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Schaltung zum Anlassen und Regeln von mehreren zusammenarbeitenden Ein-oder 'Nehrphasen-Eollektormotoren.
Viele bekannte Regelungseinrichtungen für Fahrzeuge oder Antriebe, die mit Ein-oder Mehrphasen-Kollektormotoren arbeiten, beschäftigen sich mit der Aufgabe, unter Verwendung einer möglichst geringen Zahl von Transformatoranzapfungen und Schaltern eine möglichst grosse Zahl von Spannungstufen und damit von Fahrstufen zu erhalten. Die vorliegende Erfindung strebt den gleichen Zweck an, u. zw. ist sie entwickelt aus der bei Gleichstromfahrzeugen mit mehreren Motoren allgemein angewendeten abwechselnden Reihen-und Parallelschaltung der Motoren unter Verwendung der gleichen Anfahrwiderstände.
Die Übertragung dieser Regelung auf Wechselstromkreise erfordert wesentlich andere Mittel zur Lösung der Aufgabe, da hier zur Spannungsregelung und auch zum Übergang von der Reihenschaltung zur Parallelschaltung der Motoren keine Vorschalt-und Überschaltwiderstände zur Verfügung stehen.
Nach der Erfindung wird die Schaffung einer grossen Zahl von Fahrstufen dadurch erzielt, dass die Motoren einzeln oder gruppenweise auf den unteren Geschwindigkeitsstufen in Reihe miteinander, auf den oberen Stufen direkt oder über den Transformator indirekt parallel zueinander geschaltet sind, und dass die Regelung der parallel liegenden Motoren unter Benutzung aller oder einiger der schon bei der Reihenschaltung verwendeten Transformatorklemmen und Schalter vorgenommen wird.
Der Übergang von der Reihenschaltung zur Parallelschaltung der Motoien wird hiebei eifindungsgemäss vorteilhaft ohne Leistungsunterbrechung vorgenommen, was an folgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert werden soll.
In einem Fahrzeug-oder Förderantiieb, in dem zwei Ein-oder Mehrphasenkollektormotoren zusammenarbeiten, deren Geschwindigkeit durch Spannungsänderung geregelt wird, liegen nach Fig. 1 beide Motoren in Reihe, u. zw. so, dass Motor 1 an einen festen Anfangspunkt des Transformators angeschlossen ist, während Motor 11 mit einem Wanderkontakt a in Verbindung steht, der an der tiefsten Transformatorspannung liegt und beim Anlassen an den Transformatorstufen zunehmender Spannung weitergeschaltet wird. Die stufenweise Weiterschaltung geschieht selbstverständlich ohne Leistungsunterbrechung durch Überschaltwiderstände oder Drosselspulen, die aber in den Figuren nicht dargestellt sind. Nach Fig. 2 hat der Wanderkontakt a die letzte Reihenstellung der Motoren erreicht.
Nach Fig. 3 wird der zwischen beiden Motoren liegende Verbindungspunkt b mit dem neuen Wanderkontakt c verbunden, der möglichst an einen in der Mitte des Transformators liegenden Punkt angeschlossen sein muss. Bei dieser Schaltung erhalten beide Motoren, wie bei der Schaltung nach Fig. 2 dieselbe Spannung, der Wanderkontakt a bleibt zunächst noch angeschlossen. Hierauf wird nach Fig. 4 Motor 11 zusammen mit dem Wanderkontakt a abgeschaltet, so dass Motor 1 mit derselben Spannung vorläufig allein weiterarbeitet. Ist dann, wie Fig. 5 zeigt, Motor 11 an Motor 1 parallelgeschaltet, so kann weiter angelassen werden, indem der Wanderkontakt c an den Transformatorp'mkten weitergeschaltet wird, bis die letzte Parallelstellung für beide Motoren erreicht ist (Fig. 6).
Der Übergang von der Reihenzur Parallelschaltung ist insbesondere durch die Fig. 3 und 4 dargestellt, ans denen ersichtlich ist, dass das Fahrzeug immer unter Antrieb bleibt, da Motor 7 ohne Leistungsunterbrechung weiterarbeitet.
Nur für Motor 11 tritt eine kurze Leistungsunterbrechung ein, während welcher Motor 1 die Gesamtleistung übernimmt, bis Motor 11 parallel zu ihm geschaltet ist.
In den Fig. 7-11 ist eine andere Art von Reihenparallelschaltung dargestellt. Fig. 7 zeigt beide Motoren in Reihenschaltung, u. zw. so, dass Motor 1 an den Wanderkontakt d und Motor 11 an den Wander-
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kontakt e angeschlossen ist. Beide Wanderkontakte liegen an den zwei mittleren Transformatorpunkten, so dass die Motoren die niedrigste Spannung erhalten. Beim Anlassen werden die beiden Wandelkontakte stufenweise weitergeschaltet, bis sie (Fig. 8) an den äussersten Transformatorpunkten liegen, d. h. die letzte ReihensteIlung der Motoren erreicht ist. Nach Fig. 9 werden die beiden, durch eine Reihenverbindung
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Transformatormittelp'jnkt gelegt, dass die Leitungen sich kreuzen.
Bei dieser Schaltung hat sich in bezug auf die Motorenspannungen nichts geändert, ebenso wie bei der Schaltung nach Fig. 10, bei der die Reihenverbindung der Punkte f und g aufgehoben ist. Fig. 10 zeigt trotzdem noch die Reihenschaltung, da die Wanderkontakte A und i kurzgeschlossen sind, die Motoren arbeiten also noch mit der bisherigen Spannung weiter. Während des weiteren Anlassens werden die Wanderkontakte h und i in den in Fig. 10 durch die Pfeile angegebenen Richtungen an den Transformatorpunkten stufenweise weitergeschaltet, so dass sich Kontakt h dem Kontakt e und Kontakt i dem Kontakt d nähert.
Der Übergang von der Reihen-zur Parallelschaltung (Fig. 9 und 10) erfolgt nach und nach ohne jede Unterbrechung für beide Motoren, bis, wie Fig. 11 zeigt, die letzte Stellung erreicht ist, d. h. beide Motoren sind parallel geschaltet.
Die Fig. 12-19 veranschaulichen eine doppelte Reihenparallelschaltung von vier Motoren. Fig. 12 zeigt alle vier Motoren in Reihe geschaltet, wobei Motor 1 an den Wanderkontakt und Motor IV an den Wanderkontakt 1 angeschlossen ist. Die anderen beiden Motoren 11 und 111 liegen in Reihe zwischen den Motoren 1 und IV. Beide. Wanderkontakte sind an zwei mittlere Transformatorpunkte angeschlossen, die Motoren liegen infolgedessen an der tiefsten Transformatorspannung. Beim Weiterschalten wandern die Kontakte k und I an den Transformatorpunkten entlang bis die in Fig. 13 dargestellte Reihenstellung erreicht ist. Wie Fig. 14 zeigt, werden dann die zwischen Motor 11 und 111 liegenden Punkte und n
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und n unterbrochen (Fig. 15).
Die Wanderkontakte p und o schaltet man an den Transformatorpunkten weiter, so dass nach und nach die Parallelschaltung der beiden Motorgruppen 1, 11 und 111, IV entsteht, Fig. 16 zeigt die reine Parallelschaltung dieser beiden Motorgruppen.
Die zwischen Motor 1 und 11 bzw. zwischen Motor 111 und IV liegenden Punkte q und r bzw. s und t werden nun an die mit dem Transformatormittelpunkt verbundenen Wanderkontakte v und u angeschlossen, dass q und s mit u, und r und t mit v verbunden sind. Fig. 17 zeigt diese Schaltung, während Fig. 18 dieselbe Schaltung mit den unterbrochenen Reihenverbindungen zwischen den Punkten q und r bzw. s und t veranschaulicht. Die Motoren 1, 111 liegen somit an der einen, die Motoren 11, IV an der anderen Hälfte des Transformators. Beim Weiterschalten wandern die Kontakte v und u an den Transformatorpunkten entlang, u. zw. so, dass sich v den Kontakten k und p nähert, während u sieh gegen
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Motoren, wie sie in Fig. 19 dargestellt ist.
Wesentlich sind bei dieser Schaltung die Fig. 14 und 15, sowie
17 und 18, die den Übergang von der Reihen-zur Parallelschaltung für alle vier Motoren ohne jegliche
Leistungsunterbrechung zeigen.
Diese Schaltung lässt sich naturgemäss auch auf mehrere Gruppen von je vier in Reihe liegenden
Motoren erweitern, wobei sich an Stelle der doppelten eine mehrfache Reihenparallelschaltung ergibt.
Nach den Fig. 10, 15 und 18 und den unmittelbar darauf folgenden Anlassstellungen sind die Motoren gleichzeitig in Reihe und parallel geschaltet, wenngleich die Parallelschaltung noch mittelbar über den
Transformator erfolgt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass durch entsprechende Ausbildung der
Steuerungseinrichtung ausser solchen Fahrstufen, bei denen beide Motorspannungen gleich sind, zwang- läufig weitere Fahrstufen dadurch gewonnen werden, dass erfindungsgemäss den Motoren bzw. Motor- gruppen abwechselnd eine höhere Spannung aufgedrückt wird, ähnlich wie dies beim Anlassen von
Drehstrommotoren häufig für die einzelnen Phasen geschieht. Der Unterschied in der Zugkraft zwischen zwei Fahrstufen ist bei dieser versetzten Motorschaltung für das ganze Fahrzeug geringer als beim gleich- zeitigen Weiterschalten beider Motoren bzw. Motorgruppen.
Es können auch Fahrstufen durch ein abwechselndes Schalten der Wanderkontakte d und e bzw. fund l in den vorhergehenden Reihenstellungen der Motoren gewonnen werden. Bei den Schaltungen nach Fig. 7-11 und 12-19 werden selbstverständ- lich bei erneuter Benutzung der Transformatorpunkte in den Parallelstellungen auch die Schaltorgane wieder verwendet. Zu diesem Zwecke wird die letzte Reihenstellung, nachdem sie zunächst durch die letzten Stufenkontakte hergestellt worden ist, das sind diejenigen Kontakte, die in den Fig. 7-19 an den Aussenklemmen der Transformatorwicklung zu innerst gezeichnet sind, nachträglich auf Umgehungs- kontakte übertragen, welches in den Fig. 7-19 die zu äusserst liegenden und in den Fig. 12-19 auch die an den Aussenklemmen in der Mitte liegenden Kontakte sind.
Die Stufenkontakte und die Über- schaltwiderstände bzw. Drosselspulen werden frei und können zu der neuen Stufenschaltung verwendet werden, während die Umgehungskontakte geschlossen bleiben. Dieser scheinbare Mehraufwand an
Kontakten bedeutet in Wirklichkeit eine Ersparnis, da durch die Umgehungskontakte eine weit grössere I Anzahl von Wanderkohtakten für die Wiederholung der Stufenschaltung gespart wird. Jeder Übergang von der Reihen-zur Parallelschaltung erfordert zwei zusätzliche Kontakte, so z.
B. braucht die Schaltung
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die Reihenstellungen nach Fig. 1 und 2 durch die Reihenstellungen nach Fig. 7 und 8 und anderseits die Übergangsstellungen von der Reihen-zur Parallelschaltung und die Parallelstellung selbst nach Fig. 3-6 durch die Übergangsstellungen nach Fig. 9-11 ersetzt werden können.
Diese Schaltungen lassen sich sinngemäss auch auf Mehrphasenkollektormotoron, z. B. auf Drehstromkollektormotoren, übertragen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltung zum Anlassen und Regeln von mehreren zusammenarbeitenden Ein-oder Mehrphasenkollektormotoren, insbesondere von Bahnmotoren, die aus einem Netz über einen Regeltransformator gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren einzeln oder gruppenweise auf den unteren GeschwindigkeitsstL1Ïen in Reihe miteinander, auf den oberen Stufen direkt oder über den Transformator indirekt parallel zueinander geschaltet sind, und dass die Regelung der parallel liegenden Motoren unter Benutzung aller oder einiger der schon bei der Reihenschaltung verwendeten Transformatorklemmen und Schalter vorgenommen wird.