DE670425C

DE670425C - Anordnung zur Steuerung von Hauptstrom- oder Verbundmaschinen, insbesondere fuer elektrisch betriebene Gleisfahrzeuge

Info

Publication number: DE670425C
Application number: DEA67504D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Volkers
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1932-10-22
Filing date: 1932-10-22
Publication date: 1939-01-19

Description

Es ist eine Schaltanordnung bekanntgeworden, bei der parallel zum Feld einer Reihenschlußmaschine der Anker einer Hilfsmaschine gelegt ist. Dabei wird die letztere entweder von einem eigenen Motor oder von dem zu regelnden Hauptmotor mechanisch angetrieben. Die Aufgabe dieser Einrichtung liegt darin, die Kennlinie des Hauptmotors beliebig einstellbar zu machen. Weiterhin wurde eine äußerlich ähnliche Anordnung vorgeschlagen, bei der ebenfalls parallel zur Hauptstromwicklung eines Reihenschlußmotors eine Hilfsmaschine geschaltet ist, die jedoch als Dämpfungsmaschine Verwendung findet, um beispielsweise die beim jedesmaligen Weiterschalten des Fahrschalters eines Bahnmotors entstehenden Zugkraftstöße zu dämpfen.

Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Wirkung derartiger Dämp-

ao fungsmaschinen, die ihrer Bestimmung gemäß wesentlich durch Strom und Spannung der Reihenschlußwicklung des Hauptmotors beeinflußt wird.

Die dämpfende Wirkung der Zugkraftstöße kann nun erfindungsgemäß durch eine besondere Wicklung erreicht werden, welche auf den Feldpolen der Dämpfungsmaschine untergebracht ist und die der gesamte Bremsstrom des Bahnmotors durchfließt, oder durch andere gleichwertige Mittel, welche die von der Dämpfungsmaschine induzierte EMK beeinflussen.

Durch die Erfindung ist weiterhin die Möglichkeit gegeben, die Zugkraftstöße nicht nur beim Bremsen, sondern auch beim Anfahren ohne zusätzliche Ausgleichselemente zu dämpfen. Es werden nämlich der Anker und die Nebenschlußwicklung der Dämpfungsmaschine wie bisher mit der Hauptfeldwicklung des Bahnmotors parallel geschaltet, und diese Verbindung bleibt sowohl beim Fahren als auch beim Bremsen erhalten. Die Hauptstromwicklung der Dämpfungsmaschine ist dagegen ständig mit dem Anker des Bahnmotors in Reihe geschaltet. Die beiden beschriebenen Verbindungen zwischen dem¹ Hauptfeld des Bahnmotors und Anker und Nebenschlußfeld der Dämpfungsmaschine einerseits und Anker des Bahnmotors und Hauptstromwicklung der Dämpfungsmaschine andererseits werden nach ,50 der weiteren Erfindung so ausgeführt, daß sie durch den Fahrschalter nicht geändert werden. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung gegenüber den bereits vorgeschlagenen Schaltungen für Dämpfungsmaschinen, bei denen entweder während des Überganges von Bremsen auf Fahren oder sogar beim Überschatten von einer Wider-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden: Dr.-Ing. Walter Volkers in Schenectady, New York, V. St. A.

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standsschaltstufe zur anderen besondere Um schaltungen zur Beeinflussung des Feldes der Dämpfungsmaschine vorgenommen werden Die selbsttätige Umpolung der erwähnten zusätzlich auf den Feldpolen der Dämpfungsmaschine angebrachten Hauptstromwicklun wird nämlich, wie bereits angegeben, dadurch erreicht, daß sie ständig mit dem Anker des Bahnmotors in Reihe geschaltet ist, welcher ίο seinerseits beim Übergang vom Fahren zum Bremsen umgepolt werden muß.

Abb. ι enthält einen Bahnmotor M, zu dessen Hauptstromfeldwicklung F eine kleine Nebenschlußmaschine tn mit einem nicht dargestellten Schwungrad parallel geschaltet ist. In Reihe mit dem Ankert des Bahnmotors liegt die vom Ankerstrom des Bahnmotors durchflossene Wicklung h der Dämpfungsmaschine. Beide sind durch die Leitung c miteinander verbunden. Ein Vergleich mit Abb. 2, worin der gleiche Bahnmotor in Fahrschaltung dargestellt ist, zeigt, daß diese Verbindung c, sowohl beim Fahren als auch beim Kurzschlußbremsen erhalten bleibt. In xAbb. 1 ergänzt sich der Kurzschlußbremskreis durch den Vorschaltwiderstand R, welcher mit dem Anker A des Motors, der Wicklung h der Dämpfungsmaschine und dem Hauptfeld/⁷ des Bahnmotors mit dem parallel dazu liegenden Anker« und der Nebenschlußfeldwicklung/ der Dämpfungsmaschine in Reihe geschaltet ist.

Es sei angenommen, daß sich das Fahrzeug in einem Gefälle befindet und daß der Führer die Fahrschalterkurbel auf eine bestimmte Bremsstellung gebracht hat. Nach einiger Zeit stellt sich dann ein gleichbleibender Bremsstrom ein, der in Abb. 1 durch die mit i bezeichneten Pfeile wiedergegeben ist. Schaltet jetzt der Führer auf die nächste Stufe, so schließt er einen bestimmten Teil des Vorschaltwiderstand es R kurz. Dabei entsteht im Bremsstromkreis eine Stromspitze, welche als dem vorher angenommenen stationären Strom i überlagert angenommen werden kann. Diese Stromspitze durchläuft auch unter anderem die Wicklungh und den Anker« der Dämpfungsmaschine; dagegen äußert sie sich nur in sehr geringem Maße in der Feldwicklung F des Bahnmotors und der Nebenschlußwicklung/ der Dämpfungsmaschine, weil die Induktivität dieser beiden Wicklungen wesentlich größer ist als diejenige des parallel zu ihnen geschalteten Ankers der DämpEungsmaschine. Daraus folgt, daß in einer Schaltung wie in Abb. 1, bei der die Wirkungen der Wicklungen Ji und / entgegengesetzt gerichtet angenommen sind, im Augenblick der Stromspitze eine vorübergehende Absenkung des magnetischen Flusses der Dämpfungsmaschine eintritt. Infolgedessen sinkt auch in diesem Augenblick die von der Dämpfungsmaschine induzierte EMK. Daher steigt ihr Ankerstrom, was einen Rückgang des in der parallel zum Anker α geschalteten Hauptstromfeldwidklung F fließenden Stromes zur Folge hat. Sobald die Stromspitze abgeklungen ist, stellt sich wieder eine stationäre Stromverteilung im· gleichen Verhältnis wie vor ihrem Auftreten ein.

Durch die angegebene Schaltung wird demnach beim Bremsen erreicht, daß das Feld des Bahnmotors in dem Augenblick geschwächt wird, in welchem eine plötzliche erhebliche Verstärkung des gesamten Bremsstromes eintritt. Infolgedessen bleibt das Moment des Motors während des Auftretens dieser Stromspitze annähernd oder vollkommen gleich.

Der Anker α und die Wicklung h bilden eine Schalteinheit, d.h. sie bleiben in der dargestellten Lage untereinander in Reihe. Diese Schalteinheit liegt zwischen der Ankerklemme ρ und der Klemme^ des Feldes//. Soll also von der Bremsschaltung (Abb. 1) auf die Fahrschaltung (Abb. 2) übergegangen werden bzw. umgekehrt, dann sind wie bei den normalen Ausführungen nur die beiden Klemmen/?¹ und q zu lösen und die zwischen diesen beiden Klemmen liegende Schalteinheit, bestehend aus dem· Anker A und dem Feld//·, in eine andere Schaltung zu legen. Hierdurch kehrt sich nicht nur die Stromrichtung im· Ankert, sondern auch ohne besondere Schaltungsmaßnahmen die Stromrichtung in der Wicklung /z der Dämpfungsmaschine um, was durch den eingetragenen Strompfeil/ angedeutet wird. Beim Bremsbetrieb ist also die Klemme ρ mit dem Vorschaltwiderstand/? fest verbunden, während die Klemme q an das FeIaF angeschlossen ist. Beim Fahrbetrieb (Abb. 2) wird dagegen die Klemme ρ an das Feld F und die Klemme q an den Widerstand R angeschlossen. Wird jetzt wiederum durch Weiterschalten des Fahrschalters ein bestimmter Teil des Vorwiderstandes R, der zwischen die Fahrleitung K. und den an der Erde liegenden Bahnmotor geschaltet ist, abgeschaltet, so gleicht sich die hierbei entstehende Stromspitze nur über die 11« Wicklungh und den Anker« der Dämpfungsmaschine aus, während die Nebenschlußwicklung/ infolge ihrer Selbstinduktion nicht an dieser Stromänderung teilnimmt. In diesem Falle wird im Gegensatz zur Kurzschlußbremsung das Feld der Dämpfungsmaschine vorübergehend beträchtlich verstärkt. Daher steigt ihre EMK bedeutend an und vermindert, weil sie dem Netzstrom entgegengesetzt gerichtet ist, den durch den Anker der Dämpfungsmaschine fließenden Zweigstrom des Hauptfeldes des Bahnmotors. Aus diesem

Grunde verstärkt sich der in der Feldwicklung/⁷ des Bahnmotors fließende Teilstrom und erhöht damit seine Gegen-EMK, was eine Verminderung des gesamten Motorstromes und damit auch eine Verringerung der Zugkraftspitze zur Folge hat. Auch das Feld/⁷ und der Ankere sowie die Nebenschlußwicklung/ bilden eine Schalteinheit, welche sowohl beim Fahr- als auch beim Bremsbetrieb

ίο in sich geschlossen bleibt. Der Unterschied gegenüber der aus dem Anker A und der Wicklung/z bestehenden Einheit liegt darin, daß die Elemente/⁷, α und / dauernd parallel, dagegen die Elemente A und Ii dauernd in Reihe liegen.

Die gleiche Wirkung, wie sie durch die Wicklung h bei den Schaltungen in, Abb. 1 und 2 erzielt wird, läßt sich nach der Erfindung auch durch einen zusätzlichen Motor erreichen, der mit der Dämpfungsmaschine m auf gleicher .Welle sitzt und dessen Anker vom Ankerstrom der Hauptmaschine durchflossen wird. In Abb. 3 und 4 ist angenommen, daß die Erregerwicklunge dieses mit η

₂g bezeichneten Motors parallel zu den Feldern/ und F geschaltet ist; jedoch ist es auch möglich, ihn mit einer Hauptstromerregung zu versehen. Die Wirkungsweise der Anordnung entspricht vollständig derjenigen in den Abb. 1

3„ und 2, mit dem Unterschied, daß die EMK der Dämpfungsmaschine m nicht durch Beeinflussung ihrer Erregung vermindert bzw. erhöht wird, sondern durch Steigerung oder Herabsetzung ihrer Drehzahl. Zu diesem Zwecke muß der Motor η so geschaltet sein, daß sein Drehmoment im gleichen oder aber auch im entgegengesetzten Sinne der Drehrichtung der Dämpfungsmaschine m wirkt, je nachdem ob der Bahnmotor im Fahr- oder Bremsbetrieb arbeitet.

Eine ausführlichere Erläuterung der Wirkungsweise dieses aus den Maschinen in und η bestehenden Umformers erübrigt sich, weil sie vollständig derjenigen der Maschine tn in Abb. ι und 2 sowie ihrer zusätzlichen Wicklung h entspricht. Es sei nur erwähnt, daß auch bei der Anordnung nach Abb. 3 und 4 eine selbsttätige Umpolung der Richtung des Drehmomentes des Motors η beim Übergang vom Bremsen zum Fahren durch die ohnehin erforderliche Vertauschung der Ankerklemmen im Fahrschalter möglich ist.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht nur auf Hauptstrombahnmotoren für Gleichstrom, sondern läßt sich in gleicher Weise auch für Antriebsmotoren jeder anderen Art, beispielsweise auch für Verbundmaschinen, verwenden. Auch eignet sie sich besonders in der Ausführungsform nach Abb. 3 und 4 für Wechselstromkommutatormotoren, deren Zugkraftstöße gedämpft werden sollen.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Steuerung von Hauptstrom- oder Verbundmaschinen, insbesondere für elektrisch betriebene Gleisfahrzeuge, durch Abschalten von Widerstandsstufen im Ankerstromkreis unter Verwendung einer parallel zur Hauptstromfeldwicklung geschalteten nebenschlußerregten Dämpfungsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Anker und dem Feld der Hauptmaschine ein elektrisches Organ geschaltet ist, welches die EMK der Dämpfungsmaschine in Abhängigkeit vom Anstieg des Ankerstromes der Hauptmaschine stetig herabsetzt, falls die Maschine im Kurzschlußbremsbetrieb arbeitet, bzw. stetig erhöht, falls die Maschine als Motor angelassen wird.

2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung der EMK der Dämpfungsmaschine mit Hilfe einer mit dem Anker und dem Feld der Hauptmaschine in Reihe liegenden Wicklung erfolgt, welche auf den Feldpolen der Dämpfungsmaschine untergebracht ist und welche im Bremsbetrieb der übrigen Erregung der Dämpfungsmaschine, welche beispielsweise durch eine Nebenschlußwicklung in bekannter Weise bewirkt werden kann, entgegenwirkt, während sie im Fahrbetrieb im gleichen Sinne wirkt wie die übrige Erregung der Dämpfungsmaschine (Abb. 1 und 2).

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die EMK der Dämpfungsmaschine durch einen kleinen Elektromotor herauf- bzw. herabgesetzt wird, welcher mit der Dämpfungsmaschine gekuppelt ist und dessen Anker vom Ankerstrom der Hauptmaschine durchflossen wird (Abb. 3 und 4).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen