Text-Bild-Ansicht Band 318

Bild:
<< vorherige Seite

Transformatorenschaltungen den Emphasen-Wechselstrom in Drehstrom umzuwandeln. Systeme analog den oben unter 2-4 angeführten wären verwendbar und sind weiter unten durch Beispiele belegt. Es kommt hier indessen noch ein fünftes System hinzu, welches bei Drehstrom aus naheliegenden Gründen keine praktische Bedeutung hat, und darin besteht, dass hochgespannter Wechselstrom der Arbeitsleitung zugeführt und auf den Fahrzeugen selbst event. unter Zwischenschaltung eines Transformators durch rotierende Umformer in Gleichstrom umgewandelt wird.

Die Schwierigkeit der Einphasen-Wechselstromsysteme nach 2-4 liegt darin, einen geeigneten Motor, bezw. Hilfsmittel für den Motor zu finden, welche gestatten beim Anfahren ein genügend grosses Drehmoment zu entwickeln und seine Umdrehungszahl innerhalb beliebiger Grenzen zu variieren. Ein einfacher Einphasen-Wechselstrommotor erfüllt bekanntlich diese Bedingungen nicht, und sollen daher im nachstehenden einige neuere sinnreiche Konstruktionen behandelt werden, welche den Bahntechnikern die Wege für die Lösung des Problems gewiesen haben.

Wenn von einer chronologischen Aufzählung abgesehen wird, so ist das System des amerikanischen Ingenieurs B. J. Arnold an erster Stelle zu nennen, da es einen gewöhnlichen Synchronmotor in Verbindung mit einem mechanischen Energie-Akkumulator verwendet.

Textabbildung Bd. 318, S. 610

In Fig. 1. bedeutet R den Rotor und S den Stator des Motors, welche hier beide unabhängig von einander drehbar gelagert sind. Der Rotor steht in fester Verbindung mit der Triebachse A des Fahrzeuges und der Stator ist unter Zwischenschaltung einer Zahnradübersetzung mit einem Luftkompressor K gekuppelt, welcher mit einem Druckluftbehälter in Verbindung steht. An denselben Druckluftbehälter ist ein Druckluftmotor M mit zwei Zylindern und zwei um 90° gegeneinander versetzten Kurbeln angeschlossen und wird durch eine zweite Zahnradübersetzung gleichfalls mit dem Stator starr gekuppelt. Der Motor M hat den Zweck, den Wechselstrommotor während seiner Beschleunigungsperiode zu unterstützen und wird nach Erreichen der normalen Fahrgeschwindigkeit vermittels einer in der Figur nicht wiedergegebenen elektromagnetischen Kupplung ausser Betrieb gesetzt. Die Ventile aller drei Zylinder werden von dem Fahrschalter aus elektrisch gesteuert und ermöglichen, entweder durch mechanischen Antrieb des Kolbens Druckluft zu erzeugen, oder unter Zuführung von Druckluft unter den Kolben mechanische Arbeit auf die Wagenachse zu übertragen.

Der Vorteil dieses Systems liegt darin, dass der Synchronmotor nur für diejenige Leistung dimensioniert zu werden braucht, welche der Fahrt bei voller Geschwindigkeit entspricht, da während der Beschleunigungsperiode der Druckluftmotor mit herangezogen wird. Bei der Geschwindigkeitsverringerung wird andererseits Arbeit in Form von Druckluft aufgespeichert. Die relative Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors gegen den Stator bleibt stets konstant; der Rotor hat seine kleinste Geschwindigkeit, d.h. er steht still, beim Stillstand des Wagens, während hierbei der Stator seine grösste, der Fahrrichtung entgegengesetzte Geschwindigkeit besitzt und Druckluft erzeugt. Beim Anfahren nimmt die Rotorgeschwindigkeit in dem gleichen Verhältnis zu, wie die des Stators abnimmt. Bei voller Fahrt und voller Geschwindigkeit des Rotors steht der Stator still; zur Dämpfung wird hierbei ein gewisser Betrag von Druckluft in den Zylinder K eingeführt, der wie ein elastisches Kissen wirkt.

Die betriebsmässige Bremsung bei dem vorliegenden System erfolgt derartig, dass die Geschwindigkeit der Rotors langsam bis auf Null herabgesetzt und die Arbeit allmählich auf den Stator bezw. den Kompressor K übertragen wird; nur bei Notbremsung treten pneumatisch wirkende Radreifen-bezw. Schienenbremsen in Tätigkeit. Das System arbeitet, wie aus dem vorangegangenen hervorgeht, mit einer nahezukonstanten Stromaufnahme aus der Arbeitsleitung, vermeidet Belastungsschwankungen im Kraftwerk und gestattet, das letztere für eine relativ kleinere Leistung zu bemessen. Zum Schluss sei noch ein Punkt hervorgehoben, der in gewissen Fällen von grosser Bedeutung ist. Das Fahrzeug kann vermöge der in dem Druckluftbehälter aufgespeicherten Energie sich auf kurze Strecken, an Wegüberführungen, Gleiskreuzungen oder im Bereich von Bahnhöfen ohne Zusammenhang mit der Arbeitsleitung bewegen. Nach diesem Arnoldschen System, welches für die eingangs aufgeführten Energieübertragungsarten 2-4 geeignet ist, wird zur Zeit eine Bahn zwischen Lansing und St. Johns im Staate Michigan in Nord Amerika ausgeführt.

Eine andere Lösung des Problems, welche von der Westinghouse-Gesellschaft herrührt, gelangt auf der 73 km langen Bahnlinie Washington-Baltimore-Annapolis gegenwärtig zur Ausführung. Die Westinghouse-Gesellschaft benutzt Einphasenstrom von sehr niedriger Periodenzahl (16 ⅔ in der Sekunde), und kommt daher mit Motoren aus, welche sich von Gleichstrom-Kollektormotoren nur durch die aus Eisenblechen zusammengesetzten Feldpole unterscheiden. Die Schaltungsweise in den Fahrzeugen bei diesem System ist in Fig. 2 erläutert.

Textabbildung Bd. 318, S. 610

Ein auf dem Fahrzeug angeordneter Transformator T mit Sparschaltung ist einerseits an die einpolige Oberleitung, sowie andererseits an die Schienenrückleitung angeschlossen und wird mit einphasigem Wechselstrom von 1000 Volt gespeist. Die 4 Wagenmotoren M sind zwischen die Fahrschiene und eine Abzweigung am Transformator bei etwa 300 Volt angeschlossen. In die Abzweigleitung ist noch ein Induktionsregulator J, bestehend aus einem kleinen zweipoligen Wechselstrommotor mit festgebremstem, aber um 180° verstellbarem Rotor eingeschaltet, welcher dazu dient, die den Motoren zugeführte Spannung ohne Benutzung stromführender Kontakte zwischen 200 und 400 Volt zu variieren. Die Spannung, für welche der Induktionsregulator bemessen ist, beträgt 100 Volt, die Hälfte des Betrages, um welchen die am Transformator abgezweigte Spannung variiert werden muss. Die Anker der vier 100pferdigen Motore sind in Gruppen zu je zweien in Serie parallel geschaltet; um eine ganz gleichmässige Verteilung der Spannung auf die Anker herbeizuführen, ist noch ein Ausgleichtransformator A den Ankergruppen parallel geschaltet, und der Mittelpunkt seiner Wicklung an die Verbindungsstellen der Anker angeschlossen. In gleicher Weise sind die Feldspulen F zu je zweien in Serie parallel geschaltet. Ein Umschalter S dient dazu, ihre Polarität beim Wechsel der Fahrtrichtung umzukehren. Das System zeichnet sich durch eine sehr einfache Geschwindigkeitsregelung bei gleichzeitigem Fortfall schwieriger Fahrschalterkonstruktionen mit dem Verschleiss ausgesetzten Teilen aus. Die durch die verwendete geringe Periodenzahl bedingten Schwierigkeiten der Zugbeleuchtung sind durch einfache Mittel leicht zu überwinden. So kann man z.B. durch einen kleinen Induktionsmotor eine um 90° verschobene Hilfsphase erzeugen, in jedem Beleuchtungskörper zwei aus den um 90° verschobenen Stromkreisen gespeiste Lampen anordnen, und damit die Helligkeitsschwankungen jeder einzelnen Lampe ausgleichen. Auch durch die Verwendung niedervoltiger Lampen mit dicken