Elektrische Lokomotive. Die Erfindung betrifft eine besonders v orteilhafte Anordnung des elektrischen Teils eines Antriebes für elektrische Lokomotiven, denen Einphasenstrom zugeführt wird. Sie besteht darin, dass der zugeführte Einphasen strom in einem Umformer im Strom von n-Phasen und von anderer Frequenz umgewan delt wird, wobei der Phasen- und Frequenz- umformer durch eine fremderregte Mehr phasen-Kommutatormaschine erregt wird fand in seiner Spannung regelbar ist.
Die Erfindung soll an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert werden. Mit 1 ist der Fahrdraht bezeichnet, der beispielsweise mit der Fre quenz 50 gespeist wird, mit 2! der Strom abnehmer der Lokomotive, mit 3 die Primär hochspannungswicklung des Phasen- und Frequenzumformers, die bei 4 geerdet und in dem Ständer 5 der Primärmaschine p untergebracht ist.
Dieser Ständer 5 enthält ausserdem eine Mehrphasenwicklung 6, 8, die im vorliegenden Falle beispielshalber als Zweiphäsenwicklung mit den beiden Phasen 6 und 8 und dem Nullpunkt 'l dargestellt ist. Ebensogut kann an dieser Stelle aber auch eine dreiphasige Wicklung -oder eine n-phasige Wicklung verwendet werden.
Diese Mehrphasenwicklung dient, wie im folgenden beschrieben werden; wird,; haupt sächlich zur Speisung der für die Regelung der Phasenverschiebung und: der Spannung vorgesehenen Kommutatormaschine k.
Der Perioden- und Phasenumformer'b@steht nun im ganzen aus drei Maschinen, nämlich aus der Primärmaschine p mit dem Ständer - 5, einer Sekundärmaschine s mit dem Stän der 57 undl der- bereits oben erwähnten Mehr= phasen-Kömmutatörmaschine k, die fremd erregt ausgeführt wird. Die erste Maschine p enthält im Läufer eine Mehrphasenwicklüng 9, 10 und 11, die im Beispiel dreiphasig ge zeichnet ist, 'aber auch zweiphasig oder vier phasig ausgeführt sein. könnte.
Sie ist un mittelbar verbunden; mit einer gleichen Melir- pha.senwicklung 59, 60 und 61 auf dem um laufenden Teil der zweiten Maschine g. Zwi schen beiden liegen die Schleifringe 12, 13 und 14, wobei 12 zum Beispiel mit den Phasen 9 und 59,. 13 mit den Phasen 1-0 und 60, 14 mit den Phasen 11 und 61 verbunden ist. Durch passende Wahl der Polzahl der JTaschine p und der Maschine s kann an den Schleifringen 12, 13 und 14 diejenige Frequenz abgenommen werden, welche man wünscht, zum Beispiel die Frequenz 16'/u. Ausgeschlossen ist die Entnahme der Fre quenz 0, das heisst Gleichstrom.
Die an den Schleifringen abgenommene Frequenz ist nicht vollkommen konstant, sondern ändert sich in geringem Betrage mit der Schlüpfung des Umformeraggregates, eine Änderung, die sich nur in dem Betrage einiger Prozente bewegt und für den Betrieb der Motoren bedeutungslos ist. Von den Schleifring- bürsten führen Leitungen weiter zu einem Transformator 45, welcher als Spartransfor mator ausgeführt sein kann,, da er nur für Niederspannung gewickelt zu sein braucht, und welcher eine Anzahl Kontakte, wie zum Beispiel die Kontakte 48, 49 und 50, besitzt, mit deren Hilfe die Spannung in groben Grenzen eingestellt werden kann.
Die fei nere Spannungsregulierung erfolgt, wie spä ter noch beschrieben wird, durch die Kom- mutatormaschine k. Dieser Transformator 45 speist ein Leitungsnetz 51, 52, 53,dessen Phasenzahl der Zahl der Schleifringe 12, 13, 14entspricht, und an diesem Netz liegen die Triebmotoren 36, 37 und 38 der Loko motive. Es sind Kommutatormaschinen für die Frequenz 16'/3 vorausgesetzt, und da hier drei Phasen in den Rotoren der Ma schinen p und s angenommen sind, so sind dementsprechend drei solche. Einphasen- motören angenommen und gleichmässig auf das Drehstromnetz 51, 52 und 53 verteilt.
Die ' Anzahl 3 der Triebmotoren wird für viele Lokomotivanordnungen gebraucht. Lie gen ändere Anordnungen vor,. so wird man darnach die Läufer in den Maschinen p und s zweiphasig oder vierphasig wählen. Alle diese Fälle sind in dieE,rfindung eingeschlos sen. Die Einphasen-Kommutatormaschinen haben die Erregerwicklungen 39',;40 und 41, so wie die Kömpensatioriswicklungen 42, 43, 44 und können auch noch Wendepole besitzen, die nicht gezeichnet sind.
Selbstverständlich können an Stelle der Einphasenmotoren auch Drehstrom-Asynchronmotoren mit Pol- und Kaskadenumschaltung für niedere Frequenz verwendet werden, die in mancher Weise Vorteile vor den Kommuta.tormotoren voraus haben. Werden solche Asynchronmotoren verwendet, dann kann natürlich der Trans formator 45 wegfallen, da die Asynchron motoren nur mit einer im wesentlichen kon stanten Spannung gefahren werden können.
Die zweite Maschine s des Umformer- Satzes mit dem Ständer 57 ist mit ihrer Ständerwicklung 54, 55 und 56 an die fremderregte Drehstrom-Erregermaschine k angeschlossen. In dem vorliegenden Beispiel ist angenommen, dass diese Maschine zugleich eine kompensierte sei, was aber nicht un bedingt erforderlich ist. Es kann als solche Maschine auch der sogenannte Frequenz wandler benutzt werden, dem man dann zweckmässig im Ständer eine Kurzschluss- wicklung gibt.
Der von den induzierten Ständerwicklungen der Maschine s her kommende Strom fliesst durch den Anlasser 16, 17, 18 und durch die Ständerkompen- sationswicklung 22, 23, 24 in den Läufer der Kollektormaschine zu den Bürsten 25, <B>26,27.</B> Die Wirkungsweise dieser Kollektor- maschine ist bekannt. Die Maschine besitzt zur Erregung ihres Feldes drei Schleifringe 28, 29 und 30.
Die zur Feldbildung er forderliche Spannung erhält die Kommuta- tormaschine aus dem Transformator 33, des sen Sekundärwicklung 32 mit Kontakten 31 schaltbar ist und dessen Primärwicklung an die Mehrphasenwicklung, welche in der Maschine p liegt. angeschlossen ist. Die Phasenzahl dieser Primärwicklung richtet sich nach der Phasenzahl der in der Ma schine p untergebrachten zweiten Wicklung. In der Figur ist ein Skott-Transformator mit den Primärwicklungen 34 und 35 ge wählt.
Die eine der beiden Wicklungen im Ständer 5 der Maschine p2, zum Beispiel die Wicklung 8, dient beim Anlassen gleichzeitig als Hilfsphase, welche von der Wicklung 3 induziert und über den Kontakt 19, den Widerstand 20 und die Induktivität 21 ein geschaltet wird. Gleichzeitig kann diese Wicklung in der. Maschine 'p _ noch Hilfs apparate, zum Beispiel die Motoren 46, 47, speisen, welche in der Lokomotive zu an dern Zwecken, zum, Beispiel für den Ven tilatoren- oder Luftpumpenantrieb, vorhan den sein werden. Diese Motoren werden zweckmässig an eine im wesentlichen kon stante Spannung gelegt, (wie sie das Netz 51, 52 und 53 nicht besitzt.
Sie können aber auch, wenn dieses Netz mit einer im wesentlichen konstanten: Spannung arbeitet, dort angeschlossen werden.
Im grossen und ganzen hat also die in der Maschine p ;liegende Mehrphasenwick- lung 6, 8 nur geringe Stromstärken zu führen.
Wie die Phasenkompensation mit Hilfe der Kommutator-Hintermaschine ausgeführt wird, ist bekannt und braucht daher nicht näher beschrieben zu werden.
Neben der beschriebenen Spannungs regulierung kann eine weitere selbsttätige Spannungsregulierung in engen Grenzen noch dadurch erreicht werden, dass die Wick lung 3 mit verhältnismässig viel Streuung oder mit einer vorgeschalteten Drosselspule versehen wird. Wenn die Wicklung 3 dann durch Ströme, insbesondere Blindströme, durchflossen wird, wirkt die Streureaktanz in der Maschine oder in der Spule erniedri gend oder erhöbend auf die Spannung der Motoren, je nachdem der Blindstrom in der Wicklung 3 der Spannung dieser Wicklung nach- oder voreilt.
Die Einrichtung nach der Erfindung ver einigt mehrere Vorteile. Sie gestattet, für die Zuleitung des Stromes eine günstige Fre quenz zu verwenden, und dabei die für den Betrieb elektrischer Lokomotiven als vorteil haft erkannten Einphasen - Kommutator- motoren mit Hauptschluss'charakter oder Induktionsmotoren für niedrige Frequenz zu benutzen. Sie ermöglicht eine vorzügliche Kompensation der Phasenverschiebung und eine ausreichende Regelung der Geschwin digkeit der Lokomotive.