DE543568C - Schaltung zum Betriebe und Anlassen von Gleichstrommotoren - Google Patents

Description

• Schaltung zum Betriebe und Anlassen von Gleichstrommotoren Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Schaltung zum stufenlosen Anlassen von Gleichstrommotoren ohne Widerstände, insbesondere von elektrischen Bahnmotoren, das, abgesehen von den Verlusten in den verwendeten Maschinen, sonstige Verluste in Widerständen nicht mit sich bringt.
• Die Erfindung geht von einer bekannten Schaltung aus, bei der die Motoren über einen Motorgenerator angelassen werden, dessen Motor in Reihe mit den Arbeitsmotoren am Netz liegt, während der Generator an den Klemmen der Arbeitsmotoren angeschlossen ist. Gemäß der Erfindung werden in dieser Schaltung Motor und Generator des Umformers als gegenkompoundierte und fremderregte Maschinen ausgebildet.
• Bei der neuen Schaltung bewirkt die Gegenkompoundwicklung, daß mit allmählichem Anlauf der Motoren die von dem Umformer aufgenommene Leistung selbsttätig absinkt, bis schließlich an den Fahrmotoren die gesamte Speisespannung liegt. Während bei den bekannten Schaltungen die Spannung des Umformergenerators nach Art der Leonard-Schaltungen besonders geregelt werden mußte, tritt bei der neuen Schaltung selbsttätig die gewünschte Spannungsveränderung ein.
• In der Figur ist eine Schaltung nach der Erfindung dargestellt, aus der die mit der Erfindung zu erzielenden Vorteile hervorgehen. i und 2 sind Fahrmotoren eines elektrischen Fahrzeuges, 3 ist ein Motorgenerator, dessen Motor 4 und Generator 5 mechanisch miteinander gekuppelt sind.
• Der Motor .¢ liegt in Reihe mit den Motoren i und a am Netz. Motor 4 und Generator 5 sind nach der Erfindung so ausgebildet, daß sie beim Anlassen als gegenkompoundierte fremderregte Maschinen arbeiten. Sie haben Fremderregerwicklungen 6 und 7, die vom Netz gespeist werden, undGegenkompoundwicklungen 8 undg, die vom Ankerstrom der Maschinen durchflossen sind.
• Die Schaltung nach der Erfindung arbeitet nun folgendermaßen Bei Stillstand sind die Fahrmotoren i und 2 abgeschaltet. Der Motor 4 liegt direkt am Netz. Werden nun die Fahrmotoren zum Anlassen in Reihe mit dem Umformermotor 4 geschaltet, so verteilt sich die Netzspannung auf Umformermotor und Fahrmotoren. Da die Fahrmotoren jedoch nur den Leerlaufstrom des Umformers erhalten, kommen sie noch nicht in Gang. Wird nun der Generator auf die Fahrmotoren geschaltet, so nehmen diese mehr Strom auf und laufen an. Zugleich sinkt die Spannung des Generators infolge der Wirkung seiner Gegenkompoundierung. Die Stromaufnahme der Fahrmotoren aus dem Generator 5 läßt sich hierbei durch den in der Generatorerregung liegenden Regelwiderstand =o einstellen. Mit fortschreitender Geschwindigkeit der Fahrmotoren steigt auch die an ihnen liegende Spannung und sinkt zugleich die Spannung des Umformermotors. Da gleichzeitig die Leistungsabgabe des Generators an die Fahrmotoren steigt, wächst auch die Stromaufnahme des Umformermotors. Der Strom der Fahrmotoren setzt sich aus den Strömen des Umformermotors und des Umformergenerators zusammen. Der Generatorstrom muß also in gleichem Maße fallen wie der Strom des Umformermotors ansteigt. Andererseits steigt wieder die Spannung des Generators um den gleichen Betrag, um den die Spannung des Umformermotors abnimmt, da beide in Reihe am Netz liegen. Am Ende des Anlaßvorganges nimmt der Umformermotor fast den gesamten Strom der Fahrmotoren auf, während sich der Generator an der Stromlieferung kaum noch beteiligt.
• Am Ende des Anlaßvorganges können die Fahrmotoren durch Überbrücken des Umförmermotors vorteilhaft an die Netzspannung gelegt werden.
• Der Anlaßvorgang wickelt sich vollkommen selbsttätig ab. Das Anlaßdrehmoment und der Anlaßstrom werden durch den Regler io eingestellt, der zugleich ein weicheres Anfahren durch Schwächung des Anfahrstromes im ersten Einschaltmoment gestattet.
• Die erforderliche Anlaßleistung der Fahrmotoren nimmt bei konstantem Drehmoment und Strom portional der Geschwindigkeit der Motoren zu. Sowohl der unmittelbar aus dem Netz entnommene Strom der Fahrmotoren als auch ihre Klemmenspannung steigen proportional der Umdrehungsgeschwindigkeit. Die aus dem Netz unmittelbar entnommene Leistung der Fahrmotoren steigt also proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit. Die über den Motorgenerator entnommene Arbeit der Fahrmotoren ist gleich der Differenz der an sich erforderlichen Anlaßarbeit, abzüglich der unmittelbar aus dem Netz mit quadratisch ansteigender Leistung entnommenen Arbeit. Wie sich durch Integration ergibt, werden unmittelbar aus dem Netz zwei Drittel der Anlaßarbeit entnommen, so daß sich die in dem Motorgenerator auftretenden Verluste im Wirkungsgrad des Anlaßvorganges nur wenig bemerkbar machen können.
• Motor und Generator des Umformers müssen zwar den Vollaststrom der Fahrmotoren aufnehmen bzw. abgeben und auch für die Netzspannung bemessen sein. Die maximale Spannung an den Kollektoren der Umformermaschinen tritt jedoch nur bei sehr kleinem Strom auf, ebenso wie der maximale Strom nur bei kleiner Spannung vorhanden ist. Die maximale Leistung des Umformers tritt etwa bei halbem Höchststrom und halber Höchstspannung auf. Der Umformer ist also für ein Viertel der maximalen Anlaßleistung der Fahrmotoren zu bemessen. Infolge seiner kurzzeitigen Höchstbelastung kann er ohne Schaden erheblich überlastet werden.
• Die Schaltung nach der Erfindung eignet sich auch zur- Geschwindigkeitsregelung der Motoren. Eine Stromrückgewinnung durch Nutzbremsung ist ebenfalls auf einfache Weise möglich.
• Bei der Schaltung nach der Erfindung sind Motor und Generator des Umformers gegenkompoündiert; der Umformer läuft also stets mit annähernd gleicher Geschwindigkeit. Man kann den Umformer vorteilhaft daher zum Antriebe von Hilfsmaschinen mit gleichbleibender Belastung benutzen, wie z. B. von Lichtdynamos. Die Anwendung von Lichtdynamos, die bei kleiner Spannung eine wirtschaftlichere Beleuchtung ermöglicht, stößt bisher, insbesondere bei Fahrzeugen, auf Schwierigkeiten, da ein besonderer Antriebsmotor unwirtschaftlich gewesen wäre.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜcHr: i. Schaltung zum Betriebe und Anlassen von Gleichstrommotoren, insbesondere Fahrmotoren für elektrische Fahrzeuge, die über einen Umformer aus dem Netz angelassen werden, gekennzeichnet durch einen Motorgenerator, dessen gegenkompoundierter fremderregter Motor in Reihe mit den Arbeitsmotoren am Netz liegt . und dessen gegenkompoundierter - fremderregter Generator an die Klemmen der Arbeitsmotoren angeschlossen ist.
2. 2. Schaltung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Fremderregung der Umformermaschinen aus dem Netz.
3. 3. Schaltung nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch einen Regelwiderstand in der Fremderregung des Umformergenerators zur Einstellung des Anlaßmomentes.