DE966088C - Anordnung zum Anfahren von Gleichstromlokomotiven mit wahlweise in Reihe oder parallel schaltbaren Fahrmotoren und diesen zugeordneten, auf einer gemeinsamen Welle angeordneten Steuermaschinen - Google Patents

Anordnung zum Anfahren von Gleichstromlokomotiven mit wahlweise in Reihe oder parallel schaltbaren Fahrmotoren und diesen zugeordneten, auf einer gemeinsamen Welle angeordneten Steuermaschinen

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DE966088C
DE966088C DES23089A DES0023089A DE966088C DE 966088 C DE966088 C DE 966088C DE S23089 A DES23089 A DE S23089A DE S0023089 A DES0023089 A DE S0023089A DE 966088 C DE966088 C DE 966088C
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control machines
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DES23089A
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Dipl-Ing August Meyer
Dipl-Ing Otto Wirth
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/02Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit
    • B60L15/04Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit using dc
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
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Description

  • Anordnung zum Anfahren von Gleichstromlokomotiven mit wahlweise in Reihe oder parallel schaltbaren Fahrmotoren und diesen zugeordneten, auf einer gemeinsamen Welle angeordneten Steuermaschinen Die übliche Anfahrschaltung von Gleichstromlokornotiven über Anfahrwiderstände in Reihen-und Parallelschaltung der Fahrmotoren verursacht beim Anfahren erhebliche Verluste in den Widerständen und besitzt nur wenige verlustlose Dauerfahrstufen. Um den Mangel wenigstens teilweise zu beseitigen, hat man von der Feldschwächung der Fahrmotoren weitgehend Gebrauch gemacht, was aber eine zusätzliche Strombelastung der Fahrmotoren bedeutet. Außerdem wird dabei der Aufwand an Schaltgeräten, wenn man feinstufig regeln und die Adhäsion weitgehend ausnutzen will, sehr hoch. Das gilt insbesondere bei Hochspannungsmaschinen, für die die Schaltgeräte an sich sehr teuer werden und in der Unterhaltung kostspielig sind. Ferner sind zur Vermeidung dieser Nachteile Steuerungen bekannt, bei denen an Stelle der Widerstände regelbare Maschinensätze verwendet werden. Für diesen Zweck ist beispielsweise die Anwendung eines Leonardtimformers in normaler Schaltung oder in Sparschaltung bekannt. In diesem Fall kommt man je- doch zu verhältnismäßig schweren und teuren Maschinensätzen.
  • Bei einer anderen bekannten Anordnung ergibt sich eine wesentliche Verbesserung dadurch, daß man für das Anfahren einen aus vier Maschinen bestehenden 1\,laschinensatz benutzt und in Verbindung damit die Reihen- und ParalleIschaltung der Fahrmotoren ermöglicht. Bei Anordnungen dieser Art ergeben sich verhältnismäßig kleine Steuermaschinen. Hier sind beim Stillstand der Lokomotive zwei der Steuermaschinen unerregt, während die beiden anderen vollerregt sind und an der Fahrdrahtspannung liegen. Parallel zu den unerregten Steuermaschinen liegen die Fahrmotoren in Reihenschaltung. Zum Anfahren werden die beiden unerre-ten Steuermaschinen langsam auf Spannung gebracht, im gleichen Verhältnis wird die Spannung der beiden zunächst vollerregten Steuerrnaschinen gesenkt, so daß die Summe der Spannungen aller vier Steuermaschinen immer gleich der Netzspannung ist. Am Schluß der ersten Periode der Anfahrt haben die beiden auf die Fahrmotoren arbeitenden Steuermaschinen die volle Netzspannung übernommen, die anderen beiden haben die Spannung Null, so daß diese jetzt kurzgeschlossen und überbrückt werden können, worauf dann die Parallelschaltung der Fahrmotoren hergestellt und die Fahrmotoren im umgekehrten Regelvorgang der Steuermaschinen auf die volle Netzspannung hochgefahren werden. Bei Anordnungen der zuletzt behandelten Art ist es nachteilig, daß beim Kurzschluß der Steuermaschinen, wenn man schnell durchschaltet, infolge des langsamen Abklingens der Spannung nach Wegnahme der Erregung Restspannungen auftreten. Diese können zu erheblichen Kurzschlußströmen führen, die die Stromwender hoch beanspruchen und zu einem Kleben der in der Steuereinrichtung benutzten Schütze führen.
  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Anfahren von Gleichstromlokomotiven mit wahlweise in Reihe oder parallel schaltbaren Fahrmotoren und diesen zugeordneten, auf einer gemeinsamen Welle angeordneten Steuermaschinen, derenAnker bei der Umschaltung kurzzeitig kurzgeschlossen sind. Um die beim Kurzschließen der Steuermaschinen auftretenden Nachteile zu vermeiden, sind dabei die Steuermaschinen je mit einer Einrichtung zur Schnellentregung ausgerüstet, wodurch die Stromstöße' die beim Schalten durch das Kurzschließen auftreten können, vermindert werden. Diese Einrichtung zur Schnellentregung besteht erfindungsgemäß darin, daß die Steuermaschinen mit dauernd eingeschalteten Gegenverbundwicklungen zur Beseitigung des beim Kurzschließen der Steuermaschinen verbleibenden remanenten Magnetismus versehen sind und die Anker über diese Gegenverbundwicklungen kurzgeschlossen werden. Die Gegenverbundwicklung wird also bei der Betätigung des Kurzschließers der jeweiligen Steuermaschine in diesen Kurzschlußstromkreis eingeschaltet, und dadurch werden der retnanente Magnetismus der Maschine und die durch ihn verursachten, über den Kommutator sich schließenden Kurzschlußströme schnell vernichtet. Dementsprechend kann man nunmehr den handbedienten Fahrschalter auch in den Fahrstufen, in denen das Kurzschließen der Steuermaschinen erfolgt, sehr schnell betätigen, da "die Gegenverbundwicklung alle Gefahren, die sich aus Kurzschlußströmen ergeben könnten, verhütet.
  • Zur schnellen Vernichtung des Erregerfeldes eines Drehstromgenerators beim Kurzschluß im Netz ist es bereits bekannt, die Erregermaschine umzupolen und die von ihr sodann gelieferte Gegenspannting der Erregerwicklung des Generators so lange zuzuführen, bis sein Erregerfeld Null geworden ist. Zu diesem Zweck wird das Feld der Erregermaschine bei Kurzschluß durch eine im normalen Betrieb nicht wirksame Gegenkompoundwicklung umgekehrt. Bei dieser bekannten Anordnung dient also die Gegenverbundwicklung nicht zur Beseitigung des remanenten Magnetismus der Gleichstromerregermaschine, sondern zu seiner schnellenUmpolung, also zur schnellenHerstellung eines entgegengesetzt gerichteten Erregerfeldes. Außerdem soll bei der bekannten Anordnung die Gegenkompoundwicklung im normalen Betrieb einen Teil der Nebenschlußwicklung bilden und ein dem Nebenschlußfeld gleichgerichtetes Feld erzeugen, während sie bei der Anordnung nach der Erfindung auch im normalen Betrieb als Gegenverbundwicklung geschaltet ist.
  • Um zu einem ver-hältniE:mäßig kurz gebauten Maschinensatz für die Steuereinrichtung zu kommen, wird man in an sich bekannter Weise die bei derartigen Schaltungen üblichen vier Steuermaschinen paarweise zusammenfassen, derart, daß die Eisenkerne der jeweiligen Maschinen zu einem ,aeineinsainen Anker mit zwei Stromwendern vereinigt sind. Eine solche Anordnung ist wegen der kurzen Baulänge für die Unterbringung in der Lokomotive besonders geeignet. Man kann dabei auch leicht noch die Erregermaschine mit auf die Welle des Steuermaschinensatzes setzen und die Anordnung weiterhin auch so ausgestalten, daß die Fahrmotorenlüfter durch diesen Maschin#ensatz mit angetriteben werden. Auch diese Mittel führen zu einer weiteren Vereinfachung im Aufbau der Lokomotive.
  • Die Anordnung eines Steuermaschinensatzes auf der Lokomotive bietet besondere Vorteile in solchen Fällen, in denen die Fahrgeschwindigkeit von einer von der Lokomotive getrennten Steuerstelle aus geregelt werden soll. Das ist vorzugsweise der Fall bei Lokomotiven, die den Abrau.mzug im Braunkohlentagebau ziehen und deren Fahrgeschwindigkeit vom Abraumbagger aus ferngesteuert werden soll. Bei der Beladung der einzelnen Wagen des Zuges unter dem Bagger ist es dabei notwendig, den Zug je nach der Schüttle,istung des Baggers langsam vor- oder rückwärts zu bewegen, um eine vollständige Füllung der Abraumförderwagen sicherzustellen. Diese Anpassung der Zuggschwindigkeit unter dem Bagger an die Schüttmenge kann nur durch den Baggerführer selbst ferngesteuert werden. Bisher geschah dies fast durchweg in der Weise, daß den durch eine Stromquelle auf der Lokomotive fremderregten Fahrmotoren eine von einem auf dem Bagger aufgestellten Leonardumformer gelief erte, vom Baggerführer regelbare Spannung zugeführt wurde. Die Leistung des Umformers mußte dem Bagger durch das Baggerschleppkabel zugeführt werden und bedeutete demnach eine zusätzliche Belastung für das bereits hochbelastete Schleppkabel. Beim Erfindungsgegenstand ergibt sich nun leicht die Mög- lichkeit, den Leonardumformer auf dem Bagger zu vermeiden und die erforderliche Regelung des Zuges dadurch zu erreichen, daß die Fahrmotoren fremderregt und ihre Anker an die Anker zweier zusammengehöriger Steuermaschinen gelegt wcrden und daß die Felderregung dieser Steuermaschinen durch einen Wenderegler erfolgt, der von der Steuerstelle aus über eine Steuerleitung oder drahtlos ferngesteuert wird. Diese eben beschriebene Einrichtung zur Fernsteuerung der Lokomotive von einem von dieser getrennten Steuerstand aus hat nicht nur Bedeutung bei Anlagen, deren einzelne Steuermaschinen mit Einrichtungen zur Schnellentregung ausgerüstet sind, sondern kann grundsätzlich in allen Fällen angewendet werden, bei denen die Fahrmotoren einer elektrischen Lokomotive mit Hilfe eines auf der Maschine angeordneten, aus vorzugsweise vier Steuermaschinen bestehenden Maschinensatzes in der Geschwindigkeit geregelt werden sollen.
  • Eine weitere Verbesserung der Maschinensteuerung durch Eingrifie in die Erregung der Steuermaschinen ergibt sieh dadurch, daß man eine Nutzbremsung in einfacher #Neise bis zu kleinsten Geschwindigkeiten herab durchführen kann, indem man gemäß der weiteren Erfindung die Anker der hinsichtlich ihrer Fremderregung regelbaren Fahrmotoren an die Anker zweier zusammengehöriger Steuerrnaschinen legt, deren Erregung im Nebenschluß zu einem im Bremsstromkreis liegenden Widerstand angeordnet ist.
  • In den Figuren der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele der Erfindung einige Schaltungen für elektrische Lokomotiven dargestellt. In Fig. i sind mit i bis 4 die vier Steuermaschinen der Schaltanlage bezeichnet, die zwischen den Fahrdraht 5 und die Erdleitung gelegt sind, so daß die Fahrdrahtspannung von beispielsweise 2,4 kV an diesen Steuermaschinen liegt. Da die Felderrel-ung der Steuermaschinen i und 4 in allen Betriebszuständen die gleiche und ebenso die Erregung der Steuermaschinen 2 und 3 immer dieselbe ist, können beim Erfindungsgegenstand die Steuermaschinen i und 4 bzw. 2 und 3 je zu einer Doppelmaschine zusammengefaßt werden, wenn man auf dem Anker in an sich bekannter Weise zwei getrennte Wicklungen und zwei getrennte Stromwender anordnet. Mit 6 bis 9 sind die der Lokomotive zugeordineten Fahrmotoren bezeichnet, welche bei dem in Fig. i dargestellten Schaltzustand untereinander in Reihe geschaltet sind. Den Ankern der Steuermaschinen I bis 4 sind schwache Gegenverbundwicklungen io bis 13 zugeordnet, die beim überschalten zu der in Fi-. 2 dargestellten paarweisen Parallelschaltung der Fahrmotoren als Schnellentregungsmittel in den durch die Schalter 14 bzw. 15 geschlossenen Kurzschlußkreis der Stenermaschinen i und 4 gelegt sind. Durch Schnellentregungsmittel ist ein schnelleres Durchschalten des Falirschalters ermöglicht, ohne daß die beim Kurzschließen auftretenden hohen Ströme zu Schwierigkeiten führen.
  • Das in Fig. 3 dargestellte Schaltbild zeigt das Grundsätzliche der Schaltanordnung, wie es angewendet werden kann, um beispielsweise im Braunkohlentagebau eine Fernsteuerung der Zug-,aeschwindigkeit vom Bagger aus.zu ermöglichen. Es ist hier nämlich erforderlich, den Zug je nach der Schüttleistung des Baggers langsam vorwärts oder rückwärts zu bewegen, um eine vollständige Füllung der Abraumförderwagen sicherzustellen, was nicht von der Lokomotive aus übersehen werden kann. Die Feldwicklungen 16 bis ig der Fahrmotoren 6 bis 9 sind in diesem Fall fremderregt an das 22o-Volt-Gleichstromnetz über einen konstanten Vorwiderstand 20 gelegt. Die Fahrmotorenanker selbst sind an die Steuerrnaschinen i und 4 gelegt, deren gemeinsame FeldwicklUng 21 über einen in Fig. 3 nicht dargestellten Wenderegler erregt wird, der seinerseits vom Baggerführerstand aus üb#er eine geeignete Verbindungsleitung oder drahtlos ferngesteuert wird.
  • In Fig. 4 ist ein grundsätzliches Schaltbild darstellt, das erkennen läßt, wie man mit der Schaltung nach der Erfindung eine sehr einfache Nutzbreinsung bis zu den klei-nsten Geschwindigkeiten herab bewirken kann. Zu diesem Zweck werden die Fahrmotoren 6 bis 9 ähnlich wie im Fall der Fig. 3 aus dem 22o-Volt-Gleichstromnetz fremderregt. Diese Erregung ist jedoch mit Hilfe des hier regelbaren VorwiderstandeS 22 einstellbar. Die Fahrmotorenanker liegen ebenso wie im Fall der Fig. 3 an den Ankern der Steutrmaschinen i und 4. Die Erregerwicklung 23 für den Anker i liegt im Nebenschluß zu einem in seinem Bremsstromkreis liegenden Widerstand 24. Dieselbe, jedoch nicht dargestellte Schaltung ist auch für den Anker 4 vorgesehen. Die Bremsung erfolgt dann in der Weise, daß die Fahrmotoren langsam erregt werden. Dadurch bildet sich ein Bremsstrom aus über die Anker der Stenermaschinen i und 4, deren Erregung steigt mit steigendem Bremsstrom an, damit wächst die Spannung der jetzt als Motoren arbeitenden Steuermaschinen, so daß ein sehr sanftes Bremsen erreicht wird, dessen Höchstwert durch entsprechende Wahl des Widerstandes 24 im Bremsstromkreis von vornherein bestimmt werden kann.

Claims (2)

  1. PATEN TANSPRii CHE. i. Anordnung zum Anfahren von Gleichstromlokornotiven mit wahlweise in Reihe oder parallel schaltbaren Fahrmotoren und diesen zugeo,rdneten, auf einer gemeinsamen Welle angeordneten Steuermaschin#en, deren Anker bei der Umschaltung kurzzeitig kurzgeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermaschinen mit dauernd eingeschalteten Gegenverbundwicklungen zur Beseitigung des beim Kurzschließen der Steuermaschinen verbleibenden remanenten Magnetismus versehen sind und die Anker über diese Gegenverbundwicklungen kurzgeschlossen werden.
  2. 2. Anordnung zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit von Gleichstrümlokomotiven mit wahlweise, in Reihe oder parallel schaltbaren Fahrmotoren und diesen zugeordneten, auf einer gemeinsamen Welle angeordneten Steuermaschin,en, insbesondere bei einer Anfahranordnung nach Anspruch i, wobei die Fahrgeschwindigkeit der Lokomotive von einer von der Lokomotive getrennten Steuerstelle aus geregelt werden soll, vorzugsweise für Lokomotiven, die den Abraumzug im Braunkohlentagebau ziehen und deren Fahrgeschwindigkeit vom Abraumbagger aus ferngesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker der fremderregten Fahrmotoren an die Anker zweier zusammengehörigerSteuerrnaschinen gelegt werden und daß die Felderregung dieserSteuermaschinen durcheinenWenderegler erfolgt, der von der Steuerstelle aus über eine Sten,erleitung oder drahtlos ferngesteuert wird. 3. Nutzbremsschaltung für Gleichstromlokomotiven mit wahlweise in Reihe oder parallel schaltbaren Fahrmotoren und diesen zugeordneten, auf einer gemeinsamen Welle- angeordneten Steuermaschinen, insbesondere bei einer Anfahranordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker der hinsichtlich ihrer Fremderregung regelbaren Fahrmotoren an die Anker zweier zusammengehöriger Steuerma,schinen gelegt werden, deren Erregerwicklu,ng im Nebenschluß zu einem im Bremsstromkr,eis liegenden Widerstand angeordel net ist. In Betracht gezogene Druckschriften. Deutsche Patentschriften Nr. 304 323, 235 09 1, 2935 725, 453 000, 550 o61; Zeitschrift »Elektrische Bahnen«, 1934, S. 239 ff.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE304323C (de) *
DE235091C (de) *
DE235725C (de) *
DE453000C (de) * 1925-05-17 1927-11-26 Aeg Anordnung zur Unterdrueckung der Remanenz bei Leonardsaetzen mit besonderer Erregermaschine
DE550061C (de) * 1932-05-10 Sachsenwerk Licht & Kraft Ag Einrichtung zum schnellen Entregen von elektrischen Stromerzeugern

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