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Widerstandsstufung für Fahrschalter
Gleichstromfahrzeuge benötigen für die Anfahrt und die Kurzschlussbremse einen regelbaren Vorwiderstand. Dabei erfolgt die Anfahrt mit Reihenparallelschaltung der Motoren. Für die Reihenfahrt und für die Kurzschlussbremse ist etwa derselbe Gesamtwiderstandswert erforderlich. Die notwendige Stufenzahl ist jedoch bei gegebenen Strom-und Zugkraftschwankungen für die Reihenanfahrt kleiner als für die Kurzschlussbremse. Damit die Zahl der Kontakte und Anzapfungen nicht zu gross wird, ist es üblich, für die verschiedenen Betriebsfälle, wie Reihenanfahrt, Parallelanfahrt und Kurzschlussbremse möglichst dieselben Kontakte und Widerstandsanzapfungen zu verwenden. Für die Kurzschlussbremse werden alle Kontakte und Anzapfungen benützt. Für die Reihenanfahrt wird im unteren Bereich jede zweite Stufe weggelassen.
Für die Parallelanfahrt wird nur das letzte Viertel des Gesamtwiderstandes benötigt und ohne Auslassung, so wie bei der Kurzschlussbremse der Reihe nach abgeschaltet. Es ist klar, dass bei dieser Schaltweise der Verlauf der Widerstandsstufung nicht für beide Fälle, die Reihenanfahrt und die Kurzschlussbremse, stetig ist und man sich mit annähernd zutreffenden Werten begnügen muss.
Die Erfindung ermöglicht einen vollkommen richtigen Verlauf der Widerstandsabstufung für alle Betriebsfälle, ohne dass es notwendig wäre, die Zahl der Kontakte und Anzapfungen zu vermehren.
Bekanntlich werden die Widerstände nach einer geometrischen Reihe gestuft. Die Widerstandswerte liegen demnach auf einer Exponentialkurve. Im folgenden wird theoretisch nachgewiesen, dass fur alle drei Betriebsfälle, die Reihenanfahrt, die Parallelanfahrt und die Kurzschluss-
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kennlinie zugeordneten Drehzahlen, EI und E2 die dabei erzeugten Spannungen beim Generator und Gegenspaimungen beim Motor.
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als auch beim Generator eine Spannungsänderung nur bei gleichzeitiger Änderung des Vorschaltwiderstandes r zustande.
Daher ist anderseits, wenn man zunächst annimmt, dass nur eine einzige Maschine vorhanden ist, dE + J1 dr bzw.
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sich bekannt, stets durch eine Gerade gegeben, deren Richtungskoeffizient mit tg 1. bezeichnet ist.
Für den in Abhängigkeit von der Drehzahl stufenförmigen Verlauf des Vorschaltwider-
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auch beim Generator für q den bereits angegebenen Ausdruck. Bei Parallelschaltung sind lediglich die Werte für tg'1. 1 und tg72 zu verdoppeln,
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Da also tatsächlich der Quotient der geometrischen Reihe immer derselbe ist, lassen sich erfindungsgemäss für die einzelnen Betricbsfälle (Reihenanfahrt, Parallelanfahrt und Kurzschlussbremse) unmittelbar aufeinanderfolgende Stufen ein und desselben geometrisch gestuften Widerstandes verwenden. Die einzelnen Abschnitte auf der Exponentialkurve übergreifen sich weitgehend, so dass viele Stufen wiederholt vorkommen. Trotz der in allen Fällen exakten Abstufung ist daher eine wesentliche Vermehrung der Zahl der Anzapfungen und Kontakte nicht erforderlich.
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Die Fig. l zeigt als Beispiel den Widerstandsverlauf für 7 Reihen-, 5 Parallel-und 10 Kurz- schlussbremsstellungen. Die Kurve AB gibt den Verlauf für die Kurzschlussbremse und die Kurve AE den Verlauf für die Reihenanfahrt an. Für die Parallelanfahrt gilt der Kurvenast DB. Die Kurve AB ist strichliert um eine Teilung nach links über den Punkt A hinaus bis C verlängert. Der Ast CD geht durch Parallelverschiebung in die Kurve AB für die Reihenanfahrt über. In dem Beispiel ist die Ordinatendifferenz von C und A gerade so gross wie die Ordinate von D und daher der Gesamtwiderstand R für die Reihenanfahrt und die Kurzschlussbremse gleich gross.
In der Fig. 2 ist der für das Beispiel neunteilige Vorschaltwiderstand mit den zugehörigen Anzapfungen und Schaltern dargestellt. Die Ziffern neben den Schaltern geben an, auf welchen Stellungen die Schalter bei der Reihenanfahrt RF, bei der Parallelanfahrt PF und bei der Kurzschlussbremse KB geschlossen werden.
Interessant ist die Widerstandsabschaltung bei der Reihenanfahrt. Zunächst werden die letzten vier Teilwiderstände auf einmal und dann erst die vorangehenden Teilwiderstände der Reihe nach, wie bei der Kurzschlussbremse, abgeschaltet. Der der Differenz CA entsprechende Teilwiderstand wird also in Wirklichkeit gar nicht gebraucht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Widerstandsstufung für Fahrschalter, dadurch gekennzeichnet, dass für die Reihenanfahrt, Parallelanfahrt und die Kurzschlussbremse verschiedene einander übergreifende Abschnitte ein und desselben nach einer geometrischen Reihe abgestuften Widerstandes verwendet sind.