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Anlaß- und Regelschaltung für mit Gleichstrom betriebene Motoren von
Fahrzeugen mit einer größeren Achsenzahl und Einzelachsenantrieb Die Erfindung bezieht
sich auf mit Gleichstrom betriebene elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere
mit sechs Achsen.
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Bekanntlich wird bei Verwendung von Gleichstromfahrmotoren, die durch
Widerstände geregelt werden, eine Umgruppierung der Fahrmotoren vorgesehen, um die
Anfahr- bzw. Regelverluste klein zu halten und mehr als eine Dauerfahrstufe zu erhalten.
Man kann nun beispielsweise bei sechsachsigen Fahrzeugen eine mehrfache Umgruppierung
der Fahrmotoren anwenden, wobei die Motoren abwechselnd inReihenschaltung, gemischterReihenparallelschaltung
oder Parallelschaltung arbeiten. Bei einer sechsachsigen Lokomotive können beispielsweise
bei kleineren Geschwindigkeiten sämtliche sechs Fahrmotoren miteinander in Reihe
geschaltet werden. Im Bereiche mittlerer Geschwindigkeiten können zwei Fahrmotorgruppen
mit j e drei miteinander in Reihe liegenden Motoren zueinander parallel geschaltet
werden, während bei hohen Geschwindigkeiten drei zueinander parallel arbeitende
Fahrmotorgruppen mit j e zwei Motoren in Reihenschaltung vorhanden sind. Die angeführte
Schaltung eignet sich insbesondere auch dann, wenn bei größeren: Leistungen die
Netzspannung 3000 Volt beträgt und infolgedessen die Fahrmotoren als Halbspannungsmotören
ausgebildet sind.
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Trotz der erheblichen wirtschaftlichen und betrieblichen Vorteile
hat eine mehrfache Umgruppierung
der Fahrmotoren in dem angedeuteten
Sinne nur wenig Eingang in die Technik gefunden, was darauf zurückzuführen ist,
daß bei den bisher bekanntgewordenen Schaltungen die mehrfache Umgruppierung der
Fahrmotoren erhebliche Schwierigkeiten bereitete. Insbesondere war bei den bekannten
Schaltungen der Aufwand an Gruppierungsschaltern sehr groß, außerdem war die Umschaltung
mit einer hohen Schaltbeanspruchung der vorhandenen Schalter verbunden.
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Gegenstand der Erfindung ist eine vorteilhafte Anlaß- und Regelschaltung
für mit Gleichstrom betriebene Motoren von Fahrzeugen mit einer größeren Achsenzahl
und Einzelachsenantrieb, insbesondere für sechsachsige Fahrzeuge, bei der eine mehrfache
Umgruppierung der Fahrmotoren (Reihenschaltung, Reihenparallelschaltung, Parallelschaltung)
vorgesehen ist, die sich dadurch auszeichnet, daß der beim Anlassen verwendete Vorschaltwiderstand
in gleiche Teile aufgelöst ist, die bei den Überschaltvorgängen in Spannungsteilerschaltung
durch Schalter so gruppiert werden, daß ein Teilwiderstand in die bei der Umgruppierung
gebildete Brücke zur Dämpfung der bei der Umschaltung der Fahrmotoren sich ergebenden
elektrischen Ausgleichsvorgänge eingefügt wird.
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Im folgenden soll die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert werden. Fig. i der Zeichnung gibt zunächst schematisch das gesamte
Schaltschema für eine sechsachsige Lokomotive mit Halbspannungsmotoren, die in drei
verschiedenen Gruppierungen betrieben werden, wieder. Mit i bis 6 sind in dem Schaltbild
dieAnker der Fahrmotoren bezeichnet, deren Reihenschlußwicklungen zur Vereinfachung
weggelassen sind. Zum Anlassen und Regeln der Fahrmotoren dient der in die drei
Widerstandsteile oder Widerstandssätze R, W und X aufgelöste Vorschaltwiderstand.
Die Fahrmotoren können mit Hilfe einer Anzahl von Schaltern so umgeschaltet werden,
däß sie entweder alle miteinander in Reihe geschaltet oder zwei Gruppen mit je drei
miteinander in Reihe geschalteten Motoren oder drei Gruppen mit je zwei miteinander
in Reihe geschalteten Motoren zueinander parallel geschaltet sind. Für die Umgruppierung
der Fahrmotoren sind neben dem Serienschütz S1 für die Reihenschaltung der Motoren,
den_ Brückenschützen P1 und P2 für die Herstellung def Brückenschaltung beim ersten
Übergang von der Reihenschaltung auf die Reihenparallelschaltung und den Serienschützen
S2 und S3 zur Reihenschaltung der Motoren bei Serienparallelschaltung die weiteren
Schalter Gl bis Gis vorhanden.
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Im folgenden soll die Wirkungsweise der Schaltung an Hand der Fig.
2 bis io näher erläutert werden.
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Wie in Fig. 2 dargestellt ist, werden die Fahrmotoren beim Anlassen
unter Reihenschaltung sämtlicher Anker und Einschaltung der drei Widerstandsteile
R, W ixnd X an die Netzspannung, z. B. 3000 Volt, gelegt. Dabei- liegt der
Widerstandsteil W in der Mitte zwischen den beiden Fahrmotorgruppen, die durch die
Motoranker i, 3 und 5 bzw. 6, 4 und 2 gebildet werden. Der Widerstandsteil R ist
zwischen dem Motoranker i und der Netzspannung, der Widerstandsteil X zwischen dem
letzten Motoranker 2 und Erde eingeschaltet. Diese Anlaßschaltung hat unter anderem
noch den Vorteil, daß durch den Widerstand R beim Anlegen der Fahrmotoren an das
Netz diese weitgehend gegen Überspannungen gesichert sind. Beim Anlassen werden
nun stufenweise die Widerstandsteile R, W und X ausgeschaltet bz-W. kurzgeschlossen.
Sobald die Widerstandsteile ausgeschaltet sind, wird die in Fig. 3 dargestellte
reine Reihenschaltung durch Schließen des Serienschützes S1 sowie der Schalter G2
und G15 hergestellt. Die Fahrmotoranker liegen bei dieser Schaltung je an einem
Sechstel der Netzspannung. Um den Übergang auf die Reihenparallelschaltung zu ermöglichen,
wird zunächst die in Fig.4 dargestellte Übergangsschaltung hergestellt. In dieser
Schaltung bleiben die Fahrmotorenstromkreise unverändert, während die drei Widerstandsteile
R, W und X in Reihenschaltung an die Netzspannung angeschlossen sind. Fig. 5 gibt
die nächste überschaltstellung wieder, in welcher zusätzlich noch die Brückenschütze
P, und P2 geschlossen sind. Hierdurch wird die aus den Fahrmotoranker i, 3 und 5
bestehende Motorgruppe mit dem mit dem Widerstand X verbundenen Ende des mittleren
Widerstandsteiles W und die andere Motorgruppe (Motoranker 6, 4 und 2) mit dem mit
dem Widerstandsteil R verbundenen Ende des Widerstandsteiles W verbunden. Infolgedessen
ergibt sich eine Brückenschaltung, die es ermöglicht, das Serienschütz S1 ohne übermäßig
größere Schaltleistung und ohne Unterbrechung des Fahrmotorstromkreises zu öffnen.
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Vorteilhafterweise kann vor der Herstellung der Brückenschaltung ein
mehr oder weniger großer Teil des Widerstandsteiles W kurzgeschlossen werden. Durch
die Wahl des Wertes des wirksam bleibenden Teiles des Widerstandsteiles W hat man
es in der Hand, die Schaltleistung des Serienschützes S1 auf jedes gewünschte Maß
zu begrenzen. Die Herstellung der reinen Reihenparallelschaltung, d. h. also die
Aufhebung der Brückenschaltung, kann stoßfrei durch stufenweise Wiedereinschaltung
des Widerstandsteiles W*herbeigeführt werden, der schließlich völlig durch Abschaltung
auf den Wert oo gebracht wird. Auf diesem Wege kann eine weitgehende Verminderung
der an den Einzelschaltern auftretenden Schaltleistung herbeigeführt und ein vorteilhafter
Übergang von der einen Fahrmötorgruppierung auf die andere herbeigeführt werden.
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Fig. 6 der Zeichnung gibt die Zwischenschaltung nach Unterbrechung
des Serienschützes Si und Fig.7 die Reihenparallelschaltung der Fahrmotoren wieder.
In dieser Schaltung ist der mittlere Widerstandsteil W unwirksam, 4er Widerstandsteil
X ist der aus den Motorankern i, 3 und 5 bestehenden Motorgruppe, der Widerstandsteil
R der aus den Motorankern 6, 4 und 2 bestehenden Motorgruppe vorgeschaltet; wie
angedeutet, kann je
eine Stufe dieser Widerstandsteile kurzgeschlossen
werden.
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Im weiteren Verlauf des Regelvorganges werden die Widerstandsteile
R und X ausgeschaltet. Fig. 8 gibt die reine Reihenparallelschaltung wieder, in
der je ein Drittel der Netzspannung an den Fahrmotoren liegt.
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Um den Übergang auf die Parallelschaltung von drei aus je zwei Fahrmotoren
bestehenden Motorgruppen zu ermöglichen, werden gemäß Fig. 9 die drei Widerstandsteile
R, W und X wieder in bezug auf die Netzspannung miteinander in Reihe geschaltet
und zur' Ermöglichung einer Brückenschaltung in Spannungsteilerschaltung mit den
beiden Fahrmotorgruppen verbunden. Hierbei wird das der Netzspannung abgewandte
Ende des Widerstandsteiles R über den Schalter G4 mit der oberen Klemme des Motorankers
3 verbunden; außerdem ist die untere Klemme des Motorankers i über die Schalter
G,, und G, mit dem oberen Ende des Widerstandsteiles W verbunden. Das untere Ende
des Widerstandsteiles W liegt über die Schütze G9 und G19 an der oberen Klemme des
Motorankers 2. Das obere Ende des Widerstandsteiles X ist über die Schalter G14
und G16 mit der unteren Klemme des Motorankers 4 verbunden. Man erkennt, daß bei
dieser Schaltung die drei Widerstandsteile R, W und X über die zwischen den Motorankern
i und 3 bzw. 4 und 2 liegenden Serienschütze S2 bzw. S3 in bezug auf das Netz in
Reihe geschaltet sind. Durch den WiderstandsteilR ist der Motoranker i und durch
den Widerstandsteil X der Motoranker 2 überbrückt. Der Widerstandsteil W liegt in
der Diagonalen zwischen den Motorankern i und 3 einerseits und den Motorankern 4
und 2 andererseits. Werden nunmehr die Serienschütze S2 und S3 zwischen den beiden
Motorankern i und 3 bzw: 4 und 2 geöffnet, so entsteht die in Fig. io dargestellte
Parallelschaltung mit drei zwei miteinander in Reihe geschaltete Fahrmotoren umfassenden
Motorgruppen. Der ersten Motorgruppe, welche die Fahrmotoranker i und 2 umfaßt,
ist der Widerstandsteil W zugeordnet, der zwischen den beiden Motorankern liegt.
Der Widerstandsteil R ist der zweiten Motorgruppe vorgeschaltet, die aus den miteinander
in Reihe geschalteten Motorankern 3 und 5 besteht. Der dritten aus. den Motorankern
6 und 4 bestehenden Motorgruppe ist der Widerstandsteil X vorgeschaltet. Zweckmäßigerweise
können von vornherein, wie in der Zeichnung dargestellt, weitere Teile der Widerstandsteile
R, W und X kurzgeschlossen werden. Nach Herstellung der Parallelschaltung der drei
Motorgruppen werden die Widerstandsteile wieder stufenweise ausgeschaltet. In der
endgültigen Schaltung sind die Widerstandsteile R, W und X in der Zeichnung nicht
dargestellt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann auch noch eine
Entlastung der Serienschütze S1 und S3 erzielt werden, indem zu den Serienschützen
S2 und S3 Dämpfungswiderstände Y und Z parallel geschaltet werden. Bei der Umgruppierung
der Fahrmotoren werden dann zunächst die Serienschütze S2 und S3 unterbrochen, worauf
gegebenenfalls stufenweise unter Vergrößerung ihres Wertes die Dämpfungswiderstände
Y und Z unterbrochen werden. Auf diesem Wege kann ebenfalls ein weitgehend stoßfreier
Übergang von der Reihenparallelschaltung auf die Parallelschaltung der Fahrmotoren
bei weitgehender Herabsetzung der Schaltbeanspruchungen an den Serienschützen S2
und S3 herbeigeführt werden. Die beschriebene Regelung kann aufwärts und abwärts
in der gleichen Weise erfolgen. Sie ist auch bei Bremsschaltungen, z. B. Nutzbremsschaltungen,
anwendbar. In Einzelheiten kann die beschriebene Anordnung abgeändert werden.