DE761771C

DE761771C - Motorschaltanordnung

Info

Publication number: DE761771C
Application number: DEL106666D
Authority: DE
Inventors: Harold S Ogden
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1942-01-31
Filing date: 1942-01-31
Publication date: 1954-03-01

Description

Motorschaltanordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanordnung für in Reihe geschaltete, je eine Achse eines Fahrzeugs. b@zw. Triebgestells antreibende Elektromotoren.
Bei. solchen, Triebdrehgestellen ist es bekannt, daß die einzelnen Achsen der Gestelle nicht gleichmäßig belastet sind. Der Gewichtsunterschied in der Belastung der Achsen, hängt von verschiedenen: Faktoren ab, die jedoch alle von dar Fahrtrichtung des Fahrzeugs abhängig sind. So entstehen z. B. durch die Zugkraft am Haken und durch das unausgeglichene Motordrehmoment, das zwischen den einzelnem Achsen des Gestells und dem Rahmen wirkt, ungleiche Gewichtsbelasüun. gen für die Achsen des Triebgestells.
Die Zugkraft einer Lokomotive ist diejenige Kraft, die am Radumfang wirkt. Der Reibungskoeffizient wird für gewöhnlich durch den Quotienten aus Zugkraft in Kilogramm:, die die Treibräder schleudern: läßt, und Gewicht, das auf der Treibachse lastet, bestimmt. Es wird für gewöhnlich in Prozenten ausgedrückt und ist formelmäßig bestimmt durch Damin bedeuten Z die Zug, kraft, die für das Schleudern der Treibrädeir erfard:erliich ist, und G das auf den Treibräd 2rii lastende Gewicht. In der Praxis ist es jedoch iihlich -,-worden. ganz allgemein unter prozentualer Reihung den Quotienten zu versehen. der aus Zugkraft, die an den Treibrädern in irgendeinem ausgewählten Arbe-itspunkt wirkt, und Gewicht, das auf den Treibrädern lastet. gebildet ;wird. Dies möge formelmäßig ebenfalls durch ausgedrückt sein. Hierbei bedeuten Z die Nutzzugkraft, die von den Treibrädern ausgeübt wird. und G das auf den Trciba:Iis.n lastende Gewicht. Da die -Ntitzztigkrait Z :ine Funktion de: Drehmoments der Antriebsmotoren ist, ist es vorteilhaft, das Drehmoment eines jeden Motors verhältnisgleich zu d-eni Gewicht, das auf die Treibachse wirkt, zu verändern. Wenn die proz:ntttale Reibung jedes Rades die gleiche ist, lx-ginneli sümtliclte Räder gleichzeitig zu schleudern. Diese -Bedingung ist äußerst schwer in der Praxis zu erreichen, jedoch wird, wenn man sich dieser nähert. die höchste -Nutzztigl;raft immer an den Rädern verfügbar sein.
Es ist bereits eine Schieuderschutzeinrichtung bei WechseIstromfahrzeugen mit in Reihe geschalteten Antriebsrnotaren bekanntgewor-(L#ti. Bei dieser Einrichtung liegt die Reihenschaltung ch-r Wicklungen eines Transforinators im -Neb,#tischluß zu den Elektrontotoren, und die -litten beider Reihenschaltungen sind miteinander verbunden. Die Spannungen der -Motoren werden von einem Relais verglichen, wodurch bei Überschreiten einer unzulässigen Differenz zwischen den Spannungen zweier -Motoren die Ahs;ha;turig der -Motoren bewirkt wird.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde. einfache und zuverlässige -Mittel zu schaffen. durch die es möglich wird. an jedem Treibrad des Fahrzeugs trotz der Verlagerung des Gewichtes zwisch-,n den Achsen im wesentlichen die gleiche prozentuale Reibung aufrechtzuerhalten. falls in Reilie geschaltete Wechselstrornniotoren für den Antrieb des Fahrzeugs Verwendung finden.

Die Erfindung besteht bei einer Schaltanordnung für in Reilie geschaltete, je eine Achse eines Fahrzeugs bzw. Triebgestells antreibende Elektromotoren, denen die Reihenschaltunly der Wicklungen eines Transformators im -Nebetischluß li°gt und die Mitten beider Reihenschaltungen verbunden sind. darin, dah die eine der Transformatorwicklungen mit zwei Anzapfungen versehen ist, die so angeordnet sind und in Abhängigkeit vom Fahrtwender derart eingeschaltet werden. da13 cir Motor der vorlaufenden -Wchse eine niedrige Spannung, der -Motor der nachlaufenden Achse eine hohe Spannung erhält. Es ist weiterhin vorteilhaft, imFahrt-

wend@r -Nocken vorzusehen. die die Schalt-

kontakte für die Anzapfungen der Transfor-

matorwicklung steuern. `-eitere vorteilhafte

Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden

beschrieben.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegen-

stand beispielsweise veranschaulicht.

E: sind mit io und i i z. B. in Reihe ge-

schaltete Einphasenkommutatormotoren be-

zeichnet. Falb gewünscht. können natürlich

auch noch mehrere -Motoren vorgesehen seilt.

Die -Motoren io und i i werden vom Fahr-

dralit 12 mit Einpliasenwechselstrom unter

Verwendung eines Stromabnehmens 13 und

eine: Transformators 14 gespeist. Durch den

handbetätigten Fahrschalter 15 wird zu einer

Seite des -Motorstromkreises die Speiseleitung

ifi geführt, wobei diese an eine ausgewählte

Anzapfung geeigneter Spannung der Sekun-

därwicklung des Transformators 14 gelegt

wird. Dies dient zur Drehzahlregelung der

Motoren. Der -Motorstromkreis ist durch die

Leitung 1; mit der anderen Seite der Sekun-

därwicklung des Tratisfo rmators verbunden.

Die Feldwicklungen 18 und i9 der Motoren

io und ii liegen in Reihe mit den Motoren

über C`mkeh.rschalter 2o und 21. Im -Neben-

f schluß zu den Motoren io und i i und ihren

i entsprechenden Wicklungen 18 und i9 liegt

1 ein Transformator 22, der aus in Reihe ge-

schalteten Wicklungen 23 und 24 mit induk-

I tiver fiopplutig auf einem gemeinsamen

Eisenkern besteht. Die Wicklungen 23 und 24

sind so geschaltet, daß der durch die Wick-

' hing 23 erzeugte MagnetfluB in der gleichen

Richtung wie der durch die 'Wicklung 2d er-

zeugte wirkt. Falls die Wicklungen die gleiche

Windungszahl haben und die beiden Motoren

' mit gleicher Drehzahl umlaufen. ist die In-

duktivität des Transformators am größten.

Infolgedessen wird nur ein geringer llagneti-

I sie:-ungssitroin durch den Transformator

fließen. In der Anordnung gemäß der Erfin-

dung ist die Wicklung 23 mit Anzapfungen 25

und 26 verseben. die wahlweise über die Kon-

tZ-<Icte 2; und 281 an die Leitung 17 -ange-

schlossetl werden. Zum Bestimmen der Dreh-

richtung der Motoren io und i i dient e,;n von

1I-atid betätigter Fahrtwender 3o, der über die

Z1-.ellen 3 1 und 32 und die Kegelräder 33 und

34 init den Schaltern 20 und 21 in Verbin-

dung steht. Der handbetätigte Fahrtwender

30 hat zwei -Nocken 35 und 3('. die mit den

Kontakten 2; und 2,9 zusammenarbeiten und

wahI@wea,. diese Kontakte schließen. Der

Transformator 22 ist derart angeordnet, daß

die Spannung. die von der \Vicklung 24 ge-

11;.'i#--rt wird. einen Mittelwert darstellt

zwischen den Spannungen. die durch die

Wicklut1g 23 von der Atizapfung 2fi und der

Aiizal)fung 2; geliefert werden.

'\Vde bereits ausgeführt worden ist, hat sich herausgestellt, daß die Achsen von Drehgestellen für gewöhnlich ungleich belastet sind und daß die Richtung der Ungleichheit der Last von der Fahrtrichtung dies Fahrzeugs abhängt. Es halt sich weiterhin herausgestellt, daß bei solchen Gestellen die nachlaufende Achse mehr be:la;s.tet ist als die führende Achse. Demgemäß liefert der Transformator 22, den Motoren io und i i ungleiche Spannungen. Die etwas höhere Spannung wird dem Motor zugeführt, der die stärker belastete Achse antreibt. Unters Bezugnahme auf die Zeichnung -stellt, falls der Fahrtwender 30 in die Stellung F gebracht wird, damit das Fahrzeug sich in der Pfeilrichtung vorwärts bewegt, der Motor i i den führenden Motor dar, und der Nocken 36 schließt den Kontakt 28, wodurch der Motor io an die Anzapfung 25 des Transformators 22 gelegt wird. Auf diese Weise ist die an dein nachlaufenden Motor io liegende Spannung höher als die an dem führenden Motor i i mit dem Ergebnis, daß das Drehmoment des stärker belasteten Motors i o relativ zu dem Drehmoment des führenden: Motors i i vergrößert wird. In ähnlicher Weise wird, falls die Fahrtrichtung des Fahrzeugs durch, den Fahrtwender 3o umgekehrt wird (Sitellung R), der Nocken 35 den Kontakt 27 schließen und die Anzapfung 26 an die Leitung 17 legen. In diesem Falle ist das Verhältnis der zugeführten Energien -so, daß der nachlaufende Motor i i eine größere Leistung als der führende Motor i o aufnimmt.

Die Wirkun gsweise. des Transformators 22 ist verständlich, wenn man berücksichtigt, d@aß bei jeder Schaltung durch den Tr!ansforrnator Ströme über die Triebmotoren i o und i i in einer Richtung fließen, sich zum Strom im Motor mit der höchsten Spannung addieren, dagegen den Strom im. Motor mit der niedrigeren Spannung schwächen. Wenn z. B. der Motor, io mit der Anzapfung 25 für den Vorwärtslauf, wie dargestellt, verbunden ist, wird der Sp,anniungsabfiall an der Wicklung 23 größer sein als an der Wicklung 2q., und zwar im Verhältnis zu dem Wi.ndungsverhältnis der Wicklungen. Da die Wicklungen 23 und 24 zu den Motoren io und ii parallel geschaltet sind, wird dem Motor io eine größere Spannung als dem Motor i i auf -gedrückt. Es müssen daher durch die Trarnsformatorwicklungen und; die Motoren Zusatzströme fließen,. Durch die Wicklung 23 mit höherer Spannung fließt ein Strom" der mit lt bezeichnet ist und der durch den Motor io in einer solchen Richtung fließt, daß er den Hauptstrom J verstärkt. Der Strom Jt durch die Wicklung 23 induziert in dies Wicklung 24 einen Strom It in entgegengesetzter Richtung, d. h. er schwächt den Strom J, der durch den Motor i i fließt. Der Strom lt weicht von dem Stromi Jt im, Verhältnis: der Windungszahlen der Wicklungen 23 Und 24 ab, und unter den vorausgesetzten Bedingungen wird er kleiner sein als Jt. Es ist nunmehr kliar, daß der gesamte Strom, der durch dien Motor i i fließt, gebildet wird durch J-Jt und der Gesamtstrom, der durch den Motor io fließt, durch I -i- lt. Dadurch wird der größere Spannungsabfall am Motor io aufrechterhalten:, und die verhältnismäßig größere, dem Motor i o =geführte Leistung ermöglicht dein Motor io, ein größeres Drehmoment als dies Motor i i zu entwickeln. In dieser Weise wird die Nutzzugkraft jeder dies bei-dem Achsen auf einen Wert gebracht, dies durch die prozentuale Reibung bei beiden gegeben ist.
Die Wirkungsweise des Transformators 22 kann auch in der Weise erklärt werden, daß man diesen als eine Drosselspule auffaßt, die in Nebenschluß zu den Motoren io und i i liegt, wobei die Verbindungsleitung der Motoren mit einem veränderbaren Mittelpunkt der Drosselspule verbunden isst. Daraus ergibt sich,, daß die Spannung dies Mittelpunktes der Drosselspule die Spannung desjenigen Punktes festlegt, der zwischen dien beiden Motoren liegt, so daß die beiden Motoren mit verschiedenen Spannungen gespeist werden.
Das besondere, ausgewählte Spannungsverhältnis zwischen den Anzapfungen 25 und 26 des Transformators 22 hängt natürEch von der Größe der normalen Gewichtsdifferenz unter gewöhnlichen Arbeitsbeidingungen ab. An dieser Stelle sei noch erwähnt, da,ß die Anzahl der Motoren und, Triebachsen nicht auf die beschriebene Anzahl beschränkt iisit. Die Anzahl der Motoren und .Achsen kann vielmehr im Sinne der Erfindung auch vergrößert werden. Die Erfindung kann angewendet werden bei irglendeiner beliebigen Anzahl von Triebmotoren, die irgendeine Anzahl Motorengruppen bilden und die in Reihe geschaltet sind, um eine gleiche Anzahl von Achsen anzutreiben, d. h. jede Achse wird von- einer Gruppe von Motoren -usw. angetrieben. Wenn drei Motoren oder drei Gruppen von Motoren z. B. in Reihe geschaltet sind, um drei Achsen anzutreiben, wird ein Transformator 2.2 mit drei Wicklungen erforderlich, wobei die Einzelheiten: dies Leitungsführung nur wenig von derjenigen mit zwei Achsen und zwei Gruppen von Motoren, wie dargestellt, abweichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Motorschaltanordnung für in Reihe geschaltete, je eine Achse eines Fahrzeugs bzw. Triebgestells antreibende Elektromotoren. bei denen die Reihenschaltung der Wicklungen eines Transformators im lebenschluß liegt und die Mitten beider Reihenschaltungen verbunden sind. dadurch gekennzeichnet. daß die eine der Transformatorwicklungen mit zwei Anzapfungeii versehen ist., die so angeordnet sind und in Abhängigkeit vom Fahrtwender derart eingeschaltet werden, da.ß der Motor der vorlaufenden Achse eine niedrige Spannung, der Motor de!-nachlaufenden Achse eine hohe Spannung erhält. z. Anordnung nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet. daß im Fahrtwender \ocken vorgesehen sind, die die Schaltkontakte für die Anzapfungen der Transformatorwicklung (z3) steuern. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogai «-orden Schweizerische Patentschrift N -r. 145 0z4.