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Schaltwerk für elektrisch angetriebene Fahrzeuge Die Erfindung bezieht
sich auf ein Schaltwerk für elektrisch angetriebene Fahrzeuge und behandelt insbesondere
die Aufgabe, ein derartiges Schaltwerk so auszubilden, daß es ohne Änderung der
Arbeitsweise bzw. Schaltfolge der einzelnen zu bütätigenden Schaltelemente sowohl
bei Gleichstromfahrzeugen als auch bei Wechselstromfahrzeugen in wirtschaftlichster
Weise ein vielstufiges Anlassen und Regeln der Fährmotoren ermöglicht. Erfindungsgemäß
wird dies dadurch erreicht, daß das zwei Widerstandsregelgeräte und .eine Anzahl
von Gruppierungsschützen aufweisende Schaltwerk zur vielstufigen Regelung der -den
Motoren zugeführten Spannung ohne Änderung der Schaltfolge der :einzelnen zu betätigenden
Schaltelemente bei Gleichstromfahrzeugen eine Reihenparallelschaltung der Motoren
bewirkt, während es bei Wechselstromfahrzeugen zur Regelung und zum Anschluß der
ohne Schaltungsänderung betriebenen Motoren an einen zweistufigen Regeltransformator
dient. Bei Gleichstrombetrieb sind die beiden Widerstandsregelgeräte bei Reihenschaltung
der Motoren in dem Motorenstromkreiseingeschaltet, während bei Parallelschaltung
der Motoren in jedem der parallelen Zweige ein Widerstandsregelgerät liegt. Bei
Wechselstromfahrzeugen finden die beiden Widerstandsregelgeräte in Spannungsteilerschaltung
Anwendung; sie @ermöglichen es, die Motoren an den beiden Spannungsstufen des Regeltransformators
entlang zu schalten und vielstufig zu regeln. Bei Fahrzeugen, die abwechselnd mit
Gleich- oder Wechselstrom betrieben werden, ist es zwar bereits bekannt, die gleichen
Vorschaltwiderstände zur Regelung der den Motoren zugeführten Spannung zu verwenden.
Die Motoren arbeiten hierbei stets in der gleichen Grup-"
pierung.
Ein grundsätzlicher Mangel dieses bekannten Betriebsverfahrens besteht darin, daß
überhaupt nur eine verlustfreie Dauerfahrstufe vorhanden ist, wenn nämlich die Vorschalt«>iderstände
aus dem Motorenstromkreis ausgeschaltet werden.
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Die Erfindung zeichnet sich demgegenüber dadurch aus, daß bei Anwendung
ein und desselben Schaltwerkes sowohl bei Wechselstromfahrzeugen als auch bei Gleichstromfahrzeugen
stets zwei Dauerfahrstufen vorhanden sind, bei denen Verluste in den Widerständen
überhaupt nicht auftreten.
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Außerdem wird bei der Erfindung noch der weitere Vorteil erreicht,
daß bei Verwendung des Schaltwerkes für Gleichstromfahrzeuge infolge Anwendung der
Reihenparallelschaltung die gesamten Anfahrverluste herabgesetzt werden. Auch bei
Wechselstromfahrzeugen ermöglicht die Erfindung die Herabsetzung der Anfahrverluste.
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Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand der Zeichnung erläutert
werden. Fig. i zeigt zunächst die Schaltung, die bei Verwendung des Schaltwerkes
für (sl.eichstrommotoren Anwendung findet.
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ml und m. sind die beiden Motoren, r1 und t--, die *iderstandsregelgeräte,
die vorzugsweise als Kollektorregler ausgebildet sind. Zum Anschalten der Motoren
an das Netz dienen die beiden Hauptschütze i und 2, 3 bis 7 sind die Gruppierungsschütze,
welche es ermöglichen, die Motoren mit den Widerständen :entweder in Reihe zu schalten
oder parallel zu schalten, wobei je,ein Widerstandsr.egelgerät in einen der parallelen
Motorstromkreise eingeschaltet wird. Die Arbeitsweise der Steuerung ist folgende:
Bei Reihenscbaltung werden zunächst die Schütze i bis q. eingeschaltet. Der Motorstrom
verläuft vom Fahrdraht über Schütz i, Motor ml, Widerstandsregelgerät r., Schütze
3 und q., Widerstandsregelgerät rl, Motor m., Hauptschütz 2 zum Fahrdraht. Durch
Betätigung der Widerstandsr.egelgeräte wird der vorgeschaltete Widerstand allmählich
ausgeschaltet, wodurch die reine Reihenschaltung der Motoren hergestellt wird. Beim
Übergang von der Reihen- auf die Parallelschaltung wird zunächst das Schütz 5 eingeschaltet,
während die Schütze 3 und ¢ ausgeschaltet werden. Darauf werden die Schütze 6 und
7 eingeschaltet. Nachdem auf diesem Wege eine Brückenschaltung hergestellt und die
Widerstandsregelgeräte zunächst stromlos in eine solche Stellung gebracht worden
sind, daß der ganze Widerstand eingeschaltet ist, wird das Brükkenschütz 5 geöffnet,
wodurch die Parallelschaltung hergestellt wird. Beim weiteren Durchregeln der Widerstandsregelgeräte
wird allmählich der Vorschaltwiderstand in den Ankerstromkreisen ausgeschaltet,
wodurch die Motoren an die volle Netzspannung angelegt werden. Schließlich können
noch bei weiterer Betätigung des Schaltwerkes die Feldschwächungsschütze 8 und 9
eingeschaltet werden. In Fig.3 ist .eine Schalttabelle angegeben, aus der ersichtlich
ist, in welcher Weise- die einzelnen Schalter betätigt werden.
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Fig.2 gibt nun die Schaltung für den Fall wieder, daß an Stelle von
Gleichstrommotoren Wechselstromreihenschlußmotoren verwendet werden, die über einen
Zwischentransformator gespeist und durch das gleiche Schaltwerk wie bei der Schaltung
gemäß Fig. i geregelt werden. Die Widerstandsregelgeräte werden bei dieser Anordnung
abweichend von der Schaltung gemäß Fig. i nicht mehr als Vorschal.twiderstände,
sondern als Spannungsteilerwiderstände benutzt, wobei sie an dem Zwischentransformator
in solcher Weise entlang geschaltet werden, daß die jedem einzelnen Motor zugeführte
Motorspanming in analoger Weise wie bei Reihenparallelschaltung gesteigert werden
kann. t bedeutet bei der Schaltung gemäß Fig. 2 den Zwischentransformator, der neben
den beiden äußeren klemmen t1, t. eine mittlere Klemme 13 aufweist, die an
eine Mittelanzapfung angeschlossen ist. Die Schütze i und 2 sind genau wie bei dem
in Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel als Hauptschütze verwendet. Sie dienen
dazu, die Primärwicklung des Zwischentransformators t an das Netz anzuschließen
bzw. vom Netz abzuschalten. Gegebenenfalls könnten diese Schütze i und 2 auch in
den Sekundärkreis einbeschaltet sein. in, und in. sind wieder die beiden Motoren,
die jedoch stets in Parallelschaltung betrieben werden. Die beiden Widerstandsregler
sind mit r1 und r.# bezeichnet. Diese Widerstandsregler werden nun mit Hilfe der
Schütze 3 bis 7 in Reihenschaltung in der Weise an die Transformatoranzapfungen
il, t3 oder 1l, t. angeschlossen, daß sie als Spannungsteiler verwendet
werden können. Dabei sind die Fahrmotoren einerseits an der Anzapfung t1, andererseits
an der Verbindungsleitung der beiden Widerstandsregelgeräte angeschlossen. Bei Betätigung
des Schaltwerkes ergibt sich folgende Arbeitsweise: Zunächst werden die Hauptschütze
i und . 2 sowie die Gruppierungsschütze 3 und q. eingeschaltet. Infolgedessen werden
die beiden Regelwiderstände r1, Y2 an die zwischen den Klemmen t1 und t3 liegende
Spannung angelegt. Der Widerstandsregler, r1 befindet sich in einer solchen Stellung,
daß der vorgeschaltete Widerstand gleich Null ist. Andererseits ist beim Widerstandsregelgeräty_
der ganze Widerstand vorgeschaltet. Der Motor erhält zunächst keine Spannung; in
dem Maße, in dem jedoch die
beiden Widerstandsregler angetrieben
werden, wird durch das WiderstandsregelgerätrlWiderstand eingescbaltet,beim Widerstandsregelger
ät r2 Widerstand ausgeschaltet. Das zwischen den beiden Widerstandsreglern liegende
Potential und damit die dem Motor zugeführtc, Spannung wird infolgedessen gesteigert,
bis der Widerstandsregler t'2 ganz ausgeschaltet ist und der Widerstand« vorgeschaltet
ist. Nunmehr entspricht die den Fahrzeugmotoren zugeführte Spannung der Spannung
der Mittelanzapfungi3. Nunmehr werden zunächst das Schütz 5 geschlossen, die Schütze
3 und 4 geöffnet und schließlich die Schütze 6 und 7 eingeschaltet. Anschließend
wird das Schütz 5 wieder geöffnet. Darauf wird in der gleichen Weise, wie vorher
beschrieben, die den Motoren zugeführte Spannung unter Verwendung der beiden Widerstandsregelgeräte,
die nunmehr in Spannungsteilerschaltung an die- Anzapfungent2 und 13 des
Regeltransformators angeschlossen sind, von dem der Anzapfung t3 entsprechenden
Spannungswert allmählich auf einen der Anzapfung 12 bzw. der vollen Transformatorspannungentsprechenden
Spannungswert erhöht. Schließlich kann durch die Schütze 8, 9 eine Feldschwächung
herbeigeführt werden.
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Wird die Steuerung für Wechselstrom verwendet, so können zweckmäßigerweise
die Widerstände als induktive Widerstände ausgeführt sein. Im übrigen ist aber für
die den Gegenstand der Erfindung bildende Steuerung wesentlich, daß das Schaltwerk
sowohl bei Anwendung für Gleichstromfahrzeuge mit Reihenpasall.elschaltung der Motoren
wie für Verwendung bei Wechselstromfahrzeugen mit einem zweistufigen Regeltransformator,
der die Herbeiführung von zwei Dauerfahrstufen ermöglicht, genau die gleiche Ausbildung
aufweist und daß dabei sämtliche Schalter sowie die beiden Widerstandsregelgeräte
in genau der gleichen Schaltfolge betätigt werden.
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Für die Betätigung der Einzelschalter bei einer Anordnung gemäß Fig.2
gilt daher ebenfalls die Schalttabelle der Fig.3.
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Im einzelnen kann die beschriebene Anordnung selbstverständlich abgeändert
werden, beispielsweise ist eine Vereinfachung dadurch. möglich, daß die beiden Hauptschütze
i und 2 weggelassen werden. In diesem Falle erfolgt die Herstellung des Netzanschlusses
mit Hilfe der Schütze 3, 4 bzw. 6, 7. -Wird das Schaltwerk zur Steuerung von Wechselstromfahrzeugen
benutzt, so kann die Widerstandsanordnung auch gemäß Fig. 4 ausgebildet werden.
Die Anordnung nach dieser Figur zeichnet sich dadurch aus, daß einzelne der Lamellen
des Kollektorreglers mit Anzapfungen :eines induktiven Widerstandes verbunden sind,
während die übrigen dazwischen liegenden Lamellen mit Widerständen verbunden sind,
die andererseits an den Anzapfungen des induktiven Widerstandes angeschlossen sind.
Ohne Erhöhung der Anzahl der Anzapfungen kann hierdurch eine Vermehrung der Stufenzahl
erreicht werden. In der Zeichnung bedeuten i i die induktiven, 12 die Ohmschen Widerstände
und 13 den Kollektorregler.