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Steuerung von Einphasenwechselstrom-Triebfahrzeugen mit Widerstandsbremsung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steue= rung von Einphasenwechselstrom-Triebfahrzeugen
mit Widerstandsbremsung. Sie beruht auf den altbekannten, einfachen Verfahren, zwecks
Geschwindigkeitsregelung die Spannung an den Triebmotbren zu verändern, kombiniert
diese aber derart, daß sich die mit in neuerer Zeit entwickelten vielstufigen oder
gar stufenlosen Regelungen bezweckten Vorzüge unter Vermeidung der Kompliziertheit
dieser Regelungen ,erreichen lassen.
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Die am meisten verwendete Spannungsabstufung mittels Anzapfungen am
Transformator und überschaltdrossel- bzw. Spannungsteilerspulen ist sehr einfach
und zweckmäßig, wenn die Zahl der Stufen nicht zu groß gewählt wird. Statt der überschaltdrosselspulen
wird oft ein Ohmscher Widerstand verwendet, über den während des Überganges von
einer Stufe zur nächsten die neu anzuschließende Anzapfung mit den Triebmotoren
verbunden wird. Beide Schaltmittel können ihren Zweck nicht vollkommen erfüllen.
. Die überschaltdrosselspulen bewirken im - Schaltmoment einen Spannungsrückfall.
Dieser wirkt sich auf den unteren Stufen aus zwei Gründen unerwünscht stark aus,
erstens, weil dieser Abfall induktiv und nahezu in Phase mit der Anlaufspannung
der Motoren liegt, zweitens, weil die Stromstöße bei gleicher Spannungsänderung
zufolge der Triebmotoreigenart dort am größten sind. Der Ohmsche überschaltwiderstand
ist nur für eine- bestimmte Stromstärke richtig bemeßbar. Bei größeren Motorstromstärken
bewirkt er ebenfalls einen Rückfall der Spannung, und bei kleineren werden Schalter
und Widerstand, deren Strom vom Motorstrom
unabhängig ist, unnötig
stark beansprucht. Die Schwierigkeit wird durch die Notwendigkeit vergrößert, zur
Erzielung gleicher Stromstöße die Stufenspannung bei den obersten Stufen etwa doppelt
so groß wie bei den untersten zu wählen. Diese Nachteile werden in neuerer Zeit
hoch bewertet, und man hat durch umfangreiche Vorrichtungen die Stromstöße gemildert
und vermieden. Zu diesem Zweck sind Vielstufenregelungen, wie beispielsweise mittels
Kollektorreglers und Gleittransformators, entstanden.
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Die vorliegende Erfindung bietet eine besonders einfache Lösung und
ist auf folgende Überlegungen gegründet.
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i. Die Stromstöße sind bei den unteren Stufen schwer zu bekämpfen,
bei den oberen sind sie aus bekannten Gründen ohnehin gering und kauen spürbar.
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2. Nur für die oberen Stufen ist es leicht, die t'berschaltdrosselspulen
entsprechend zu bemessen, weil ihre Spannungsunterschiede nicht wesentlich verschieden
sein müssen.
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3. In vielen neuzeitlichen Triebfahrzeugen wird Widerstandsbremsung
angewendet, so daß ein leistungsfähiger Widerstand bereits vorhanden ist, der zum
Anfahren verwendbar gemacht werden kann.
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,1. Wenn auf veränderlichen Widerstand gebremst wird, ist die ganze
Vorrichtung zu stoßfreier Anfahrt schon fertig auf dem Fahrzeug vorhanden; sie braucht
nur angeschlossen zu werden.
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5. Die Anfahrenergieverluste sind trotz des Ohmschen Widerstandes
nicht wesentlich vergrößert, wenn der Widerstand oder der größte Teil desselben
an einer Transformatoranz,apfung niedrigerer Spannung angeschlossen ist.
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Erfindungsgemäß wird die Triebmotorenspannung im Bereich der unteren
Werte durch Veränderung eines Ohmschen Widerstandes im Hauptstromkreis und im Bereich
der höheren Spannungen durch Veränderung der Transformatorspannung geregelt und
als Ohmscher Anfahrwiderstand der für Widerstandsbremsung nötige Bremswiderstand
benutzt.
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Es ist zwar bereits bekannt, einen auf dem Fahrzeug schon vorhandenen
Widerstand auch dann zu verwenden, wenn das Fahrzeug über einen nicht regelbaren
Transformator aus einem Netz gespeist wird. Es ist ferner bereits eine Steuerung
bekanntgeworden, bei der zur Vermeidung von Stromstößen beim Übergang von einer
Transformatorstufe zur anderen ein Stromteiler mit regelbarem Stufenwiderstand zusammen
verwendet wird.
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Gemäß der vorliegenden Steuerung wird aber die Spannungsregelung in
zwei Regelungsarten unterteilt: i. die Veränderung der Spannung nur im Bereich der
unteren Werte mittels eines Ohmschen Widerstandes und 2. die Veränderung im Bereich
der höheren Spannungen mittels Anzapfungen am Transformator. Das neuzeitliche, wirtschaftliche
Spannungsänderungsverfahren mittels veränderbarer Transformatorspannung ist im Bereich
der höheren Spannungen, also dort, wo es wirtschaftlich bedeutend ist, beibehalten.
Nur im Bereich der unteren Spannungen wird mit einer niedrigeren Transformatorspannung
der als Bremswiderstand vorhandene Widerstand verwendet; damit werden die obengenannten
Vorteile erzielt.
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Fig. i der schematischen Zeichnung zeigt beispielsweise die Durchführung
der Steuerung. Der Transformator i hat im Bereich der höheren Spannungen der Unterspannungswicklung
die Anzapfungen 2 bis 6, mit denen in Verbindung mit 'der überschaltdrosselspule
7 die Fahrstufen X bis XIV mit den in Fig. 2 dargestellten Kennlinien erzielt werden.
Die Fahrstufen I bis IX werden durch stufenweises Kurzschließen des Widerstandes
g mit den Schaltelementen g bis 16 erzielt. Der Triebmotor 17 fährt mit Stromstößen
gemäß Fig. q. an. Die Stromrückfälle, wie sie sonst gemäß Fig.3 auftreten, sind
vollständig vermieden. Die Stufenzahl beim Anfahren ist nicht mehr durch die Zahl
der Transformatoranzapfungen beschränkt, sondern sie wird im Anfahrbereich zweckmäßig
so hoch gewählt, daß die Zugkraftstöße nicht mehr bemerkbar sind.
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Die neue Steuerung ist in Verbindung mit allen bekannten Steuerungen
und Steuerungseinzelheiten anwendbar. So können die Schaltelemente als Hüpfer (Schütze)
ausgebildet oder zu einem Stufenschalter zusammengebaut sein; oder der obere Bereich
kann durch Hochspannungs- oder Gleittransformatorensteuerung verwirklicht werden.
Auch bei diesen zwei Steuerarten zieht man erhebliche Vorteile aus der Erfindung.
Die Sondertransformatoren werden kleiner, und die Gesamtschaltzeit wird je Spannungseinheit
dadurch verkürzt, daß nur noch ein Teil der Gesamtspannung am Transformator zu verändern
ist.
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Trotzdem die Fahrstufen zwei Gruppen bilden, nämlich eine mit Widerstandsstufen
und eine mit Transformatoranzapfungen, können die meisten an sich bekannten Steuerungen
Anwendung finden. So kann z. B. ein Stromwächter benutzt werden, der bei Erreichung
der Höchststromgrenze im unteren Bereich der Anfahrt das Weiterschalten der Widerstandsstufen
und im oberen Bereich das Weiterschalten der Transformatorstufen hemmt.
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Die Einteilung der Stufen und der Bereich der einen und der anderen
Stufenart kann
nach verschiedenen Gesichtspunkten erfolgen und hängt
u. a. von der Bemessung des Bremswiderstandes ab. Um die Widerstände möglichst zu
schonen und um die Anfahrt möglichst wirtschaftlich zu gestalten, werden die Widerstandsstufen
zweckmäßig nur bei kleiner Fahrgeschwindigkeit benutzt und bei höheren Geschwindigkeiten
überbrückt.