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Vollselbsttätige Einfach- oder Vielfachsteuereinrichtung für die Fahrmotoren
elektrischer Triebfahrzeuge Die bekannten selbsttätigen Steuerungen von elektrischen
Triebfahrzeugen arbeiten meistens derart, daß das Hochschalten der Steuereinrichtung
von einem Fortschaltrelais l:;!einflußt wird, wobei das Weiterschalten erst eintritt,
wenn der Motorstrom auf einen bestimmten Wert abgeklungen ist. Soll zurückgeschaltet
werden, so erfolgt dies meist unmittelbar bis zur Stufe o. Diese Steuerungen, welche
sich bei Stadtbahnen mit verhältnismäßig gleichbleibenden Belastungsverhältnissen
bewährt haben, Haben jedoch bei elektrischen . Lokomotiven für Überlandstrecken
keinen Eingang finden können. Die Gründe hierfür sind in der starken Veränderlichkeit
rler Zuggewichte zu suchen, welche eine Lokomotive zu fördern hat, und bei denen
es unmöglich ist, mit einer konstanten Anfahrstroinstärke auszukommen. Es besteht
zwar die 'Möglichkeit, durch zusätzliche Regelanordnungen auf verschiedene Fortschalt--:trotnstärken
einzustellen, jedoch genügt dies für den Vollbahnbetrieb meist noch nicht. Ferner
kommt hinzu, daß das plötzliche Zurückschalten der Steuereinrichtung in die \tillstellung
für den Lokomotivbetrieb nicht an-ehracht ist, weil man hier die -lö-liclil:eit
-laben tnuß, rlie Steuereinrichtung auf eine beliebige Stufe zurückzuschalten. Es
sind >(,hon selhsttiitige Stetiertingen bekannt ge-1@ordeli-, bei denen das hochschalten
in Abhängigkeit vom llotorstrorn, das Zurückschalten jedoch entsprechend der Eigengeschwindigkeit
der Steuereinrichtung so lange erfolgt, bis der Führer diese Abwärtsschaltung unterbricht
und die Steuereinrichtung in der gerade erreichten Stellung stehen bleibt.
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Dieses Verfahren hat auch Nachteile. Da das Zurückschalten der Steuereinrichtung
entsprechend ihrer Eigengeschwindigkeit erfolgt, kann es bei Vielfachsteuerung vorkommen,
daß infolge ungleicher Schaltschritte, z. B. infolge ungleicher Luftdruckverhältnisse
in den einzelnen Wagen, ein Wagen z. B. weniger Stufen zurückschaltet als ein anderer,
daß also in den Fahrzeugen verschiedene Schaltstufen eingestellt sind; dies kann
Überlastungen der Motoren des einen Triebwagens zur Folge haben. Ein weiterer Nachteil
besteht bei dieser Steuerung darin, daß kein selbsttätiger Schutz gegen Überlastung
der -Motoren gegeben ist, wenn das Fahrzeug z. B. bei hoher Stufenspannung in eine
größere Steiuttii- hineinfährt. Hier kann der -Motorstrom beliebig stark zunehmen,
es sei denn, dali der Führer das Arnperetneter beobachtet und entsprechende Stufen
zurückschaltet. Bei einer selbsttätigen Steuerung sollte man iedoch von cler Aufnierksainkeit
des Führers unabhängig sein. Bei den bisher bekannten Steuerungen waren. wenn nian
sowohl auf- als auch abschalten will, mindestens zwei durchgehende
Leitungen
für die Vielfachsteuerung nötig, während es wünschenswert wäre, mit einer einzigen
Leitung auszukommen.
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Man hat diese Aufgabe schon dadurch gelöst, daß man die Stufenspannung
zur Überwachung der Steuerung heranzqg. Es wurden dabei spannungsabhängige Relais
verwendet, bei denen die eine Spule an der Motorspannung lag, während der anderen
Spule vom Führerstand aus eine Regelspannung zugeführt wurde. je nachdem, ob die
Regelspannung im Führerstand höher oder niedriger wurde, lief die Steuerung so lange,
bis die Motorspannung dieser entsprach. Diese Steuerungsmethode hat jedoch den Nachteil,
daß der Führer nur langsam hochschalten kann und die zulässige Stromstärke an Hand
eines Amperemeters überwachen muß.
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Es ist auch eine Steuereinrichtung bekannt geworden, bei der die den
Motor regelnde Schaltwalze durch einen Steuermotor betätigt wird, der bei zu hoher
Stromstärke unabhängig von der Stellung des Steuerschalters die Schaltwalze zurückdreht.
Die Zurückschaltufig der Schaltwalze kann jedoch nur bis zu einer gewissen Stellung
erfolgen, so daß trotzdem eine Überlastung des Motors eintreten kann, wenn nicht
der Führer den Steuerschalter zurückdreht. Auch hier ist notwendig, das Amperemeter
zu beobachten, wenn nicht eine >@,berlastung der Motoren eintreten soll.
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Die Erfindung bezieht sich auf die bekannte vollselbsttätige Einfach-
oder Vielfachsteuereinrichtung für die Fahrmotoren elektrischer Triebfahrzeuge ,finit
Aufwärts- und Abwärtssclialtung der Steuerung durch Stromwähler in Abhängigkeit
von dem aufgenommenen Strom der Triebmotoren. Erfindungsgemäß wird bei dieser bekannten
Einrichtung nur für die Einstellung der Ansprechstromstärke je Triebfahrzeug nur
ein einziger, in zwei Richtungen arbeitender Stromwächter verwendet, der zwei Wicklungen
trägt, von denen die eine vom 1-lotorstrom durchflossen wird, während die andere
von einer Steuerstromquelle über einen handbetätigten Ein= stellregler gespeist
wird.
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Hierdurch werden die Vorteile erreicht, (Maß finit beliebiger Stromstärke
angefahren werden kann, daß ein beliebiges Rückschalter möglich ist, wobei auch
in Vielfachsteuerungen die Stromstärken in allen @yagen gleich :find. l:s wird ferner
der Vorteil erreicht, daß Cberlastungen ttnniöl;lich sind und man bei Vielfachsteuerung
finit einer einzigen Steuerleitung auskornlnt.
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Fig. i und, 2 stellen zwei Ausführung sbeispicle der Erfindung (lag.
Das Prinzip der Wirkungsweise geht aus hig. i hervor, wobei (lie IZcgelun- des `Motors
ca durch (leg Hauptstromwiderstand b erfolgt. Natürlich kann bei einer betriebsmäßigen
Ausführung die Regelung auch durch Schwächung der Hauptstromerregerwicklung oder
durch Neben-, schlußregelung erzielt werden; bei Wechselstrom wird z. B. von dem
Antriebsapparat d anstatt der Schaltwalze c der Stufenschalter eines. Stufentransformators
gesteuert. Das nach zwei Richtungen arbeitende Fortschaltrelais e kann auf verschiedene
Arten ausgeführt werden, z. B. als Drehspulenschalter so, daß die Steuerspule f
auf dem beweglichen Teil und die Motorstromspule g auf dem festen Teil des Relais
angebracht sind. Die Steuerstromquelle ist mit h und der Regelwiderstand für den
Steuerstromkreis mit i bezeichnet. Der drehbare Anker des Fortschaltrelais trägt
ein Kontaktstück n, das zum Überbrücken entweder der Kontakte k oder in dient.
Bei stromloser Drehspule f sind die Kontakte lz geschlossen, da die Feder o den
Anker in die entsprechende Lage zwingt. Wird nun die Steuerstromquelle h eingeschaltet,
so fließt ein Strom über den Einstellwiderstand i, die Spule f, zur
Erde und ferner über die Kontakte k, den Kontaktbelag p auf der Schaltwalze c und
über den Steuermagneten r der Antriebsvorrichtung d. Die Steuerwalze
c beginnt sich zu drehen, und der Motor a läuft an. jetzt fließt über die Spule
ein Strom. Die Steuerwalze wird so lange hochgesteuert, bis das Moment der Drehspule
fdem mechanischen Moment der Feder o das Gleichgewicht hält. Kommt der Zug auf eine
Steigung, wobei der Motorstrom anwächst, so entsteht durch den in der Spule g fließenden
größeren Strom ein größeres Drehinoment, so daß die Federkraft o überwunden und
die Kontakte in überbrückt werden. Nun fließt ein Strom über den. Kontaktbelag q
der Steuerwalze zum Steuermagneten s, so daß die Schaltwalze zurückgeschaltet wird,
und zwar so lange, bis das Gleichgewicht wieder hergestellt ist und das Kontaktstück
fit in der gezeichneten Mlittellage steht. -Um zu vermeiden, daß die Antriebsgeräte
der Schaltwalzen durch die Kontakte k noch auf der letzten Stellung der Steuerung
Spannung bekommen bzw. daß über die Kontakte in auf der untersten Stufe Spannung
auf die Antriebsgeräte der Schaltwalze gegeben werden kann, sind beispielsweise
nach Fig. i entsprechende Ausschnitte in den Kolitaktbelägen p und q vorgesehen.
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Durch Verstellung des Einstellwiderstandes i kann (las der Federkraft
entgegenwirkende Drehmoment des Ankers verändert werden. je größer der Strom in
der Steuerspule f ist, um so größer wird das Drehnioment in (lern Ausschaltsinne
bei einem gegebenen Motorstrom. Der ,lotorstrom wird also um so kleiner gehalten,
je größer der
Strom in der Steuerspule f ist, da das Moment, das
von der Feder o ausgeübt wird, konstant bleibt. Um den Motorstrom herabzusetzen,
muß also der Einstellwiderstand i teilweise kurzgeschlossen werden und umgekehrt.
Um die Leistung des gesteuerten Triebwagens dem Fahrplan und dein Zuggewicht anzupassen,
hat der Führer lediglich die Aufgabe, den Einstellwiderstand i zu bedienen. Vorteilhaft
wird man dazu einen Kontroller vorsehen, der beispielsweise auf Motorstromstärke
bzw. Motordrehmoment geeicht werden kann.
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In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für Vielfachsteuerung und für
Wechselstrom dargestellt. Die Motoren im führenden Wagen I und im geführten Wagen
II sind mit a, die Stufentransformatoren finit b' bezeichnet. Die Antriebsgeräte
der Stufenschalter sind der (I)ersichtlichkeit halber weggelassen. Die Fortschattrelais
sind wieder mit e, der an der Hilfsstrornquelle la angeschlossene Regelspartransformator
mit i', die Stromwandler zum Anschluß der Stromspulen der Fortschaltrelais mit t
bezeichnet. Die Motoren sind über Stromteilerdrosselspulen zc an die Stufentransformatoren
b' angeschlossen. Die Steuer-\vicklungen f der Fortschaltrelais e sind über eine
Leitung v an die Steuersammelschiene zu gelegt. Die Steuersammelschienen w der ver-.
.,chiedenen Wagen werden über die Kupphlng x zusammengeschaltet. Die Schalter y
1lieilen zur Abschaltung der Steuersammel-.cltiene zu in den geführten Wagen von
dem Regeltransformator i und dessen Abtrennung vclt der Steuerstromquelle lr. Das
Relais e be-.itzt zwei magnetische Kreise, die auf einen gsemeillsatnen drehbaren
Anker in entgegengesetzter Richtung wirken. Der eine magnetische Kreis wird von
der Stromspule g, der zweite von der Steuerspule f beeinflußt. Die Kontakte )t des
Fortschaltrelais e dienen, wie in Fig. r, zuln Hochschalten, während die Kontakte
in zum Abwärtsschalten der Steuereinrichtung geschlossen werden. Fließt in der Stromspule
g ein gewisser Strom und ist die Spannung an der Spule f so eingestellt, daß (ler
drehbare Anker im Gleichgewicht gehalten wird, so wird bei einem Ansteigen des Stromes
in der Spule ; der Anker nach links gezogen und die Kontakte.ni zum Herabscltaltetl
(ler Steuerung geschlossen. Sobald der `trotze in der Spule g wieder seinen ursprü
nglichen Wert erreicht hat, wird wieder die (@Icichge@@ichtslage ltergsestellt,
und die Steilerung bleibt stehen. Um einen größeren Motorstrom einzustellen, rnuß
die Spannung an der Spule f erhöht werden. Der Anker schlägt nach rechts aus und
hält die Kontakte k so lange geschlossen, bis der Strom in der Spule g so groß geworden
ist, daß sich die Drehmomente, hervorgerufen durch die Spulen g und f, das Gleichgewicht
halten.
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Wird das Triebfahrzeug 1I vom Triebfahrzeug I aus gesteuert, so wird
der Schalter @im Wagen II geschlossen. In der Spule f des geführten Wagens II fließt
also derselbe Strom wie in der Spule f des führenden Wagens I. Dementsprechend ist
auch derselbe Strom in den Spulen g notwendig, utn die Steuerung auf einer entsprechenden
Stufe zur Ruhe zu bringen, d. h. die Motoren beider Wagen nehmen dieselbe Leistung;
auf.
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Die Steuereinrichtung nach der 1-Erfindung erlaubt also, in einfacher
Weise die Stromstärke von Motoren, insbesondere von Triebfahrzeugen, einzustellen
und hält sie selbsttätig auf dein eingestellten Wert gleichbleibend. Die Einrichtung
erlaubt weiter, mit einer einzigen Steuerleitung inelirere gekuppelte Triebfahrzeuge
zu regeln und deren Leistungsaufnahme genau gleich zu halten. Ein besonderer Vorteil
der Einrichtung ist noch darin zu erblicken, daß eine Überlastung; der Motoren nicht
eintreten kann.
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Die Steuereinrichtung gemäß der Erfindung kann in gleicher Weise auch
zur Regelung der Bremsstromstärke verwendet werden, wobei es gleicligiilti" ist,
ob mit Widerstandsbremsung oder mit Stromrückgewinnung gearbeitet wird und ob die
Einrichtung für Gleich-::trom- oder Wechselstromfahrzeuge zur Allwendung gelangt.