Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der DE 197 26 233 AI bekannt.

Sie dient dazu, einen Gleichstrommotor aus einer Gleichspan- nungsquelle der erforderlichen Betriebsart entsprechend zu speisen. Bei Fahrmotoren, z. B. für Lokomotiven etc., sind diese Betriebsarten der Fahrbetrieb und der Bremsbetrieb je- weils für die beiden Drehrichtungen des Motors (Vorwärts-und Rückwärtsfahrt). Als Ankersteller, Feldsteller und Bremsstel- ler wird ein Kompaktumrichter eingesetzt, bestehend z. B. aus drei Feldstellerphasen und zwei Bremsstellerphasen an einem gemeinsamen Zwischenkreiskondensator. Die Feldwicklung steht mit der Ankerwicklung über eine Leitung in Verbindung und wird dadurch in gleicher Weise angesteuert.

Beim Bekannten sind Richtungsschütze erforderlich, um für einen Wechsel von Vorwärtsfahrt auf Rückwärtsfahrt die Strom- richtung im Motor ändern zu können. Die bekannte Schaltungs- anordnung ist daher apparativ aufwendig. eine Feldschwächung ist nur stufig unter Verwendung von Schützen möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schaltungsanordnung anzugeben, die ohne aufwendige Richtungs- schütze den Motor vorwärts und rückwärts und jeweils im Fahr- betrieb und im Bremsbetrieb zu betreiben gestattet und/oder eine kontinuierliche Feldschwächung mit Hilfe eines Feldstel- lers zu realisieren gestattet.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Feldwicklung am Ausgang eines Umrichters mit einer anderen Phase derselben oder einer anderen Spannungsversorgung ver- bunden ist als die Ankerwicklung.

Damit wird der Vorteil erzielt, dass der Umrichter als Anker- steller und Feldsteller arbeitet, indem die Stromstärken in den Wicklungen des Stators und des Ankers getrennt steuerbar sind. Folglich können Gleichrichter, Dioden und unter geeig- neten Umständen Richtungsschütze eingespart werden. Durch eine geeignete Wahl der Stromstärken kann in vorteilhafter Weise die Gleichstrommaschine je nach Bedarf vorwärts und rückwärts betrieben werden. Das ist dadurch möglich, dass der Ankerstrom unabhängig vom Statorstrom eingestellt werden kann und somit allein durch geeignete Ansteuerung der Phasen auch dessen Fließrichtung umgekehrt werden kann.

Auch ein Umschalten von Fahrbetrieb auf Bremsbetrieb ist al- lein durch die Auswahl der Stromstärken und Stromrichtungen im Stator und im Anker durchführbar.

Durch den Umrichter (Kompaktumrichter) werden die Aufgaben des Feldstellers bewältigt.

Beispielsweise ist eine kontinuierliche Regelung der Ströme durch die Feldwicklung und/oder durch die Ankerwicklung ohne Einsatz von Schützen nur mit dem Umrichter möglich. Bei Be- darf kann der Statorstrom kleiner als der Ankerstrom sein.

Mit Hilfe weiterer Phasen ist unter Einsparung von Dioden- gleichrichtern und Richtungsschützen eine Feldumkehr möglich.

Falls zwei Motoren vorhanden sind, können diese über eine sogenannte Feldkreuzung verbunden sein. Dabei ist eine erste Phase mit dem Anker des ersten Motors und dem Stator des zweiten Motors verbunden, während eine zweite Phase mit dem Anker des zweiten Motors und dem Stator des ersten Motors verbunden ist. Die Feldkreuzung wird beim Übergang vom Fahren zum Bremsen selbsttätig durch die Wirkung der Dioden ohne Betätigung von Schützen herbeigeführt.

Mit der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird der Vor- teil erzielt, dass eine Gleichstrommaschine ohne Einsatz von aufwendigen Schützen und Dioden nur mit einem bekannten Um- richter im Vorwärts-und Rückwärtsbetrieb sowohl zum Fahren als auch zum Bremsen eingesetzt werden kann.

Beispiele für eine solche Schaltungsanordnung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Schaltungsanordnung, die nur zwei Umrichterpha- sen benötigt, dafür aber noch Richtungsschütze und Dioden erfordert, Fig. 2 eine ähnliche Schaltungsanordnung ohne Dioden und ohne Richtungschütze, Fig. 3 eine Schaltungsanordnung mit der Möglichkeit der Feldkreuzung und hoher Ausnutzung des Umrichters, aber ohne Feldsteller, Fig. 4 eine Variante der Schaltungsanordnung nach Fig. 2.

In allen Figuren geben Pfeile die Stromrichtung an. Fahren und Bremsen unterscheidet sich dadurch, dass der Ankerstrom seine Richtung umkehrt, während der Statorstrom die Richtung beibehält. Bei Rückwärtsfahrt wird bei den Fig. 1 und 3 die Richtung des Ankerstroms umgekehrt. Bei den Fig. 2 und 4 wird die Richtung des Statorstroms (Feldstrom) umgekehrt.

Falls durch eine geeignete Schaltung die Richtung des Sta- torstroms frei einstellbar ist (Fig. 2 und 4), kann eine Um- kehr der Fahrtrichtung auch durch eine Umkehr des Sta- torstroms herbeigeführt werden. Dann sind keine Schütze er- forderlich.

Die Schaltungsanordnung besteht aus einer mit einem Fahrdraht 1 verbundenen ersten Leitung 2 und einer mit mindestens einem Rad 3, das mit der Schiene 4 in Kontakt ist, verbundenen zweiten Leitung 5. Zwischen diesen beiden Leitungen 2 und 5 ist ein bekannter Umrichter 6 angeordnet, von dem drei ver- schiedene Phasen 7,8 und 9 ausgehen. Jede Phase ist mit ei- ner Drossel 10 verbunden, die einen Kondensator aufweist.

Nach der Fig. 1 ist die erste Phase 7 mit der Feldwicklung 11 verbunden, zu der ein Dauershunt 12 parallel geschaltet ist.

Der Feldwicklung 11 ist eine Diodenbrückenschaltung zugeord- net. Die zweite Phase 8 steht unter Umgehung der Feldwicklung 11 direkt mit der Ankerwicklung 14 des Motors über eine Lei- tung 15 in Verbindung. Der Ankerwicklung 14 können überbrück- bare Bremswiderstände 16 vorgeschaltet sein. Von der Anker- wicklung 14 ausgehend führen alternativ durch Richtungs- schütze 17,18 zu schließende Leitungen zur ersten oder zwei- ten Leitung 2 oder 5.

Bei voller Erregung führt die erste Phase 7 den Ankerstrom allein. Damit beim Bremsen keine zu große Strombelastung der zweiten Phase 8 auftritt (der Ankerstrom und der Strom in der ersten Phase 7 würden sich in der zweiten Phase 8 addieren) sind die Feldgleichrichterdioden 13 der Diodenbrückenschal- tung vorhanden. Die dritte Phase 9 wird nur bei Bedarf paral- lel zu ersten Phase 7 geschaltet, um die Leistungsfähigkeit des Umrichters 6 zu erhöhen. Optional kann die dritte Phase 9 zwecks Leistungssteigerung zur ersten Phase 7 parallel ge- schaltet werden oder zur Speisung eines zweiten Motors mit unabhängiger Regelung herangezogen werden. Dazu kann bei ei- nem zweimotorigen Antrieb an die Phase 9 über die Leitung 9* der Anker des zweiten Motors 14* angeschlossen werden. Dessen Feldwicklung 11* wird dann in Reihe zur Feldwicklung 11 des ersten Motors 14 geschaltet.

Die Fig. 2 entspricht weitgehend der Fig. 1. Es sind jedoch keine Feldgleichrichterdioden 13 vorhanden. Außerdem fehlt die Verbindungsleitung vom Schütz 17 zwischen der Ankerwick- lung 14 und der ersten Leitung 2. Das Schütz 18 in der Lei- tung 5 entfällt. Außerdem ist die dritte Phase 9 genauso wie die erste Phase 7 mit der zweiten Phase 8 parallel verknüpft.

Durch die Parallelschaltung wird die Einzelbelastung der Pha- sen 7,8 und 9 so weit reduziert, dass auf die Feldgleich- richterdioden 13 verzichtet werden kann. Für eine Rückwärts- fahrt kann durch eine geeignete Ansteuerung des Umrichters 6 die Stromrichtung in der Feldwicklung 11 umgekehrt werden, so dass auf das Schütz 17 und auf die zugehörige Leitung ver- zichtet werden kann. Auch in der Verbindungsleitung von der Ankerwicklung 14 zur zweiten Leitung 5 braucht der gezeigte Schütz 18 nicht unbedingt vorhanden zu sein. Er kann aber zur Unterbrechung des Stroms im Fehlerfall vorgesehen werden.

Diese Funktion kann aber auch durch die parallel zu den Bremswiderständen 16 geschalteten Schütze übernommen werden.

Nach Fig. 3 ist eine geeignete Schaltung für die Feldkreuzung durch eine geeignete Schalteranordnung (Überbrückungsschütze) 19 gegeben, wobei die Feldwicklung lla des ersten Motors mit der Ankerwicklung 14b des zweiten Motors und die Feldwicklung llb des zweiten Motors mit der Ankerwicklung 14a des ersten Motors verbunden sein können. Durch eine andere Schalterstel- lung können jedoch auch jeweils Feldwicklung und Ankerwick- lung des gleichen Motors miteinander verbunden sein.

Mit der Schaltung nach Fig. 4 ist die Ankerwicklung 14 völlig unabhängig von der Feldwicklung 11. Die erste Phase 7 und die dritte Phase 9 sind in der Form einer sogenannten H-Brücke verbunden. Der Strom durch die Feldwicklung 11 kann für eine Rückwärtsfahrt umgekehrt werden, so dass auf die Schütze 17 und 18 verzichtet werden kann. Diese Schaltungsvariante ist bei Nebenschlusserregung sehr vorteilhaft, da dann keine Sta- torströme fließen. Bei einer Reihenschlusserregung sind die Schaltungsanordnungen der Fig. 1 oder 2 günstiger.

Alle Schaltungsanordnungen sind sinngemäß auch bei Kompaktum- richterschaltungen mit vier Phasen, z. B. vier Quadrantenstel- ler, anwendbar. Grundsätzlich ist eine Leistungssteigerung durch Parallelschaltung von Phasen desselben Umrichters 6 oder auch von weiteren Umrichtern möglich.

Bei allen Schaltungsanordnungen der Fig. 1, 2 und 4 kann die Stromstärke in den verschiedenen Phasen 7,8 und 9 unabhängig voneinander eingestellt werden. Dadurch kann die Stromstärke in der Feldwicklung 11 auch größer als die Stromstärke in der Ankerwicklung 14 sein. Der über den Dauershunt 12 an der Feldwicklung 11 vorbeifließende Stromanteil kann kompensiert werden.

Bei allen Schaltungsanordnungen erzielt man durch Drosseln 10 in Bauform einer Mehrphasendrossel mit Ausgleichsschenkel eine eisengewichtssparende Bauweise und ermöglicht eine gleichmäßige Erwärmung. Da die Drosseln 10 mit Kondensatoren zu Filtern erweitert sind, werden die Spannungsbeanspruchun- gen der Wicklungen und die Verluste im Motor reduziert. Das ist besonders hinsichtlich der Modernisierung von Gleich- stromantrieben bei Beibehaltung der alten Motoren von Vor- teil.

Es wird insbesondere der Vorteil erzielt, dass ohne aufwen- dige Schaltelemente nur mit üblichen Umrichtern 6 ein Motor für Vorwärts-und Rückwärtsbetrieb und jeweils für Fahrbe- trieb und Bremsbetrieb einstellbar ist.