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Regeltransformatoranordnung für Wechselstromfahrzeuge Es ist bereits
bekannt, eine weitgehende Spannungsregelung für Verbraucherstromkreise, insbesondere
Bahnmotoren, mit Hilfe eines Zusatztransformators zu erzielen., dessen Sekun@därwiddung
mit dem sekundären Wicklungsteil dnes Haupttransformators in Reihe geschaltet ist
und der primärseitig so. geregelt wird, daß er während des gesamten Regelvorganges
nacheinander eine negative oder positive Zusatzspannung erzeugt. Um einfache, nur
für geringe Ströme bemessene Schaltgeräte zu erhalten, die zur Regelung der dem-Zusatztransformator
zugeführtenErreglerspannUng dienen, hat man auch bereits in bekannter Weise eine
Hochspannungsregelung angewendet, wobei die Erregerspannung für die Primärwicklung
des Zusatztransformators unter Verwendung einer Schaltdrosselspule Hochspannungsanzapfungen
des Haupttransformators entnommen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Regeltransformatäranordnung
zu verbessern, insbesondere die auftretenden Schaltbeanspruchungen herabzusetzen
und
schalferanordnung zu schaffen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine für Wechselstromfahrzeuge bestimmte
Regeltransformato.ranordnung dieser Art, bei der erfindungsgemäß d1-r als Zwischen-
oder Feinregeltransformator ausgebildeten Schaltdrosselspule von den Hochspannungsanzapfungen
des Haupttransformators unmittelbar eine derart veränderliche Erregerspannung zugeführt
wird, daß die Schaltdrosselspule ohne I_eistungsuiiterbmecliung an den Hochspanrningsanzapfungen
entlang geschaltet «:Eden kann.
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Die Anordnung nach der Erfindung hat den -roßen Vorteil zur Folgt,
daß die gesamte Schalteinrichtung für denkbar kleine Ströme bemessen werden kann.
Die zum Entlangschalten der Hauptschaltdrossellspule an dem Haupttransformator dienenden
Stufenschalter haben praktisch überhaupt leine Leistung zu unterbrechen. Nur die
Feinregelschalter, mittels ivelclie"r die Erregerkeistung für die Schaltdrosselspule
geändert «wird, dienen zur Leistungsunterbrechung. nie: zu schaltende Leistung beträgt
jedoch nur einen Bruchteil der Stufenleistung der 1daup:tschaltdro-sselspule. Berücksichtigt
man nun, da auch für die- Erregerleistung der Hauptschaltdro selspuleeineHochspannungsregelung
angeweindet ist, so, ergibt sich, daß praktisch nennenswerte Ströme bei der erfindungsgemäß
ausgebildeten Rege ltransforrnatoranordnung überhaupt nicht -,-schaltet zu «-erden
brauchen. Unter diesen Umständen ist es möglich, die gesamte Schalteinrichtung sehr
leicht und mit kleinen ILontahten auszuführen, wodurch eine bedeutende Ersparnis
an hochwertigem Kontaktbaustoff erreicht wird. Ein weiterer Vorte-il besteht darin,
daß eine Zwischentransformierung für die Erregerspannung der Schaltdrosselspule
vermieden ist.
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An sich ist bereits eine Schaltung zur Spannungsregelung für Wechselstrombahnmotoren
bekamitgeworden; bei der die, Regelung der von dem Haupttransformator abgenommenen
Spannung mit Hilfe eines in Rei,heinschaltting angeordneten Zusatztranisformato.rs
erfolgt, dessen Primärwicklung über eine Schaltdrosselspule von Hochspannungsanzapfungen
der Transformatorwicklung eine veränderliche Erregerspannung zugeführt wird. Dabei
wird die Erregerwicldung dieser Schaltdrosselspule über einen besonderen Regeltransformator
mit IiollektoTfzinregler gespeist, der dic: Änderung der Erregerspannung der Schaltdros.se#Ispule
gestattet. Da bei dies-er Anordnung eine Zwischentransformierung für die Erregerspannung
der Schaltdrosselspule erforderlich ist und der Ko.ll:ritorfeinregier nur für Niederspannung
ausgeführt werden kann, ist bei dieser bekannten Schaltung ein verhältnismäßig großer
Aufwand erforderlich.
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Bei einer anderen bekannten Schaltung dieser Art ist zwischen der
Erregerwicklung des Zusatztransformators und den mit dieser verbundenen Regelanzapfungen
der Haupttransformatorwicklung noch ein in Spannungsteilerschaltung arbeitender
Zwischenregeltransformator vorhanden. Auch bei dieser Schaltung ist somit ein zweiter
Regeltraiisfo.rmator mit Anzapfungen erforderlich, die für den vollen der Erregerwicklung
des Zusatztransformators zugeführten Strom bemessen sein müssen.
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Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung «-erden für die Regelung
nockengesteuerte Kontakte verwendet.
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Im folgenden. soll die Erfindung näher an Hand eines Ausführungsbeispiels
erläutert Uwe Eden Fig. i zeigt das Schaltschema einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Transfo.rmatoranordnung, die zur Regelung der -Motoren eines Wechselstromfahrzeuges
dient. i bedeutet in diesem Schaltbild den Fahrzeughaupttransformator, der über
einen Stromabnehnier primärseitig an einen Fahrdraht, z. B. mit 15 kV Wechselspannung,
angeschlossen ist. ia bedeutet die Primärwicklung, die sämtliche! Windungen von
dein geerdeten Ende his zu dem an Spannung liegenden Ende umfaßt. Der stark ausgezogene
Wicklungsteil i6 dient als Sekundärwicklung und ist unmittelbar über den Leitungszug
2 sowie die Trennschalter 3 an die Fahrzeugmotoren angeschlossen. In den Leitungszug
2 ist die Sekundärwicklung .Ia eines Zusatztransformators .I eingeschaltet. Der
Zusatztransformator kann durch Regelung der der Erregerwicklung .IP zugeführten
Spannung so beeinflußt werden, daß er eine positive oder negative Zusatzspannung
erzeugt. Beien Anfahren liefert der Zusatztransformator .I zunächst eine negative
Zusatzspannung oder Gegenspannung, die wenig von der Sekundärspannung der Sekundärwicklung
i6 des Haupttransformators abweicht. Beim Regeln wird allmählich. die der Wicklung
4.b des Zusatztransformators .I zugeführte Erregerspannung verringert, so daß die
Gegenspannung der Wicl;lung.Ia abnimmt. Auf diesem Wege wird allmählich die Motorenspannung
erhälit. Ist die Zusatzspannung gleich Null geworden, so wird die Erregerspannung
umgekehrt und eine zunehmende positive Zusatzspannung in dem Zusatztransformator
4 erzeugt.
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Für die! Regelung der dem Zusatztransformator zugeführten Erregerspannung
sind die Stufenschalter A bis E vorgesehen. Mit Hilfe dieser Stufenschalter kann
der Wicklung .I6
über die Hauptschaltdrosselspu.le 8 eine veränderliche
Spannung zugeführt werden. Die Anschlußleitung für die Erregerwicklung des Zusatztransformators
liegt hierbei an der Mittelanzapfung M der Schaltdrosselspule. Der zweite Anschluß
der Erregerwicklung 4b liegt an dem g-erdeten Ende der Transformatorwicklung ja.
Die zur Regelung vorä sehenen Anzapfungen to bis t5, we@lch.e mit den Stufenschaltern
A bis F in Vembindung stehen, sind so angeordnet, daß sich zwischen dien Anzapfungeneine
Stufenspannung von beispielsweise i5oo Volt ergibt. Für die Umkehrung der Erregerspannung
der Wicklung 4b sind die Umkehrschalter R, S, T, U
vorhanden..
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Die Schaltdrosselspule 8 weist eine Erregerwicklung 9 auf, mittels.
welcher die Schaltdrosselspule so erregt wird, daß sie, als Zwisc.hen.regeltransformator
Anwendung finden kann,, um eine leistungsfreie; Unterbrechung der Stufenschalter
A bis F zu eT-reichen. Der Erregerwicklung 9 "wird von den bereits erwähnten Anzapfungen
to bis t5 über die Feinregelschalter a bis f eine zwischen o und 7500 Volt
veränderliche Spannung zugeführt. Mit ihrem einen Ende ist die Wicklung 9 mit der
Anzapfung to verbunden, während das andere: mit der Mittelanzapfung in der überschaltdrosselspule
io verbundene Ende mit Hilfe der genannten Überschaltdrosselspule und: der Feinregelschalter
a bis f an den Anzapfungen der Transformatorwicklung ja entlang geschaltet wird.
Um die Erregung der Schaltdrosselspule -8 umkehren zu können, sind noch die Umkehrschalter
r, s, t, Zt vorge,sehen.
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Zur Betätigung der im vorstehenden anger führten Schalter sind die
beiden Schaltwalzen i i und 12 vorhanden. Die Walze i i, die sog. Grobstufenwal.ze,
dient zur Steuerung der Schalter A bis F und R bis U, durch welche
die Grobregelung bewirkt wird. Die Feinregelschal:ter a bis f und die. Umkehrschalter
r
bis zt für die Erregung der Schaltdrosselspule werden von der Feinregelwalze
12 betätigt. Die Schalter sind vorzugsweise als Nockensehalter ausgebildet, woheii
der bewegliche Schaltkontakt durch Nockenscheiben der genannten Schaltwalzen betätigt
wird. Die beiden Walzen i i und 12 werden gemeinsam derart angetrieben, daß die
Regelschritte in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Dia Übersetzungsverhältnisse
für den Antrieb der beiden Walzen sind beispielsweise so gewählt, daß die Grobstufenwalze
beim Übergang von der einen Fahrstufe auf die nächste Fahrstufe einen Schaltwinkel
von 14,4° ausführt. Bei dar Feinstüfenwalze entspricht die Bewegung aus der einen
Dauerfahrs.tufe (Grobstufe)- _ in die. nächste Fahrstufe einem Drehwinkel von 9o°.
Der Antrieb dar Grobstufenwalze erfolgt vorzugsweise nicht .stetig, sondern. ruckweise,
wobei für den Antrieb ein Malteserkreuzgetriebe od. dgl. verwendet werden kann.
Die dargestellte Schaltung gestattet es, bei Anwendung von insgesamt fünf span,nungführenden
Anzapfungen und sechs Gro,bstufenregelschaltern sowie sechs Feinstufenregelschaltern
und insgesamt acht Umkehrschaltern, 24 Hauptfahrstufen und insgesamt 240 Spannungsstufen
zu erzielen.
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Die Fig. 2 und 3 zeigen im einzelnen die Ausbildung und Anordnung
der Regeleinrichtung für eine erfindungsgemäß ausgebildete Regeltransformatoranordnung.
In Fig. 2 ist der Aufriß und in Fg. 3 der Seitenriß der Schalteranordnung wiedergegeben.
In den Figuren bedeutet 2o den Kessel für den HaupttransfoT-mator i, in dem gleichzeitig
auch der Zusatztransformator 4 und die Schaltdrosselspule 8 (Zwischenregeltransforrnator)
sowie dieÜberschaItdrossel io angeordnet sein können. An den mit dem Deckel des
Haupttransformatorgehäuses verbundenen Querträgern 21, welche mit den Stützkonstruktionen
des Transformators v-arbtmd"en sein können, sind die Regelvorrichtungen 22 aufgehängt.
Die Regel-bzw. Schalterteile liegen dabei in einem ÖI-kess!el23, welcher so angeordnet
ist, daß er bequem abgesenkt werden kann, um die Schalterteile, überwachen bzw.
nachsehen zu können. Die Regeleinrichtung 22 weist die obenerwähnten NTockenwalzen,
und zwar die Grobstufenwalze i i und die Feinstufenwalze ' 12 auf. Die Feinstufenwalze
12 wird über die Welle 25, das Kugelräderpaar 26, die vertu-: kale Zwischenwelle
27 sowie durch das Kegelräderpaar 28 angetrieben. Zwischen der Nockenwalze 12 (Feinstufenwalze)
und der Grobstufenwalze i i ist noch das Malteserkreuzgetriebe 29 und das Stirnräderpaar
29a eingeschaltet. Die in der Schaltung aufeinanderfolgenden Schaltkontakte, welche
mit benachbarten Anzapfungen der Transformatorwicklung verbunden sind:, sind ab-Wechselnd
an verschiedenen Seiten der Nockenwalze angeordnet.
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Im folgenden soll die Schalteranordnung näher an Hand der Fig. 3 erläutert
werden. Die feststehenden Schaltkontakte 3o sind in eintr Isolierplatte 31 mit Hilfe
von. Schraubenmuttern 32 befestigt. Die Kontakte bestehen aus einem vorzugsweise
zylindrischen Kontaktstück 30a, in welches ein Kontaktbolzen 3 ob eingeschraubt
oder eingelassen ist. Der Kontaktbolzen 3 ob ist durch die Isolier= platte 31 hindurchgesteckt.
Durch eine aufgeschraubte Mutter wird der Kontakt fest an der Isolierplatt--3I verspannt.
An dem Kontaktbodzen, 30b können gleichzeitig Anschlußleitungen
angeschlossen
werden. Der bewegliche Gegenltontakt 33 «eist ebenfalls einen vorzugsweise zylindrischen
Kontaktknopf 33a auf, in. den ein bolzenförmiger Teil 34 eingeschraubt oder eingelassen
ist. Dieser bolzenförrnige Teil 3.' ist verschiebbar in dem Isolierwandteil 35 geführt,
der in seinem oberen Teil mit einem Klemmbolzen 36 zum Anschluß der Stromzu- bzw.
-ableitung versehen ist. Mit dem Klemmbolzen 36 ist durch entsprechende Kletnmschraube'n
37 eine Anschlußlitze 38 verbunden, die leitend mit den beweglichen Kontaktteilen
34, 33 verbunden ist. Die- erwähnten Isolierplatten 31 und 35 sind außerhalb
des B,ureiches der Schaltkontakte, wie aus dem unteren Teil der Zeichnung ersichtlich
ist, unter Verwendung von Zwischenisolatoren 39, 4o an Tragwinkeln 41 aufgehängt.
Der bewegliche Schaltkontaktteil 33 ist an seinem Ende bei 42 gelenkig mit einem
winkelförmigen Isolierteil 43 verbunden. Dieser Isolierteil ist bei 44 am Ende des
Nockenhebels 45 angelenkt. An dem freien Schenkel des Isolierteiles 43 greift eine
Zugfeder 46 an, die an ihrem anderen Ende an dem Tragwinkel 47 aufgehängt ist. An
dem Nocken.hebel 45, der zweischenklig ausgeführt sein kann, ist eine N ockenrolle
48 vorgesehen, die an der Nockenschei.be 49, beispielsweise der Walze i2, anliegt.
Sobald die Nocken.rolle 48 in den Bereich der entsprechend dem Schalttakt vorgesehenen
Aussparung 49a gelangt, wird der Nockenschalthebel45 durch die; Feder 46 in die
Schließstellung bewegt, wodurch der bewegliche Kontakt 33 gegen den feststehenden
Gegenkontakt 30 angedrückt wird. Der Nockenhebel selbst ist auf der anderem
Seite der Nockenwalze wie die Kontakte v ersch-,venkbar an dem Lagerbock: 52 gelagert,
der an einem Tragwinkel 53 be festigt ist.
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Zur Verbesserung der Isolierung spannungführender Schalterteile von
geerdeten Teilen, beispielsweise dem Winkel 47 und der Feder 46, können Isolierstoffz,wischenwände,
oder Winkel 50 vorgesehen sein. Die Schaltkontakte liegen abwechselnd auf
der einen bzw. anderen. Seite der Nockenwalze in parallelen, nebeneinanderliegenden
Ebenen. Diese Bauart hat einen erheblichen Raumgewinn zur Folge.
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Vorteilhafterweise können in der die festen Schalterkontakte tragenden
Wand 31 im Bereich der Kontakte Schaulöcher 55 vorgesehen sein, welche es nach dem
Absenken des Schalterkessels ermöglichen, die Kontakte von oben und unten bequem
nachzusehen.
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Im. Interesse einer vereinfachten Herstellung werden vorteilhafterweise
für die Grob, und die Feinreggelung Schalterkontakte und Nockenwalzen der gleichen
Bauart verwendet. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die Grobstufenschalter A bis
F bei der Regelung praktisch niemals die Stufenleistung unterbrechen müssen und
die Feinregelschalter wegen der Hochspannungsregelung bedeutungslose Ströme führen.