DE231648C

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Publication number: DE231648C
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVe 231648-KLASSE 20/. GRUPPE

in PARIS.

angetrieben werden.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. November 1909 ab.

Für einphasigen Wechselstrombetrieb von Fahrzeugen werden vorzugsweise Reihenschlußmotoren wegen ihrer günstigen Eigenschaften beim Anfahren verwendet. Kompensierte Reihenschluß - Repulsionsmotoren können bei voller Fahrt durch einfaches Schließen eines Unterbrechers in Nebenschlußmotoren umgewandelt werden (französisches Patent 366139). Gemäß der Erfindung wird nun diese Eigenschaft nutzbar gemacht, um beim Bergabfahren eine Stromrückgewinnung zu ermöglichen. Es braucht der Zugführer in dem Falle nur die Kurbel des Führerschalters auf die Stellung -Wiedergewinnung« zu bringen, dann wird bei der der Erfindung zugrunde liegenden, an sich bekannten Zugsteuerung ein durch den ganzen Zua verlaufender Steuerstrcmkreis (erster Ordnung) geschlossen, der in jedem Motorfahrzeuge des Zuges ein Wiedergewinnungsrelais urhsteuert. Durch dieses Relais werden in jedem Motorfahrzeuge für sich lokale Steuerstromkreise (zweiter Ordnung) geschlossen, welche Kontaktvorrichtungen (Schütze) umsteuern. Diese Kontaktvorrichtungen bewirken dann in der bekannten Weise die Umschaltung der Reihenschlußmotoren in Nebenschlußmotoren. Die Nebenschlußmotoren werden mit günstigem Wirkungsgrade nur arbeiten, wenn die Regelungsspannung den höchsten zulässigen Wert bereits erreicht hat. Daher ist gemäß der Erfindung die Nebenschlußschaltung der Motoren nur möglich, wenn die Motorstromkreise an die letzten Anzapfpunkte der Regelungstransformatoren gelegt worden sind oder aber die Induktionsregler (Drehtransformatoren) die äußersten Spannungsstellungen erreicht haben.

Wird, die Geschwindigkeit des bergabfahrenden Zuges, dessen Motoren in der beschriebenen Weise als Nebenschlußmotoren geschaltet worden sind, etwas größer als die synchrone Geschwindigkeit, dann arbeiten die Motoren als sich selbst erregende Wechselstfomgeneratoren auf das Netz.

Bei der Reihenschlußschaltung der Motoren wird der Zug Geschwindigkeiten erreichen, die diejenigen des Synchronismus bei weitem übertreffen. Bei Nebenschlußschaltung der Motoren dagegen darf die Geschwindigkeit nicht erheblich über die synchrone Geschwindigkeit hinausgehen, weil sonst mit der Umschaltung ein gefährlicher Stromstoß verbunden sein würde. Um nun die Umschaltung der Motoren auf Nebenschluß bei unzulässig hohen Geschwindigkeiten unmöglich zu machen, wird man die Schließung des _;oben erwähnten Steuerstromkreises erster Ordnung, der die Umschaltung mittelbar bewirkt, von einem im Führerstande untergebrachten Geschwindigkeitsanzeiger abhängig machen. '

Nun kann es vorkommen, daß das Gefalle,

auf welchem die Motoren als Nebenschlußgeneratoren gearbeitet haben, plötzlich in die Wagerechte oder sogar in eine Steigung übergeht, ohne daß der Wagenführer die Motoren wieder auf Reihenschluß umschaltet. In dem Falle werden die Motoren, sobald die Geschwindigkeit des Zuges unter die synchrone Geschwindigkeit gesunken ist, nicht mehr als Generatoren sondern als stromaufnehmende Nebenschlußmotoren arbeiten, und zwar ganz unabhängig von der Größe der Steigung mit annähernd gleichbleibender (synchroner) Geschwindigkeit. Die Stromstärke kann dann eine übermäßig große werden.

Um diesen Stromverbrauch zu beschränken, wird in den Stromkreis der Motoren eine besondere Regelungsvorrichtung (Höchststromschalter) eingeschaltet, die in Wirkung tritt, sobald die Stärke des Motorstromes einen gewissen, im voraus bestimmten Wert übersteigt. Dann öffnet nämlich der bewegliche Teil dieser Regelungsvorrichtung den vom Führerschalter des Führerwagens geschlossenen Steuerstrom erster Ordnung, der die Wiedergewinnungsrelais der verschiedenen Antriebsmotoren geschlossen hält. Auf diese Weise wird die Nebenschlußschaltung in sämtlichen Antriebsmotoren zu gleicher Zeit und selbsttätig wieder aufgehoben und die Reihenschlußschaltung wieder hergestellt.

Die Umschaltung der Motoren auf Nebenschluß muß also abhängig sein von der Rege- ' lungsspannung und von der Zuggeschwindigkeit, und falls die Nebenschlußmotoren zu hohen Strom beanspruchen, muß eine selbsttätige Umschaltung auf Reihenschluß stattfinden.

Die Erfindung soll nun an einigen Ausführungsbeispielen erläutert werden. ■

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform bei einer Zugsteuerung mit Kontaktvorrichtungen (Schützen).

Mit K G ist die Primärwicklung eines Transformators bezeichnet, wobei K den Anschluß an den Stromabnehmer und G die Erdverbindung darstellt. L g ist die Sekundärwicklung des Transformators. N ist die Kontaktvorrichtung, die die Motorstromkreise mit dem letzten Anzapfpunkte L der Transformatorwicklung L g verbindet. Ist die Kontaktvorrichtung N geschlossen, so fließt der dem letzten Anzapfpunkt L entnommene Motorstrom durch die Wicklung des Reglers S, ferner durch die Motorständer S¹, S² und über die Sekundärwicklung s eines Hilfstransformators TA durch die Läufer M²; M¹ der Motoren und von dort bei g zur Transformatorwicklung zurück.

Mit R C ist die besondere Kontaktvorrichtung für den Nebenschluß bezeichnet, die mittels ihrer Brücke m die Kontakte α und b verbinden kann, wodurch die Reihenschlußmotoren in Nebenschlußmotoren umgewandelt werden. Der von L kommende Strom fließt dann nämlich durch die Ständer S¹, S², den Kontakt a, die Brücke m, den Kontakt b und von dort nach g. Andererseits zweigt bei c von der Hauptstromleitung eine Nebenschlußleitung ab; durch diese Nebenschlußleitung fließt der Strom durch die primäre Wicklung ft eines Hilfstransformators TA. Die Sekundärwicklung s dieses Hilfstransformators speist die Läufer M-, M¹ der Motoren. Infolgedessen sind bei geschlossenem Schalter R C, m die Motoren als Nebenschlußmotoren geschaltet.

Anstatt einen Hilfstransformator TA zu benutzen, kann der durch die Läufer M² und M¹ hindurchfließende Strom auch einem Anzapfpunkte des Haupttransformators unmittelbar entnommen und können auch sonstige Abände-' rungen getroffen werden.

Das Wiedergewinnungsrelais ist mit R bezeichnet. A bedeutet eine durchgehende Leitung, des Zuges und i einen Geschwindigkeitsanzeiger, entsprechend der in der Patentschrift 216599, Kl. 20 1, beschriebenen Einrichtung.

Hierbei gelangt der Schaltarm f der Reihe nach mit den Kontakten d, d¹, d², d^s ... e, e¹, e², e³ in Berührung. Die Kontakte d, d¹, d² ... entsprechen den Geschwindigkeiten, die geringer oder gleich sind der Synchrongeschwindigkeit der Motoren; die Kontakte e, e¹, e² ... entsprechen den höheren Geschwindigkeiten, deren Bedeutung weiter unten erörtert wird.

Der von dem nicht dargestellten Führerschalter auf der Wiedergewinnungsstellung geschlossene Steuerstrom tritt bei k aus diesem Führerschalter aus und geht über die Kontakte n, 0, die nur in Wirkung treten, wenn der Regler 5 nicht angehoben ist, also der Motorstrom eine bestimmte Höhe nicht übersteigt; von da ab geht der Strom über den Unterbrecher I, I¹ in den Schaltarm f des Geschwindigkeitsanzeigers i und gelangt nur über die Kontakte d, d¹, d² usw. nach q, d. h. nur dann, wenn die Geschwindigkeit der Motoren kleiner oder gleich ist der Synchrongeschwindigkeit. Von q geht der Strom durch den Unterbrecher Γ teils in die Zugleitung A über und teils durch den Unterbrecher V in das Relais R und endlich bei g¹ zur Erde. Die sämtlichen Relais R in den Motorfahrzeugen eines Zuges sind also parallel zueinander an die Steuerleitung h-A angeschlossen

Ist das Relaisi? angehoben, so wird in·jedem Motorfahrzeuge für sich ein lokaler Steuerstromkreis (zweiter Ordnung) geschlossen, der von u ausgehend durch die Wicklung der Kontaktvorrichtung R C über die Kontakte * und y des angehobenen Relais 7?, alsdann über die Kontakte z, z^l und die Brücke der Kontaktvorrichtung -ZV (wenn diese geschlossen ist) und schließlich bei g² zur Erde fließt. Dieser lokale Strom-

kreis bewirkt durch Anheben der Brücke m der Kontaktvorrichtung R C die oben bereits erwähnte Umschaltung der Motoren auf Nebenschluß.

Das Relais R wird also nur dann angehoben, wenn die Geschwindigkeit der Motoren gleich oder kleiner ist als die Synchrongeschwindigkeit, und wenn der Regler 5 nicht aufwärts bewegt ist, also der Motorstrom eine bestimmte Höhe

ίο nicht übersteigt. Sollte der Motorstrom erst nach Umschaltung der Motoren auf Nebenschluß die betreffende Höhe übersteigen, so wird durch den Regler S die Umschaltung der Nebenschlußmotoren auf Reihenschluß bewirkt. Es ergibt sich auch, daß das Relais R nur dann den Erregerstrom für die Kontaktvorrichtung RC schließen kann, wenn die Kontaktvorrichtung N geschlossen ist, d. h. wenn die Motoren an.die höchste Regelungsspannung gelegt sind. Wenn ein Geschwindigkeitsanzeiger nicht vorhanden oder der vorhandene ausgeschaltet ist, wenn also auf die Abhängigkeit der Nebenschlußschaltung der Motoren von der synchronen Geschwindigkeit dauernd oder vorübergehend verziehtet wird, dann geht der Erregerstrom des Relais R über den Handschalter I unmittelbar nach I² anstatt nach I¹.

Der Schaltarm f des Geschwindigkeitsanzeigers i wird von dem Strom durchflossen, der die Wiedergewinnungsrelais R der verschiedenen Motorwagen erregt Nun kann es aber von Vorteil sein, die Stärke dieses Stromes so weit wie möglich herabzusetzen; zu diesem Zwecke genügt es, daß der durch den Schaltarm f hindurchfließende Strom ein kleines Hilfsrelais erregt, das hiernach dem Steuerstrom erster Ordnung, welcher vom Führerschalter geschlossen wird, um die Wiedergewinnungsrelais zu schließen, den Durchgang gestattet.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform derselben Einrichtung bei Zugsteuerungen mit Induktionsregler (Drehtransformator).

Die Kontakte Z und Z¹ werden hierbei, anstatt durch das Schütz N der Fig. 1, durch eine auf einer Schaltwalze N befindliche Kontaktbrücke geschlossen.

Diese Walze N ist auf der Welle des Induktionsreglers befestigt. Die auf der Walze N-sonst noch vorgesehenen Kpntakte sind in der Fig. 2 nicht dargestellt, da sie für die Erfindung unwesentlich sind und die Einrichtung im übrigen der in der Patentschrift 205354, Kl. 20 1, beschriebenen entspricht.

Damit die Finger ζ und z¹ miteinander elektrisch leitend verbunden sind, ist es erforderlich, daß der Induktionsregler sich in seiner Endstellung befindet, d. h. daß die den Motoren gelieferte Spannung der Normalspannung entspricht, für welche diese Motoren gebaut wurden.

Die in Fig. 1 und 2 für Einzelfahrzeuge dargestellten Steuerungseinrichtungen können ohne weiteres zu Zugsteuerungen derjenigen Art, wie sie in der Patentschrift 210099, Kl. 20 1, in den französischen Patentschriften 373213 und 368535 und Zusätzen 11189 und 9277 hierzu beschrieben worden sind, ausgebaut werden. An der Erfindung als solche wird hierbei nichts geändert.

Bei den bisher erläuterten Einrichtungen ist die Anordnung so getroffen, daß die Unischaltung der Reihenschlußmotoren in Nebenschlußmotoren plötzlich geschieht, und zwar erfolgt der Schaltungswechsel durch Schließen einer besonderen Kontaktvorrichtung, was jedoch Betriebsstörungen zur Folge haben kann; Um solche Störungen zu vermeiden, kann durch Schließen der besonderen Kontaktvorrichtung R C für Nebenschlußschaltung ein regelbarer induktiver Widerstand in den Stromkreis eingeschaltet werden, der allmählich ausgeschaltet wird, so daß auch der Übergang von der Reihenschlußschaltung auf die Nebenschlußschaltung der Motoren allmählich vor sich geht (vgl. französisches Patent 366139). Dann ist es nicht mehr nötig, daß beim Übergang von der Reihenschaltung auf die Nebenschlußschaltung die Drehgeschwindigkeit der Motoren in der Nähe der Synchrongeschwindigkeit liegt. .

Diese Einrichtung ist in Fig. 3 beispielsweise bei einer Steuerungseinrichtung mit Induktions- . go regler veranschaulicht.

Mit L ist diejenige Leitung bezeichnet, durch welche der Strom aus dem Induktionsregler den einzelnen Motorfahrzeugen zugeführt wird. " Dieser Strom fließt über die Wicklung des besonderen Reglers 5 für Nebenschlußschaltung, die Ständer S¹ und S², die Wicklung s des Hilfstransformators TA, die Läufer M² und M¹ der Motoren und bei g zur Erde. Vor der Wicklung s des Hilfstransformators TA zweigt ein Teil des Stromes ab und fließt durch die Drosselspule S⁷, S³ nach g. Der durch die Drosselspule fließende Strom ist aber so gering, daß die Motoren" die Eigenschaften von Reihenschlußmotoren haben. . '

Ist die Kontaktvorrichtung R C¹ geschlossen, so ist keine Windung der Drosselspule S⁷ S³ in den Stromkreis eingeschaltet, und es weisen somit die Motoren die Eigenschaften von Nebenschlußmotoren auf. Ist die Kontaktvorrichtung R C² geschlossen, so sind die Windungen

5⁴ S³ eingeschaltet. Wenn die Kontaktvorrichtung R C³ geschlossen ist, sind die Windungen

5⁵ S³ in den Stromkreis geschaltet. Falls die Kontaktvorrichtung R C⁴ geschlossen ist, sind die Windungen S⁶ S³ eingeschaltet. Schließlich, wenn keine . dieser Kontaktvorrichtungen geschlossen ist, sind die Windungen S⁷ S³, d. h. die ganze Drosselspule in den Stromkreis eingeschaltet. In letzterem Falle besitzen die

Motoren, wie oben schon angedeutet wurde, den Charakter von Reihenschlußmotoren.

Bringt der Wagenführer die Kurbel seines Führer- oder Steuerschalters auf die Stellung »Wiedergewinnung«, so schließt dieser Führerschalter einen Strom erster Ordnung, der durch Leitung h zu dem Finger z¹ der Schaltwalze N gelangt, die auf der Welle des Induktionsreglers angeordnet ist. Befindet sich der Induktionsregler in seiner Endstellung (Normalspannung), so fließt der Strom von dem Finger z¹ zu dem Finger z, ferner über Kontakt n, die Brücke des nicht angehobenen Reglers S. für Nebenschlußschaltung, Kontakt o, Abzweigpunkt q und von hier teils durch den Zugunterbrecher T in die Zugleitung A zu den übrigen Motorfahrzeugen und teils in dem hier dargestellten Motorfahrzeuge durch den Wagenunterbrecher V, durch die Spule des Relais R (Wiedergewinnung) und schließlich über g¹ zur Erde.

Der Stromkreis zweiter Ordnung fließt über den Handschalter u in den Kontakt u B, durch den Schaltarm f des Geschwindigkeitsanzeigers i, durch einen der Kontakte d, d¹, d², d³...

oder e (falls die Geschwindigkeit der Motoren die Synchrongeschwindigkeit nicht wesentlich übersteigt), die Spule der Kontaktvorrichtung R C¹, die Kontakte x, y und die Brücke des angehobenen Relais R und schließlich bei g² zur Erde.

Ist die Geschwindigkeit der Motoren eine wesentlich höhere als die dem Synchronismus entsprechende, so steht der Arm f des Geschwindigkeitsanzeigers i noch über dem Kontakt e, z. B. auf dem Kontakt e³. Dann fließt der Steuerstrom zweiter Ordnung vom Handschalter u über e³ durch die Wicklung der Kontaktvorrichtung R C¹, Kontakte x, y, falls das Relais R angehoben ist, und bei g² zur Erde.

Wenn die Kontaktvorrichtung R C⁴ geschlossen wird, verbindet ihre Brücke inⁱ die Kontakte β⁴, δ⁴ und schaltet aus dem Stromkreis der Läufer den Teil S⁷, S⁶ der Drosselspule aus. Demzufolge nähern sich die Eigenschäften der Motoren denjenigen von Nebenschlußmotoren, so daß ihre Geschwindigkeit verringert wird, und der Schaltarm f tritt nach einiger Zeit mit dem Kontakte e² in Berührung. Durch die Einschaltung des Kontaktes e² wird die Kontaktvorrichtung SC³ geschlossen und der Teil S⁶, S⁵ der Drosselspule aus dem Stromkreis ausgeschaltet, wodurch eine weitere Verminderung der Geschwindigkeit eintritt.

Wenn der Schaltarm f mit dem Kontakte e¹ in Berührung tritt, wird die Kontaktvorrichtung R C² geschlossen (Ausschaltung des Teiles S⁵, S⁴ der Drosselspule);' schließlich wird durch den Kontakt e die Kontaktvorrichtung R C¹ geschlossen, so daß der letzte Teil S⁴, S³ der Drosselspule ausgeschaltet wird. Jetzt befinden sich die Motoren in reiner Nebenschlußschaltung.

Auf diese Weise findet bei Einschaltung des Relais R durch den Führersteuerschalter bei übersynchroner Drehgeschwindigkeit der Motoren ein allmählicher Übergang von der Reihenschlußschaltung auf die Nebenschlußschaltung, und zwar in Abhängigkeit von der allmählichen Herabsetzung der Drehgeschwindigkeit der Motoren auf die Synchrongeschwindigkeit statt.

Im übrigen ist die Einrichtung wesensgleich mit. denjenigen der Fig. 1 und 2.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zur Stromrückgewinnung bei Steuerungen von Zügen, deren Fahrzeuge von kombinierten Reihenschluß-Nebenschluß - Einphasenwechselstrommotoren angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer.für die Stromrückgewinnung bestimmten Stellung des Führersteuerschalters durch den Zug verlaufende Steuerströme geschlossen und hierdurch besondere Kontaktvorrichtungen (R) zur Wirkung gebracht werden, welche (R) in jedem Motorfahrzeuge für sich lokale Steuerströme schließen und dadurch andere Kontaktvorrichtungen (R C) beherrschen, welche in an sich bekannter Weise die Umschaltung der Motoren .(S¹ M¹, S² M²) von Reihenschluß auf Nebenschluß bewirken, wobei die Steuerströme abhängig sind einerseits von dem Regelungstransformator (oder Induktionsregler) in der Weise, daß die Umschaltung der Motoren auf Nebenschluß nur bei der äußersten Regelungsspannung des Motorstromkreises möglich ist, und andererseits von einem im Motorstromkreise des Führerfahrzeuges liegenden Höchststromschalter (S) in der Weise, daß bei zu hohem Stromverbrauche die Umschaltung der Motoren auf Nebenschluß verhindert oder, falls diese bereits erfolgt war, die Reihenschlußschal^- tung selbsttätig wieder hergestellt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf dem führenden Fahrzeuge angeordneter Geschwindigkeitsanzeiger (i) den von dem Führersteuerschalter geschlossenen Steuerstrom in der Weise beherrscht, daß die Kontaktvorrichtung für Stromrückgewinnung (R) nur dann die Umschaltung der Motoren auf Nebenschluß bewirkt, wenn die Geschwindigkeit der Motoren annähernd mit der Synchrongeschwindigkeit übereinstimmt, und auch, falls die Umschaltung der Motoren auf Nebenschluß bereits erfolgt war, die Wiederherstellung der Reihenschlußschaltung selbst-

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tätig veranlaßt, sobald die Geschwindigkeit der Motoren einen gewissen Wert übersteigt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen induktiven Widerstand (S³, S⁷ in Fig. 3), welcher in dem Falle, daß die Motoren bei übersynchroner Geschwindigkeit auf Nebensehluß geschaltet werden, selbsttätig in den Nebensehluß eingeschaltet und nach Maßgabe der Annäherung der Motorgeschwindigkeit an die synchrone Geschwindigkeit allmählich selbsttätig abgeschaltet wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.