-
Schaltungsanordnung für Einphasen-Wechselstromfahrzeuge Es ist bekannt,
Einphasen-Induktionsmotoren mit Hilfsphase anzulassen und nach ihrem Hochlaufen
als sekundärseitig Dreiphasenstrom liefernden Phasenumformer zu verwenden. An das
so geschaffene Dreiphasennetz kann dann ein Drehstrommötor angeschlossen werden.
Es wäre vorteilhaft, einen derartigen Umformer für die Hilfsmotoren, wie z. B. Kompressor-,
Lüfter-, Ölpumpenmotoren usw., einer Lokomotive zu verwenden, die mit z. B. 5operiodigem
Einphasenstrom gespeist wird, da man hierbei die Hilfsmotoren als einfache Drehstrom-Induktionsmotoren
ohne Kommutatoren ausbilden kann. Schwierigkeiten bestehen nur insofern, als der
Umformer für .die Gesamtleistung derMotoren ausgelegt werden müßte und daher zu
groß wird.
-
Gemäß der Erfindung wird die Verwendung eines einfachen Umformers
dadurch ermöglicht, daß nach dem Hochlaufen des Induktionsmotors (Phasenumformers)
der Reihe nach, j e nach Bedeutung der Hilfsmotoren, diese zeitverzögert hochlaufen,
und daß Verriegelungen vorgesehen sind; so daß z._B. der Kompressormotor und die
Lüftermotoren nie gleichzeitig anlaufen können, selbst wenn der Druckregler für
den Kompressormotor oder der Fahrschalter für die Lüftermotoren den Kontakt für
die Einschaltung geben sollten.
-
Es ist bei Einphasen-Wechselstromlokomotiven bereits bekannt, die
Hilfsmotoren als Drehstrommotoren auszubilden und von einem Phasenumformer aus mit
Drehstrom zu speisen. Bei dieser bekannten Vorrichtung soll der Umformer .in erster
Linie Strom für die Fahrmotoren liefern. Er ist daher um ein Vielfaches größer als
beim Erfindungsgegenstand, da seine. Bemessung im wesentlichen durch die Leistung
der- Fahrmotoren vorgeschrieben wird: Es besteht also von vornherein überhaupt nicht
:die Aufgabe, die Abmessungen des Phasenumformers auf das durch .die vorliegende
Erfindung erzielte Maß herabzusetzen, nämlich 'eine möglichst geringe Leistungsbemessung
des allein zur Speisung der Hilfsmotoren dienenden Phasenumformers dadurch- zu erzielen,
:daß die Hilfsmaschinen nacheinander in bestimmten Zeitintervallen mittels an sich
bekannter zeit-oder drehzahlabhängiger 'Verzögerungseinrichtungen angelassen. werden.
-
Die Abb. i zeigt ein Schaltungsbeispiel der Erfindung. Mit i ist das
Einphasennetz für den Phasenumformer (Induktionsmotor) 16 bezeichnet, das z. B.
eine Transformatoranzapfüng für 22o Volt und 50 Per. sein kann. Mit dem Handschalter
2 wird der Induktionsmotor mittels Hilfsphase, Widerstand 3 und Drosselspule q.
an- das Netz angeschaltet. Das Abschalten der Hilfsphase und Drossel q. und das
Kurzschließen <des Widerstandes 3 wird nach einer bestimmten Zeitmittels eines
Zeitschützes 7 durch bffnung des Kontaktes q.' bzw. Schließung es Kontaktes 3' vorgenommen.
Dieses
Zeitschütz hat ferner einen Hilfskontakt 5', der die Zuführung des Steuerstromes
zu den Einschaltvorrichtungen der verschiedenen Hilfsmotoren 2o bis 24 bei gegebenen
Voraussetzungen vornimmt. Mit 2o ist der Kompressormotor bezeichnet, mit 2I der
Lüfter für den Transformator. Die 1Vlotorenlüfter haben die Bezeichnung 22 und 23;
24 ist der ölpumpenmotor.
-
Die Maschine 16 wird durch Schließen des Schalters?, und des Kontaktes14
sowie Öffnen des Kontaktes 3' angelassen. Es handelt sich hierbei um ein bekanntes
Anlaßverfahren für Einphasen-Induktionsmotoren, welches hier nicht weiter interessiert.
Nach dem Hochlauen werden in Abhängigkeit von einem Zeitschütz der Kontakt 4 geöffnet
und der Kontakt 3' geschlossen. Von diesem Zeitschütz sind der Einfachheit halber
nur die beiden genannten Kontakte dargestellt, Die Voraussetzung für das Einschalten
des wichtigstenHilfsmotors, desKompressormotors 2o, ist nur dann gegeben, wenn zunächst
der Handschalter 6 und der Druckreglerkontakt z o geschlossen werden, da sonst ein
Anlaufen des Kompressors nicht erforderlich ist. Weiterhin ist .der Anlauf 'dieses
Motors nur möglich, wenn ein weiteres Zeitschütz 7 entweder in der untersten oder
obersten Stellung steht, da nur dann die Stromzufuhr zu dem Einschaltschütz
z z .des Motors 2o erfolgen kann. Sind also die Kontakte 6 und ro geschlossen, dann
wird der Kompressormotor 2o an Spannung gelegt.
-
Die übrigen Hilfsmotoren werden durch Schließen der Schalter 8 und.
9 über das Zeitschütz 7 angelassen. Das Zeitschütz 7 ist so
gebaut, daß bei
Entregung nur das unterste Kontaktpaar geschlossen ist. ' Bei - Erregung des Schützes
werden der Reihe nach in Zeitabständen von z. B. 5 zu 5- Sekunden die darüberliegenden
3 Kontaktpaare 6', 7', $' geschlossen, so daß also das oberste erst nach 15 Sekunden
eingeschaltet wird. In der Endstellung :des Schützes 7 sind also die 3 obersten
Kontaktpaare geschlossen, das unterste 9' geöffnet. Sofern der Kompressörmotor 2o
infolge Nichtansprechens des Druckreglers nicht anläuft, würde das Schütz 12 nach
Verlauf von 5 Sekunden seit demEinschalten des Zeitschützes 7 Steuerspannung erhalten,
wenn entweder der Handschalter 8 oder der parallel dazu liegende - Fahrschalterkontakt
9 geschlossen würde. Hierdurch wird z. B. der Transformatorlüfter anSpannung gelegt.
Das unterste Kontaktpaar des Schützes 7 ist dabei nichtmehrgeschlossen. DasEinschaltschütz
zo für den Kompressormotor kann nun erst wieder über das obersteKontaktpaar8' Spannung
erhalten. Vorher erhalten jedoch, z. B, nach Ablauf von io Sekunden, die übrigen
Hilfsmotoren, z. B. die Lüftermotoren 22 und 23 sowie der Olpumpenmotor 24 usw.,
Spannung durch ihre Einschaltschütze 13 bzw. i4.
-
Die Schaltung nach vorliegenderErfindung gestattet also eine gleichzeitige
Kontaktgabe durch den Druckregler und den Fahrschalter, ohne daß z. B. .der Kompressormotor
und der Transformatorlüftermotor gleichzeitig hochlaufen. Durch die Maßnahme der
Zeitverzögerung im Einschalten der verschiedenen Motoren und ihre gegenseitige Regelung
ist es möglich, den Phasenumformer (Induktionsmotor), möglichst klein zu halten,
während sonst unwirtschaftlichgroße undschwere Motoren aufgestellt werden müssen.
Auch würde weiterhin ein gleichzeitiges Anlaufen mehrerer Motoren infolge der starken
Spanriungsschwankungen eines Bahnnetzes nicht erfolgen können, wenn nicht durch
zusätzliche Mittel .die Spannung des Induktionsmotors, z. B. durch einen Drehtransformator,
konstant gehalten würde. Auch eine derartige Anordnung ist schwer und teuer.
-
Wie aus :dem-Schaltbild ersichtlich ist, sind zwei Phasen des Phasenumformers
nur für die Durchgangsleistung .der einzelnen angeschlossenen Drehstrommotoren zu
bemessen, da auch nur zwei Phasen der Drehstrommotoren am Netz liegen. Läuft der
Phasenumformer, ohne belastet zu sein, so ist kein kreisförmiges, sondern !ein elliptisches
Drehfeld vorhanden. Wird jedoch einer der Hilfsmotoren angeschlossen, so nimmt dieses
elliptische Drehfeld eine mehr kreisförmige Gestalt an. Eine derartige Drehfeldänderung
wird :durch vermehrtes Anschließen von Motoren verstärkt und damit das Drehstromnetz
verbessert. Erfahrungsgemäß braucht man deshalb bei der Auswahl der Typenleistung
des Phasenumformers nur rund 1/s dergesamten kVA-Leistung tierangeschlossenen Motoren
zugrunde zu legen. Dabei ist allerdings zu beachten, daß der Phasenumformer die
Anlaufleistung des größten der Hilfsmotoren bewältigen muß. Würde die Anordnung
nicht gemäß der Erfindung erfolgen, so müßte der Phasenumformer für die Anlaufleistung
sämtlicher angeschlossenen Hilfsmotoren bemessen werden.
-
Die Zeitverzögerung kann in dem gezeigten Beispiel durch zeitverzögerte
Relais oder auch durch Fliehkraftschalter erfolgen, welch letztere z. B. den Kontakt
für die Steuerstromzuführung zum entsprechenden Einschaltschütz erst dann geben,
wenn der vorher anlaufende Motor auf Drehzahl kommt. So ließe sich z. B. im gegebenen
Falle die Kontaktgabe für den Anlauf der Lüftermotoren durch einen Fliehkraftschalter
erzielen, der am Transformatorlüftermotor angebracht-ist.
Die Zeitverzögerung
für das Einschalten der Hilfsmotoren kann um so kürzer werden, je mehr Motoren bereits
zum Anlaufen gekommen sind, da diese alle .das Drehstromnetz verstärken helfen.
-
DieVerriegelungsschaltung zwischenKompressormotor 2o und z. B. dem
Motor 2i- für den Transformatorlüfter läßt sich ebenfalls durch einen Fliehkraftschalter
bewirken. Die Abb. a zeigt diese Lösung.
-
Der Druckreglerschalter hat hierbei zwei Kontakte, und zwar den Kontakt
io- zuv Steuerung des Schützes ii für- den Kompressormotor 2o und einen Kontakt
io', welcher zur Steuerung des Zeitschützes ; dient. Der besseren Übersichtlichkeit
halber ist der Kontakt io' nochmals, und zwar in den Stromkreis des Schützes 7,
eingezeichnet. Parallel zum Kontakt io' liegt ein vom Motor 2o gesteuerter Fliehkraftschalter
17.
-
Der Kompressormotor 2o kann eingeschaltet werden, wenn der Handschalter
6 und .das oberste Kontaktpaar io desDruckreglerschalters geschlossen sind. Hierdurch
öffnet sich dessen unteres Kontaktaar io', so daß die Spule des Zeitschützes 7 nicht
anziehen kann. Erst wenn der Kompressormotor eine bestimmte Drehzahl erreicht hat,
wird der untereKontakt io' durch den Fliehkraftschalter 17 überbrückt, so
daß jetzt auch das Schütz 7 Spannung erhalten kann, wodurch der Reihe nach zeitverzögert
die übrigen Hilfsmotoren anlaufen können. -Um die vorgeschlagene Lösung für einen
Kompressormotor anwenden zu können, ist ein druckentlasteter Anlauf des Kompressors
erforderlich, da sonst der Phasenumformer für Vollastanlauf zu große Abmessungen
erhalten würde. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Kompressormotor aus
der Anordnung herauszunehmen, ihn als Kollektormotor für Lastanlauf auszulegen und
dann die übrigen Motoren entsprechend der vorgeschlagenen Schaltanordnung zeitverzögert
einschalten zu lassen.
-
Die vorgeschlagene Lösung hat den großen Vorteil, trotz der Zugförderung
mit Einphasenstrom bei z. B. 5o Per. auf der Lokomotive sämtliche Hilfsmotoren als
Drehstrommotoren ausbilden zu können, die bekanntlich besonders leicht und billig
und infolge des Fehlens der Bürsten betrieblich besonders vorteilhaft sind.