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Durch einen Elektromotor gesteuertes Schaltwerk zum Anlassen und Regeln
der Motoren elektrisch angetriebener Fahrzeuge Es ist bekannt, Schaltwerksteuerungen
für Bahnfahrzeuge durch elektrische Antriebsmotoren antreiben zu lassen und dabei
die Schaltgeschwindigkeit dieser Motoren je nach den auftretenden Betriebsanforderungen
zu verändern, um eine Anpassung der Arbeitsweise des Schaltwerkes an die Belastungsverhältnisse
der Motoren sowie die Betriebsbedingungen zu erreichen. Derartige Steuerungen finden
insbesondere bei Triebwagen und bei elektrischen Lokomotiven Anwendung. Die Änderung
der Arbeitsgeschwindigkeit des Schaltwerkes kann in so weiten Grenzen erfolgen,
daß sie bei hoher Schaltgeschwindigkeit den drei- bis vierfachen Wert der niedrigsten
Schaltgeschwindigkeit hat. Regelt man nun die Geschwindigkeit der Schaltwerkantriebsmotoren
mit Hilfe von Vorschaltwiderständen in der Weise, daß beim Betrieb mit verringerter
Geschwindigkeit Vorschaltwiderstände
vor den Motorenanker vorgeschaltet
werden, so ergeben sich hierbei Schwierigkeiten beim Anlauf der Schaltwerke wegen
der Vorschaltung der verhältnismäßig großen Widerstände. Die Motoren entwickeln
unter dem Einfluß der Widerstände unter Umständen überhaupt nicht mehr das erforderliche
Drehmoment, das notwendig ist, um die Schaltwerke mit Sicherheit beim Einschalten
der Steuerung anzutreiben.
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Besonders wird der Anlauf noch dadurch erschwert, daß unter Umständen
infolge Netzspannungsschwankungen die den Motoren zugeführte Spannung noch weiter
verringert ist. Ganz besonders groß werden die Schwierigkeiten beim Anlauf dadurch,
daß häufig Malteserkreuzantriebe oder ähnliche Getriebe mit stark schwankendem Drehmomentverlauf
Anwendung finden.
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Nach der Erfindung wird nun bei derartigen Schaltwerken zum Anlassen
und Regeln der Motoren elektrisch angetriebener Fahrzeuge mit einem mit Hilfe von
Vorschaltwiderständen in seiner Geschwindigkeit geregelten Schaltwerkantriebsmotor
trotz der Einschaltung der Vorschaltwiderstände unter allen Umständen dadurch ein
sicherer Anlauf des Schalt-,verkantriebsmotors erzielt, daß beim Einschalten des
Schaltwerkantriebsmotors mit durch einen Vorschaltwiderstand herabgesetzter Geschwindigkeit
abhängig von der Gegen-EMK des Schaltwerkantriebsmotors der den Anker durchfließende
Strom und damit das Drehmoment erhöht werden.
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Durch die Verstärkung des Drehmomentes des Schaltwerkantriebsmotors,
abhängig von der Gegen-EMK dieses .Motors, ist die Gewähr gegeben, daß unter den
ungünstigsten Bedingungen der Schaltwerkantriebsmotor auch bei Vorschaltung des
größten Vorschaltwiderstandes das Schaltwerk mit Sicherheit beim Einschalten der
Steuerung antreibt. Störungen, wie sie bei bekannten, für andere Zwecke dienenden
Motorantrieben mit Erhöhung des Anfahrmomentes durch vorübergehende Ausschaltung
des Vorschaltwiderstandes in Abhängigkeit von einem Zeitschalter oder der Bewegung
des Bremslüftmagneten leicht auftreten konnten, sind bei der erfindungsgemäß ausgebildeten
Anordnung vermieden. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schaltwerkantriebe
ist vor allem gewährleistet, daß die Schaltwerke nicht wegen zu starker Verringerung
des Drehmomentes auf irgendwelchen Zwischenstellungen zum Stillstand kommen können,
wodurch leicht Störungen und Schäden an den Schaltkontakten eintreten können.
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Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand zweier Ausführungsbeispiele
erläutert erden. Fig. i zeigt zunächst eine Ausführungsform, die sich dadurch auszeichnet,
daß vorübergehend beim Einschalten des Schaltwerkes für Betrieb mitkleiner Schaltgeschwindigkeit
die dem Schaltmotor zugeführte Speisespannung erhöht wird. Erfindungsgemäß wird
dies dadurch erreicht, daß im ersten Augenblick des Einschaltens des Schaltwerkantriebsmotors
der Vorwiderstand noch kurzgeschlossen wird. Der Kurzschluß des Vorwiderstandes
wird nach einer gewissen Zeitspanne aufgehoben, wenn der Schaltwerkantriebsmotor
hoch gelaufen ist.
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In dem Schaltbild bedeutet i den Schaltwerkantriebsmotor. Der Motor
ist als Verbundmaschine ausgebildet und mit der Hauptstromwicklung ja und der Nebenschlußwicklung
ib ausgerüstet. :2 und 3 sind zwei elektromagnetisch gesteuerte Wendeschalter, die
dazu dienen, den Anker des Schaltwerkmotors bei Umkehr seiner Drehrichtung umzuschalten.
4 ist ein Bremslüftmagnet, der den Bremsschalter 4a steuert. Sobald der Bremslüftmagnet
4 nicht erregt ist, gelangt die mechanische Bremse des Motors zur Wirkung, wobei
gleichzeitig über den Bremsschalter 4a der Anker des Schaltmotors i kurzgeschlossen
wird.
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ist ein Vorschaltwiderstand, der dem Motor dann vorgeschaltet wird,
wenn er das Schaltwerk mit geringerer Geschwindigkeit antreiben soll. Zum Kurzschließen
des Widerstandes dient ein Relais 6. Dieses Relais wird dann eingeschaltet, wenn
der Schaltwerkantriebsmotor das Schaltwerk mit hoher Geschwindigkeit vorwärts bewegen
soll. Das Relais 6 wird in diesem Falle von dem nicht dargestellten Steuerschalter
des Fahrzeuges aus betätigt. Außerdem kann aber das Relais 6 auch in Abhängigkeit
von einem Hilfsrelais 7 eingeschaltet werden, welches über den Vorschaltwiderstand
8 an die Ankerklemmen des Schaltwerkantriebsmotors i angeschlossen ist. Solange
der Anker des Schaltwerkmotors i sich im Stillstand befindet, ist das Hilfsrelais
7 unerregt, wodurch seine unteren Kontakte geschlossen sind. Dies hat zur Folge,
daß der Erregerstromkreis für das Relais 6 geschlossen ist und durch das letztere
der Vorwiderstand 5 in dem Stromkreis des Schaltwerkantriebsmotors i überbrückt
ist. Diese Schaltung ist nur dann vorhanden, wenn der Schaltwerkantriebsmotor mit
geringer Geschwindigkeit eingeschaltet werden soll. Wird also der Schaltwerkantriebsmotor
für eine niedrige Schaltgeschwindigkeit eingeschaltet, so ergibt sich, daß im ersten
Augenblick, da der Widerstand 5 noch durch das Relais 6 überbrückt ist, der Motor
i die volle Spannung erhält. Sobald der :Motor anläuft, entsteht an seinen Klemmen
eine zunehmende
Spannung. Erreicht diese Spannung bei einer höheren
Drehzahl des Motors einen bestimmten Wert, so spricht das Hilfsrelais 7 an und unterbricht
den Erregerstromkreis für das Relais 6. Nunmehr wird der Vbrschaltwiderstand 5 nach
erfolgtem Anlauf wirksam, wodurch die Schaltwerkgeschwindigkeit einen stark verringerten
Wert erhält. Durch entsprechende Bemessung des Relais 7 kann leicht erreicht werden,
daß das Vorschalten des Widerstandes 5 in einem solchen Augenblick erfolgt, daß
nennenswerte Drehzahlsteigerungen über den erstrebten Wert hinaus vermieden werden.
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Beim Ausschalten des Relais 6 wird zusätzlich noch ein weiterer Kontakt
geöffnet, der den Vorschaltwiderstand 8 des Relais 7 wirksam macht. Dies hat eine
Herabsetzung des Haltestromes des Relais 7 zur Folge, so daß dieses trotz des Einflusses
der Remanenz leicht wieder abfallen kann.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 wiedergegeben.
Die Schaltung gemäß Fig. 2 zeichnet sich dadurch aus, daß dem Anker des Schaltwerkantriebsmotors
ein Parallelwiderstand io zugeordnet ist, der in Abhängigkeit von dem die Überbrückung
bzw. Einschaltung des Vorschaltwiderstandes 5 in den Ankerstromkreis des Schaltwerkantriebsmotors
i dienenden Schalter dann wirksam gemacht wird, wenn der Widerstand 5 zur Herabsetzung
der Geschwindigkeit des Schaltwerkantriebsmotors i in den Ankerstromkreis eingeschaltet
wird. Der erwähnte Schalter ist mit i i bezeichnet. Dieser Schalter wird in Abhängigkeit
von der Bewegung des Schaltwerksteuerorgans betätigt. Er weist zwei Kontakte i ia,
i ib auf. Der erste dieser Kontakte ija ermöglicht die Überbrückung des Vorschaltwiderstandes
5. Der zweite Kontakt i 1b liegt im Parallelstromkreis zu dem Anker des Schaltwerkmotors
i und ermöglicht dann die Parallelschaltung des Widerstandes io zu dem genannten
Anker, wenn durch Unterbrechung des Kontaktes ija der Vorschaltwiderstand 5 vor
den Anker des Schaltwerkantriebsmotors i vorgeschaltet ist.
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Die Parallelschaltung des Widerstandes io zu dem Anker des Schaltwerkantriebsmotors
hat zur Folge, daß beim Einschalten des Schaltwerkantriebsmotors der Strom überwiegend
durch den Ankerstromkreis des Motors gedrängt wird. Dies ist darauf zurückzuführen,
daß der Motor zunächst noch keine Gegenspannung entwickelt und der Widerstand des
Motorstromkreises nur verhältnismäßig gering ist. Ist der Motor angelaufen, so steigt
die Gegenspannung an, wodurch der Motorstrom verringert und der Strom zu einem großen
Teil in den Parallelstromkreis gedrängt wird. Es wird also auf diesem Wege trotz
der Vorschaltung des die Spannung 5 herabsetzenden Widerstandes ein sehr kräftiges
Anzugsmoment erzielt, das auf jeden Fall ausreicht, den erhöhten Bewegungswiderstand
des Schaltwerkes beim Anlauf zu überwinden. Außerdem hat aber der Parallelwiderstand
io noch die Nebenwirkung zur Folge, daß eine Feldverstärkung des Motors herbeigeführt
wird und auch nach dem Hochlaufen des Motors eine für die Erniedrigung der Drehzahl
ausreichende Drosselung der Spannung an dem Widerstand 5 bewirkt wird. Soll der
Schaltwerkmotor mit hoher Geschwindigkeit arbeiten, so ist sowohl der Vorwiderstand
5 ausgeschaltet wie auch der Parallelwiderstand io unwirksam. Durch die Anordnung
nach der Erfindung wird es ermöglicht, daß das Verhältnis der beiden Schaltwerkgeschwindigkeiten
besonders groß ist, ohne daß durch die Vorschaltung des Widerstandes im Ankerstromkreis
ein sicherer Anlauf des Schaltwerkes in Frage gestellt wird.
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Weiter kann erfindungsgemäß die erwünschte Arbeitsweise des Schaltwerkes
auch dadurch erreicht werden, daß der Motor durch Feldumschaltung den verschiedenen
Arbeitsgeschwindigkeiten angepaßt wird. Zu diesem Zweck kann eine Reihenparallelschaltung
der Feldwicklungen angewendet werden; beim Betrieb mit kleiner Geschwindigkeit und
Vorschaltung eines Widerstandes im Ankerstromkreis werden dann die sonst parallel
geschalteten Feldwicklungsteile in Reihe geschaltet. Die Maschine muß hierbei so
bemessen werden, daß durch die Feldumschaltung eine wesentliche Verstärkung des
Feldes beim Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit herbeigeführt wird.