-
Einrichtung für elektrische Gleichstromlokomotiven zur Anpassung der
Drehmomente der Fahrmotoren an die auftretenden Achsdrücke Bekanntlich wird bei
elektrischen Lokomotiven unter der Wirkung der ausgeübten Zugkräfte der Achsdruck
einiger Achsen erhöht, während der Achsdruck anderer Achsen vermindert wird. Bei
Drehgestellokomotiven mit zweiachsigen Drehgestellen wird beispielsweise in jedem
Drehgestell der Achsdruck der verlaufenden Achse unter dem Einfluß der Zugkräfte
verkleinert, während der Achsdruck der nachlaufenden Achsen jedes Drehgestells entsprechend
erhöht wird. Bei der Bremsung tritt an den Achsen eine entsprechend umgekehrte Wirkung
ein.
-
Es sind bereits Anordnungen bekanntgeworden, bei denen auf elektrischem
Wege ,die Drehmomente der Fahrmotoren der auftretenden Achsentlastung bzw. zusätzlichen
Belastung angepaßt werden. Während bei Wechselstromlokomotiven diese Wirkung mit
Hilfe von Zusatztransformatoren od. dgl. verhältnismäßig einfach erreicht werden
kann, indem den Fahrmotoren der zusätzlich belasteten Achsen eine erhöhte Spannung
und den Fahrmotoren der entlasteten Achsen eine verringerte Spannung zugeführt wird,
bereitet die Erzielung eines elektrisch wirkenden Achsdruckausgleiches bei Gleichstromfahrzeugen
erhebliche Schwierigkeiten.
-
Es sind jedoch auch Anordnungen für Gleichstromlokomotiven bekanntgeworden,
bei denen das Drehmoment .der Fahrmotoren den sich ändernden Achsdrücken durch Feldbeeinflussung
angepaßt
wird. Bei dieser bekannten Anordnung erhalten die Fahrmotoren
durch entsprechende Erregung verschiedene, zweckmäßig in einem Betriebspunkt niedrigen
Drehmomentes der Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie sich schneidende Betriebskurven.
Dies wird dadurch erreicht, daß bei den Fahrmotoren der stärker belasteten Achsen
die Wirkung der Reihenschlußfeldwicklungen durch Nebenwiderstände erheblich geschwächt
wird und außerdem zusätzliche Nebenschlußerregerwiödungen eingeschaltet werden.
Bei den Fahrmotoren der entlasteten Achsen sind lediglich die Reihenschlußfeldwicklungen
ohne Anwendung einer Feldschwächung eingeschaltet.
-
Wenn sich auch diese Schaltung in zahlreichen Anlagen vorteilhaft
bewährt hat, so weist sie doch die Besonderheit auf, daß sämtliche Lokomotivfa'hrmotoren
als Verbundmotoren ausgeführt, d. h. mit :einer - Nebenschlußwicklung versehen sein
müssen. Abgesehen davon, daß hierdurch die Fahrmotorabmessungen unter Umständen
etwas vergrößert werden, kann die Anwendung :der Nebenschlußwicklungen auch aus
anderen Gründen, insbesondere bei hohen Spannungen, mit gewissen Schwierigkeiten
verbunden sein.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine elektrisch wirkende Achsdruck-Ausgleichschaltung
für die Fahrmotoren von Gleichstromlokomotiven, die sich dadurch auszeichnet, daß
sämtliche Fahrmotoren mit Hauptstromwicklungen versehen sind Und wenigstens teilweise
unter Verwendung von Hilfserregermaschinen so fremd erregt werden, daß das Drehmoment
der Fahrmotoren dem jeweils auftretenden Achsdruck angepaßt ist.
-
Die Schaltung kann dabei so ausgeführt werden, daß die Erregerenergie
für die Feldwicklungen der Fahrmotoren vollständig von Erregermaschinen geliefert
wird. Vorteilhafter ist es jedoch, unter Umständen die Schaltung so zu treffen,
daß die vorhandenem Reihenschlußfeldwicklungen vom Ankerstrom -der Fahrmotoren durchflossen
sind und die Hilfserregermaschinen lediglich eine Zusatzerregung liefern. Die Speisung
bzw. Beeinflussung der Feldwicklungen durch Hilfserregermaschinen macht :es ohne
weiteres möglich, den Fahrmotoren solche Kennlinien zu geben, daß die Drehmomente
den auftretenden Achsentlastungen :bzw: zusätzlichen Achsbelastungen in vollkommener
Weise entsprechen, ohne daß es erforderlich ist, den Lokomotivfahrmotoren eine verwickelte
Ausbildung zu geben. Die erfindungsgemäße Schaltung macht es auch ohne weiteres
möglich, nachträglich bei Lokomotiven mit normalen Reihenschlußfahrmotoren einen
elektrisch wirkenden Achsdruckausgleich zu -erzielen.
-
Im folgenden soll die Erfindung an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele
näher erläutert werden. Fig. i der Zeichnung gibt eine Schaltung- wieder, bei der
jedem der beiden Fährmotoren eine besondere Erregermaschine zugeordnet ist. al und
a2 bedeuten die beiden Anker der beiden miteinander in Reihe geschalteten Fahrmotoren
m1 und m2, f l und f2 sind Feldwicklungen, die an die Klemmen je einer Erregermaschine
e. bzw. e2 angeschlossen sind. Die vorzugsweise ungesättigten Erregermaschinen ei
und e2 werden durch den Antriebsmotor n angetrieben. Für die Erregung der Erregermaschinen
sind Reihens.chlu.ßfeldwicklungen r1 und r2 sowie Fremderregerwicklungen si und
s2 vorgesehen. Die Reihenschlußfeldwicklungen r1 und r2 sind in die Ankerstromkreise
der Fahrmotorenanker cal und a2 eingeschaltet. Solange nur die ReihensChlußfeldwicklungen
r. und y2 der Erregermaschinen ei und e2 wirksam sind, erhalten die Fahrmotoren
eine Reihenschlußkennlinie. Sie verhalten sich dann praktisch genau so wie normale
Hauptstrommotoren. Um nun das Drehmoment der Fahrmotoren den auftretenden Achsdruckänderungen
anzupassen, wird die Erregermaschine e2 des der .zusätzlich belasteten Achse zugeordneten
Ankers a2 zusätzlich durch « Einschaltung der Fremderregerwicklung s2 erregt, die
an eine geeignete Erregerstromquelle, z. B. Sammlerbatterie, angeschlossen wird.
Außerdem wird gleichzeitig zu der dem gleichen Fahrmotor zugeordneten Reihenschlußfeldwicklung
r2 ein Parallelwiderstand P2 parallel geschaltet. Beim Fahrmotor ml ist die zusätzliche
Fremderregerwicklung s1 der Erregermaschine ei nicht eingeschaltet. Der Ankerstrom
durchfließt ungeschwächt die Rei'henschlußfeldwicklung r.. Zum Ein- und Ausschalten
der Fremderregerwicklungen s1 und s2 und der Feldschwächungsstromkreise sind die
Schalter qi, q2, 0i und o2 vorhanden. Je nach der Drehrichtung der Fahrmotoren werden
sie umgesteuert. Die Steuerung kann mit Vorteil durch die Fahrtrichtungswalze erfolgen,
durch die bei Änderung der Fahrtrichtung die Feldwicklungen umgeschaltet werden.
Die angegebene Schaltung ermöglicht, den beiden Fährmotoren voneinander abweichende
Kennlinien zu geben; und zwar liegt die Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie des der
zusätzlich belasteten Achse zugeordneten Fahrmotors m2 im Bereich der höheren Drehmomente
oberhalb der Kennlinie des anderen Fahrmotors. Die beschriebene Schaltung kann,
ü h in der Weise abgeändert werden, daß an Stelle der Parallelwiderstände P2 bzw.
P. Vorsahaltwiderstände in - die von den Erregermaschineh ei und e2 gespeisten Stromkreise
der Fa'hrmotorfeldwieklungen fl bzw. f2 eingeschaltet werden.
-
Fig. z gibt ein anderes Ausführungsbeispiel wieder, das sich vorteilhaft
von dem in Fig. r dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, daß nur
eine einzige Hilfserregermaschine .vorhanden ist, die nur für einen geringen Teil
der Erregerleistung bemessen zu sein braucht und infolgedessen sehr klein ausfällt.
Von dieser Hilfserregermaschine werden vorzugsweise für eine niedrige Spannung bemessene
Teilwicklungen der Fahrmotorenfeldwicklungen verschieden erregt, um dadurch eine
gegenseitige Verschiebung der von den Hauptstromw icklungen der Motoren hervorgerufenen
Kennlinien zu erreichen und eine Anpassung der Drehmomente an die Achsbelastung
zu erzielen. '
al und a2 sind bei der Schaltung nach Fig. z wieder
die beiden Anker der Fahrmotoren! m1 und m2. Die Feldwicklungen der F ahrmotoren
m1 und m2 sind je in zwei Teilwicklungen y11 und y12 bzw. r21 und r22 aufgelöst.
Die Teil#,vicklungenyii und r21 sind als reine Reihenschlußfeldwicklungen unmittelbar
mit den Anker a1 und a2 der Fahrmotoren in Reihe geschaltet, so daß sie vom Belastungsstrom
der Fahrmotoren durchflossen sind. Die Teilwicklun-en y12 und y22 sind miteinander
in Reihe geschaltet und an die Klemmen der Hilfserregermaschine lal angeschlossen.
Ist der Fahrmotor zfzi einer entlasteten Achse und ist der Fahrmotor m9 einer zusätzlich
belasteten Achse, z. B. eines Drzhgestells, zugeordnet, so ist die Schaltung der
beiden Teilwicklungen r12 und y22 so getroffen, daß die Teilwicklung y12 der Teilwicklung
ril entgegenwirkt, während die Teilwicklung y22 die Wirkung der Teilwicklung y21
des der zusätzlich belasteten Achse zugeordneten Fahrmotors "n2 unterstützt. Die
Hilfserregermaschine hl weist wieder eine fremderregte, nicht näher bezeichnete
Erregerwicklung auf, die beispielsweise von einer Sammlerbatterie gespeist wird.
Um nun die gewünschte Beeinflussung der Fahrmotorkerinlinien zu erreichen, ist zu
der als reine Reihenschlußfeldwicklung wirkenden Teilwicklung y21 des Fahrmotors
in2 ein Parallelwiderstand w2 parallel geschaltet. Hierdurch wird eine Schwächung
der Wirkung der vom Fahrmotor-Ankerstrom durchflossenen Teilwicklung y21 erreicht.
Außerdem wird ein Parallelstromkreis zu der Teilwicklung r12 des Fahrmotors m1 geschlossen,
durch den die Wirkung dieser von der Hilfserregermasc'hine hl gespeisten, der Reihenschlußfeldwicklung
ril entgegenwirkenden Teilwicklung geschwächt oder aufgehoben wird. Die Nebenschluß.strom:kreise
zu den Teilwicklungen ril und r22 sind nicht eingeschaltet. t1, t2, ui und u2 sind
Schalter, durch die je- nach der Fahrtrichtung die erforderlichen Nebenschlußstromkreise
geschlossen werden. Auch die Schaltung gemäß Fig. a ermöglicht bei entsprechender
Bemessung und Einschaltung der Parallelwiderstände zu den Teilwicklungen: ril und
r12 bzw. r21 und r22 in Verbindung mit der Fremderregung der Hilfserregermaschine
hl ohne weiteres- eine solche Beeinflussung der Fahrmotordrehmom,ente, daß diese
den Achsdrücken genau angepaßt sind und die Reibung zwischen Schiene und Rad vollkommen
ausgenutzt werden kann.
-
Bei der Anordnung nach Fig. a ist eine Unterteilung der Fahrmotor-Feldwicklungen
oder bei ungeteilter Ausführung dieser Wicklungen die Anordnung von Anzapffeitungen
an den Reihensahlußfeldwicklungenerforderlich. Fig. 3 gibt eine andere vereinfachte
Ausführungsform wieder, bei der an den Reihenschlußfel.dwicklungen der Fahrmotoren
keinerlei Änderungen erforderlich sind. a1 und a2 sind wieder die beiden Anker der
normalen Reihenschlußfahrmotoren, von denen der Anker a2 der zusätzlich belasteten
Achse zugeordnet sei. Die beiden Feldwicklungen, welche unmittelbar hintereinanderliegen,
sind mit fl und f2 bezeichnet. Zu den beiden Feldwicklungen ist ein Widerstand pw
parallel geschaltet. Eine fremderregte Hilfserregermaschine h1 liegt einerseits
an der Verbindungsleitung der beiden Feldwicklungen f l und f2, andererseits
an einer Anzapfung des Paraellelwiderstandes pw. Vorzugsweise kann der Anschluß
der Hilfserregermaschine lai an einer Mittelanzapfung des Parallelwiderstandes pw
erfolgen. Die Hilfserregermaschine h1 hat bei dieser Schaltung .die Wirkung zur
Folge, daß der die Feldwicklung fl durchfließende Strom geschwächt, der die Feldwicklung
f2 durchfließende Strom verstärkt wird. Gewissermaßen liefert die Hilfserregermaschine
lzi Zusatzerregerströme i1 und i2, die den Strom der Feldwicklung f l schwächen
und den Strom der Feldwicklung f2 verstärken. Der Feldwicklung f2 ist noch ein Feldschwächungswiderstand
v2 parallel geschaltet, der bewirkt, daß ein wesentlicher Teil des Faihrmotorankerstromes
und des von der Hnlfserregermaschine hl gelieferten Stromes statt durch die Feldwicklung
f2 durch den Paratlelstromkreis verläuft. Der Nebenschlußstromkreis der Feldwicklung
f l ist geöffnet. z, und z2 sind Schalter, die bei Umkehr der Drehrichtung der Fahrmotoren
die Herstellung der richtigen Schaltung ermöglichen.
-
Für die dargestellten Schaltungen war angenommen, daß die Fahrmotoren
in Reihenschaltung angeordnet sind. Grundsätzlich können jedoch sinngemäß die gleichen
Schaltungen auch dann Verwendung finden, wenn die Fahrmotoren in Paratl:elschaltung
oder in Reihenparallelschaltung betrieben werden..
-
Fig. 4 zeigt noch schematisch. die Änderung, die sich gegenüber dem
Ausführungsbeispiel nach Fig.3 ergibt, wenn die Fahrmotoren zueinander parallel
geschaltet sind. In diesem Fall ist die Hilfscrregermaschine h1 zwischen den Verbindungen
der Fahrmotorenanker mit den mit ihrer einen Klemme an Erde liegenden Reihenschlußfeldwicklungen
eingeschaltet.
-
In Einzelheiten können die angegebenen Schaltungen beliebig abgeändert
werden. Durch Regelung der Spannung der Hilfserregermaschine sowie durch Anwendung
von Parallel- und Vorscha'1twiderständen ist es in mannigfaltiger Weise möglich,
die Kennlinien der Fahrmotoren so zu beeinflussen, daß sie den Achsdrücken angepaßt
sind.
-
Die Einrichtung nach der Erfindung kann auch bei der Bremsung angewendet
werden.