DE630892C - Schaltanordnung zum Anlassen von Hauptstrommotoren, insbesondere fuer elektrische Fahrzeugantriebe - Google Patents

Description

Es ist bekannt, bei Gleichstromfahrzeugen, die mit Hauptstrommotoren ausgerüstet sind, dadurch eine Verringerung der Strom- und Bremskraftstöße in der Kurzschlußbremsperiode herbeizuführen, daß man- eine kleine, frei laufende Dämpfungsdynamo parallel zum Feld des generatorisch laufenden Motors schaltet und beim Übergang von einer Bremsstufe auf die nächste die Erregung dieser Hilfsmaschine umschaltet. Die Hilfsmaschine stellt dabei gewissermaßen einen variablen Shunt dar, indem sie beim Einschalten auf die nächst höhere Bremsstufe zuerst motorisch laufend dem Feldkreis Strom entzieht und damit die Strom- und Feldspitze abbricht. Mit steigender Drehzahl verringert sich der den Ankerkreis derErregermaschine durchfließende Strom, so daß bei absinkender Drehzahl des Hauptmotors das Feld weniger stark herunter-

ao geht, als es bei Einstellung eines konstanten Parallelwiderstandes zum Feld geschehen würde. Das praktische Ergebnis dieser Anordnung ist eine wesentliche Verkleinerung der Strom- und Zugkraftstöße beim Bremsen,

«5 verglichen mit normaler Kurzschlußbremsschaltung.

Die Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für die Fahrschaltung, also im Motorbetrieb, eine Abflachung der Stromspitzen tind der Zugkraftstöße durch Benutzung einer

frei laufenden Ausgleichsmaschine zu erzielen. Die Erfindung besteht darin, daß der Anker der Ausgleichs- bzw. Dämpfungsmaschine in Reihe mit der Feldwicklung des Arbeitsmotors, beispielsweise des Bahnmotors, gelegt und daß parallel zu diesem Stromzweig ein Ohmscher oder induktiver Widerstand angeordnet wird. Dabei kann die Feldwicklung der Hilfsmaschine in jeder beliebigen bekannten Art erregt sein, sie kann also im Neben-Schluß zum Anker oder parallel zur Summe von Anker und Hauptfeldwicklung liegen; sie kann auch vom Netz aus fremd erregt sein oder schließlich als Hauptstrom- oder Kompoundwicklung ausgebildet werden. ·

Äußerlich ähnliche Schaltanordnungen sind zwar bekanntgeworden, doch findet dabei keine frei laufende Hilfserregermaschine Verwendung, sondern nur eine Antriebserregermaschine, die stets in der Nutzbremsschaltung als Generator läuft. Im Gegensatz dazu arbeitet die Hilfserregermaschine nach der Erfindung abwechselnd je nach den vorliegenden elektrischen Verhältnissen als Motor oder als Generator, und ihre EMK wird in der Fahrschaltung beim Übergang von einer Stufe zur nächsten durch Umpolung der Feldwicklungsklemmen umgekehrt. Der Stabilisierungswiderstand wird ferner bei der bekannten Anordnung von der Summe des Anker-

*; Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Louis Monath in Berlin und Wilhelm Welsch in Berlin-Niederschönhausen.

stromes und Feldstromes durchflossen. Bei der erfindungsgemäßen Schaltung dagegen ist der Ohmsche Widerstand parallel zur Summe von Feldwicklung und Erregeranker gelegt, so daß der Widerstandsstrom die Differenz von Ankerstrom und Feldstrom ist. Man kennt auch weiterhin schon eine stufenlose Steuerung von Gleichstrom, die durch Vorschalten eines Motorgenerators mit fremderregter Dynamo erzielt wird. Dieses Regelverfahren beruht darin, den Bahnmotoren eine stets veränderliche Spannung zuzuführen, die sich als Resultierende aus der Netzspannung und den Zusatzspannungen der Motorgeneratordynamo ergibt. Außerdem wird der Motor noch vom Netz gespeist. Im Gegensatz dazu wird durch die Anlaßschaltung nach der Erfindung eine selbsttätige Feldregelung vorgenommen und in neuartiger Weise der FeIdkreis beeinflußt. Lediglich eine kleine frei laufende Einankermaschine wird benötigt, die zwar für gewisse Bruchteile des Ankerstromes, aber nur für eine Spannung in der Größenordnung der Erregerspannung zu bemessen ist. Sie hat also nur einige wenige Prozente der Gesamtleistung des Fahrzeuges aufzubringen. Bei der bekannten Steuerung ist jedoch ein Motorgenerator sehr erheblicher Größe notwendig, dessen Dynamoanker etwa die Netzspannung aufbringen muß.

Die Erklärung der Wirkungsweise sei an Hand der Abb. 1, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf eine Bahnsteuerung darstellt, gegeben. Es ist hier der Einfachheit halber nur ein Motor α dargestellt, während bekanntlich die meisten Fahrzeuge zwei- oder viermotorig ausgebildet sind. Wie - ersichtlich, liegt der Anker b der Hilfsmaschine in Reihe mit der Hauptfeldwicklung/ des Motors α. Parallel zu dieser aus Anker b und Hauptfeldwicklung f bestehenden Reihe ist ein Widerstand w geschaltet. Die Feldwicklung c der Hilfsmaschine b liegt parallel zu diesen beiden Stromkreisen. Wird beispielsweise angenommen, daß auf Fahrstufe 1, d. h. bei Vorschaltung des gesamten Anlaßwiderstandes d, ein bestimmter Strom den Hauptmotor a durchfließt, so setzt sich die frei laufende Hilfsmaschine h motorisch in Bewegung und drängt mit steigender Drehzahl den Strom aus dem Feldkreis in den Shuntkreis hinüber. Schaltet man jetzt auf Fahrstufe 2 über, was bekanntlich durch Kurzschließen bzw. Abschalten eines Teiles des Anlaßwiderstandes d geschieht, und polt gleichzeitig die Feldwicklung der Hilfsmaschine um (Abb. 2), so ändert sich die Polarität der EMK der Hilfsmaschine, die jetzt also infolge des in der Schwungmasse ihres Ankers aufgespeicherten Arbeits-Vermögens zunächst in der gleichen Drehrichtung als Dynamo läuft, so daß die auf die Feldwicklung wirkende Klemmenspannung ,gegenüber der Spannung an den Klemmen der Shunts um einen gewissen Betrag erhöht wird. Hierdurch steigt der Anteil des Feldstromes am Gesamtstrom, also der Erregungsgrad des Motors. Diese Steigerung der Feldstärke und damit der Gegen-EMK des Hauptmotors drückt die Stromspitze und auch die Zügkraft herunter. Der frei laufende Anker der Ausgleichsmaschine wird hierdurch schnell abgebremst, kommt zum Stillstand und läuft dann in der umgekehrten Drehrichtung motorisch hoch, auf diese Weise das Feld des Hauptmotors schwächend und damit die Stromaufnahme erhöhend. In dieser Weise wird durch das angegebene Verfahren der Stromverlauf beim Anlassen, der ohne Ausgleichsmaschine in Abb. 3 durch die Kurve 1 dargestellt ist, auf die abgeflachte, punktiert gezeichnete Kurve 2 umgeändert. In ähnlicher Weise wird die Pulsation der Zugkraft verringert, die bekanntlich in jedem Augenblick dem Produkt von Strom und Feld proportional ist. Durch die Verringerung dieser Zugkraft- und Stromstöße, also durch das elastischere Verhalten der Anlage, wird es möglich, die Zahl der Fahrstufen gegenüber der normalen Anordnung zu verringern und damit einfachere und billigere Fahrschalter zu erhalten.

Es ist möglieh, die gleiche Hilfsmaschine für die Fahr- und Bremsperiode zu verwenden, indem sie bei Motorbetrieb nach der vorliegenden Erfindung geschaltet wird, während sie bei Generatorbetrieb in bekannter Weise in Parallelschaltung zur Feldwicklung des Hauptmotors betrieben wird.

In gewissen Fällen wird es sich empfehlen, die Hilfsmaschine nach Erreichen der letzten Fahrstufe zu überbrücken bzw. abzuschalten, um zu große Erwärmung ihres Ankers und entsprechende Verluste zu vermeiden. Im Hinblick auf kurzzeitige Stromunterbrechungen und schnell wiederkehrende Spannung kann evtl. der Parallelwiderstand ze/ induktiv gemacht werden.

Zur Regelung der Beschleunigung der Hilfsmaschine ist zwecks Beeinflussung des Stromverlaufes oder zur Verhinderung unzulässig hoher Drehzahl gegebenenfalls eine Schwungmasse oder die Kupplung mit einem Lüfter zweckmäßig.

Beim Lauf der Hilfsmaschine mit konstanter höchster Drehzahl, beispielsweise auf der letzten Fahrstufe nach Beendigung ihrer Beschleunigungsperiode, muß sie zur Aufnahme des betriebsmäßigen Feldstromes der Hauptmotoren geeignet sein. Man könnte nun die Verluste so groß wählen, daß sie bei der höchst vorgesehenen Drehzahl diesem Strom entsprechen. Zu diesem Zweck kann man bei-

spielsweise den Hilfsmotor mit einem Lüfter versehen, der die erforderliche Last herstellt. Im allgemeinen ist es jedoch vorteilhafter, den Anker der Hilfsmaschine mit einem Parallelwiderstand r zu versehen (in Abb. 2 punktiert gezeichnet), der so bemessen ist, daß sein Strom nebst dem des leerlaufenden Ankers dem verlangten Feldstrom der Hauptmotoren entspricht.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltanordnung zum Anlassen von Hauptstrommotoren, insbesondere für elektrische Fahrzeugantriebe, unter Benutzung einer einankrigen, auf die Hauptstrommotorerregung einwirkenden Hilfserregermaschine, deren motorisch arbeitender Anker nach Bedarf mit zusätzlicher Schwungmasse ausgerüstet oder auch zusätzlich durch Flügelrad belastet, im übrigen aber frei laufend und nur mit einer Ankerwicklung versehen ist, und deren feststehendes Feld bei jedem Übergange von einer Fahrstufe auf die nächstfolgende umgepolt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der motorisch frei laufende Anker (b) der Hilfserregertnaschine mit der Feldwicklung (/) des Hauptmotors (a) in Reihe und zu dieser Reihe ein Ohmscher oder ein induktiver Widerstand (w) parallel geschaltet ist.
2. 2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der letzten Fahrstufe der Anker (b) der Hilfserregermaschine überbrückt oder aus dem Stromkreise der Hauptfeldwicklung (/) ausgeschaltet ist.
3. 3. Schaltanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Anker (b) der Hilfserregermaschine ein einstellbarer Widerstand (r) geschaltet ist, der den Feldstrom der Hauptmotoren durch Beeinflussung ihres Feld-Shunt-Verhältnisses regelt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen