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Schaltanordnung für Einzelradantrieb Bekannt sind bei Kraftfahrzeugen
und Schienenfahrzeugen Achsantriebe, bei denen die beiden drehbar auf der Achse
sitzenden Räder einzeln durch je einen Elektromotor angetrieben werden. Bei den
bisher verwendeten Anordnungen ergeben sich beim Lauf in Kurven meist Schwierigkeiten.
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Bei Kraftfahrzeugen, beispielsweise Elektrokarren, hat das in der
Kurve außenlaufende Rad in derselben Zeit einen größeren Weg zurückzulegen, muß
also schneller laufen. Da die auf beiden Rädern ruhende Wagenlast naturgemäß gleich
groß ist, ist in schwierigen Fällen das Fahrzeug sehr schwer herumzubringen.
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Bei Schienenfahrzeugen ergeben sich aus denselben Ursachen Schwierigkeiten
insofern, als das in der Kurve innenliegende Rad, welches in derselben Zeit einen
kürzeren Weg als das außenliegende Rad zu durchlaufen hat, voreilt, so daß das außenliegende
Rad stark gegen die Schiene anläuft. Das Schienenfahrzeug muß zwar die Kurve durchlaufen,
jedoch geschieht dies nur durch den von der äußeren Schiene auf das äußere Rad ausgeübten
Zwang. Dadurch wird naturgemäß sowohl der Spurkranz als auch die Schiene stark abgenutzt.
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Diese Übelstände treten sowohl bei Parallelschaltung als auch bei
Hintereinanderschaltung der zu einer Achse gehörigen Motonen auf. Sie machen sich
bei parallel geschalteten Motoren besonders fühlbar, da der äußere Motor infolge
der größeren Geschwindigkeit eine größere Gegen-EMK entwickelt und daher einen geringeren
Strom führt.
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Es ist bereits bekannt geworden, zur Erleichterung der Kurvenfahrt
die Einzelradmotoren derart zu beeinflussen, daß der jeweils außenliegende Einzelradmotor
ein größeres Drehmoment aufweist. Man hat dies dadurch zu erreichen versucht, daß
die Steuervorrichtung über eine mechanische Übertragungsvorrichtung einen Schalter
bewegt, welcher bei Kurvenfahrt Widerstände in den Ankerkreis des einen Motors schaltet.
Eine derartige Anordnung ist sehr verwickelt und bedeutet wegen der vielen zu bewegenden
Einzelteile eine Verteuerung. Außerdem ist infolge der toten Gänge die Wirkungsweise
nicht einwandfrei.
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Durch die Erfindung wird nun eine wesentliche Vereinfachung derartiger
Schaltungen erzielt, und zwar dadurch, daß die Drehmomentenänderung selbsttätig
in Abhängigkeit von der EMK-Differenz der Motoren bewirkt wird. Bei der Fahrt in
der Geraden wird in beiden Motorankern, da die Feldstärken und der in beiden Motoren
fließende Strom einander gleich sind und auch die Umdrehungszahlen der Motoren übereinstimmen,
die gleiche Gegen-EMK erzeugt. Läuft nun
das Fahrzeug in die Kurve,
so läuft der außenliegende Anker schneller als der innenliegende Anker. Infolge
der verschiedenen Ankergeschwindigkeiten entwickeln die beiden Anker verschieden
große Gegen-EMKs, d. h. also, die Spannung verteilt sich nicht mehr gleichmäßig
auf die beiden Motoren, sondern in der Weise, daß der außenliegende Motor einen
höheren Spannungsanteil erhält. Diese Spannungsdifferenz steuert dann die für die
Shuntung vorgesehenen Schalter.
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Es wird beispielsweise die Feldstärke des jeweils innenliegenden Motors
beim Ansprechen der Vorrichtung verringert. Durch die Verringerung der Feldstärke
bleibt dann der innenliegende Motor gegenüber dem in der Kurve außenliegenden Motor
zurück. Dieses Verhalten erklärt sich aus folgender Überlegung: Da die Motoren in
Reihe geschaltet sind, haben sie gleichen Strom. Durch die Shuntung des in der Kurve
innenliegenden Motors wird nun dessen Feld geschwächt und daher die Gegen-EMK dieses
Motors, also auch die Gesamt-Gegen-EMK der in Reihe geschalteten Motoren herabgesetzt.
Dadurch tritt eine Stromerhöhung ein, und beide Motoren werden nunmehr von einem
höheren Strom als vor der Shuntung durchflossen. Nun ist dieser Strom zwar in den
Ankern beider Motoren voll wirksam. Da aber das Feld des in der Kurve innenliegenden
Motors geshuntet ist, fließt durch dessen Feldwicklung nur ein Teil des Ankerstromes.
Das Feld des in der Kurve außenliegenden Motors wird dagegen vom gesamten Ankerstrom
erregt. Daraus ergibt sich, daß der außenliegende Motor ein höheres Drehmoment entwickelt
als der innenliegende Motor, so daß er infolge der gleichen Belastung beider Motoren
nunmehr versucht, das von ihm angetriebene Rad gegenüber dem anderen Rade zu beschleunigen.
Das in der Kurve außenliegende Rad wird daher, wie es für die Kurvenfahrt erforderlich
ist, eine höhere Geschwindigkeit annehmen als das innenliegende Rad.
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Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei Fahrzeugen, deren Motoren
nicht in Reihe liegen, sondern parallel geschaltet sind, verwendet werden. In diesem
Falle ist dann der in der Kurve jeweils außenliegende Motor zu shunten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
a und b sind die hintereinandergeschalteten Motoranker, c und d deren
Feldwicklungen, jeder der Feldwicklungen ist ein Widerstand e bzw. f
zugeordnet,
welcher durch einen elektromagnetischen oder elektropneumatischen Schützenschalter
g bzw. h zu der betreffenden Feldwicklung parallel geschaltet werden kann, wodurch
die Feldstärke des betreffenden Motors verringert wird. 2z ist die Speiseleitung.
Die Schützenschalter g und da
haben je zwei Zugspulen L und
i bzw. m und k. Die Zugspulen i und h liegen an der Leitungsspannung
und sind so bemessen, daß ihre magnetische Anzugskraft allein nicht genügt, um die
Schütze zu schließen. Außerdem haben die Schützenschalter je einen Hilfskontakt
r bzw. s. Parallel zu den beiden in Reihe geschalteten Motorankern sind zwei hochohmige
Widerstände n und o geschaltet. Die Verbindungsleitung dieser beiden Widerstände
ist mit der Verbindungsleitung der Anker durch eine Leitung p-q verbunden. In dieser
Leitung liegen die Zugspulen Z und m des Schützes g bzw. h; ein durch diese
Leitung fließender Strom beeinflußt somit die Schütze g und h. Da der für
die Spulen L
und m benötigte Strom nur klein ist, können die Widerständen
und o hohe Ohmsche Werte erhalten, so daß der dauernde Stromverlust, welcher durch
Parallelschalten der beiden Widerstände 7i und o zu den Ankern hervorgerufen wird,
vernachlässigt werden kann.
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Bei Fahrt in der Geraden wird in beiden Motorankern, da die Feldstärken
in c und d gleich sind und auch die Umdrehungszahlen der Motoren übereinstimmen,
die gleiche Gegen-EMK erzeugt. Die Verbindungsleitung zwischen den beiden Ankern
a und b hat also gegen Erde die gleiche Spannung wie die Verbindungsleitung
zwischen den beiden Widerständen n und o. Es fließt also von p nach q kein Strom,
und die Schütze sind nicht erregt. Läuft nun das Fahrzeug in die Kurve, so läuft
der außenliegende Anker, beispielsweise Anker b, schneller als der innenliegende
Anker a, so daß die Spannung der Verbindungsleitung zwischen a und
b gegen Erde höher als die der Verbindungsleitung si-o ist. Der zwischen
diese beiden Verbindungsleitungen geschaltete Leiter p-q wird daher von einem Strom
durchflossen (Prinzip der Wheastoneschen Brücke). Die in der Leitung p-q liegenden
Spulen Z, n2 sind somit erregt.
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Bei der im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendeten Spulenschaltung
wirkt das magnetische Feld der Spule L im gleichen Sinne wie das der Spule i, während
das magnetische Feld der Spule m dem Feld der Spule k entgegenwirkt. Das Schütz
g schließt sich also, während das Schütz h geöffnet bleibt, und der Widerstande
wird damit der Feldwicklung c parallel geschaltet und schwächt das Feld des innenliegenden
Motors; der äußere Motor entwickelt also ein größeres Drehmoment als der innere
Motor. Da nun das Feld des inneren Motors a jetzt kleiner ist als das des äußeren
Motors b, wird die
Gegen-EMK im Anker a gegenüber der Gegen-EMK
in b noch geringer, die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Verbindungsleitungen
a-b und za-o noch größer.
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Die Schütze g und lb sind so bemessen, daß zunächst bei Einfahrt in
die Kurve infolge der dadurch entstehenden Spannungsdifferenz zwischen den Verbindungsleitungen
das jeweils zum inneren Motor gehörende Schütz anzieht. Nachdem das Feld des inneren
Motors durch Parallelschalten des Widerstandes e geschwächt, die Spannungsdifferenz
zwischen den Verbindungsleitungen also weiter gestiegen und die Erregung des arbeitenden
Schützes weiter erhöht ist, wird das betreffende Schütz noch etwas stärker durchziehen
und dabei seinen Hilfskontakt r bzw. s öffnen, der den Stromdurchgang durch die
sonst dauernd am Netz liegende Spule unterbricht. Statt der Hilfskontakte kann auch
ein besonderes Relais verwendet werden, das von der Spannung der beiden Verbindungsleitungen
beeinflußt wird.
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Das betreffende Schütz wird also jetzt ausschließlich durch die in
der Leitung p-q liegende Spule, im vorliegenden Beispiel die Spule 1, festgehalten.
Kommt jetzt das Fahrzeug wieder in die Gerade, wird also die Spannungsdifferenz
zwischen den Verbindungsleitungen a-b und n-o wieder geringer, so fällt das bisher
geschlossen gehaltene Schütz g ab, die Parallelschaltung des Widerstandes zum Feld
wird aufgehoben und beide Motoren fahren wieder in normaler Schaltung mit gleicher
Feldstärke.
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Für den Fall, daß der Motor b innen in der Kurve liegt und der Motor
a außen, ist die Stromrichtung durch Spulen 1 und m der Stromrichtung der
vorigen Beispiele entgegengerichtet. Nunmehr wirken die Spulen 1 und i gegeneinander,
während sich die Spulen na und k unterstützen, so daß das Schütz lc anzieht.