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Reguliervorrichtung für mit Wechselstrom betriebene Fahrzeugmotoren.
Vorliegende Erfindung betrifft eine Regulierungsmethode für Wechselstromtrans- formatoren, bei welcher eine Unterbrechung des llauptstromkreises nicht erfolgt. Diesbezüglich ist man bestrebt gewesen, den Kurzschlussstrom in der kurzgeschlossenen Spulengruppe derart zu verringern, dass derselbe den Transformator nicht beschädigt und bei seiner Unterbrechung die Funken die Kontaktstücke nicht zerstören.
Aus konstruktiven Rücksichten kann man die Spannungsabstufungen und daher die Anzahl Kontaktstücke nicht ins Unendliche vermehren, wie es vom Standpunkte der Verringerung des Kurzschlussstromes wünschenswert erscheinen würde ; auch kann man nicht ohne weiteres zwischen Kontaktstücken und Stromabnehmern Widerstände einschalten, die auch bei einer geringen Anzahl von Abstufungen die gewünschte Reduzierung des Kurz- schalt strombes veranlassen würden, weil hiedurch zu viel Energie durch Erwärmung verloren gehen würde.
Begnilgt man sich aber mit einer kleineren Anzahl Spannungsabstufnngen, z. B. fünf, so wird man einen Schalter (Kontroller) mit fünf Kontaktstücken erhalten, die man mittelst Vorbindungen von ganz unbedeutendem Widerstande an die geeigneten Punkte der Transformatorwicklung anschliessen kann, wobei besagte Verbindungen derart berechnet sein können, dass sie vom Hauptstrom ständig durchflossen werden.
Schaltet man nun zwischen diesen fünf Hauptkontakton sechs andere mit den Zwischenpunkten der Wicklung ebenfalls unter Vermittlung geeigneter Widerstände verbundene Hilfskontakte derart, dass der'Stromabnehmer immer mit zwei Kontakte) ! (nicht mehr und nicht weniger) in Berührung bleiben soll, und ist ausserdem die \nordnung derart getroffen, dass der Stromabnehmer auf einem der Hilfskontakt nicht verbleiben kann, sondern stets auf die Hauptkontakte zurückgeführt wird, so wird man von einer Betriebsspannung zur nächstfolgenden, ohne den hauptstromkreis zu unterbrechen, ohne merkbare Verluste durch Joule-Effekt zu erfahren und ohne schädliche Kurzschlussströme hervorzurufen, übergehen können.
Hiebei müssen die oben angeführten Widerstände derart gewählt werden, dass der Kurzschlussstrom (welcher zwei derartige Widerstände hintereinander, abgesehen von dem Augenblick, in welchem ein Haupt- und ein Hilfskontakt kurzgeschlossen sind, durchfliessen soll) eine gewisse Stärke nicht zu überschreiten hat, und zwar ohne dass ein merklicher Spannungsabfall im Hauptstrom entsteht, welcher, je nach der Stellung des Stromabnehmers, ent-
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Es muss hiebei bemerkt werden, dass die Widerstände nur auf kurze., voneinander getrennte Zwischenzeiten durch den Hauptstrom durchflossen werden, so dass bei deren
Berechnung nicht deren Emissionsfläche für die Wärme, sondern nur deren Wärmekapazität in Betracht kommt, so dass Leiter von relativ kleinerem Querschnitt bei ebenfalls kleinerer Ijängcnansdebnung praktisch zur Verwendung kommen können. Es ist ferner klar, dass die
Spannungsdifferenz zwischen zwei benachbarten Kontakten einen gewissen Maximalwert nicht überschreiten darf, sonst wäre das Auftreten starker Funken nicht zu vermeiden, wie auch die eingeschalteten Widerstände bemessen sein könnten. Es sei noch ausserdem
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Sollte die niedrigste in dem Verteilungsstromkreise zur Verwendung kommende Spannung einen mit Bezug auf das Spannungsgefälle zwischen zwei aufeinander folgenden Stufen des Schalters relativ hohen Wert haben,, so wUrde man, um von dem ersten Haupt-
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In diesem Falle wird man am besten den Stromkreis direkt durch einen gewöhnlichen Ausschalter unterbrechen, dessen Handhabung mit derjenigen der Kurbel am Schalter (Kontroller) in Verbindung stehen kann.
Fig. 1 veranschaulicht schematisch eine Ausführungsform der Erfindung. a ist eine als Spannungsteiler wirkende, an den Punkten b und c der Betriebslinie sich anschliessende Drosselspule, also ein Transformator mit einer einzigen Wicklung, Punkt c steht mit den Verbrauchsapparaten, z. B. dem zu speisenden Motor d, direkt in Verbindung. Von geeigneten Punkten der Drosselspule a gehen die Leiter e an die Hauptkontakte f des Schalters. Zwischen zwei aufeinander folgenden Hauptkontakten I sind Hilfskontakte 9 an-
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Widerständen i mit Zwischenpunkten der Wicklung der Drosselspule in Verbindung stehen.
Der Stromabnehmer ist ausserdem mit dem anderen Pole der Bctriebslinie in Verbindung. Ausschalter k dient dazu, die Speiseleitung der Drosselspule zu unterbrechen, wenn der Stromabnehmer h auf dem Hauptkontakt des Schalters liegt, welcher der niedrigsten Be- triebsspannung entspricht.
Fig. 2 und 3 veranschaulichen eine konstruktive Ausbildung des Schemas nach Fig. I.
An dem oberen Ende eines metallenen Kastens befindet sich die Marmorplatte/. Auf der unteren Seite dieser Platte sitzen folgende Teile : ein mit der Betriebslinie verbundener metallener Ring m ; die fünf Hauptkontakte f, die den fünf Betriebsspannungen ent- sprechen und die sich mittelst Leiter, deren Querschnitt für den Hauptstrom berechnet ist und welche von der oberen Seite der Platte I ausgehen, dar Wicklung des Spannungteilers anschliessen ; 24 Hilfskontakt g, wovon je sechs zwischen je zwei Hauptkontakte eingeschaltet und mit Bezug auf diese nach aussen verlegt sind. Diese Hilfskontakte sind mittelst ebenfalls von der oberen Seite der Platte l ausgehender Leiter geeigneten Widerstandes, mit passenden Punkten der Wicklung des. Spannungsteilers verbunden.
Eine durch die Kurbel o getriebene drehbare Welle n trägt den Stromabnehmer 11, welcher die Verbindung zwischen dem Ring m und je einem der Kontakte j, vorbeigehend auch mit je einem der Kontakte g herstellt. Durch das ebenfalls auf der Welle n be-
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steht, wird der Stromabnehmer A daran verhindert, auf den Hilfskontakten 9 zu verbleiben, vielmehr dazu gezwungen, mit je einem der Hauptkontakte f in ständige Berührung zu kommen.
Die Welle n ist ausserdem mit einem mit einer vertikalen Nase t endigenden Finger s versehen. Die Nase t betätigt durch die Gabel u einen zwischen den Zuleitungsklemmen ir, x dos Spannungsteilers geschalteten Ölausschalter v, welcher den Strom erst dann unterbricht, wenn der Stromabnehmer mit dem Hauptkontakt f niedrigster Spannung in Berührung kommt.
Auf dem Zifferblatt, auf welchem die Kurbel o gleitet, sind die den fünf Hauptkontakten sowie der Unterbrechung des Stromkreises durch den Ausschalter entsprechenden, also sechs verschiedene Stellungen eingezeichnet.
Ein derartiger Apparat kann in allen Fällen zur Verwendung kommen, in welchen os sich um die Spannungsregulierung von Wechselströmen längs der Betriebslinie handelt. Es ist derselbe speziell für einphasige Wechselstrommotoren entworfen, deren Geschwindigkeit, wie bei Anwendung derselben auf die Förderung von Fahrzeugen veränderlich sein soll.
Bei von einem oder mehreren Motoren betätigten Motorwagen, deren Betriebsspannung innerhalb des Verhältnisses 1 : 2 (z. B. zwischen 100 und 200 Volt) veränderlich sein sollte, wobei die Regulierung sowohl vom Vorder-wie vom Hinterperron vorzunehmen wäre, würde ein Schalter (Kontroller) der oben beschriebenen Art sehr zweckmässig sein. Es wäre ein derartiger Schalter auf je einem der Perrons in Verbindung mit je einem für die Hälfte der gesamten Leistungsfähigkeit. bemessenen (also für den Gesamtstrom und für die Hälfte der erforderlichen Maximalspannung berechneten) Transformator aufzustellen.
Die Primärwicklungen y der beiden Transformatoren wären hintereinander zu schalten ; die
Schaltung der Sekundärwicklungen s wäre nach dem Schema der Fig. 4 oder in analoger Weise vorzunehmen.
Der Schalter am Hinterperron würde an dem der Maximalspannung entsprechenden
Kontakt, also der niedrigsten für den Motorenbetrieb erforderlichen Spannung entsprechend, einzurichten sein (100 Volt nach obigem Beispiel) ; die höheren Spannungen (von 100 bis 200 Volt) sowie die Unterbrechung des Stromkreises würden durch die Handhabung des Schalters am Vorderperron zu erzielen sein.
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Sollte ein einziger Transformator, z. B. unterhalb des Wagenkastens vorhanden sein, so würde man analog verfahren, und zwar je eine Hälfte der Sekundärwicklung desselben mit'je einem der Perronschalter verbinden.
Es ist klar, dass der oben beschriebene Schalter sowohl mit einem gewöhnlichen Transformator wie mit einem eine einzige Wicklung besitzenden Spannungsteiler verbunden sein kann ; dass Schalter und Transformator ein Ganzes bilden oder voneinander getrennt sein können ; dass die Betätigung sowohl durch Hand wie durch Relais (Servomotoren) geschehen kann ; dass der Ausschalter von irgendwelcher Art sein und wenn die niedrigste Betriebsspannung nicht viel von Null abweicht, überhaupt entfallen kann und dass die be- schriebene Regulierungsart sich sowohl für mehrphasige wie für einphasige Ströme eignet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Reguliervorrichtung für Wechselstromverbrauchsapparate (Motoren) eines Fahrzeuges, die zwecks Regelung der zugeführten Spannung an aufeinander folgende Wicklunggruppen eines Transformators (a) angeschlossen werden, bestehend aus einem Schalter (h), der über (Haupt-) Kontaktstücke (f) gleitet, die mit den Enden der Wicklungsgruppen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen je zwei benachbarten Hauptkontakten (f) für einen vorübergehenden Kontakt mit dem Schalthebel bestimmte Hilfskontakt (g) angeordnet sind, die mit den Wicklungsteilen (Windungen) einer Wicklungsgruppe des Trans- formators durch Leiter ( von hohem Widerstand verbunden sind, zum Zwecke,
den bei Überbrückung zweier oder mehrerer Hilfskontakt durch den Schalthebel in den kurzgeschlossenen Windungen auftretenden Kurzschlussstrom soweit zu schwächen, dass Funken an den Kontakten vermieden werden.