-
Widerstandsschaltung für elektrische Triebfahrzeuge Die Beschleunigung
des allgemeinen Straßenverkehrs stellt auch an die Schienenfahrzeuge im Wettbewerb
mit den Kraftverkehrsmitteln immer höhere Anforderungen. Namentlich die Straßen-
und Vorortbahnen mit elektrischem Antrieb müssen bestrebt sein, die Fahreigenschaften
ihrer Betriebsmittel zu verbessern und den Kraftfahrzeugen anzugleichen. Das Haupterfordernis
für diese Bahnen ist, die Reisegeschwindigkeit zu steigern. Da, der Haltestellenabständ
in Ader Regel verhältnismäßig klein ist, kann eine Steigerung der Höchstgeschwindigkeit
nur Erfolg bringen, wenn gleichzeitig auch die Anfahrbeschleunigung und Bremsverzögerung
:erhöht wird.
-
Bei den bis vor kurzem allgemein üblichen Steuerungen wird fast durchweg
eine Widerstandsabstufung von nur io bis i i Anfahr-und 6 bis 7 Bremsstufen verwendet.
Diese ziemlich grobe Abstufung ergibt beim Weiterschalten von Stufe zu Stufe unerwünscht
hohe Stromspitzen, .aber eine nur geringe mittlere Ausnutzung der Haftreibung. Zur
Erhöhung der mittleren Anfahr- und Bremsströme ist es nötig, die Widerstandsabstufung
feiner zu gestalten, also. die Stufexizahl zu erhöhen.
-
Um dies zu erreichen, sind Schaltwerke teilweise unter Verwendung
von Kollektoren entwickelt worden, die eine ganz feine Unterteilung mit mehreren
hundert Stufen gestatten, daneben sind auch Fahrschaltersteuesungen mit nur 22 bis
3o Anfahr- und 15 bis 2o Bremsstufen hergestellt worden. Bei fast allen diesen
Schaltungen wird an Stelle der bisher üblichen aufeinanderfolgenden Abschaltung
von Teilen eines Widerstandes davon Gebrauch gemacht, daß nacheinander zu mehreren
Hauptwiderständen ein zweiter Widerstandssatz, der mehrfach unterteilt ist, jeweils
stufenweise vom höchsten zum niedrigsten Ohmwert parallel geschaltet wird. Durch
diese wiederholte Parallelschaltung :des gleichen Widerstandssatzes wird mit verhältnismäßig
wenigen Widerstandsteilen eine große Stufenzahl hergestellt.
-
Die wechselweise Parallelschaltung erfolgt bei der Fahrschaltersteuerung
durch die üblichen Nockenschütze, deren Zahl gegenüber der Grobstufenschaltung bei
den bisher ausgeführten Schaltern nicht unwesentlich erhöht ist. Dies bedingt zumeist
auch eine Vergr.ö.ßerung der äußeren Abmessungen der Fährschalter, was jedoch, ,abgesehen
von den höheren Kosten, wegen der meist beschränkten Raumverhältnisse auf den Führerständen
der Fahrzeuge recht unerwünscht ist. Das Ziel muß deshalb sein, die Schalterabmessungen
beizubehalten und gegenüber den bisherigen Grobstufenschaltern möglichst ohne wesentliche
Vermehrung der Nockenschütze und Kontaktanschlüsse auszukommen. Dies kann durch
die besonders zweckmäßige Anordnung der Widerstände, Nockenschütze und
Verbindungsleitungen,
die den Gegenstand der nachstehend beschriebenen Erfindung bildet, erreicht tverden.
-
Die Anwendung von mehreren Grobwider=, ständen, zu denen wechselweise
Regelwidx, stände parallel geschaltet werden, wird d;ai weder als neu noch für sich
als schutzfähige angesehen. Die wesentliche technische Verbesserung besteht vielmehr
in der Art der Anordnung und der Verringerung der Anzahl der zur Parallelschaltung
verwendeten Teile, wie Nockenschütze und Verbindungsleitungen.
-
Wie aus der beiliegenden Abbildung hervorgeht, sind 3 Grobwiderstände
W1, W2, W3 mit einem weiteren mehrfach unterteilten Widerstandssatz R1 + R2 -;-
R3 ; ... R. (Regelwiderstand) über mehrere Leitungen verbunden. In diese
Verbindungsleitungen sind mehrere Nockenschütze eingeschaltet. Die Widerstände W1,
W2 und 117.3 3 sind hintereinandergeschaltet, ihre Verbindungs- und Endpunkte sind
mit ,a, b, c und d bezeichnet, während der Regelwiderstand, der aus einer
je nach der gewünschten Feinheit der Abstufung beliebigen Zahl von Einzelwiderständen
R1, R2, R3 bis R,t besteht, den Anfangspunkte und die Verbindungspunkte f, g
...
bis x hat. Der Endpunkt von Ra ist mit Punkt c verbunden.
-
Zur An- und Abschaltung der 3 Grobwiderstände dienen die Schütze 1
bis IV. Schütz I ist zwischen a und c geschaltet, Schütz II zwischen b und
c, Schütz III zwischen b
und ,e und Schütz IV zwischend und ,e. Beim Regelwiderstand
ist an jedem Verbindungspunkt zwischen 2 Teilwiderständen 1 Schütz angeschlossen,
das den Verbindungspunkt mit dem Punkt c verbindet. Somit ist der zwischen den Widerständen
R1 und R2 gelegene Punkt/ durch Schütz 1 mit c verbunden, der Punkt g zwischen den
Widerständen R2 und R3 durch Schütz 2 mit Punkt c usf. bis zum Punkt x zwischen
den Widerständen R("_,) und R,1, der durch Schütz (n-1) mit c verbunden ist.
-
Die Widerstandsschaltung erfolgt nun in der Weise, daß auf der i.
Stufe die 3 Grobwiderstände Wl,W2,W3 hintereinandergeschaltet sind. Alle Widerstandsnockenschütze
sind dabei geöffnet. Auf Stufe 2 wird zu Widerstand W2 der Regelwiderstand parallel
geschaltet, indem Schütz III geschlossen wird, während die Widerstände W, und W3
dabei uunverändert in Reihe liegenbleib.en. Der Regelwiderstand wird dann stufenweise
durch Schliefen der Schütze (it -1), (,n-2) bis Schütz i vom höchsten zum niedrigsten
Ohmwert herabgeregelt. Der erste Regelabschnitt ist zu Ende und der nächste Abschnitt
erreicht, sobald der Grobwiderstand W2 durch -Schließen des Schützes II kurzgeschlossen
ist und nur noch die beiden Widerstände W1 und W3 in Reihe geschaltet sind. Anschließend
wird, nachdem Schütz III wieder ge-=öffnet ist, durch Schließen von Schütz IV der
%'#R:egelwiderstand parallel zu W3 geschaltet :`iznd genau wie im ersten Abschnitt,
wo, er zu "°W2 parallel lag, stufenweise heruntergeregelt, bis durch neuerliches
Schließen des Schützes III auch W3 kurzgeschlossen und allein noch der Widerstand
W1 eingeschaltet ist.
-
Im dritten Abschnitt sind alle 3 Grobwiderstände W1, W. und W3 parallel
zueinander geschaltet, was .ohne weiteres der Fall ist, wenn die Schütze I, III
und IV geschlossen und Schütz II wieder geöffnet sind. Außerdem wird dann zu diesen
3 Parallelwiderständen auch noch der Regelwiderstand parallel geschaltet und wie
bei den ersten beiden Abschnitten stufenweise heruntergeregelt, bis auf der letzten
Stufe auch Schütz II wieder geschlossen wird und damit sämtliche Widerstände kurzgeschlossen
sind und Ohmw .ert Null erreicht ist.
-
:Wenn, um ein Beispiel zu nennen, der Regelwiderstand nur vierteilig
(1z = q.) ist, sind außer den q. Hauptschützen I bis IV nur nach (Jt - I)
= 3 Regelschütze notwendig. Mit diesen 7 Schützen besteht die Möglichkeit, mindestens
15 verschiedene Widerstandsabstufungen herzustellen, wofür bei den bisher ausgeführten
Vielstufenschaltern 1I bis 12 Schütze gebraucht werden. Unter Über -gehung einiger
zu kleiner Schaltschritte erhält man für die Reihenparallelanfahrt eine brauchbare
Widerstandsabstufung von etwa 22 Stufen und für die Bremsung 14 bis 15 Stufen. Erfahrungsgemäß
genügt diese Stufenzahl schon durchaus, um die erstrebte Erhöhung der mittleren
Anfahr- und Bremsströme zu erreichen. Soweit diese Stufenzahl nicht genügen sollte,
können durch Vermehrung der Regelwiderstandsteile höhere Stufenzahlen ohne Schwierigkeiten
erreicht werden. Mit jedem weiteren Teilwiderstand bzw. jedem weiteren Schütz kann
die Zahl der Anfahrstufen um .4 bis 5, die der Bremsstufen um 2 bis 3 erhöht werden.
-
Die vorstehend beschriebene Schaltung vermindert gegenüber anderen
ausgeführten Schaltungsarten nicht nur die Schützenzahl, sondern auch ganz erheblich
die Zahl der Verbindungsleitungen von den Fahrschaltern zu den Widerständen. Die
Zahl dieser Leitungen wird gegenüber den gebräuchlichen Arten etwa um 25 bis 35
0-o vermindert.
-
Die bisher hergestellten vielstufigen Fahrschalter haben Rasten nur
auf den Anfangs-und Endstellungen, während die da7wischenliegenden Widerstandsstufen
ungerastet geschaltet werden. Die Rastung der Anfangs-und Endstufen erfolgt dabei
genau wie sonst
bei Grobstufenfahrschaltern vermittels einer Scheibe
mit entsprechend angeordneten Rasten, in die jeweils ein Sperrhebel durch Federkraft
einschnappt.