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Steuerung für elektrisch betriebene Fahrzeuge Im Patent 66.15ä6 ist
eine Steuerung für elektrisch betriebene Fahrzeuge beschrieben, bei welcher an die
Feldklemmen des Triebmotors der Anker einer Ausgleichmaschine angeschlossen ist.
Die Anordnung ist hierbei so getroffen, 'daß beim Übergang von einer Stufe zur nächsten
der Anker der Ausgleichmaschine elektrisch abgebremst wird. Die Ausgleichmaschine
ist hierbei fremderregt. Zweckmäßig wird eine Stromquelle mit gleichbleibender Spannung
für die Speisung der fremderrggten Wicklung herangezogen. Es bleiben infolgedessen
alle Vorgänge zwischen Aus-leichmaschine und Triebmotor von der Erregung unbeeinflußt.
Als Stromquelle für die Fremderregung kann die Fahrleitungsspannung oder auch ein
Stromsammler dienen. Dieser Maßnahme stehen aber Hindernisse entgegen. Die Fahrleitungsspannung
kann durch Auslösen der Schutzeinrichtungen des Kraft- oder Unterwerkes oder durch
Entgleisung der Stromabnehmer ausfallen. In diesem Falle bliebe die Ausgleichmaschine
unerregt, und ihr Anker könnte keine Gegen-EMK entwickeln. Die Folge davon wäre
eine betriebsgefährliche dauernde Shuntung der Triebmotorfelder durch den spannungslosen.
Anker der Ausgleichmaschine. Man könnte dieser Gefahr wohl durch einen Spannungswächter
begegnen, welcher den durch die Ausgleichmaschine gebildeten Nebenstromkreis öffnet.
Außer der hierdurch bedingten unerwünschten Verwicklung der Anlage müßten aber dann
die ungedämpften Bremsstöße bei jedesmaligem Ausbleiben der Fahrdrahtspannung in
Kauf genommen werden. Ferner bringt der Spannungswächter eine Unsicherheit durch
die Möglichkeit des Versagens mit sich. Spricht z. B. der Spannungswächter nicht
an, so unterbleibt die Abtrennung der Ausgleichmaschine, und die dauernde betriebsgefährliche
Shiintung der Triebmotorenfelder durch die unerregte Maschine bleibt bestehen.
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Stromsammler weisen den Fehler der Betriebsunsicherheit nicht auf,
wenn Vorsorge für einen ständigen guten Ladezustand getroffen wird. Sofern Stromsammler
schon zu anderen Zwecken, z. B. für die Beleuchtung des Fahrzeuges, mitgeführt werden,
kann ihre Verwendung für die Erregung der Au.sgleichmaschine vorteilhaft sein. Das
setzt
aber voraus, daß der Stromsammler Wegen des gesteigerten Strombedarfs
wesentlichgrößer bemessen sein muß als sonst oder daß eine ständig arbeitende Ladevorrichtung
auf: dem Fahrzeug vorhanden ist. Auch de t fas: Leistung muß entsprechend erweitert
w(-tden. Die Bereitstellung eines Stromsamnilerä lediglich für die Speisung der
Erregung der Ausgleichmaschine dürfte in vielen Fällen aus wirtschaftlichen Gründen
ausscheiden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Schwierigkkeiten dadurch
behoben, daß die Fremderregung der Ausgleichmaschine aus dem Bremsstromkreis des
Triebmotors entnommen und proportional oder nahezu proportional dem Ankerstrom des
Triebmotors gemacht wird. Hierdurch wird auf einfache Weise eine für die Praxis
ausreichende Gleichhaltung der Fremderregung erzielt, da im allgemeinen mit möglichst
gleichbleibender Verzögerung gebremst wird und daher auch der Bremsstrom eine entsprechende
Gleichmäßigkeit aufweist, welcher lediglich die bei der stufenweisen Abschaltung
der Bremswiderstände entstehenden Stromstöße überlagert sind. Durch ausreichende
Sättigung des Erregerfeldes ist unschwer zu erreichen, daß es trotz der Stromspitzen
genügend gleich bleibt.
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Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. Der Anker
des Triebmotors ist mit i, sein Reihenschlußfeld mit 2 bezeichnet. q. ist der Hauptstromwiderstand(,
welcher von der Schaltwalze 3 gesteuert wird. 26 ist der Anker, 6 das fremderregte
Feld und 16 das Verbundfeld der Ausgleichmaschine. Der Anker 26 wird durch die Kontaktfinger
23, 2:1 über die Beläge 2o hzw. 21 in dem einen oder anderen Sinne an die Klemmen
des Reihenschlußfeldes 2 angeschlossen. Mit 7 ist ein Stromwächter bezeichnet, welcher
bei zu niedriger Stromstärke öffnet und hierbei den Shunt vom ReihenschIußfeld 2
abschaltet.
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Wird auf die Stufe i geschaltet, dann wird durch den Belag 19 der
Kurzschlußbremsstromkreis geschlossen und gleichzeitig der Anschluß der 'stillstehenden
Ausgieichmaschine an das Reihenschlußfeld 2 vorbereitet. Der Stromwächter 7 ist
noch abgefallen, so daß ein vollkommener Anschluß der Ausgleichmaschine noch nicht
stattfindet. Am Anfang und Ende der Bremsung unterschreitet der Bremsstrom die für
die volle Erregung des Triebmotors erforderliche Stärke. In diesen Bereichen ist
die Mitwirkung der Ausgleichmaschine noch nicht bzw. nicht mehr erforderlich. Die
Ausgleichmaschine wird erst, wenn sich ein entsprechender Bremsstrom entwickelt
hat, durch den Stromwächter 7 angeschaltet. Durch den Anker der Ausgleichmaschine
fließt ein erlir@l)'icher Teil des Kurzschlulibremsstrotnes, so daß das Feld z nicht
den vollen _@nl>cästroin des .T,riebmotors führt und daher kein Brems-'"i:it2ß auftritt.
Erst durch daallniäliliche ',:ä%laufen der Ausgleichmaschi::c wird der Bremsstrom
in das Feld 2 gedrängt. Diü fremderregte Feldwicklung 6, v.elche unmittelbar an
die Klemmen des Reilienschltil::felcl"es 2 angeschlossen ist, hat eine Erreg ung,
welche proportional der Klemmenspannung dieses Feldes 2 ist. Durch die geinein--amc
Wirkung der Felder 6 und 16 hn t die Ausgleichmaschine eine Erregur_"-, welche dem
Ankerstrom des Triebmotors proportional ist. Der Strom des Ankers i setzt sich nämlich
aus dem Strom in der Wicklung 2 und dem Ankerstrom der Ausgleichmasclii.:e zusammen.
Dem Strom des Feldes 2 izt die Erregung der Wicklung 6 propor.ioi:al, während dem
Shuntstroin die Wicklung 16 proportional ist, so daß die Summe der Erregungen der
Felder 6 und 16 ein Maß des Ankerstromes des Triebmotors ist. je mehr der Shuntstrom
in der Ausgleichmaschine abfällt, um so mehr steigt der Strom im Feld 2 an, je niedriger
die Erregung von 16 wird, um so stärker wird die durch die Wicklung 6 liervorgerufenc-Erregung.
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Beim Übergang auf die Stufe 2 wird der Anker 26 umgepolt, so daß er
einen kräftigen Strom aufnimmt und wie bei der Steuerung nach dem Hauptpatent den
Zuwachs am Ankerstrom im Triebmotor durch eine entsprechende Schwächung des Feldes
2 ausgleicht. Die Reihenschlußwicklung ergibt also beim Umpolen eine zuverlässige
und kräftige Selbsterregung der Ausgleichmaschine. Infolgedessen wird gerade inz
:=Augenblick des sprunghaften IrIsteigens des Ankerstromes der Triebmotoren eine
ebenso p'.ötzliche und ausgiebige Feldschwächung besrü@@t. Das fremderregte Feld
der Verbunderregung bewirkt, daß mit der infolge des Hochlaufens der usgleichmaschine
zunehmenden Klemmenspannung der Triebmotorfelder auch das Feld der Ausgleichmaschine
verstärkt wird. Infolgedessen wird die Lcerlatifstroinauf=_iahn.cdes Ankers der
Ausgleichmaschine schon bei einer endlichen Drehzahl erreicht. Die -Gesamtwirkung
der sich gegen-#eitg ergänzenden Teile der Verbunderregung besteht auch hierbei
darin, daß sie ein bei jedem Betriebszustand der Ausgleichmaschine nahezu gleichbleibendes
Feld ergeben. Dadurch werden der Ausgleichmaschine trotz ihrer Erregung durch die
von ihr selbst stark b°einflußte und schwankende Stromquelle die gk-ichen vorteilhaften
Eigenschaften wie mit Frenrderregurg aus dem Fahrdraht- oder einem Stromsammler
verliehen, ohne daß eine Rückwirkung
der-schwankenden Stromquelle
auf die Arbeitsweise der Ausgleichmaschine eintritt. Die Gleichhaltung des Feldes
der Ausgleichmaschine gelingt mit Hilfe der Verbundwicklung noch vollkommener, wenn
eine hohe Sättigung des Erregerfeldes gewählt wird.
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Die Einschaltung der Ausgleichmaschine in Abhängigkeit vom Bremsstrom
hat auch ganz ungeachtet der Art der Erregung den Vorzug, daß zu Beginn der ersten
wirksamen Bremsstufe, auf welcher die Triebmotoren sich erst selbst erregen müssen,
dieser Selbsterregungsvorgang, welcher ohnedies schon stoßlos einsetzt, nicht unnötig
verzögert wird. Diese Verzögerung würde nämlich eintreten. wenn die Ausgleichmaschine
mit ihrem noch stillstehenden Anker schon vor der Selbsterregung der Triebmotoren
deren Felder shunten würde. Ebenso ist es vorteilhaft, die Shuntung der Triebmotorfelder
durch die Ausgleichmaschine am Ende der letzten Bremsstufe aufzuheben, weil dann
der abklingende Bremsstrom mit den ungeschwächten Feldern noch .ein kräftigeres
Bremsmoment auszuüben vermag. Der Stromwächter wirkt also derart, daß er sowohl
.die Bremswirkung erhöht als auch gleichzeitig eine ausreichende Erregung der Ausgleichmaschine
sichert. . Sollte er versagen, so tritt trotzdem noch keine Betriebsgefährdung ein.
Würde er z. B. die Abschaltung der Ausgleichmaschine unterlassen, so wird das Einsetzen
der Selbsterregung der Triebmotoren immer noch auf ein oder zwei weiteren Bremsstufen
erreicht, weil der Widerstand des verhältnismäßig kleinen Ankers der Ausgleichmaschine
die Triebmotorenerregungen auch bei Ankerstillstand nur teilweise zu shunten vermag.
Mit dem Einsetzen der Selbsterregung der Triebmotoren und der Entwicklung aes Bremsstromes
setzt auch die Speisung der Erregung der Ausgleichmaschine und das Hochlaufen ihres
Ankers ein. Die Feldschwächung wird damit wieder zum Verschwinden .gebracht, und
.die weiteren Vorgänge spielen sich in der bereits früher geschilderten Weise ab.
Der Widerstand des Ankers der Ausgleichmaschine kann mit Rücksicht auf die Selbsterregung
der Triebmotoren verhältnismäßig groß sein, weil unbeschadet dieses Umstandes beim
Schalten der Stufen durch die Anwendung des Umpolungsverfahrens die Saugwirkung
des Ankers der Ausgleichmaschine einen wesentlich stärkeren Stromentzug aus den
Triebmotorfeldern hervorbringt, als dem bloßen Widerstandsverhältnis entspricht.
Am Ende der Bremsung ist es in den Ausnahmefällen, bei welchen die Abschaltung der
Ausgleichmaschine ausbleiben sollte, nicht von Belang, wenn kurz vor dem Stillstand
des Fahrzeuges die Bremskraft etwas frühzeitiger nachläßt als sonst. Sollte der
Stromwächter infolge einer Hemmung nicht mehr imstande sein, die Ausgleichmaschine
einzuschalten, so hat dies keinerlei Verminderung der Bremswirkung zur Folge, weil
die Felder der Triebmotoren völlig ungeschwächt bleiben. Es treten dann lediglich
die Bremskraftspitzen ausnahmsweise wieder in Erscheinung.
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Eine weitere sehr vorteilhafte Möglichkeit, die Fremderregung der
Ausgleichmaschine zu speisen, besteht darin, den Erregerstrom dem äußeren Bremsstromkreis
der Triebmotoren unmittelbar zu entnehmen. Es kann im einfachsten Fall dadurch geschehen,
daß der Bremsstrom selbst durch die entsprechend bemessene Erregerwicklung der Ausgleichmagchine
geleitet wird. Ebenso ist aber auch, wenn genügend Bremsstrom zur Verfügung steht,
eine Abshuntu:ng des für die Erregung erforderlichen Stromanteiles an .einer hierfür
geeigneten Stelle des Bremsstromkreises möglich.
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Eine derartige Anordnung ist .in Abb. 2 dargestellt. Die aus Abb.
i bekannten Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Ausgleichmaschine
weist außer dem Anker 26 nur eine einzige Feldwicklung 8 auf, welche durch den iln
Stromkreis des Triebmotors liegenden Shuntwiderstand 9 gespeist wird. Die Gegenstromsteuerung
arbeitet bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung so, daß nicht der Anker 26,
sondern das Feld 8 umgepolt wird. Es ist an die Kontaktfinger 23 und 24 herangeführt
und wird abwechselnd in dem einen oder anderen Sinne an den Widerstand 9 angeschlossen.