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Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von elektrischen Lokomotiven
Gleichstrombahnanlagen werden im allgemeinen in der Weise betrieben, daß den Motoren
vom Fahrdraht eine gleichbleibende Spannung zugeführt wird. Das Anlassen und die
Regelung erfolgt dabei mit Hilfe von Vorschaltwiderständen, die durch geeignete
Regelschaltwerke ein- bzw. ausgeschaltet werden. Es bereitet nun erhebliche Schwierigkeiten,
bei derartigen Gleich-. strombahnanlagen die Lokomotiven zur Förderung von Zügen
zu verwenden, welche mit äußerst kleiner Geschwindigkeit an einer Beladevorrichtung,
beispielsweise einem Bagger, entlangbewegt werden sollen, wie dies häufig bei Abraumbahnen
der Fall ist. Es sind nun Anlagen bekanntgeworden, bei denen diese Schwierigkeiten
dadurch vermieden werden, daß während des Beladebetriebes die Motoren als Nebenschlußmotoren
geschaltet und an eine-veränderliche Steuerspannung angeschlossen werden, welche
es ermöglicht, die Fahrzeuge mit genau regelbarer sehr kleiner Geschwindigkeit zu
betreiben. Ein Nachteil dieser sich sonst im Betriebe gut bewährenden Anlagen besteht
-darin, daß die Schalt- und Regeleinrichtungen der Lokomotiven im Hinblick auf die
beiden verschiedenen Betriebsarten, Fahrbetrieb mit einer normalen Netzspannung
und Steuerbetrieb bei kleiner Geschwindigkeit mit einer veränderlichen Steuerspannung,
verhältnismäßig verwickelt und umständlich wird. Für den Regelbetrieb mit einer
veränderlichen Steuerspannung ist außer dem Erregerumformer eine besondere Umschaltwalze
erforderlich,
die die Herstellung der geänderten Motorenschaltung füi den Regelbetrieb mit der
veränderlichen Steuerspannung ermöglicht.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung
zum Betrieb derartiger Anlagen, bei dem die vorstehend erwähnten Nachteile der bekannten
Anlagen vermieden sind. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die beim
normalen Fahrbetrieb mit gleichbleibender Spannung betriebenen, durch ein Widerstandsschaltwerk
angelassenen und geregelten Motoren beim Übergang auf die andere Betriebsart ohne
Schaltungsänderung gegenüber dem Widerstandsschaltwerk von der Netzspannung auf
die Steuerspannung umgeschaltet werden und daß dabei für die Herstellung der gewünschten
Motorengruppierung das Widerstandsschaltwerk für den Fahrbetrieb benutzt wird.
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Es sind bereits elektrische Fahrzeuge bekannt, deren Motoren entweder
von einer Oberleitung oder einer Sammlerbatterie gespeist werden, bei denen das
gleiche Widerstandsregelschaltwerk bei den beiden Betriebsarten mit Speisung aus
der Oberleitung bzw. der Sammlerbatterie benutzt wird. Bei dieser bekannten Schaltung
liegen jedoch insofern grundsätzlich andere Verhältnisse als bei der erfindungsgemäß
ausgebildeten Einrichtung vor, als das Widerstandsregelschaltwerk bei beiden Betriebsarten
die Regelung der Motoren selbst unmittelbar bewirkt, während bei der Einrichtung
nach der Erfindung das Widerstandsregelschaltwerk bei der einen Betriebsart nur
zur Herstellung der Motorengruppierung dient, während die Regelung selbst durch
die Änderung der über den Steuerfahrdraht zugeführten Spannung erfolgt.
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Vorteilhafter«>eise kann zum Anschluß der Motoren an die regelbare
Steuerspannung, welche mit Rücksicht auf die verlangte kleinere Fahrgeschwindigkeit
beim Regelbetrieb einen wesentlich kleineren Wert hat als die Fahrdrahtspannung,
ein einziges selbsttätiges elektromagnetisch gesteuertes Umschaltschütz verwendet
werden, welches beim Schließen eines die Motoren an die Netzspannung anlegenden
Schalters die Verbindungsleitung zu der veränderlichen Steuerspannung bzw. dem diese
Spannung von einem Steuerfahrdraht abnehmenden Stromabnehmer unterbricht. Da bei
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Motorschaltung gegenüber dem Fahrbetrieb
nicht geändert ist, arbeiten die Motoren auch beim Regelbetrieb mit einer veränderlichen
Steuerspannung mit einer Reihenschlußkennlinie. Gemäß der weiteren Ausgestaltung
der Erfindung kann die Arbeitsweise einer derartigen Anlage noch wesentlich dadurch
verbessert werden, daß der Steuerspannungsquelle, also in der Regel einem Leonard-Steuergenerator,
eine derartige Kennlinie gegeben wird, daß nicht nur der Drehzahlabfall infolge
des sich mit der Last ändernden Ohmschen Spannungsabfalls, sondern auch der Drehzahlabfall,
der infolge des Reihenschlußverhaltens der Motoren in Abhängigkeit von dem Belastungsmoment
auftritt, wieder ausgeglichen wird.
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Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand der Zeichnung erläutert
werden.
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Fig. i gibt das Schaltschema der Fahrmotoren einer Förderlokomotive,
beispielsweise einer zur Abraumförderung dienenden Bahnanlage wieder.
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i bedeutet in dem Schaltbild den Fahrdraht, der eine gleichbleibende
Spannung von verhältnismäßig hohem Wert führt. z sind die Fahrmotoren, die als Reihenschlußmotoren
ausgebildet sind. Durch ein vorzugsweise von Hand betätigtes Widerstandsschaltwerk
3, dessen Einzelheiten in der Zeichnung nicht dargestellt sind, können die Motoren
mit Hilfe des Regelwiderstandes 311 angelassen und geregelt werden. In der Zeichnung
ist eine Motorenschaltung angegeben, bei der je zwei Motoren parallelgeschaltet
sind und die Motorengruppen, bestellend aus den beiden parallelgeschalteten Motoren,
wieder in Reihe geschaltet sind. Grundsätzlich können aber durch das Schalt-,verk
auch andere Motörengruppierungen hergestellt «erden, also eine reine Reihenschaltung
von vier Motoren oder eine Parallelschaltung von vier Motoren. Die Übergänge auf
die verschiedenen Motorengruppierungen werden in bekannter Weise, beispielsweise
durch Anwendung der Brückenschaltungsmethode erreicht. 5 ist ein weiterer Fahrdraht,
über den zum Zwecke einer Fernsteuerung der Lokomotive beim Beladebetrieb die Motoren
mit einer verhältnismäßig niedrigen regelbaren Spannung gespeist werden. Der Fahrdraht
5 ist dabei an eine Leonard-Steuermaschine 6 angeschlossen. 7 ist der Hauptschalter
der Lokomotive, der den Anschluß der Motoren an den Fahrdraht i ermöglicht und in
üblicher Weise mit einer Stromauslösung zur Sicherung gegen Überströme versehen
sein kann. 8 ist ein Umschaltschütz, durch welches dann, wenn der Hauptschalter
7 geöffnet ist, die Stromzuleitung der Motoren an den an dem Steuerfahrdraht anliegenden
Stromabnehmer angeschlossen wird. Zur Betätigung des Steuerschützes 8 dient die
Steuerspule &Z. Die Spule 8-Z ist einerseits über einen Vorschaltwiderstand
81' an Erde, andererseits an die Stromzuleitung zu den -Motoren angeschlossen.
Ist der Hauptschalter 7 geschlossen und dadurch die Fahrdrahtspannung an die Zuleitung
zu den Motoren angelegt, so spricht das Schütz 8 an und unterbricht die Verbindungsleitung
zwischen dem an der Steuerspannung anliegenden Stromabnehmer und der 1Motorenzuleitung.
Durch einfaches Öffnen des Hauptschalters 7 wird das Schütz 8, welches als Rückkontaktschütz
(Negativschütz) ausgebildet ist,
geschlossen, wodurch die Motorenzuleitung
an den an dem Steuerfahrdraht 5 anliegenden Stromabnehmer angeschlossen wird.
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Ist auf dem angegebenen Wege durch Öffnen des Hauptschalters 7 die
Umschaltung des Motoranschlusses auf den die Steuerspannung von dem Steuerfahrdraht
5 abnehmenden Stromabnehmer vorgenommen, so kann durch Betätigung des Widerstandsregelschaltwerkes
3 die für den Fernsteuerbetrieb gewünschte Motorgruppierung hergestellt werden.
Durch die Vorschaltwiderstände, die ebenfalls durchgeschaltet werden müssen, wird
dabei erreicht, daß auf keinen Fall, auch wenn an dem Steuerfahrdraht bereits eine
gewisse Spannung vorhanden ist, Störungen oder Beschädigungen an den Motoren hervorgerufen
werden können.
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Wie bereits angedeutet, kann eine besonders vorteilhafte Betriebsweise
dadurch erreicht werden, daß der Steuergenerator bzw. die Steuerstromquelle eine
der Motorenkennlinie angepaßte stromabhängige Kennlinie erhält. Zu diesem Zwecke
ist der Generator 6 mit einer Kompoundwicklung 6iz versehen, die dem Generator in
Abhängigkeit vom Belastungsstrom eine stark ansteigende Spannung gibt. Dieser ansteigende
Verlauf der Generatorkennlinie hat zur Folge, daß der infolge der Reihenschlußsehaltung
der Fahrmotoren bei zunehmender Belastung eintretende Drehzahlabfall verringert
oder nahezu ausgeglichen wird. Es ist vorteilhaft, den Generator so auszubilden,
daß beim Erreichen eines bestimmten Belastungsstromes sich die Sättigung des Eisenteiles
stark bemerkbar macht, wodurch ein weiterer Anstieg der Generatorspannung verringert
oder verrdieden wird.
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Fig. z zeigt schematisch die Kennlinie eines derartigen erfindungsgemäß
ausgebildeten Generators. Dabei ist die Klemmenspannung Ein Abhängigkeit vom Belastungsstrom
j aufgetragen.
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Da bei größeren Änderungen der Grunderregung des Steuergenerators,
welche durch eine Fremderregerwicklung 6b erzeugt wird, sich der Verlauf der Spannungskennlinie
des Generators ändern kann, kann gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung
der Steuergenerator als Spaltpolmaschine ausgebildet werden. Der eine Teil des durch
verschiedene Eisenkreise verlaufenden Feldes dient dann dazu, eine mit der Belastung
praktisch unverändert bleibende Grundspannung Eg zu liefern, welche beliebig geregelt
werden kann, während der zweite Teil des Feldes, dessen Eisenkreis von der Kompoundwicklung
erregt wird, den anderen Spannungsanteil EZ, der sich mit dem Belastungsstrom ändert,
liefert. Bei dieserAnordnungkann die Steuerspannung zur Erzielung verschiedener
Geschwindigkeiten beliebig geregelt werden, ohne daß der Charakter der Spannungskennlinie
des Generators grundsätzliche Änderungen erfährt. Die gleiche Wirkung kann auch
dadurch erreicht werden, daß die Steuerspannung von zwei verschiedenen Maschinen
erzeugt wird, von denen die eine eine beliebig regelbare in Abhängigkeit vom Belastungsstrom
praktisch gleichbleibende Spannung liefert, während die andere Maschine eine mit
dem Belastungsstrom ansteigende Spannung hervorruft, die einen solchen Verlauf hat,
daß dadurch der Drehzahlabfall der Fahrmotoren bei zunehmender Belastung praktisch
ausgeglichen wird.
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In Einzelheiten kann die den- Gegenstand der Erfindung bildende Eihrichtung
abgeändert werden. Beispielsweise ist es möglich, das Schütz 8 statt in Abhängigkeit
von der Spannung am Fahrdraht x abhängig von Hilfskontakten an dem Hauptschalter
7 zu steuern. In diesem Falle kann eine Fremderregung für das Schütz 8 angewendet
werden.