pairs of contacts 6 ', 7', $ 'closed, so that the top one is only switched on after 15 seconds. In the end position: of the contactor 7, the 3 top pairs of contacts are closed, the bottom 9 'is open. If the compressor motor 2o does not start due to the pressure regulator not responding, the contactor 12 would receive control voltage after 5 seconds since the time contactor 7 was switched on, if either the manual switch 8 or the parallel - travel switch contact 9 were closed. This z. B. the transformer fan is connected to voltage. The lowest contact pair of the contactor 7 is no longer closed. The switch-on contactor zo for the compressor motor can now only receive voltage again via the top pair of contacts 8 '. However, received beforehand, e.g. B, after 10 seconds, the remaining auxiliary motors, z. B. the fan motors 22 and 23 and the oil pump motor 24 etc., voltage through their contactors 13 and i4.

Die Schaltung nach vorliegenderErfindung gestattet also eine gleichzeitige Kontaktgabe durch den Druckregler und den Fahrschalter, ohne daß z. B. .der Kompressormotor und der Transformatorlüftermotor gleichzeitig hochlaufen. Durch die Maßnahme der Zeitverzögerung im Einschalten der verschiedenen Motoren und ihre gegenseitige Regelung ist es möglich, den Phasenumformer (Induktionsmotor), möglichst klein zu halten, während sonst unwirtschaftlichgroße undschwere Motoren aufgestellt werden müssen. Auch würde weiterhin ein gleichzeitiges Anlaufen mehrerer Motoren infolge der starken Spanriungsschwankungen eines Bahnnetzes nicht erfolgen können, wenn nicht durch zusätzliche Mittel .die Spannung des Induktionsmotors, z. B. durch einen Drehtransformator, konstant gehalten würde. Auch eine derartige Anordnung ist schwer und teuer.The circuit of the present invention thus allows simultaneous Contact by the pressure regulator and the drive switch without z. B.. The compressor motor and the transformer fan motor start up at the same time. By the action of the Time delay in switching on the various motors and their mutual regulation it is possible to keep the phase converter (induction motor) as small as possible, while otherwise uneconomically large and heavy engines have to be installed. Simultaneous starting of several motors would also continue as a result of the strong Fluctuations in tension in a rail network cannot occur, if not through additional means .the voltage of the induction motor, e.g. B. by a rotary transformer, would be kept constant. Such an arrangement is also heavy and expensive.

Wie aus :dem-Schaltbild ersichtlich ist, sind zwei Phasen des Phasenumformers nur für die Durchgangsleistung .der einzelnen angeschlossenen Drehstrommotoren zu bemessen, da auch nur zwei Phasen der Drehstrommotoren am Netz liegen. Läuft der Phasenumformer, ohne belastet zu sein, so ist kein kreisförmiges, sondern !ein elliptisches Drehfeld vorhanden. Wird jedoch einer der Hilfsmotoren angeschlossen, so nimmt dieses elliptische Drehfeld eine mehr kreisförmige Gestalt an. Eine derartige Drehfeldänderung wird :durch vermehrtes Anschließen von Motoren verstärkt und damit das Drehstromnetz verbessert. Erfahrungsgemäß braucht man deshalb bei der Auswahl der Typenleistung des Phasenumformers nur rund 1/s dergesamten kVA-Leistung tierangeschlossenen Motoren zugrunde zu legen. Dabei ist allerdings zu beachten, daß der Phasenumformer die Anlaufleistung des größten der Hilfsmotoren bewältigen muß. Würde die Anordnung nicht gemäß der Erfindung erfolgen, so müßte der Phasenumformer für die Anlaufleistung sämtlicher angeschlossenen Hilfsmotoren bemessen werden.As can be seen from the circuit diagram, there are two phases of the phase converter only for the throughput of the individual connected three-phase motors dimensioned, since only two phases of the three-phase motors are connected to the network. Does the Phase converter, without being loaded, is not a circular one, but an elliptical one Rotating field available. However, if one of the auxiliary motors is connected, it takes elliptical rotating field takes on a more circular shape. Such a rotating field change is: strengthened by connecting more motors and thus the three-phase network improved. Experience has shown that you therefore need to select the type of power of the phase converter only around 1 / s of the total kVA output of animal-connected motors to be based on. It should be noted, however, that the phase converter the Must cope with starting power of the largest of the auxiliary motors. Would the arrangement do not take place according to the invention, the phase converter would have to for the starting power of all connected auxiliary motors are dimensioned.

Die Zeitverzögerung kann in dem gezeigten Beispiel durch zeitverzögerte Relais oder auch durch Fliehkraftschalter erfolgen, welch letztere z. B. den Kontakt für die Steuerstromzuführung zum entsprechenden Einschaltschütz erst dann geben, wenn der vorher anlaufende Motor auf Drehzahl kommt. So ließe sich z. B. im gegebenen Falle die Kontaktgabe für den Anlauf der Lüftermotoren durch einen Fliehkraftschalter erzielen, der am Transformatorlüftermotor angebracht-ist. Die Zeitverzögerung für das Einschalten der Hilfsmotoren kann um so kürzer werden, je mehr Motoren bereits zum Anlaufen gekommen sind, da diese alle .das Drehstromnetz verstärken helfen.In the example shown, the time delay can be time-delayed Relay or by centrifugal switch, the latter z. B. the contact for the control current feed to the corresponding switch-on contactor only then when the previously started motor comes up to speed. So z. B. in the given Case the contact for the start of the fan motors by a centrifugal switch that is attached to the transformer fan motor. The time delay for switching on the auxiliary motors can be shorter, the more motors there are already have come to a start, as they all help to strengthen the three-phase network.

DieVerriegelungsschaltung zwischenKompressormotor 2o und z. B. dem Motor 2i- für den Transformatorlüfter läßt sich ebenfalls durch einen Fliehkraftschalter bewirken. Die Abb. a zeigt diese Lösung.The interlocking circuit between compressor motor 2o and e.g. B. the Motor 2i- for the transformer fan can also be controlled by a centrifugal switch cause. Fig. A shows this solution.

Der Druckreglerschalter hat hierbei zwei Kontakte, und zwar den Kontakt io- zuv Steuerung des Schützes ii für- den Kompressormotor 2o und einen Kontakt io', welcher zur Steuerung des Zeitschützes ; dient. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist der Kontakt io' nochmals, und zwar in den Stromkreis des Schützes 7, eingezeichnet. Parallel zum Kontakt io' liegt ein vom Motor 2o gesteuerter Fliehkraftschalter 17.The pressure regulator switch has two contacts, namely the contact io- zuv control of the contactor ii for the compressor motor 2o and a contact io ', which is used to control the time contactor; serves. For better clarity sake the contact io 'again, namely in the circuit of the contactor 7, drawn. A centrifugal switch controlled by the motor 2o is located parallel to the contact io ' 17th

Der Kompressormotor 2o kann eingeschaltet werden, wenn der Handschalter 6 und .das oberste Kontaktpaar io desDruckreglerschalters geschlossen sind. Hierdurch öffnet sich dessen unteres Kontaktaar io', so daß die Spule des Zeitschützes 7 nicht anziehen kann. Erst wenn der Kompressormotor eine bestimmte Drehzahl erreicht hat, wird der untereKontakt io' durch den Fliehkraftschalter 17 überbrückt, so daß jetzt auch das Schütz 7 Spannung erhalten kann, wodurch der Reihe nach zeitverzögert die übrigen Hilfsmotoren anlaufen können. -Um die vorgeschlagene Lösung für einen Kompressormotor anwenden zu können, ist ein druckentlasteter Anlauf des Kompressors erforderlich, da sonst der Phasenumformer für Vollastanlauf zu große Abmessungen erhalten würde. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Kompressormotor aus der Anordnung herauszunehmen, ihn als Kollektormotor für Lastanlauf auszulegen und dann die übrigen Motoren entsprechend der vorgeschlagenen Schaltanordnung zeitverzögert einschalten zu lassen.The compressor motor 2o can be switched on when the manual switch 6 and the top pair of contacts io of the pressure regulator switch are closed. This opens the lower pair of contacts io ', so that the coil of the time contactor 7 cannot attract. Only when the compressor motor has reached a certain speed is the lower contact io ' bridged by the centrifugal switch 17 , so that the contactor 7 can now also receive voltage, whereby the other auxiliary motors can start up with a time delay. In order to be able to use the proposed solution for a compressor motor, a pressure-relieved start-up of the compressor is necessary, since otherwise the phase converter would be too large for full-load start-up. However, there is also the possibility of removing the compressor motor from the arrangement, designing it as a commutator motor for load start-up and then having the other motors switched on with a time delay in accordance with the proposed switching arrangement.

Die vorgeschlagene Lösung hat den großen Vorteil, trotz der Zugförderung mit Einphasenstrom bei z. B. 5o Per. auf der Lokomotive sämtliche Hilfsmotoren als Drehstrommotoren ausbilden zu können, die bekanntlich besonders leicht und billig und infolge des Fehlens der Bürsten betrieblich besonders vorteilhaft sind.The proposed solution has the great advantage, despite the train support with single-phase current at z. B. 5o per. On the locomotive all auxiliary engines as To be able to train three-phase motors, which are known to be particularly easy and cheap and are particularly operationally advantageous due to the lack of brushes.

Claims

PATENT CLAIMS i. Circuit arrangement for single-phase AC vehicles, in which the auxiliary motors are designed as three-phase motors and one as an induction motor Phase converters executed with auxiliary phase are fed with three-phase current, thereby characterized in that the phase converter has a smaller type power than the sum the performance of the auxiliary motors, but for the starting performance of the largest the auxiliary motors is sized, while the auxiliary motors for the purpose of gradual Reinforcement of the three-phase network one after the other, for example by time-dependent or speed-dependent Delay means in the order of their importance - (e.g. compressor, fan, Pump motor), must be switched on.

2. Circuit arrangement according to claim i, characterized marked that the auxiliary motors only necessary when the traction motors are running, such as B. Motor fan (22, 23) and transformer fan (2r), through the travel switch (Contact 9) or controlled by a special manual switch (8) that too whose start-up is again made time-dependent and that interlocks are provided are, through which a simultaneous start of the compressor motor (2o) and the Fan motors (2i to 23) is prevented.

3. Circuit arrangement according to claim i and 2, characterized in that one by the travel switch (contact 9) or -The special hand switch (8) controlled, provided with several operating positions Time contactor (7) only in its release position (contact 9 ') and in its last operating position (Contact 8 ') the control circuit for the switch-on contactor (i i) of the compressor motor (2o) closes this control circuit in the other operating positions interrupts and the control circuits for the contactors (i3, i ¢) of the other auxiliary motors (22, 23 or 2q.) Keeps closed. q ..

Circuit arrangement for vehicles according to claim i to 3, characterized in that the phase converter (i6) is dimensioned so that it is of the same order of magnitude as the next most important in terms of performance Motor (supercharged motor 2o).

5. Circuit arrangement for vehicles according to claim i to q., characterized in that the delay by time relay or centrifugal switch or by combining the two arrangements.

6. Circuit arrangement according to claims i to 5, characterized in that the time-delayed activation already z. B. takes place at half the number of revolutions of a previously switched on engine. 7th

Circuit arrangement according to Claims z to 6, characterized in that the time delay for switching on the auxiliary motors is selected to be shorter, the more motors in each case come to run. B.

Circuit arrangement according to Claims i to 7, characterized in that that the compressor motor is depressurized. starts up.

9. Circuit arrangement according to claim i to 8, characterized in that the pressure regulator switch controlling the compressor motor (2o) in his working position, d. H. when switching on the compressor motor (2o), the The control circuit for the contactor (7) controlling the other auxiliary motors is interrupted (Contact io '), and that the break contact (io') when a certain Speed of the compressor (2o), for example by one controlled by it _p'liehkraftschalter (z7) is bridged.