DE959735C

DE959735C - Device for traction motors of direct current traction vehicles operated in series-parallel connection

Info

Publication number: DE959735C
Application number: DEA20901D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Welsch
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1941-11-28
Filing date: 1941-11-28
Publication date: 1957-03-14

Description

Einrichtung für in Reihen-Parallelschaltung betriebene Fahrmotoren von Gleichstrom-Triebfahrzeugen Bei Gleichstrom-Triebfahrzeugen, bei denen eine Reihen-Parallelschaltung der Fahrmotoren vorgesehen ist, kann man die Anfahrt nach zweierlei Hauptgesichtspunkten vornehmen. Entweder trifft man die Schaltung so, daß bei Reihen- und *bei Parallelschaltung :der Fahrmotoren ein gleichbleibender Wagenstrom, oder so, daß ein gleichbleibender Fahrmotorstrom vorgesehen ist. .Im erstgenannten Fall geht bei Parallelschaltung der Fahrmotoren der Motorstrom auf die Hälfte herunter, und damit gehen die Zugkraft und die Beschleuniguüg stark zurück. Damit ist zwar der Vorteil verbunden, daß die 'während des Berufsverkehrs ohnehin sehr hohen Leistungsspitzen gesenkt werden, so daß die Kraftwerke kleiner ausfallen können. Es entsteht jedoch der Nachteil, daß der Wattstundenverbrauch für jede Anfahrperiode nennenswert ansteigt. Im zweiten Fall bleibt dagegen der Fahrmotorstrom auf den Reihen- und den Parallelschaltungsstellungen in gleicher Höhe. Dies hat zwar einen geringeren Wattstundenverbrauch für die gleiche Fahrstrecke zur Folge, jedoch müß der Nachteil hoher Stromspitzen und notwendig großer Kraftwerke in Kauf genommen werden. Nähere Angaben über die Regelung auf gleichen Wagenstrom oder auf gleichen> Fahrmotorstrom sind beispielsweise in dem Aufsatz von A. P e t e r s und A. Kniff 1 e r im Heft, 7 der Zeitschrift »Elektrische Bahnen« vom ' Juli r9qo gemacht. Nach dem dort durchgerechneten. Zahlenbeispiel sinkt im zweiten Fall, also bei gleichbleibendem Fahrmätorstrom der Wattstundenverbrauch um 3 1 °%. Die Anfahrspitzeri steigen jedoch um 8011/o. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zu schaffen, mit der möglichst die Vorteile .der obenerwähnten Bahnschaltungen Erzielt werden, ohne daß 'dabei die erwähnten Nachteile in Kauf genommen werden müssen. Nach der Erfindung ist zumindest bei einer Stufe der Parallelschaltung der Fahrmotoren der Erregergrad gegenüber demjenigen bei Reihen- oder bei Einzelschaltung der Fahrmotoren verstärkt. Diejenigen Wicklungsteile der mit einer Anzapfung versehenen und symmetrisch angeordneten Hauptfeldwicklungen, die auf einer Feldschwächungsstufe abgeschaltet oder schwächer beansprucht sind, werden auf den ersten Parallelschaltungsstufen vom Wagenstrom, d. h. vom Summenstrom der beiden Fahrmotoranker, durchflossen, so daß die Motoren auf diesen Stellungen mit verstärktem Feld betrieben werden.Device for traction motors of direct current traction vehicles operated in series-parallel connection In direct current traction vehicles in which a series-parallel connection of traction motors is provided, the approach can be carried out according to two main considerations. Either the circuit is made in such a way that with series and * with parallel connection: the traction motors have a constant vehicle current, or in such a way that a constant traction motor current is provided. In the former case, when the traction motors are connected in parallel, the motor current is reduced by half, and the tractive force and acceleration are thus greatly reduced. This has the advantage that the power peaks, which are already very high during rush hour, are reduced so that the power stations can be smaller. However, there arises the disadvantage that the watt-hour consumption increases appreciably for each start-up period. In the second case, however, the traction motor current remains at the same level in the series and parallel connection positions. Although this results in a lower watt-hour consumption for the same route, the disadvantage of high current peaks and the need for large power plants must be accepted. More detailed information on the regulation on the same car current or on the same> traction motor current is given, for example, in the article by A. P eters and A. Kniff 1 er in the issue, 7 of the journal "Elektro Bahnen" from 'Juli r9qo. After the calculated there. Numerical example in the second case, i.e. with constant Fahrmätorstrom, the watt-hour consumption drops by 3 1%. However, the starting point increases by 8011 / o. The invention is based on the object of creating a circuit with which the advantages of the above-mentioned path circuits are achieved as far as possible without the disadvantages mentioned having to be accepted. According to the invention, at least at one stage of the parallel connection of the traction motors, the degree of excitation is greater than that in the case of series or individual connection of the traction motors. Those winding parts of the tapped and symmetrically arranged main field windings that are switched off or less stressed on a field weakening stage are traversed by the carriage current, i.e. the total current of the two traction motor armatures, on the first parallel switching stages, so that the motors are operated in these positions with a reinforced field will.

Eine- besonders einfache Maßnahme, die den Vorteil hat, daß die Fahrmotoren besser ausgenutzt werden, sei an Hand der Fig. 1 bis 4 erläutert. In diesen Figuren sind mit ui und a2 die Anker, mit bi und b2 die mit einer Anzapfung versehenen Hauptfeldwicklungen der Fahrmotoren, mit c der Anfahrwiderstand, mit d je zwei Umschalter und mit e je zwei gewöhnliche Schalter bezeichnet. Die Fig. i und 2 stellen die bisher übliche Parallelschaltung der Fahrmotoren mit vollem Feld bzw. mit Feldschwächung dar, während in den Fig. 3 und 4 die Schaltanordnung nach der Erfindung veranschaulicht ist.A particularly simple measure that has the advantage that the traction motors are better utilized, is explained with reference to FIGS. 1 to 4. In these figures are with ui and a2 the armature, with bi and b2 the main field windings provided with a tap the traction motors, with c the starting resistance, with d two changeover switches and with e each designated two ordinary switches. Figs. I and 2 represent the usual one Parallel connection of the traction motors with full field or with field weakening while in Figs. 3 and 4, the switching arrangement according to the invention is illustrated.

In den Schaltungen nach den Fig. 3 und 4 liegt die Hauptfeldwicklung bi auf der Seite der Stromzuführung, während die Hauptfeldwicklung b2 svmmetrisch zu der ersten auf der Seite der Erde zu liegt. In deni linken Stromzweig folgt also auf die Hauptfeldwicklung der Anker, und im rechten Stromzweig ist zuerst der Anker und dann die Hauptfeldwicklung angeordnet. Durch diese Lage der Hauptfeldwicklungen tritt bei der Schaltung nach Fig. 4 in der Stellung :2 der beiden Umschalter d, d. h. bei einer Parallellschaltung der Fahrmotoren mit geschwächtem Feld, keinerlei Änderung gegenüber der Schaltung nach Fig.2 ein. Wohl ist das aber bei der Schaltung nach Fig.3 der Fall, bei der die Umschalter d auf der Stellung 1 stehen und bei der die nach außen zu liegenden Hauptfeldwicklungsteile, beispielsweise Hauptfeldwicklungshälften, von der Summe der beiden Ankerströme durchflossen werden. Die nach innen zu liegenden Hauptfeldwicklungshälften verbleiben dagegen in ihrem Ankerstromkreis und regeln die ordnungsgemäße Stromverteilung. Dies entspricht einem Erregergrad (d. h. einem Verhältnis Feldstrom zu Ankerstrom) von beispielsweise 15o %. Auf diese Weise wird die Zugkraft im Verhältnis zum Wagenstrom gesteigert, so daß der Anfahrwiderstand auf den Parallelschaltungsstellungen der Fahrmotoren verringert und der Wattstunden.-verbrauch, auf gleichen Wagenstrom bezogen, gesenkt werden kann. Betreffs der thermischen Beanspruchung der während einer kurzen Zeit von höherem Strom durchflossenen Hauptfeldwicklungshälften liegen keine Bedenken vor, weil die gleichen Wicklungsteile während der nachfolgenden Feldschwächungsperiöde völlig abgeschaltet werden. Dies 'ist aus Fig. 4 zu ersehen. Außerdem stimmt bei gleichem Wagenstrom dieser höhere Strom mit dem Feldstrom bei Reihenschaltungsfahrt überein. Auch die Sättigung bei verstärktem Feld ist nicht zu hoch. Bei gleichem Wagenstrom ist sie sogar absolut genommen drei Viertel derjenigen bei Reihenschaltung der Fahrmotoren.In the circuits according to FIGS. 3 and 4, the main field winding is located bi on the side of the power supply, while the main field winding b2 is symmetrical to be the first to lie on the side of the earth. So follows in the left branch on the main field winding of the armature, and in the right branch the armature is first and then arranged the main field winding. Because of this position of the main field windings occurs in the circuit according to Fig. 4 in position: 2 of the two changeover switches d, d. H. with a parallel connection of the traction motors with a weakened field, none Change compared to the circuit according to Fig.2. But that's probably the case with the circuit according to Figure 3 the case in which the switch d are in position 1 and at the main field winding parts that face outward, for example main field winding halves, are traversed by the sum of the two armature currents. The inward ones Main field winding halves, however, remain in their armature circuit and regulate proper power distribution. This corresponds to a degree of excitation (i.e. one Ratio of field current to armature current) of, for example, 15o%. That way will the pulling force increased in relation to the wagon current, so that the starting resistance on the parallel connection positions of the traction motors and the watt-hour consumption, based on the same wagon current, can be reduced. Regarding thermal stress the main field winding halves through which a higher current flows for a short time there are no concerns because the same winding parts during the subsequent Field weakening period can be completely switched off. This can be seen from FIG. In addition, this higher current agrees with the field current for the same vehicle current Series connection trip. The saturation in the case of an intensified field is also not too high. With the same wagon flow, it is even three quarters of that in absolute terms when the traction motors are connected in series.

Die Reihenfolge der Hauptanfahrschaltungen wäre zweckmäßigerweise die folgende: 1, Reihenschaltungsfahrt mit Zoo °/o Erregergrad. Die Anker und Hauptfeldwicklungen sind miteinander in Reihe geschaltet.The sequence of the main start-up circuits would be appropriate the following: 1, series circuit drive with zoo ° / o degree of excitation. The armature and main field windings are connected in series with each other.

2. Parallelschaltungsfahrt mit 1500/0 Erregergrad. Die dafür in Frage kommende Schaltung ist in Fig. 3 dargestellt.2. Parallel connection run with 1500/0 degree of excitation. The one in question The upcoming circuit is shown in FIG.

3. Parallelschaltungsfahrt mit looo/o Erregergrad. Die dafür in Frage kommende Schaltung ist nicht besonders dargestellt. Die Umschalter d müssen gleichzeitig die Kontakte 1 und 2 berühren, und beide Schalter e müssen geöffnet sein.3. Parallel connection run with looo / o degree of excitation. The one in question upcoming circuit is not specifically shown. The changeover switches d must be simultaneous touch contacts 1 and 2, and both switches e must be open.

4. Parallelschaltungsfahrt mit 5o '/o Erregergrad. Die dafür in Frage kommende Schaltung ist in Fig. 4 dargestellt.4. Parallel connection run with 50 '/ o degree of excitation. The one in question The upcoming circuit is shown in FIG.

Durch Parallelwiderstände zur Hauptfeldwicklung oder zu Hauptfeldwicklungsteilen lassen sich weitere Zwischenstufen schaffen. Bei einseitig angezapfter Feldwicklung entstehen beispielsweise die Erregergrade 16o °/o, 10o o/o und 400/0-. Ohne die Bindung an die letzte Feldschwächungsstufe kann man zwar im äußersten Fall, nämlich durch Hintereinanderschaltung der Hauptfeldwicklungen bei Parallelschaltung der Fahrmotorenanker, einen Erregergrad von 2ooo/n erreichen, jedoch wäre eine solche Schaltung höchstens mit Ausgleichswiderständen vor den Ankern möglich. Diese Schaltung wäre für einen wirtschaftlichen Bahnbetrieb unbrauchbar.Through parallel resistances to the main field winding or to main field winding parts further intermediate stages can be created. With field winding tapped on one side for example, the levels of excitation are 16o ° / o, 10o o / o and 400 / 0-. Without that You can bind to the last field weakening stage in the extreme case, namely by connecting the main field windings in series with the parallel connection of the Traction motor armature, achieve an excitation level of 2ooo / n, but such would be Switching is only possible with balancing resistors in front of the armatures. This circuit would be useless for economical rail operations.

Die Schaltung nach der Erfindung ersetzt beim Anfahren gleichsam die Widerstandsstufen in Parallelschaltungsfahrt mit vollem Feld durch die wirtschaftlicheren Feldverstärkungsstufen in Parallelschaltungsfahrt mit kleinerem bzw. kurzgeschlossenem Anfahrwiderstand, wobei die entstehende größere Beschleunigung den Wattstundenverbrauch verringert.The circuit according to the invention replaces the, as it were, when starting up Resistance levels in parallel connection with full field due to the more economical ones Field reinforcement stages in parallel connection with a smaller or short-circuited Starting resistance, the resulting greater acceleration being the watt-hour consumption decreased.

Der im vorstehenden erläuterte Erfindungsgedanke kann auch bei Kurzschlußbremsschaltungen angewendet werden. Ersetzt man beispielsweise in Fig. 3 das Netz durch einen Kurzschluß-Bremswiderstand und vertauscht die Anker a1 und a2 miteinander, so liegt eine verkreuzte Kurzschlußbremsschaltung vor, bei der zunächst mit vollem Feld und gegen Ende der Bremsperiode zur endgültigen Stillsetzung des Fahrzeuges mit verstärktem Feld gebremst werden kann.The inventive concept explained above can also be used with short-circuit brake circuits be applied. If, for example, in FIG. 3 the network is replaced by a short-circuit braking resistor and if the armatures a1 and a2 are interchanged, there is a crossed short-circuit braking circuit before, initially with full field and towards the end of the braking period to the final Stopping the vehicle with a reinforced field can be braked.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for traction motors of direct current traction vehicles operated in series-parallel connection, in which field winding parts are located in the armature branches when the traction motors are connected in parallel. characterized in that at least in one stage of the parallel connection of the traction motors, the degree of excitation is increased compared to that in the case of series or individual connection of the traction motors. a. Device according to claim i, characterized in that those winding parts of the tapped and symmetrically arranged main field windings which are switched off or less stressed on a field weakening stage are traversed by the carriage current, i.e. the total current of the two traction motor armatures, on the first parallel switching stages. 3. Device according to claim i and z, characterized in that at least three degrees of excitation are provided on the parallel connection positions, namely reinforced field, full field and weakened field. q .. Device according to claim i, characterized in that when the traction motors are connected in parallel, the main field windings provided with at least one tap are connected in relation to the motor armature so that in one branch of the main field winding the. Anchor follows and in the other the reverse order is provided. 5. Device according to claim i and q., Characterized in that both the power supply end facing one main tfel dwicking and the earth facing end of the other main field winding with the one and the tapping of the main field winding concerned via a switch (e ) is connected to the second contact of a switch (d) connected to the power supply or earth.