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Einrichtung zur Regelung von Elektromotoren.
Die vorliegende Erfindung betrifft Neuerungen in der Regelung elektrischer Motoren, besonders der Art, die zum Antriebe von Fahrzeugen dienen und als Dynamos zur Erzeugung und Ruckgabe elektrischer Energie an die Kraftquelle wirken, wenn das Fahrzeug gebremst und seine Geschwindigkeit gemindert wird.
Derartige Motore sind z. H. in der Patentschrift Nr. 19907 beschrieben und durch die Anwendung von Reihenerregung beim Antriebe und bei Beschleunigungen im Antriebe und von Verbunderregnng beim Bremsen unter Wiedergewinnung von Strom gekennzeichnet, wobei die Veränderung der Motoren aus der einen in die andere Schattung durch die Winkelbewegung eines als Fetdwechset- zylinder bezeichneten Zylinders beim Einstellen des Fahrschalthebels in der einen oder anderen Richtung bewirkt wird.
Infolge der Winkelbewegung des Feldwcchsclzylinders ge- langt die eine oder die and re von zwei Kontaktgrnpprn des Zylinders in Berührung mit einer von zwei ortfesten Kontaktgruppen, wodurch die Umschaltung der Motoren in Reihenoder in Verhundschaltung erfolgt.
Es ist ersichtlich, dass, wenn bei dieser Einrichtung der Wagenführer den Fahrschalt-
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und ihn zurückdreht, um die Motoren in die Broms-oder Regenerativiage, d. h. die Verbund- schaltung, zu hringen, die nun folgende Verlangsamung der Bewegung des Fahrzeuges und der Motorgeschwindigkeit eventuel deren Regenerativwirkung bei dem besonderen Einstell- kontakt, auf den der Fahrschalthebel ruht, erschöpft und dass, falls der Wagenführer, sei es aus Unkenntnis darüber, wann die Erschöpfung eintritt, sei es aus irgendeinem anderen grunde, den Fahrschalthebel nicht bis auf einen Kontakt niedrigerer Geschwindigkeit weiter zurückdreht, die Motoren, während sie sich noch in Verbundschaltung befinden, wieder antreibend arbeiten,
indem sie Strom von der Ilauptkraftquelle empfangen, anstatt Strom dahin abzugeben. Die Folge davon ist, dass die Motoren dann offenbar zu wenig belastet sind und daher mit geringem Wirkungsgrad laufen. Hätte dagegen der Wagenführer in dem Augenblickc, wo die Regenerierung versagte, den Fahrschalthebel in der Richtung zur Umschaltung der Motoren in Reihenschaltung, d. h. vorwärts gedreht, so würden die Motoren mit hohem Wirkungsgrad gearbeitet haben.
Die vorliogende Etindung bezweckt hauptsächlich eine selbsttätige Bewegung des Feldwechselzylinders zwecks Umschaltung der Motore aus der Verbundschaltung in die Reihenschaltung, sobald die in Vorbundschaltung Hegenden Motoren nicht mehr als Gene- rotoren arbeiten, so dass also dann die Umschaltung unabhängig vom Wagenführer ge- schieht, und zwar mit Hilfe einer selbsttätigen Vorrichtung, deren Wirkung als durchaus veriässiich gelten darf.
Zu dem gegebenen Zwecke ist der Feldwechselzylinder unter die Wirkung zweier Kräfte gestellt, die das Bestreben haben, ihn um einen begrenzten Betrag in entgegengesetzten Richtungen hin zu verdrehen, wobei das Übergewicht der einen oder der anderen der beiden Kräfte für die Richtung den Ausschlag gibt, in der der Zylinder sich dann wirklich bewegt, und folglich auch die Schaltung der Motoren je nachdem in Reihe oder
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Zeit, wo die mechanische überwunden werden soll, daher überwiegt die mechanische Kraft für gewöhnlich und hält den Zylinder in der Lage, bei welcher seine Kontakte die Serienschaltung der Erregung der Motoren vermitteln.
Wenn jedoch der elektrische Teil der Vorrichtung erregt wird, wie solches beim Zurückdrehen des Fahrschalthebels eintritt, so übt er eine Kraft aus, welche dio mechanische Kraft Überwindet und dreht damit den Zylinder in solche Stellung, bei der dessen Kontakte die Verbundscha1tung oder Regenerativschaltung der Motoren vermitteln.
Die Stromkreise des elektrischen Teils der Vorrichtung werden am zweckmässigsten so angeordnet, dass ihre Anfangserregung durch Strom von der Hauptkraftquelle bewirkt wird, der, falls nicht sogleich ein Strom aus der Regenerativ- (luclle folgt, infolge der Verbundlage, in die die Motore durch die Bewegung des Feldwechselzylinders gebracht worden sind, aufhört und dadurch den mechanischen Teil der Vorrichtung überwiegen und den Zylinder in die Normalstellung zurückbringen lässt, wodurch die Motore wieder in die Reihenschaltung gelangen. Folgt aber ein Regenerativstrom sofort dem Anfangsstrom, so erhält ersterer den elektrischen Teil der Vorrichtung in Erregung und damit bleiben die Motoren in der Verbund-oder Regenerativschaltung.
Sobald indessen der Regenerativstrom aufhört, wird der elektrische Teil der Vorrichtung unwirksam und der mechanische Teil erhält wieder das Übergewicht, so dass der Zylinder in die die Serienschaltung der Motoren herbeiführende Lage gedreht wird.
In der anliegenden Zeichnung veranschaulicht Fig. 1 schematisch die Anordnung der vorerwähnten Vorrichtung für den Feldwechselzylinder eines Fahrschalters. Der Einfachheit wegen ist die Einrichtung bei einem einzigen doppeltgewickelten Motor dargestellt, der nach dem erwähnten Regenerativsystem arbeitet und vier Feldwicklungen besitzt, welche, wenn der Motor das Fahrzeug antreibt oder auf Geschwindigkeitserhöhung arbeitet, parallel geschaltet und, wenn der Motor Strom regeneriert und das Gefährt bremst, in Reihe geschaltet sind, um als Nebenschlusswicklung zu dienen, wie bekannt, und eine andere Wicklung, die immer als Reihenwicklung verwendet wird, wie der Motor auch arbeiten mag.
Fig. 2 und 3 Verbildlichen schematisch besondere Ausführungsformen der Vorrichtung.
Ax stellt die Hauptschaltzylinderkontakte dar und Al die Reihe der zugehörigen ortfesten Kontakte. A ist ein Kontakt am Handhebel des Hauptzylinders und A2, As sind die zugehörigen ortfesten Kontakte. Der Fahrscha ! thebel lasst sich nach beiden Richtungen um einen bestimmten Betrag frei drehen, um die Umschaltung dieser Kontakte ohne Be- eintiussung der Bewegung des Hauptschaltzylinders bewirken zu können und wird durch
Federwirkung in der Mittelstellung seiner Bewegungsbahn gehalten. Bx ist der Feldwechsel- zylinder und BI die Reihe der zugehörigen ortfesten Kontakte. Die senkrechte Reibe bl bl stellt die Reihenstellung des Feldwechsetzytinders und die senkrechte Reihe b2 b2 die Ver- bundstellung des Zylinders dar.
Die Anker des doppeltgewickelten Motors sind mit dl, d2,
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ständig mit dem Hauptstromkreis verbunden ist. Von den Feldregelungswiderstiinden f1 und l 2 gehört der erstere dem Nebenschluss-und der andere dem Reihenfelde an ; g ist der Anlasswiderstand, h ein Widerstand parallel zur Wicklung des automatischen Stromunterbrechers i, B2 die Vorrichtung zum Intätigkeitsetzen des Feldwechselzylinders Ex. Die Vorrichtung B2 besteht hier im elektrischen Teile aus einem Solenoid mit zwei Wicklungen b3 (Nebenschluss) und b4 (Reihe) und im mechanischen Teile aus einem Kurbelhebel, b5 am Feldwechselzylinder und Feder b6, die einerseits an einem feststehenden Punkt, andererseits an das Ende des Kurbelhebels anfasst.
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Kontakte BI stehen und nimmt man weiter an, dass der auf Fahrt eingestellte Fahrschalthehei auf den ersten der verschiedenen Geschwindigkeitskontakte des Fahrschaltapparates
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Kontakt 5 der Reihe B, von da zum Kontakt 6 der genannten Reihe zum Kontakt 3 der Reihe 1', Kontakt 4 dieser Reihe zum Anker d1, Kontakt 6, Kontakt 5, Anker d2, Kontakt 7, Kontakt 8, von da zum Kontakt 13 der Reihe Bl, wo sich der Strom teilt ;
ein Teil geht zur Erd durch die Feldwicklung 8 und Kontakte 10 und 11 der Reihe Al, und der andere Teil geht zu den Kontakten 8, 9, 14 und 15 der Reihe Bl, von wo er durch die Feldwicklungen e1, e2, e3, e4 bezw. zu den Kontakten 10, 11, 16, 17 geht und beim lion-
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Wenn nun der Wagen führer die Motoren in ihre Verbund- oder Regenerativstellung zwecks lire-eisens des Fahrzeuges umzuschalten wünscht, so dreht er den Fahrschalthebel
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zurück. und. indem er dies tut, bringt er zunächst den Kontakt A gegen die ortfesten Kontakte A3, ohne dabei den Hauptschaltzylinder zu bewegen, dank der vororwähnten Froibeweglichkeit des Schalthebels, wobei er einen Stromkreis durch die Nebenschlusswicklung b3 des elektrischen Tcils der Vorrichtung B2 schliesst, ehe eine Bewegung des Hauptzylinders stattfindet.
Dieser elektrische Teil der Vorrichtung B2 wird so erregt, überwindet den Widerstand der Fadei'b6 und dreht den Feldwechselzylinder B"um einen Winkel in eine Lage, bei der die Kontaktreihe b2 mit der ortfesten Reihe B1 Kontakt macht, mit der
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umgeschaltet werden.
In dem Augenblicke, wo die Kontakte der Reihe b2 des Fcldwechsel- zylinders die ortfesten Kontakte jB erreichen, wird ein Kurzschluss, bestehend aus den beiden beweglichen Kontakten entsprechend 5 und 6 der Reihe B1 des Hauptstromweges unterbrochen, wodurch der erzeugte Strom, wie er von den Motoren in ihrer Nebenschluss- oder Verbund lage erhalten wird, gezwungen ist, durch die Wicklung b4 des Solenoids zu gehen, und danach wird der Strom durch die Wicklung b3 unterbrochen, sowie die Endstellung b2 des Feldwechselzylinders erreicht ist, und das Solenoid hängt alsdann für eine Fortdauer seiner Energie von dem erwähnten erzeugten Strom ah.
Der Strom fliesst dann wie folgt : Aus den Regenerativmotoren d2, d1 über Kontakte 4 und 3 der Reihe Al, durch Wicklung b4 des Solenoids B2 (der Kurzschluss bei Kontakt 5 und 6 der Reihe BI ist ja unterbrochen) zum Stromunterbrecher, wo er sich teilt ; ein Teil geht durch die Wicklung i und der andere durch den Parallelwiderstand h zum Trolley und kehrt durch die Erdverbindung über Kontakte 10 und 11 der Reihe Al zum Kontakt 12
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Offenbar erhalt, wenn der erzeugte Strom sich soweit vermindert, dass er nicht InPhr hinreichend Kraft liefert, um den elektrischen Teil der Vorrichtung 7 in Erregung zu erhalten, der mechanische Teil wieder das Übergewicht und seine Feder b'bringt selbst- t. itig den Feldwecliselzylinder in die Stellung zurück, bei der sich der Motor in der Reihenschaltung befindet.
Man hat den Fall in Betracht zu ziehen, dass man den Motor auf Antrieb und fahrtbeschleunigung einstellen (d. h. seine Umschattung in die Reihenlage der Erregerwicklung bewirken) will, während der Regenerativstrom noch von dem Motor geliefert wird und daher den elektrischen Teil der Vorrichtung B2 betätigt und den Feldwechselzylinder in seiner Verbundlage hä) t. Ein sotcher Fall würde eintreten, wenn der Wagenführer, nachdem er den Fahrschalthebol, wie oben angegeben, rückwärts gedreht hat, den Hebel in der Vorwärtsrichtung drehen will.
Um dem zu begegnen, kann man den elektrischen Teil der Vorrichtung zain einem Stromkreise anordnen, der es ermöglicht, ihn dadurch kraftlos zu machen, dass man den Strom durch die Nobenschlusswicklung des Solenoids in entgegen-
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ist das letztere dargestellt. Bei der Vorwärtsbewegung des Fahrschalthebels treten die Kontakte A2 in Tätigkeit und die Wicklung b4 des Solenoids wird kurzgeschlossen, wodurch das Solenoid zur Ruhe gelangt und der mechanische Teil der Vorrichtung das Übergewicht erhalt ; damit wird der Feldwechselzylinder in die Lage gedreht, bei welcher der Motor in die Reihenschaltung, wie oben dargestellt, geschaltet wird.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass, nachdem der Fahrschalthebel zunächst so weit gedreht ist, dass der Kontakt A mit den Kontakten A2 oder A3 in Eingriff gebracht wird, bei fortgesetzter Drehung des Hebels der Hauptschaltzylinder in gewöhnlicher Weise in Tätigkeit gesetzt wird und die zur Änderung der Geschwindigkeit des Motors erforderlichen Kontaktwechsel erfolgen. Er erscheint nicht erforderlich, hier die verschiedenen Schritte in der Bewegung des Hauptschaltzylinders und die daher resultierende und die Geschwindigkeitsänderungen bewirkende Änderung in den Stromkreisen zu beschreiben, da diese Vorgänge bekannt sind.
Ein weiterer Vorteil aus dem Umstande, dass beim Versagen der Stromlieferung durch den Motor während seiner Regencrierungsarbeit die Erregerwicklungen des Motors selbsttätig ihre Reihenstellung einnehmen, ist folgender : Es ist wohlbekannt, dass, wenn die Verbindung zwischen den Motoren und der elektrischen Kraftquelle unterbrochen wird, während die Motoren in ihrer Regenerativ- oder Verbundlage sich befinden, also als Ihnamo wirken, ihre Spannung soweit ansteigen kann, dass die Isolierung der Motoren gefährdet wird.
Um dies zu verhindern, hat man bisher zu besonderen Mitteln seine Zl1tiul'ht genommen, beispielsweise zu einer Vorrichtung zur Ausschaltung des Neben-
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schlussfeldes, die durch ein Spannungsrclais betätigt wird, das beim Anstiege der Spannung Über eine vorbestimmte Grenze anspricht und einen Stromkreis durch die Wicklung des genannten Ausschalters schliesst und dadurch veranlasst, dass der Nebenschlussfeldstromkreis unterbrochen wird.
Durch die vorher beschriebene Vorrichtung wird dieser Schutz der Motoren ohne Anwendung anderer oder besonderer Vorrichtungen erreicht, da im Falle die Verbindung mit der Kraftquelle verloren wird, kein Regenerativstrom zur Linie und daher
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lage geschaltet ist und der mechanische Teil der Vorrichtung den Zylinder in die Stellung dreht, bei welcher der Motor in die Reihenschaltung gebracht wird.
Ein weiterer Vorteil der Neuerung liegt darin, dass sich dabei die gewöhnlichen Fahrschalter der Strassenbahnwagen kleiner und einfacher gestalten lassen, insofern als nur einer der vorerwähnten, selbsttätig wirksamen Feldwechselzylinder für jeden Wagen erforderlich ist, dieser Zylinder auch unterhalb des Wagens in einem Gehäuse angeordnet und mechanisch unabhängig von dem Fahrschatthebel erhalten werden kann. Auch die Zahl der elektrischen Zuleitungen zum Fahrschaltapparat ist dabei erheblich vermindert, da die Feldwicklungsenden (Klemmen) nur zu dem einzigen, selbsttätigen Feldwechsetzytindcr hingeführt zu werden brauchen, anstatt wie bisher zu zwei Feldwechselzylindern, deren jeder einen Teil des Fahrschaltapparates auf der Plattform des Wagens darstellt.
Weiterhin liegt auch ein Vorteil in dem hinzukommenden Sicherheitsfaktor, den die Anordnung des Nebenschlusses h um die gebräuchliche, stromunterbrechende Wicklung i bedingt, wobei der Kontakt 1 der Reihe Bi den Stromkreis durch den Nebenschluss h schliesst. Man kann so mit dem Motor eine weit höhere Leistung beim Bremsen des Wagens erreichen, weil der Ausschalter dann erst bei einem weit stärkeren Strom anspricht. Die Funktion der gewöhnlichen Überlastungsausschalter liegt darin, den Motor gegen Schaden durch zu grossen Strom zu schützen, wobei die Stromgrenze entsprechend gewählt wird.
Während der Periode,. wo der Motor in seiner Verbund- oder Regenerativschaltung zwecks Bremscns dos Fahrzeuges arbeitet, handelt es sich al) or um weit wichtigeres, nämlich darum, Zusammenstösse hintanzuhalten. Dieser Anforderung wird gemäss vorliegender Erfindung durch Verwendung einer erhöhten Stromgrenze für den Überlastungsschalter Rechnung getragen.
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**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.