Anfahrschaltung für aus einer Batterie gespeiste Zweirichtungs-Schienentriebfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anfahrschaltung für Zweirichtungs-Schienentriebfahrzeuge,
die mit einer in vier Teile unterteilten Batterie und mit einem bzw. zwei oder mehreren
Fahrmotoren ausgerüstet sind. Durch die Unterteilung der Batterie ist es möglich,
eine widerstandslose Anfahrschaltung aufzubauen, die vorzugsweise bei schlagwettergeschützten
Grubenlokomotiven angewendet wird, weil dann die verhältnismäßig schweren gekapselten
Widerstände eingespart werden können. Wird beispielsweise die Batterie in vier Teile
unterteilt, so wird man üblicherweise auf der ersten Stufe vier Teile der Batterie
zueinander parallel schalten, was einer Fahrmotor-Betriebsspannung von 2511/o der
Fahrmotor-Nennspannung gleichkommt. Sodann werden je zwei Teile der Batterie zueinander
in Gruppen zusammengefaßt, und diese beiden Gruppen werden miteinander in Reihe
geschaltet, was einer Fahrmotor-Betriebsspannung von 50°/o entspricht. Schließlich
werden alle vier Teile der Batterie miteinander in Reihe geschaltet entsprechend
der vollen Fahrmotor-Nennspannung. Es ist offensichtlich, daß bei dieser Schaltungsart
der Spannungssprung von 50 auf 100% verhältnismäßig hoch ist und daß er sich bei
Anwendung einer widerstandslosen Anfahrschaltung unangenehm bemerkbar macht. Es
besteht auch die Möglichkeit, die Spannungsstufe von beispielsweise 75 % bei Unterteilung
der Batterie in vier Teile dadurch zu erzielen, daß man nur drei Teile der Batterie
miteinander in Reihe schaltet. Dieses Verfahren ist jedoch nicht anwendbar, weil
die auf der 75 %-Stufe miteinander in Reihe geschalteten drei Teile der Batterie
schneller entladen werden als der vierte Batterieteil. Auf den gesamten Anfahrvorgang
bezogen bedeutet dies aber, daß die einzelnen Teile der Batterie nicht gleichmäßig
entladen werden, was vermieden werden muß. Man kann durch gewisse schaltungstechnische
Maßnahmen zwar erreichen, daß der restliche vierte Teil der Batterie im Verlauf
der Anfahrvorgänge wechselt, daß also abwechselnd die Batterieteile 1, 2,
3 bzw. 4 nacheinander ausgelassen werden, wodurch auf die Dauer ein gewisser
Ausgleich in der Beanspruchung der einzelnen Batterieteile erzielt wird. Die hierfür
erforderliche Schalteinrichtung ist aber recht verwickelt und aufwendig, da erheblich
mehr Schaltgeräte benötigt werden.Start-up circuit for bidirectional rail locomotives fed from a battery The invention relates to a start-up circuit for bidirectional rail locomotives which are equipped with a battery divided into four parts and with one or two or more traction motors. By dividing the battery, it is possible to set up a resistance-free start-up circuit, which is preferably used in firedamp-protected mine locomotives, because the relatively heavy encapsulated resistors can then be saved. If, for example, the battery is divided into four parts, four parts of the battery will usually be connected in parallel to one another in the first stage, which equates to a drive motor operating voltage of 2511 / o of the drive motor nominal voltage. Then two parts of the battery are combined in groups with one another, and these two groups are connected in series with one another, which corresponds to a traction motor operating voltage of 50%. Finally, all four parts of the battery are connected in series with one another according to the full nominal voltage of the drive motor. It is obvious that with this type of circuit the voltage jump from 50 to 100% is relatively high and that it becomes unpleasantly noticeable when using a resistance-free start-up circuit. There is also the possibility of achieving the voltage level of, for example, 75% when dividing the battery into four parts by connecting only three parts of the battery in series with one another. However, this method cannot be used because the three parts of the battery connected in series at the 75% level discharge faster than the fourth battery part. In relation to the entire start-up process, however, this means that the individual parts of the battery are not discharged evenly, which must be avoided. Certain circuitry measures can be used to ensure that the remaining fourth part of the battery changes in the course of the start-up processes, i.e. that the battery parts 1, 2, 3 and 4 are omitted alternately one after the other, which in the long term a certain compensation in the stress of the individual battery parts is achieved. The switching device required for this is, however, quite complex and expensive, since considerably more switching devices are required.
Es sind auch schon Schaltungsanordnungen auf elektrischen Triebfahrzeugen
bekanntgeworden, bei denen Hilfsbetriebs-Stromverbraucher, die nicht für die volle
Batteriespannung bemessen sind, durch eine Folgeschaltung abwechselnd an einzelne
Batterieteile gelegt werden zu dem Zweck, alle Batterieteile gleichmäßig zu entladen.
Hierbei handelt es sich also nicht um eine Anfahrschaltung für die Fahrmotoren,
die zur Erzielung einer günstigen Abstufung ihrer Speisespannung an Batteriespannungen
gelegt werden, die sich jeweils aus geeigneten Kombinationen von miteinander in
Reihe und zueinander parallel geschalteten Batteriestellen ergeben.There are already circuit arrangements on electric traction vehicles
became known for those auxiliary operating electricity consumers who do not pay for the full
Battery voltage are measured by a sequential circuit alternately to individual
Battery parts are placed for the purpose of discharging all battery parts equally.
So this is not a start-up circuit for the traction motors,
those to achieve a favorable gradation of their supply voltage to battery voltages
which are each made up of suitable combinations of one another in
Row and battery locations connected in parallel to one another result.
Die Erfindung betrifft eine Anfahrschaltung für aus einer Batterie
gespeiste Zweirichtungs-Schienentriebfahrzeuge, bei denen die Batterie in vier Teile
unterteilt ist, die bei gleichmäßiger Entladung aller Batterieteile zueinander parallel
und miteinander in Reihe geschaltet werden. Nach der Erfindung wird zur Erzielung
einer gleichmäßigen Abstufung der Fahrmotor-Betriebsspannung, beispielsweise auf
25, 50, 75 und 100%, die Spannungsstufe von 75,1/o dadurch erzielt, daß bei Fahrt
in der einen Richtung zwei Batterieteile zueinander parallel und in Reihe mit den
miteinander in Reihe liegenden übrigen Batterieteilen und daß bei Fahrt in der anderen
Richtung andere Batterieteile zueinander parallel und in Reihe mit den miteinander
in Reihe geschalteten übrigen Batterieteilen geschaltet werden.The invention relates to a start-up circuit for a battery
powered bidirectional rail locomotives, in which the battery is divided into four parts
is divided, which parallel to each other with uniform discharge of all battery parts
and connected in series with each other. According to the invention is to achieve
a uniform gradation of the drive motor operating voltage, for example
25, 50, 75 and 100%, the voltage level of 75.1 / o achieved by driving
in one direction two battery parts parallel to each other and in series with the
other battery parts lying in series with each other and that when driving in the other
Direction other battery parts parallel to each other and in series with each other
remaining battery parts connected in series.
Die Anfahrschaltung nach der Erfindung kann in gleich vorteilhafter
Weise nicht nur bei Grubenlokomotiven, sondern auch bei Verschiebelokomotiven und
gleislosen Schleppfahrzeugen, die in beiden Fahrtrichtungen betrieben werden, angewendet
werden.The start-up circuit according to the invention can be equally advantageous
Not only with mine locomotives, but also with shifting locomotives and
trackless towing vehicles that are operated in both directions are used
will.
In der Zeichnung ist eine Anfahrschaltung nach der Erfindung mit vier
Batterieteilen und für zwei Fahrmotoren dargestellt, die nachstehend erläutert
wird.
1 bis 4 sind die vier Batterieteile, 5, 6 und 7 sind die Schalter für die Reihenparallelschaltung
der Fahrmotoren M1 und M2. U ist die Fahrmotor-Nennspannung. Die Gruppierung
der Batterieteile 1
bis 4 ist für beide Fahrtrichtungen A und
B für 25, 50, 75 und 100% der Fahrmotor-Nennspannung U dargestellt. Aus dieser
Darstellung ist zu ersehen, daß bei Fahrtrichtung A bei 7511/o der Fahrmotor-Nennspannung
U die Batterieteile 1 und 2 zueinander parallel geschaltet sind und daß diese aus
den Batterieteilen 1 und 2 gebildete Gruppe in Reihe geschaltet ist mit den zwei
gleichfalls miteinander in Reihe liegenden Batterieteilen 3 und
4. Für die Fahrtrichtung B ist es umgekehrt: Die Batterieteile 1 und 2 sind
jetzt miteinander in Reihe geschaltet. In Reihe mit dieser aus den Batterieteilen
1 und 2 gebildeten Gruppe liegen die beiden zueinander parallel geschalteten Batterieteile
3 und 4. Damit ist also die Gruppierung der vier Batterieteile bei 75 °!o der Fahrmotor-Nennspannung
U so, daß diejenigen Batterieteile, die in der einen Fahrtrichtung zueinander parallel
geschaltet sind, in der anderen Fahrtrichtung miteinander in Reihe geschaltet werden,
während die die andere Gruppe bildenden Batterieteile in der einen Fahrtrichtung
miteinander in Reihe und in der anderen Fahrtrichtung zueinander parallel geschaltet
sind. wobei beide Batteriegruppen miteinander immer in Reihe liegen. Dadurch wird
bewirkt, daß alle Batterieteile bei Zweirichtungsbetrieb gleichmäßig entladen werden,
wenn das Fahrprogramm in beiden Fahrtrichtungen etwa das gleiche ist.In the drawing, a start-up circuit according to the invention with four battery parts and for two traction motors is shown, which will be explained below. 1 to 4 are the four battery parts, 5, 6 and 7 are the switches for connecting the traction motors M1 and M2 in parallel. U is the nominal travel motor voltage. The grouping of the battery parts 1 to 4 is shown for both directions of travel A and B for 25, 50, 75 and 100% of the nominal voltage U of the drive motor. From this illustration it can be seen that in the direction of travel A at 7511 / o the nominal drive motor voltage U, the battery parts 1 and 2 are connected in parallel to one another and that this group formed from the battery parts 1 and 2 is connected in series with the two likewise with one another Battery parts 3 and 4 lying in a row. For the direction of travel B it is the other way round: The battery parts 1 and 2 are now connected in series with one another. In series with this group formed from the battery parts 1 and 2 are the two battery parts 3 and 4 connected in parallel one direction of travel are connected in parallel to one another, in the other direction of travel are connected in series with one another, while the battery parts forming the other group are connected in series with one another in one direction of travel and parallel to one another in the other direction of travel. both battery groups are always in series with each other. This has the effect that all battery parts are discharged equally in bidirectional operation if the driving program is approximately the same in both driving directions.
Für die Anwendung der Anfahrschaltung nach der Erfindung ist die Zahl
der Fahrmotoren des Triebfahrzeuges ohne Bedeutung. Wenn zwei Fahrmotoren vorhanden
sind, kann man zur Erzielung weiterer Fahrstufen von der bekannten Reihenparallelschaltung
der Fahrmotoren Gebrauch machen. So kann man im Beispiel der dargestellten Anfahrschaltung
mit vier Batterieteilen bei 25% der Fahrmotor-Nennspanung U die zwei Fahrmotoren
zunächst miteinander in Reihe und dann zueinander parallel schalten und kann somit
die Zahl der wirtschaftlichen Fahrstufen erhöhen. Dadurch wird der erste Stromstoß
beim Anfahren gemindert. Man kann bei der Anfahrschaltung nach der Erfindung zur
Erzielung weiterer Fahrstufen auch die bekannte Feldschwächung der Fahrmotoren anwenden.For the application of the start-up circuit according to the invention, the number is
the traction motors of the traction vehicle are irrelevant. If two traction motors are available
you can use the well-known series-parallel connection to achieve further speed levels
make use of the traction motors. So in the example of the start-up circuit shown
with four battery parts at 25% of the nominal voltage U of the traction motor, the two traction motors
first in series with each other and then in parallel with each other and can thus
increase the number of economical speed steps. This causes the first rush of electricity
reduced when starting. One can for the start-up circuit according to the invention
To achieve further speed steps, also use the known field weakening of the traction motors.