-
Schaltungsanordnung für die insbesondere zum Zweck der Nutzbremsung
als Nebenschlußmaschinen ausgebildeten Triebmotoren elektrischer Fahrzeuge Es ist
bekannt, bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen vorzugsweise Reihenschlußmotoren
zu verwenden, die eine für den Fahrzeugbetrieb besonders geeignete Drehinomentendrehzahlcharakteristik
aufweisen. Bieten nun Reihenschlußmotoren beim Fahrbetrieb günstigste Verhältnisse,
so ergeben sich jedoch größere Schwierigkeiten und Komplikationen, wenn die Motoren
unter bestimmten Bedingungen mit einer anderen Charakteristik betrieben werden sollen.
Dies gilt besonders, wenn eine Nutzbremsung beabsichtigt ist, bei der die generatorisch
arbeitenden Motoren dazu dienen, die beim Bremsen wiedergewonnene Energie an das
Netz zurückzuliefern.Man hat zwar versucht, bei Verwendung von Reihenschlußmotoren
Nutzbremsschaltungen dadurch zu ermöglichen, daß sämtliche Feldwicklungen der Motoren
in Reihe geschaltet und diese gemeinsam über Vorschaltwiderstände an die Fahrdrahtspannung
angeschlossen werden. Praktisch hat jedoch diese Schaltung keine Bedeutung gewinnen
können, da die in den Vorschaltwiderständen vor den FeldwicklL.ngen vernichtete
Leistung wegen der erforderlichen großen Ströme so bedeutend ist, daß eine nennenswerte
Stromrückgewinnung nicht mehr möglich ist. Bekannt sind weiter Schaltungen geworden,
bei denen beim Bremsbetrieb die Fahrmotoren von besonderen Erregerumformern erregt
werden. Wenn auch diese Anordnungen den gestellten Anforderungen entsprechen, so
ist es doch insbesondere für kleinere Fahrzeuge sehr unerwünscht, daß besondere
Umformer erforderlich sind, die jeweils bei Inbetriebnahme des Fahrzeuges eingeschaltet
werden müssen und außerdem eine besondere Wartung, insbesondere derLager, des Kommutators
und derBürsten erfordern. Weiter sind bei derartigen Anordnungen noch besondere
Umschaltvorgänge zum Anschließen der Fremderregerstromquelle erforderlich.
-
Ferner ist es bekannt, die den Hauptschlußmotoren im wesentlichen
eigentümlichen Vorzüge mit den Vorzügen des Nebenschlußmotors zu vereinen. Bei einer
bekannten selbsttätigen Regeleinrichtung wird die Erregerspannung des Nebenschlußmotors
in Abhängigkeit von der Drehzahl beeinflußt. Zu diesem Zweck ist mit dem Anker des
Antriebsmotors ein Hilfsanker mechanisch gekuppelt, der im Stromkreis der Haupterregung
liegt und deren Erregerwicklung vom Motorstrom durchflossen wird, wobei der Hilfsanker
bei Stromaufnahme des Motors gleichfalls mechanische Arbeit liefert und dabei eine
die Erregung des Hauptmotors schwächende Gegenspannung liefert, während sie bei
Stromrückgang des Hauptmotors mechanische oder elektrische Arbeit leistet und dabei
in letzterem Falle eine zusätzliche Spannung liefert, welche die Erregung des Hauptmotors
mit zunehmender Stromrückgabe verstärkt. Diese relativ einfache Regelanordnung läßt
sich jedoch nur bei besonders ausgebildeten Fahrzeugen verwenden, da meist für die
Kupplung der Hilfsmaschine mit der Antriebsmaschine kein Platz vorhanden ist.
-
Bei einer anderen bekannten Schaltungsanordnung wird dem als Nebenschlußmaschine
ausgebildeten Motor durch einen vom Ankerstrom des Motors beeinflußten selbsttätigen
Regler ein Hauptschluß- oder Verbundverhalten gegeben. Hierbei findet ein besonders
ausgebildeter NebenschlußreglerVerwendung, der im wesentlichen aus einem motorisch
verstellbaren Regelwiderstand besteht, wobei der den Regelwiderstand verstellende
Motor vom Ankerstrom der Arbeitsmaschine entweder unmittelbar oder mittelbar über
eine Hilfsmaschine gespeist wird. Abgesehen davon, daß diese bekannte Regelanordnung
einen erheblichen Aufwand erfordert, weist sie den schwerwiegenden Nachteil auf,
daß sie sehr träge ist, so daß bei rasch wechselnden Belastungen die Regelung diesen
nicht zu folgen vermag. Aus diesem Grunde müssen zusätzliche Einrichtungen vorgesehen
sein, um den Motor vor Überlastung zu schützen.
-
Gegenstand der Erfindung ist nun eine Schaltungsanordnung für die
insbesondere zum Zwecke der Nutzbremsung als Nebenschlußmaschinen ausgebildeten
Triebmotoren eines elektrischen Fahrzeuges, denen durch einen vom Ankerstrom der
Motoren beeinflußten selbsttätigen Regler ein Hauptschluß- oder Verbundverhalten
gegeben werden kann. Gemäß der Erfindung kann für eine derartige Anordnung eine
wesentliche
Verbesserung dadurch erzielt werden, daß als selbsttätig
arbeitender Regler ein vorzugsweise kontaktlos arbeitender Kohledruckregler verwendet
wird. Dieser Regler hat den Vorzug, daß er völlig trägheitslos arbeitet, keine der
Abnutzung unterliegenden Kontakte aufweist, einfach im Aufbau ist und geringe Abmessungen
aufweist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß keine zusätzlichen Maschinen,
wie Stellmotoren, Hilfsmaschinen od. dgl. benötigt werden, deren Unterbringung in
den Fahrzeugen in Anbetracht der Raumknappheit stets große Schwierigkeiten bereitet.
-
Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand eines Ausführungsbeispieles
erläutert werden: Fig. 1 gibt schematisch die Schaltung eines Fahrzeugmotors gemäß
der Erfindung wieder. 1 bedeutet den Anker des Fahrmotors, der in üblicher Weise
wie Bahnmotoren ausgebildet ist. Der Motor weist jedoch statt einer Reihenschlußerregerwicklung
die Nebenschlußfeldwicklung 2 auf, die beispielsweise für Anschluß an die Fahrdrahtspannung
U ausgebildet ist. In den Stromkreis der Wicklung 2 ist eine Kohleplattensäule 3
eingeschaltet, deren Widerstand sich in Abhängigkeit von dem auf diese Säule ausgeübten
Druck ändert. Der Anpreßdruck der Kohleplatten wird dabei durch einen Magnetanker
4 und eine Feder 4 a hervorgerufen. Das den Anker 4 des Kohleplattenreglers beeinflussende
Feld wird im wesentlichen durch eine Wicklung 5 hervorgerufen, die von dem Ankerstrom
des Fahrmotorenankers 1 durchflossen wird. Somit ist das den Anker 4 beeinflussende
Feld direkt abhängig von dem Strom des Motorankers 1. Ist dieser Strom groß, wird
auch ein großer Druck auf die Kohleplattensäule 3 ausgeübt, so daß der Widerstand
verringert wird. Infolgedessen wird die Wicklung 2 von einem kräftigen Erregerstrom
durchflossen. Mit abnehmendem Ankerstrom nehmen auch die von der Wicklung 5 hervorgerufenen
Amperewindungen ab, so daß der Druck, unter dem die Kohleplatten gehalten werden,
verringert wird. Infolgedessen erhöht sich der Widerstand der Kohleplattensäule
und der Erregerstrom sinkt. Es ist leicht einzusehen, daß die ankerstromabhängige
Erregung des Ankers 4 des Kohleplattenreglers eine ankerstromabhängige Erregung
des Erregerstromes der Nebenschlußfeldwicklung 2 hervorruft. Wird, wie angedeutet,
die Wicklung 2 direkt an die Fahrdrahtspannung U angelegt, so ergibt sich, daß der
die Wicklung 2 durchfließende Strom verhältnismäßig klein ist, wodurch sich eine
leichte und billige Ausführung des Feldreglers ergibt. Dem Kohleplattenregler 4
wird vorteilhafterweise noch eine Nebenschlußwicklung 6 (Steuerwicklung) zugeordnet,
durch die es möglich gemacht wird, den Regler nach Bedarf zu beeinflussen. Durch
diese Wicklung kann beispielsweise auf den höheren Fahrstufen eine Feldschwächung
des Motors herbeigeführt werden, wie sie bekanntlich bei Reihenschlußmotoren in
der Regel durch Nebenschlußwiderstände erreicht wird. Weiter kann mit Vorteil die
Wicklung 6 beim Bremsbetrieb eingeschaltet werden, um der Maschine 1 das Verhalten
eines Gegenverbundgenerators zu geben. In diesem Falle muß die Wirkung der Wicklung
6 überwiegen. Da sich bei der Bremsung gegenüber dem Fahrbetrieb der Strom in der
Wicklung 5 umkehrt, ergibt sich ohne weiteres das gewünschte Regelverhalten. Es
ist daher lediglich für den Bremsbetrieb eine Umschaltung der Feld- oder Ankerwicklung
des Motors vorzunehmen.
-
Da sich praktisch ein erfindungsgemäß ausgebildeter Motor beim Fahrbetrieb
genau so wie ein Reihenschlußmotor verhält, d. h. die Kennlinien eines Reihenschlußmotors
aufweist, können selbstverständlich Motoren mit einer erfindungsgemäßen Feldregelung
ohne weiteres in der Gesamtschaltung wie Reihenschlußmotoren behandelt werden, d.
h., die Motoren können in Serienparallelschaltung angelassen und geregelt werden,
wie dies bei Bahnmotoren im allgemeinen üblich ist. Die erfindungsgemäße Lösung
ermöglicht, wie schon angedeutet war, ohne weiteres eine Feldschwächung durch zusätzliche
Beeinflussung des in den Stromkreis der Feldwicklung eingeschalteten Magnetreglers.
Diese Art der Feldbeeinflussung macht es möglich, in wirksamer Weise eine Drehzahlerhöhung
durch Feldscbwächung zu erzielen, ohne daß besondere schwere Kontakte oder Schalter
zum Schalten von Nebenschlußwiderständen erforderlich werden.
-
Fig.2 der Zeichnung gibt im einzelnen die Ausbildung eines Feldreglers
zur Regelung des Erregerstromes für einen Fahrmotor wieder. Mit 11 ist in dieser
Figur ein Regelmagnet bezeichnet, der im wesentlichen aus dem topfförmigen Eisenkreis
12 und dem Tauchanker 13 besteht. Zur Erzielung bzw. Beeinflussung des Magnetfeldes
dienen die Hauptstromwicklung 14 sowie die konzentrisch dazu angeordnete Nebenschlußwicklung
15. Die Wicklungen 14 und 15 liegen in dem ringförmigen Hohlraum 16, zwischen dem
topfförmigen Magnetgehäuse 12 und dem feststehenden Magnetkern 17 sowie dem Tauchanker
13. Der Tauchanker 13 ist durch eine Druckstange 19 mit einem Druckteller 20 verbunden,
der über eine Isolierscheibe 21 auf das Kontaktstück 22 der Kohleplattensäule 23
wirkt. Auf der linken Seite der Kohleplattensäule 23 liegen ebenfalls ein Kontaktstück
22, eine Isolierscheibe 21 und ein Druckteller 20. Durch eine in den Rahmen 26 eingeschraubte
Stellschraube 25 kann über die Kohleplattensäule eine Stellkraft im Sinne einer
Änderung des Luftspaltes zwischen dem beweglichen Tauchanker 13 und dem feststehenden
Magnetkern 17 ausgeübt werden. Der Anker 13 steht unter der Kraft einer Feder 27,
die an dem den Regler einschließenden Rahmen 26 in einer Führungsbuchse 30 geführt
ist. 31 ist noch ein Druckteller, über den mittels einer Stellschraube 32 eine Einstellkraft
zum Ändern der Spannung der Feder 27 ausgeübt werden kann. Durch Einstellen des
Luftspaltes mittels der Stellschraube 25 sowie der Federvorspannung der Feder 27
durch die Einstellschraube 32 kann dem Regler das gewünschte Arbeitsverhalten gegeben
werden. Bemerkenswert ist noch, daß die Kohleplattensäule in jedem Falle durch die
Feder 27 unter einer gewissen Spannung gehalten wird, so daß stets ein gewisser
Druck auf die Kohleplattensäule und damit ein gewisser Widerstand in dem Erregerstromkreis
gewährleistet ist. Man kann ohne weiteres den Regler so auslegen, daß ein Durchgehen
des Motors ausgeschlossen ist und daß nur innerhalb eines bestimmten Strombereiches
die Maschine das Verhalten eines Reihenschlußmotors erhält. Die Regler werden mit
Vorteil auf Gerätegerüsten neben den Schaltapparaten angeordnet, wodurch sich die
einfachste Leitungsanordnung ergibt.
-
Einzelheiten der beschriebenen Anordnung können selbstverständlich
abgeändert werden. An Stelle des Kohleplattenreglers kann u. U. auch ein Wälzkontaktregler
vorhanden sein. Auch die Schaltung des Reglers kann u. U. geändert werden, indem
der Regler zu der Feldwicklung parallelgeschaltet und in den Erregerstromkreis ein
Widerstand eingeschaltet wird.