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Widerstandsregelung für elektrische Motoren oder Motorgruppen, insbesondere
für elektrisch angetriebene Bahnfahrzeuge Bei laufenden elektrischen Maschinen,
bei denen die Spannung sprunghaft geändert wird, treten bekanntlich beim Überschalten
Stromstöße auf. So Endet beispielsweise bei den bekannten. Reihenparallel-Anfahrschaltungen
von Fahrmotoren bzw. Fahrmotorgruppen für elektrisch angetriebene Bahnfahrzeuge
beim Umschalten von der Reihenin die Parallelschaltung ein unstetiger Übergang statt,
wodurch erhebliche Störungen bzw. Schwierigkeiten (z. B. Kommutatorspritz-bzw. Rundfeuer)
verursacht werden. Dies ist auch bei der sogenann.-ten Brückenschaltung der Fall,
bei der der Übergang bekanntlich unter Zuhilfenahme von zwei in der Regel gleich
großen Widerständen, erfolgt, die zunächst nach Art einer Wheatstonschen Brücke
über die zwischen, dem Fahrmotor (bzw. der Fahrmotorgruppe) und dem Anfahrwiderstand
geschalteten Schalter parallel zu den Fahrmotoren. (bzw. Fahrmotorgruppen) gelegt
werden, worauf die Parallelschaltung durch Öffnung des in. der Verbindungsleitung
zwischen den. beiden Fahrwiderständen vorgesehenen Brückenschalters hergestellt
wird. Hierbei ist lediglich bei einer bestimmten Fahrmotordrehzahl, die dem Schnittpunkt
der Anfahrschaulinien
der letzten Reihen- und der ersten Parallelschaltstellung
entspricht, ein stetiger übergang von der Reihen- in die Parallelschaltung beim
Öffnen (»Aufschalten.«) und entsprechend auch beim -Schließen (»Abschalten«) vorhanden,
wie die aus
Fig. i--der Zeichnung hervorgeht, in der die Stromstärke i
als Funktion der Drehzahl n
aufgetragen ist.-- Die hierbei auftretenden Übergangsstromstößei führen zu erheblichen
Schaltbeanspruchungen an den Fahrmotoren und den Schaltgeräten -und ergeben ungünstige
Anfahreigenschaften.
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Der Erfindung liegt zur Beseitigung der vorstehend angegebenen Nachteile
die Aufgäbe zugrunde, ein Schaltverfahren zu .finden., bei dem unabhängig von der
Drehzahl ein stetiger Übergang von der Reihen- in die Parallelschaltung der FahrmotGren
gewährleistet ist.
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Die Erfindung betrifft eine Widerstandsregelung für elektrische Motoren
oder Motorgruppen, insbesondere für elektrisch angetriebene Bahnfahrzeuge, mit mindestens
zwei. - beispielAveise, feinstufigen - Widerständen, die nach Art einer Brückenschaltung
in Reihen-Parallelschaltung angelassen werden,; sie unterscheidet sich jedoch von
der bekannten Brückenschaltung im wesentlichen dadurch, da:ß beim Parallelanlässen
der -abgescha;ltete Teil der den beiden Motoren, bzw. Motorgruppen zugeordneten.
Widerstände ganz oder teilweise in die Brückenausgleichsleitung wieder eingeschaltet
wird, die vorzugsweise erst auf' der letzten ParalleIschaltstellung unterbrochen
wird. Auf diese Weise werden zu Beginn der Pa:rallelschaltstellung (-gruppierung)
für die Motoren dieselben, elektrischen Verhältnisse wie in der letzten (widerstandslosen)
Reihenschaltstellung geschaffen, wobei jedoch die Widerstände (z. B: Feinwiderstände)
bereits dem zugeordneten Motoren vorgeschaltet sind.
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Die weiteren Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
des. Erfindungsgegenstandes sind in der nachstehenden Beschreibung angegeben.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Es. zeigt Fig. 2 die Anfahrstromschaulinien, d. h. i = f (e),-_
bei der Widerstandsregelung nach der Erfindung, Fig. 3 eine Regeleinrichtung fürdieWiderstandsregelung
in schematischer Darstellung, . . Fig. 4.bis io .die. Schadtfdlge, und zwar Fig..I
und 5 die erste bzw. die. letzte Feinregelstellung bei der. Reihenschaltung, Fig.
6 und 7 die erste und zweite Übergangsphase beim Umgruppieren, von Reihen,- auf:
Pa,rallelsuhaltung, Fig. 8 und 9 die erste bzw. letzte-Fennregelstellung bei der
Parallelschaltung und Fig. io dieAbschaltungderBrückenleitung. .
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Mit I und II sind in den Fig. 4 bis io die in Reihen-Paraldelschaltung
anzulassenden Motoren, z. B. Gleichstrommotoren,, Verbundmotoren. od. dgl., bezeichnet.
Jedem der Motoren I und II bzw. jeder der Motorgruppen ist ein insbesondere fein
abgestufter Widerstand R, zugeordnet. Die insbesondere gleich großen Widerstände
R9 sind nach Art einer Wheats,tönschen Brüclze@ über die Schalter i und 2 parallel
@zu den Motoren I und II (bzw. den Motorgruppen) geschaltet. In. der Reihenanfahrschaltung
sind beide Motoren (bzw. Motorgruppen) über die Leitung il durch den Schalter 3
miteinander verbunden. Zwischen den den Motoren zugewandten Enden der Widerstände
Rg ist eine Ausgleichsleitung 1.2 vorgesehen, in der der Brückenschalter 4 liegt.
Zum getrennten Ein- bzw. Ausschalten der fein abgestuften Widerstände Rg sind Schalter
5 und--6 nach der Erfindung vorgesehen., die nach Öffnung der Schalter i, 2 und
3 auf der Para.llelanfahrschaltung dieVerbindung zwischen. dein Motoi (bzw. der
Motorgruppe) und dem zugehörigen Anlaßwiderstand herstellen.
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Wie die Fig.4 bis io ferner erkennen lassen, kann zum Anlassen mehrerer
Motoren bzw. Motorgruppen ein diesen gemeinsam zugeordneter zusätzlicher- VonvlderStaud
vorgesehen werden, der vor der Inbetriebnahme eines aus Fig. 3 ersichtlichen Feinstufenschälters
13 in einigen Stufen abgeschaltet wird. Dieser Vorwiderstand ist in den Schaltbildern
mit R' bezeichnet. Er gestattet beispielsweise bei einem elektrischen Triebfahrzeug,
den Gesamtwiderstand vor dein Erreichen der Adhäsionsgrenze in wenigen, verhältnismäßig
groben Stufen. zu verkleinern, um die Stufenzahl des Feinwiderstandes bzw. die Lamellenzahl
der Feinstufenschalter zu begrenzen.
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Die Anzapfungen der fein abgestuften Widerstände Rg sind zu den in
entsprechenden Gruppen vorgesehenen Lamellen des der Regeleinrichtung zugeordneten
Feinstufenschalters 13 geführt. Durch die Schleifkontakte 14 und 15 dieses Feinstufenschalters
werden die dem. Motoren I und II zugeordneten Widerstände Rg während der Reihenschaltung
durch Entlanglaufen an den Lamellenkontakten in der einen Rtichtung, beispielsweise
im Linkssinn, verkleinert und schließlich unter gleichzeitiger Einschaltung des
Brückenschalters 4 völlig ausgeschaltet (letzte Reihenstellung). Nunmehr wird die.
in Fig.6 gezeichnete erste Übergangsphase durch Öffnung des Schalters 3 in. der
Leitung i i hergestellt. Alsdann werden, die Schalter i und 2 _geöffnet, wodurch
die in Fig. 7 angegebene zweite Übergangsphase gebildet wird. Durch Schließen der
Schalter 7 und 8 wird die erste Feinregelstellung der Parallelschaltung nach Fig.
8 hergestellt. Hierbei kann nach ,Bedarf - wie aus Fig; 9 hervorgeht - entweder
der gesamte Widerstand Rg oder nur ein -Teil des fein abgestuften Widerstandes R,
eingeschaltet werden. -Daraufhin verkleinern die Schleifkontakte iq. und 15 äieWiderständeRg
durch Entlanglaufen an den Lamellenkontakten. 16 und 17 .in der entgegengesetzten
Richtung. Danach - also etwa nach -dem Erreichen. der letzten Stellung in der Parallelschaltung
- wird dieAusgleichsleitung 12 durch Öffnung .des Brückenschalters 4 abgeschaltet.
Auf diese Weise erfolgt das eigentliche Para.llela.nfahrendurch stetige, gegenüber
der Reihenanfahrt entgegengesetzt gerichtete Widerstandsregelung
so,
daß die abgeschalteten Teile der Widerstände in die Brückenausgleichsleitung eingeschaltet
werden, wodurch die- Reihenanfahrcharakteristik in. die Parallelanfahrcharakteristik
stetig übergeht. Zur Vermeidung unnötigerWärmeverluste kann es zweckmäßig sein,
den Brückenschalter 4. bereits nach Erreichung eines bestimmten Widerstandswertes
in der Brückenausgleichsdeitung, also vorzeitig, abzuschalten. Die Anfahrstromschaulinien
einer solchen nach der Erfindung verbesserten Brückenschaltung mit stetigem Übergang
von der Reihen- in die, Parallelgruppierung der Motoren sind in Fig. 2 wiedergegeben.
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Der Antrieb der Schleifkontakte 14 und 15 kann, wie Fig. 3 zeigt,
mit Hilfe einer Welle 18 erfolgen, die beispielsweise durch eine Handkurbel betätigt
werden kann,. An Stelle einer solchen. Welle kann ein anderes Steuerorgan., das
von Hand, mit dem Fuß oder auf irgendeine. andere Weise betätigt wird, angewendet
werden. Die mechanische Übersetzung, die die Bewegung der Welle 18 auf die Schleifkontakte
14 und 15 des vorzugsweise nach der Kallektorbauart gestalteten Feinstufenschalters
13 überträgt, kann aus einer auf die Welle 18 sitzenden. Kurvenscheibe bzw. Kulisse
i9 bestehen, die über eine Rolle und einen Hebel sowie gegebenenfalls einen Zahntrieb
die Bewegung des Feinstufenschalters 13 steuert. Die Kurvenscheibe ist so geformt,
daß beim Drehen der Wedle 18 mit etwa konstanter Winkelgeschwindigkeit der Fein:
stufenwiderstan.d den Anfahrbedingungen der Motoren entsprechend zuerst rascher
und dann langsamer ausgeschaltet wird. Die mechanische Übersetzung ist zweckmäßig
so ausgebildet, daß der Übergang von den der Reihenschaltung auf die der. Parallelschaltung
entsprechenden Stellungen des Steuergerätes (der Welle i8) keinen Richtungswechsel
der Bewegung des Steuergerätes verursacht. Dies wird bei der angegebenen Ausführungsform
durch die besondere Gestaltung der Kurvenscheibe erreicht.
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Die Ausführungs-undAnwendungsmöglichkeiten von Widerstandsregelungen
nach der Erfindung werden durch die hier behandelten Beispiele keineswegs erschöpft.
So kann die Widerstandsregelung nach der Erfindung nicht nur beim Re:ihe:n-Parallelanlassen
von Motoren allgemein, sondern insbesondere von Fahrmotoren für elektrische Bahnen,
z. B. Industrielokomotiven großer Leistung, oder überall dort, z. B. auch in stationären
Anlagen, angewendet %verdcn, wo bis jetzt etwa beim Umschalten, eine. sprunghafte
Spannungsänderung (z. B. bei ruhenden Geräten wie Transformatoren) unvermeidlich
war. Hierbei können an Stelle der angegebenen Regeleinrichtungen mit Bürsten oder
Rollen auch Einzelschütze und Widersta,ndsanzapfungen verivendetwerden.