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Bremsschaltung für Gleichstromfahrzeuge mit mehreren Hauptstrommotoren
und verkreuzt geschalteten, in mehrere Teile zerlegten Feldwicklungen Bei der Kurzschlußbremsung
mehrmotorigerGleichstromfahrzeuge pflegt man in vielen l# Fällen zur Erzielung gleicher
Bremskraft an el allen angetriebenen Achsen und um einen zulässigen Aufwand an Breinskontakten
und r# kleine Spannungen in den Bremsstromkreisen zu erhalten, alle Anker in Parallelschaltung
auf einen regelbaren Bremswiderstand zu schalten. Die Feldwicklungen der Hauptstroinmaschinen
legt man dabei vorteilhaft jedoch nicht in den Stromkreis des zugehörigen Ankers,
sondern wendet die sogenannte verkreuzte Bremsschaltung an, bei der in einem z.
B. zweimotorigen Fahrzeug das Feld des ersten Motors von dem Anker des zweiten
Motors und das Feld dieses Motors von dem Anker des ersten Motors gespeist wird.
Hierdurch wird einerseits erreicht, daß die Polarität beider generatorisch arbeitenden
Maschinen zwangläufig bei Verineidung eines kurzschlußartigen Ineinanderarbeitens
dür Maschinen die gleiche wird und andererseits die Feldverkreuzung auf einen Ausgleich
unvermeidlicher Strom- und Breniskraftunterschiede hinarbeitet, die als Folge ungenauer
Bürstenstellung oder verschiedenen Luftspaltes beider Motoren oder anderer magnetischer
Ungleichheiten auftreten können.
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Diese seit langen Jahren im Straßenbahnbetrieb vielfach verwendete
Breinsschaltung weist jedoch den Mangel auf, daß bei Unterbrechung eines Ankerstromkreises,
sei es
durch Kabelbruch oder Versagen eines Kontaktfingers im Fahrschalter,
auch der andere Ankerstromkreis stro m-los wird, da die zugehörige Felderregung
fehlt. Damit setzt dann die Breinswirkung vollständig aus. Um sie in einem solchen
Falle wenigstens teilweise aufrechtzuerhalten, u-urde bereits vorgeschlagen. in
der verkreuzten Bremsschaltung einen Ausgleichswiderstand r gemäß ,Nbb. i anzuwenden.
In dieser Abbildung bedeuten die Bezugs7eichen al und a.2 die Anker der beiden Motoren,
w, und u#, deren Wendepolwicklungen, f, und f. die Feldwicklungen,
r einen Ausgleichswiderstand und r, den Bremswiderstand. Tritt aus ir-endwelchen
Gründen z. B. im Ankerstroinkreis a, bei p eine Unterbrechung ein, so verschwindet
zwar die Bremskraft dieses Motors völlig, diejenige des anderen Motors bleibt jedoch
in geringem Grade erhalten, da t' z# der Anker a. das Feld
f, erregt und einen
Teilstroni auch über den Widerstand i-
und die schickt. Der Stromanteil, der auf die Wicklungf## entfällt und dani;t die
verble-bende Bremswirkung, ist abh#ngig von der GrUe des Widerstandes
)- im Verhältnis zu den unter sich gleichen Widerständen der Wicklungen j,
und f2. Macht Inan z. B. den Ausgleichswiderstand r ebenso groß wie die Wicklungswirlerstände
der Feldwl gen fl und f, so wird im behandelten Fall des ---'#n1,zerstroincs
i., über das Feld f-,
und davon über das Fel71 f, fließen.
Nehmen wir z. B. an, es sei im Augenblick des Eintretens der Unterbrechung
bei p 'gerade mit dem Stundenstrorn jedes Ankers gebreinst worden, s#) sinkt
zuerst der Erregerstrom i., unter den "einachten Voraussetzun-, ge -ii a lit dadurch
sinkt las Feldf2 des Motors und damit die Spannung des Anker-, a.. auf etwa
Hälfte. Der halben Spannung entspricht beim -leichen Brerns-W:derstand der halbe
Strom, der seinerseits
LIF.iin wieder Llen Feldstrom des Motors auf etwa
','0 des Stundenwertes herabsetzt. Die verbleibende Bremskraft im Motor ist
also
schr -erin-. Es tritt nun eine völli-e Aberregung ein. falls nicht der
Bremswiderstand schnell nachgere-elt w;rd, da infolge I LI der Vorschaltung des
Widerstandes r vor das Feld f2 und durch den Beiweg dieses Zweiges, in dein
das Foldi, liegt, der Haupt-I -strom.n generator mit sehr kleinein Ve r h a Mtnis
Feldstrom zu Ankerstrom arbeitet -, welches bei dem behandelten Zahlenbeispiel beträgt.
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I Versucht man -Nachteil dadurch zu 'beheben, daß inan den #Viderstand
j- wesentl:ch kleiner wählt, so tritt folgende andere Schwierigkeit auf: Da die
Anker und Wendepole über den '\Viderstand r parallel geschaltet sind, liefern schon
geringe, unverineidliche Bürstenstellungsunt##rschiedc -e-eii I Z, t' die
neutrale La-e und beider -Motoren gegeni#; -II ander Unterschiede der elektromotorischen
l#,riqftL-, die den Ausgleichswiderstatid beaufschlag##ii. Damit nun der Unterschied
beider Ankerströnie iiii Interesse gleicher Breniswirkung beider Achsen gering,
also der Str,-iiii -*in Ausgle:chsividerstancl im Verhältnis z111 11 Mitt el w ert
der Ankerströme klein bleibt. muß der Ohmwert des Ausgleichsu-iiderstandes ausreichend
groß sein. Man ,:rizt-niit also, daß die Kreuzschaltung mit Ausgleichswiderstand
nur eine Notlösung darstellt, da 1),-#ide Bedingungen, näml;ch i. noch günstige
Bremswirkung bei Kabel-oder Kontaktscbaden in einem Stromkreis und 2. möglichst
glexlie Bremskraft auf 1)-"*-den Achsen# im normalen Bremsbetrieb einander widersprechen.
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Es: ist auch schon eine Fahr- und Bremsschaltung von zwei dauernd
parallel geschalbef welcher d #e Haupt- und Wende polfelder sowohl beim "alireii
als auch beim Bremsen zur Hälfte IIIIII Ankerstroni des eigenen und zur andenfa
Hälfte vom Ankerstrom. des zweiten -Moi i-s lurchflossen wLrden. Sie liefert einer-#ZU,
1 t S C I i me gleichm#a » ßige Breinswirkung beider Motoren,
andererseits hält sie aber auch die Breniskraft des einen Motors bei Unterbrü-Miung
im Anker- oder Feldkreis des zweiten .ii ausreichendem Maße aufrecht. jedoch ganz
abgesehen davon, daß durch die Verkreuzung der Hälften der Hauptfelder
beim
,Fahren die Motoren zu Labilitätsersche;-nungen neigen, führt aber die
Verkreuzung der Wendefeldwicklungsteile sowohl beini Fahren als auch beim Bremsen
züi Koi-ni-nutierungsfehlern. Wenn bei der bekannten Schaltung ein Wendefeldwicklung>teil
einen vom zugehörigen Anker verschiedenen Strom führt, -was sieh bei ParalleIschalten
der -Motoren überhaupt nicht vermeiden läßt. wird die Kominutierungempfindlich-estört.
Schon prozentual geringe von dem durch die elektrischen Verhältnisse des Mowrs bzw.
Generators bedingten Sollwert der Cberkompensation genügen, tini t#Jiie starke l-'unkeiibil,lung
hervorzurufen.
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Durch die Erfindung #werden die vorste-Iiend geschilderten Nachteile
vermieden und (-ine einwandfreie Kommutierung -ewährleistet. Sie besteht darin,
daß bei ener Bremsschaltung für Gleichstroinfahrzeuge -nit mehreren Hauptstrommotoren
und verkreuzt geschalteten, in mehrere Teile zerlegten Feldwicklungen, bei der eine
Teilwick-- der Hauptfeldwicklung vom eigenen 1 'un u# Z,
Anker und
die andere von einem fremden Anker erregt wird, die Wendepolwicklungen nicht unterteilt
im eigenen Ankerstromkreis verbleiben.
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Für Fahrschaltungen ist es zwar schon bukanntgeworden, eine Anordnung
für Haupt-#trominotoren zu -erwenden, be,' der ein Te;l der Hauptfeldwicklung jedes
Xlotor_-; Voni Aaiker des betreffenden Motors und der andere Teil der Hauptfeldwicklung
vorn Anker eine-, anderen Motors erregt wird. Be: einer Bremsschaltun- treten jedoch
ganz anders-"-*eartete Probleme auf als bei einer Fahrschaltun-. Die Gefahr der
Umpolarlsierung besteht bekanntlich beim NI.otorl)etriel:) über-Haupt nicht, während
deren Vernieidung beim Bremsbetrieb eine ganz außerordentliche Rolle spielt.
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Nach Abb. .2, in der die Ankcr- und Wendie gleichen Bezugszeichen
haben un-I die Feldwicklungen in je zwei Teile f,' und il" -sowie
f",' und /"," zerlegt sind, ist der Anker a, über den eigenen Feldwicklungste,1
f,' und über den Feldwicklungs-
Beil f.," des anderen
Motors auf den Bremswiderstand geschaltet, andererseits ist der Anker a, mit dem
eigenen Feldwicklungsteil f2' und dem fremden Feldwicklungsteil f," in Reihe
geschaltet. Die Bezugszeichen zo, und w, bedeuten w-e im Falle der Abb. i die Wendepole
in den Ankerstromkreisen.
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Die gekennzeichnete Wirkung der erfindungsgemäßen Schaltung bleibt
die gleiche, wenn man die Reihenfolge der Feldwicklungsteile derart ändert, daß
der Anker al zuerst über den Feldwicklungsteil f2' und dann erst über den
eigenen Feldwicklungsteil f,", andererseits der Anker g. zuerst über
den Feldwicklungsteil f,' und dann erst über den eigenen Feldwicklungsteil
f2" verbunden wird. Diese Schaltform ist für d'e meisten vorhandenen Fahrs.chalter
die leichter erreichbare.
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Die verkreuzte Erregung arbeitet auf Ab--le,'cliung der Bremskraft
hin, besonders wenn vorteilhafterwe.`se die Teile fl" und f2" in der Windungszahl
etwas größer gewählt werden als f,' und f2'. Dagegen hält die durch den Feldwickflungsteil
, fl. bewirkte Erregung die Brernskraft im Motor a., f. aufrecht,
wenn eine Stromunterbrechung bei p
.in Ankerstrornkreis des anderen Motors
i eintritt. In gleicher Weise wirkt die E'generregung f,' auf den Motor
a" f, bei einem Fehler im Ankerstromkreis des anderen Motors.
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Die Wicklungen f,' und fl" können jede auf allen Polen liegen.
E# kann unter Umständen jedoch vorteilhaft sein, die Wicklungste:le f,' auf die
Nordpole des Motors zu legen und die Wicklungsteile f," auf die Südpole. Entsprechend
sind dann auch die W'clzlun-ste:le f ' und fj' anzuordnen.
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z# 2 Das behandelte Schaltverfahren ist nicht auf zweimotorige Fahrzeuge
beschränkt, sondern kann naturgemäß auch bei Bremsschaltungen mit mehr als zwei
Motoren Ver--,vendung finden. Als Beispiel einer dreiinotorigen Anordnung diene
Abb. 3, in der -die einzelnen Teile in gleicher Weise bezeichnet sind wie
in der Abb. i und 2. Es koninnt hier noch ein dritter Motor mit dem Anker a" der
Wendepolwicklung a,3 Z,
und den Feldteilen f,' und f," hinzu. Die Feldwicklungsteile
f,', f,' und f,' jedes Motors sind in cyclischer Verkreuzung in die
Ankersttomkreise der beiden anderen Motoren gelegt, während die anderen Feldwick-It.
el lungsteile f,", f2" und f3" im eigenen Ankerstromkreis verbleiben.
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Die Erfindung ist nicht auf die behandelte Grundform der verkreuzten
Brenisschaltung beschränkt, sondern kann auch gemäß Abb. 4 auf die an s;ch bekannte
Sonderform der verkreuzten Brenisschaltung übertragen werden, bei der e;n Schaltviereck
mit den Seiten Anker-Feld, Anker-Feld gebildet und der Bremswiderstand
r, in die Diagonale gelegt ist. Wiederum lie 'gt der Feldwicklungsteil
f,'
rl;-,s Motors a" f, :m Kreis des Ankers a, und sein Feldwicklungsteil
fl" im Kreis des An-kers a..#; entsprechend sind die Feldteile
f2'
und f2 7' des Motors i,., f-, geschaltet. Durch An-wendung
eines Erregergenerators e oder einer anderen Fremderregerstromquelle und durch Benutzung
der Schaltkontakt-, S" S., sa, s, kann d ie - Kurzschlußbrernsschaltun.,
- in eine Nutzbreinsung verwandelt werden, bei der bei-de Anker in Reihe
am -Netz liegen, während die Felder ebenfalls sämtlich in Reihe liegen und von der
Freinderregerstromquelle e gegebenenfalls über einen Stabilisierungswiderstand gespeist
werden.
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In Abb. 4 haben die Motoren und ihre Wicklungen wieder die gleichen
Bezugszeichen wie vorher. Der Bremswiderstand ist mit r, und die Erregermaschine
mit e bezeichnet. Wenn die Schalters, und s. offen, die Schalters,
und s, dagegen geschlossen sind, so ist die Kurzschlußbrernsschaltung üb--r den
Widerstand r, geschlossen, und zwar b`Iden der Anker al und die Fellwick-Jungen
'f2" und f den einen, der Anker a., und die Feldte'le f2' und f,"
den anderen Bremsstromkreis. Die Erregermaschine e ist in diesem Fall außer Wirksamkeit.
Sind hingegen die Schalters, und s, geschlossen, die Schalters, und s, aber
geöffnet, so findet enie -,\'ulzbremsung mit entsprechend verkleinertem Widerstand
r, statt, der dann als Stabilisierungswiderstand dient. Die Richtung des Nutzstromes
ist durch einfache Pfeil,- und die Richtung des Erregerstrornes durch gefiederte
Pfefle gekennzeichnet.
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Bei Abtrennung eines Motors wegen eines eingetretenen Schadens wird
erfindungsgemäß durch die Trennwalze ein-, solche Umgruppierung, vorgenommen, daß
beide Feldwicklungstelle des schadhaften Motors abgeschal-C, tet werden. Der gesunde
Motor kann dabei so geschaltet werden, daß er nur mit seinem sonst eigengespeisten
Feldteil bremst oder daß durch Rückvertauschung seine beiden Feldteile zur Wirkung
kommen. Die logische Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens wäre die, daß bei
mehr als zwei Motoren die Feld-,v,'cl,-lungsteilza'nl jedes Motors gleich der 1.v
'i0'torzahl gemacht würde, so daß das Feld jedes Motors zvon allen Ankern beeinflußt
wird. Für die praktisch vorkommencltzii größtun Motorzahlen
je Fahrzeug (4
und
6) -genügen jedoch die Anwendung, von zwei Feldteilen, da bei ihr auch
dann noch eine genü-2nde Ausgleichswirkung der beel el
Z,
schriebenen Art
erreicht wird.
| tun , lie 1-Zeilleilfolge Anker- |
| Feld ergibt iiii(1 der 911 |
| der Diagonale ' b |
| lieigt. dadurch gekennzeich- |
| net, dafi der Strom jedes außer |
| einem fremden Feldwicklungsteil auch |
| #riun ei-Unen durch- |
| 11 ie i.') t. |
| 5. Breinsschaltung nach Anspruch i. |
| 1) i s -i, dadurch gekennzeichnet. claß
durch |
| Hinzilfä-en einer Freinderregerstroni- |
| quelle eine Nutzbrenisschaltung, hergestellt |
| wird, bei der beide Anker in Reilie am |
| Netz liegen. während die Felder ebenfalls |
| s:iintlich in Reilie -,-eschaltet und von |
| der Fremclerre-erstroniquelle über einen |
| Stabilisieruii"s#viderstaii(1,#esi)u;#zt werden. |
| h. Breinsschaltun, nach Anspruch i |
| bis #, dadurch ekennzeichnut, daß be in] |
| Abtrennen eine-, schadhaften -Motors beim |
| Kurzschlußbreinsen nur der Feldwick- |
| des iiii verblei- |
| benden Motors vom Ankei-troni durch- |
| flossen wird, -,vährend sein anderer Feld- |
| wicklunIxsteil stromlos -emacht wird. |
| 7. Bremsschaltung nach Anspruch i |
| el |
| bis (1, dadurch gekennzeichnet, daß, beim |
| Abtrennen eines schadbaften Motoi-; beide |
| Feldwicklungsteile des ini Breinsstrom- |
| kreis verbleibenden -Motors in den Anker- |
| stromkreis des letzteren gele-t werden. |