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Schaltung für mehrmotorige Gleichstromantriebe mit Hauptstrom- oder
Verbundmotoren Die vorliegende Erfindung bezieht sich sowohl auf das Anfahren als
auch auf die Kurzschlußbremsung mehrerer Hauptstrommotoren, deren Anker parallel
geschaltet sind. Ihre Hauptanwendung erstreckt sich auf das Gebiet der elektrischen
Bahnen. Um die während des Anlassens oder auch Kurzschlußbremsens infolge stufenweiser
Abschaltung des Ankervorwiderstandes entstehenden Zugkraftstöße zu vermindern, ist
es bekanntgeworden, parallel zu den Feldern der Hauptstrommotoren Einrichtungen
zu schalten, welche im Augenblick der Stromspitze eine besondere Stromverteilung
im Motorkreis bewirken. Durch solche Mittel, wie z. B. einen Ohmschen Widerstand,
eine Dämpfungsmaschine, eine Drossel oder einen Transformator, wird, je nachdem
ob die Motoren des Fahrzeugs als Motoren oder als Generatoren arbeiten, beim plötzlichen
Anstieg des Ankerstromes das Feld vorübergehend verstärkt bzw. geschwächt, so daß
die Zugkraftspitze abgefangen wird.
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Ein Nachteil sämtlicher Schaltungen der beschriebenen Art war es bisher,
daß die Zugkraft-Stromkennlinie der Motoren durch die parallel zum Feld geschaltete
Dämpfungseinrichtung geändert wird.
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Nach der Erfindung wird dieser Nachteil bei mehrmotorigen Antrieben,
bei denen mehrere Anker parallel und die zugehörigen Hauptstromfeldwicklungen sämtlich
oder in parallel liegenden Gruppen hintereinandergeschaltet sind und die aus den
Ankern gebildeten Gruppen in Reihe mit den Hauptstromfeldwicklungen liegen, dadurch
behoben, daß parallel zu diesen Feldwicklungen ein oder mehrere an sich bekannte
Dämpfungseinrichtungen zur Herabsetzung der Zugkraftstöße bei stufenweisem Abschalten
der Ankervorwiderstände geschaltet sind, welche gerade einen so großen Teil des
Gesamtstromes aufnehmen, daß in den Hauptstromfeldwicklungen derselbe oder annähernd
derselbe Strom fließt, wie wenn jede Feldwicklung mit ihrem zugehörigen Anker ohne
die parallele Dämpfungseinrichtung in Reihe geschaltet wäre.
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Es ist bereits eine Schaltung für mehrmotorige Gleichstromfahrzeuge
mit Hauptschlußmotoren bekanntgeworden, bei der die Anker parallel und die zugehörigen
Feldwicklungen sämtlich hintereinandergeschaltet sind. Dieser Anordnung liegt jedoch
die Aufgabe zugrunde, eine Überlastung der Motorfelder zu verhindern, nachdem die
Nutzbremsung beendet und die Kurzschlußbremsung eingeleitet worden ist. Zur Erreichung
dieses Zieles wird ein parallel zu den in Reihe liegenden Feldwicklungen geschalteter
Widerstand
eingeführt. Seine Auslegung ist aber nach ganz anderen
Gesichtspunkten vorzunehmen wie die Bemessung der Dämpfungseinrichtungen nach der
Erfindung. Mit Rücksicht auf eine gute Bremswirkung und einen möglichst großen Rückgewinn
ist es bei, der bekannten Schaltung an sich erwünscht, den Motorfeldern einen möglichst
großen Strom zuzuführen. Man wird daher niemals diesen Schutzwiderstand so wie beim
Erfindungsgegenstand bemessen, daß er nämlich dem Motor die gleiche Strom-Zugkraftkennlinie
verleiht, wie wenn j e ein Anker und ein Feld in Reihe geschaltet wären. Vielmehr
wird man die Stromaufnahme dieses Schutzwiderstandes so weit herabsetzen, wie sich
dieses mit den vorher erwähnten Eigenschaften der Bremsung verträgt.
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Schließlich sei noch auf eine bekannte Dämpfungseinrichtung vorwiesen,
mit der ebenfalls eine Änderung der Zugkraft-Stromkennlinie vermieden wird. Diese
Wirkung wird dadurch erreicht, daß entweder eine besondere Kurzschlußwicklung auf
den Feldpolen aufgebracht wird, die natürlich Platz beansprucht, oder ein Teil der
Hauptstromfeldwicklung kurzgeschlossen wird. wodurch Amperew indungen verlorengehen.
Ganz ab-g e Sehen davon, daß auf diese Weise der Wickelraum der Feldspule
nicht voll ausgenutzt wird, -wo in neuzeitlichen Bahnmotoren sowieso wenig Platz
-für die Unterbringung der Feldwicklung zur Verfügung steht, kann die bekannte Anordnung
auch nur für kleine elektrische Fahrzeuge Verwendung finden, bei denen die Anzahl
der Bremsstufen aufs äußerste, möglichst auf eine einzige, beschränkt ist, wo es
sich also nicht um ein mehrstufiges Abschalten der'Ankervorwiderstände handelt.
Demgegenüber hat der Erfindungsgegenstand den weiteren Vorteil, daß die Dämpfungseinrichtung
nicht innerhalb des Motors untergebracht werden muß, sondern der Motor unverändert
beibehalten werden kann. Gerade diese Tatsache ist für die Praxis sehr bedeutungsvoll.
Zu diesem Zwecke wird die Dämpfungseinrichtung gemäß der Erfindung so bemessen,
daß trotz ihrer Parallelschaltung zu den in Reihe geschalteten Hauptstromfeldwicklungen
des Motors die Zugkraft-Stromkennlinie keine Veränderung erfährt.
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In Abb. r sind A und B die Anker zweier Bahnmotoren,
welche mit den zugehörigen Hauptstromfeldern E und F in Reihe geschaltet sind. Beide
Motoren sind außerdem parallel und mit dem Vorschaltwiderstand R in Reihe geschaltet.
K ist die Fahrleitung und G die Erdrückleitung. Würde man bei dieser normalen Fahrschaltung
parallel zu den Feldern E und F die erwähnten Dämpfungsmittel, z. B. eine. Transformatorw
icklung, schalten, so würde sich die Zugkraftkennlinie der Motoren ändern, weil
nicht mehr der volle Ankerstrom durch die Feldspulen fließt, sondern nur ein Teil
desselben.
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' In Abb. a ist eine Anordnung nach der Erfindung dargestellt, bei
welcher die Felder E und -F in Reihe geschaltet sind und daher der erwähnte Nachteil
beseitigt ist. Die Dämpfung der Zugkraftstöße erfolgt durch den TransformatorT,
dessen SekundärwicklungS parallel zu den beiden Hauptstromfeldern liegt. Bei plötzlichem
Anwachsen der Ankerströme durch Schalten einer Stufe des Widerstandes R wird in
der Sekundärwicklung S ein Strom induziert, da die Ankerströme auch die. Primärwicklung
P des Transformators durchfließen; dieser induzierte Strom verstärkt den Feldstrom
der Motoren und vergrößert damit ihre Gegen-EMKe, was wiederum eine Verminderung
der Stromspitze und also auch eine Verringerung des Zugkraftstoßes bedeutet.
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Ist der Widerstand der pargllel zu den Hauptstromfeldern liegenden
Transformatorwicklung S gleich oder annähernd gleich der Summe der Widerstände der
beiden Hauptstromfeldwicklungen, dann bleiben die Zugkraftkennlinien der Motoren
unverändert. In diesem Fall erhalten nämlich die Hauptstromfeldwicklungen gerade
die Hälfte des Gesamtstromes der beiden Anker, d. h. -jedes Feld erhält den gleichen
Strom wie der zugehörige Anker.
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In entsprechender Weise läßt sich die Erfindung auch für den Fall
der Kurzschlußbremsung ausnutzen. Abb. 3 zeigt die gleichen- Motoren in Bremsschaltung.
Beide Hauptstromfelder liegen wiederum in Reihe und parallel zu ihnen eine Dämpfungsmaschine
mit Schwungrad, deren Anker mit a und deren Feld mit f bezeichnet ist. Die Wirkungsweise
einer solchen Maschine besteht in der Unterdrückung der Ankerstromspitzen im Feld,
wenn der Vorwiderstand R stufenweise kurzgeschlossen wird. Auch in diesem Fall -wird
zweckmäßig der Ohmsche Widerstand der Maschine annähernd gleich dem Summenwiderstand
der Feldwicklungen E und F gewählt.
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Es ist auch möglich, in Reihe mit den parallel zu den Feldern liegenden
Dämpfungsmitteln (Tränsformator in Abb. a und Maschine in Abb. 3) einen Widerstand
zu schalten, sofern ihr eigener Ohmscher Widerstand erheblich niedriger sein sollte
als die Widerstände der beiden Feldwicklungen. Dieser-kann so bemessen werden, daß
wiederum gerade die Hälfte des gesamten Ankerstromes durch die Feldwicklungen fließt.
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Die Schaltung in Abb. 3 besitzt im übrigen
die gleichen
elektrischen Eigenschaften wie eine normale Kurzschlußbremsschaltung, bei der die
Motorfelder parallel liegen und durch eine Ausgleichsleitung miteinander verbunden
sind. Will man die sich bei Wendepolmotoren ergebenden Schwierigkeiten bezüglich
der Erregung, sofern die beiden Hauptstromfelder nicht vollkommen übereinstimmen
oder die Bürsten außerhalb der neutralen Zone stehen, vermeiden, so kann man die
Schaltung gemäß Abb. ;4 ausführen. Hierbei ist es möglich, auch bei Reihenschaltung
der Motorfelder die gleichen elektrischen Eigenschaften zu erhalten wie bei der
meisten für Wendepolmotoren benutzten Kreuzschaltung, wenn man zwei Zusatzwicklungen
X und Y vorsieht, die im Kreuz geschaltet sind. Diese beiden Wicklungen
brauchen nur aus wenigen oder auch einer einzelnen Windung je Hauptpol des Motors
zu bestehen. Sie können daher auch aus gewöhnlichem Wagenkabel ausgeführt werden.
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Eine entsprechende Kreuzschaltung zweier Hilfswicklungen kann auch
in der Fahrschaltung benutzt werden, um eine gewisse Unabhängigkeit der beiden Motoren
voneinander zu erhalten.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht allein auf Hauptstrommotoren beschränkt,
sondern kann auch bei Verbundmotoren, beispielsweise im Nutzbremsbetrieb, Anwendung
finden.