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Schaltungsweise und Vorrichtung zur Regelung von Elektromotoren.
Vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsweise und eine Vorrichtung zur Regelung \on Elektromotoren, und zwar besonders von Elektromotoren der Art, die zum Antrieb on Fahrzeugen dienen und auch zu Dremszwecken verwendet worden können, indem sie \um Fahrzeug getrieben, die entwickelte Energie in Form von Strom an die Betriebsleitungabgeben.
Durch das österr. Patent Nr. 19907 ist eine Einrichtung beschrieben, bei welcher die Nebensehlusswicklungen zweier oder mehrerer verbundgewickelter Motoren unterteilt sind und die einzelnen Spulengruppon entweder in Serie als Nebenschtusswicklung geschaltet
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schaltwalzeangeordnet.
Es hat sich nun gezeigt, dass durch die vorgenannte Umwandlung, wenn dieselbe durch die genannte Schaltwalze vorgenommen wird, ein erheblicher Stoss in den Motoren hervorgerufen wird, der manchmal genügt, den Maximalausschalter am Wagen in Wirksamkeit zu setzen und dadurch Störung zu veranlassen. Dieser Stoss lässt sich daraus erklären, dass die Starke des magnetischen Feldes des Motors in dem Augenblick praktisch auf
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die Motoranker momentan in einem sehr schwachen magnetischen Feld, so dass auch die gegenelektromotorische Kraft nahezu auf Null sinkt, während die Spannung des Netzes unverändert bleibt. Somit erfolgt ein Stromstoss durch die Motoren.
Bei vorliegender Er- i'dung wird dieser Stromstoss dadurch vermieden, dass in den Stromkreis der Reihenfeldwicklungen eine gewisse Zahl von Reihenwicklung beibehalten oder auch in den Strom- ein" eingefügt wird, wenn beim Wechsel von Reihen- und Nebenschlussschaltung der Er- @egerwicklungen die umzuschaltende Reihenwicklung unterbrochen wird, wobei diese he- sondere Reihenwicklung, je nach Wunsch ganz oder teilweise beim Arbeiten des Motors ds Verbundmotor benutzt werden kann.
Auch bei der umgekehrten Schaltung der Feld- wicklungen beim Wechsel von der Nebenschluss- in die Reihenschaltung derselben bleibt
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Feldstromkreis nicht vollständig unterbrochen und dio Motoren nicht demgemäss elektrisch unwirksam gemacht werden, sondern, dass im Gegenteil die Anker im Stromkreis bleiben
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Trommel angebracht sind, anstatt jede besondere Kontaktgruppo auf je einer Trommcl aufzubringen, wodurch die Zahl der erforderlichen Kontakte, besonders der feststehenden, sehr vermindert und die Grösse des Reglers als Ganzes bedeutend geringer wird.
In bezug auf einen anderen Teil der vorliegenden Erfindung ist die genannte Umkehrschalt- und Feldwechseltrommel so mit der Hauptroglertrommel verbunden, dass sie sich entsprechend den Vorwärts- und Rückwärtsdrehungen der Hauptreglertrommcl dreht, dass er jedoch so lange nicht bewegt wird, als die Drehungsrichtung des Hauptregleers nicht geändert wird.
Dieser Hauptregler, sowie die genannte Feldwechsel- und Umkebrschalttrommel sind ferner mit einer Vorrichtung versehen, wodurch die Feldwechsel- und Umkehrschalttrommel veranlasst wird, die Stellung einzunehmen, in welcher ihre Kontakte die Parallelschaltung der Feldwicklungen, d. h. die Schaltung der Motoren als Serienmotoren herbeiführen, sobald der Hauptregter in der Richtung von der ersten niedrigsten Gewchwindigkeitsstellung des Hauptreglers gegen die Ausschaltstellung hin bewegt wird, so dass im Augenblick schliesslicher Unterbrechungen des Stromkreises, die durch Unterbrechung des Neben- schlussfeldes erzeugte schädliche Induktionsspannung bezw.
Lichtbogenbildung vermieden wird.
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befindet, der Mechanismus, vermittelst dessen die Feldwechsel-und Umkohrschaltwal xo von dem Hauptregler aus bewegt witd, ausser Wirkung gehalten wird, um zu gestatten. dass die Feldwechsel- und Umkehrschaltwalze unabhängig von Hand aus um einen Winkel von 180 , d. i. in eine Stellung gedreht werden kann, in der die Motoren und demgemäss der Wagen in der entgegengesetzten Richtung angetrieben werden. Der Handgriff der Feldwochsel-und Umkehrschaltwalze bleibt auch so lange unabhängig von der drehenden Bewegung des Ilauptreglers, bis die hauptreglertrommel in die Ausschaltstellung gedreht worden ist und bis zum Zeitpunkt, nachdem die Foldwechscl-und Umkohrschaltwalzo in ihre Feldparallelschaltungs- oder Reihenstellung der Motoren gedreht worden ist.
Der genannte Mechanismus ist mit Sperrmechanismen versehen, die die Drehung des Handgriffes der Umsteuerungs- und Feldwechseltrommel vorhindern, bis der Handgri@@
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umgekehrt hat. Durch diese Mittel werden die genauen Stellungen des hauptreglers und der Umsteuerungs- und Feldwechseltrommel zueinander gesichert, was bei Reglern
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Umkehrlçhaltwalzo dar, während Bi. BI die Roihen von festen Kontakten sind, mit denen sie zusammenwirkt, wobei die Kontakte der Reihe D'mit den Ziffern 1-15, die der Reihe B2 mit 1-14 benannt sind.
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beweglichen Kontakte der Feldwechsel- und Umkehrschaltwalze Bx.
Die festen Kontakte B1, box sind an entgegengesetzten Seiten der Trommel Bx gelegen, und zwar sind die auf der einen Seite mit den Feldwicklungen dos einen der zwei vorbundgewickolten Motoren verbunden und die. der anderen Seite mit den Feldwicklungen des anderen Motors. Der Illluptreglor besitzt neun Stellungen (mit 1-9 bezeichnet), die in drei Gruppen angeordnet sind. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel sind zwei verbundgewickelte Elektromotoren angenommen, von denen jeder zwei Anker oder Ankerwicklungen besitzt, die durch die Kreise d1, d2, d3, d4 dargestellt sind.
Mit el, e2, e3, e4 sind Gruppen oder Unterteilungen der Reihenwicklungen bezeichnet, die in der Stärke so bemessen sind, um als Reihenwicklungen, wenn sie parallel und als Nebenschlusswicklungen dienen zu können, wenn sie zueinander in Reihe geschaltet sind. f, f stellen andere Gruppen und Unterteilungen der Reihenwicklungon dar, welche Gruppen nur während der Bromsperiodo eingefügt werden.
Wenn die Wicklungen e1-e4 zueinander parallel geschaltet sind, so arbeiten die Motoren als reihengewicke1te Motoren und wenn die Wicklungen e1-e4 aus ihrem parallel ge-
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gänge finden zwischen don Stellungen 3 und 4, sowie 6 und 7 statt, wenn der Hauptreglerhandgriff in Vorwärtsrichtung gedreht wird und zwischen den Kerbungen 9 und 8, 7 und 6 und-1 und 3, wenn jener Handgriff in Ruckwärtsrichtung gedreht wird. Es sei darauf hingewiesen, dass derselbe Vorgang wie beim Übergang zwischen den Stellungen 9 und 8 sich wiederholt, wenn ein Wchsel aus dem Motor- zum Generatorzustand vor sich geht, und dass ein ähnlicher Vorgang platzgreift beim Übergang zwischen der Arbeitsstellung und der Ausschaltstellung, wenn ein Wechsel aus dem Generator in den Motorzustand stattfindet.
Unter näherom Bezug auf die Fig. 2 und 2 a zeigt Schema A die beiden verbund-
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Schema (Fig. 2), das den Zustand der Motoren darstellt, wenn die Schaltwalzo des Hnuptreg) ers die erste Fahrstollung oinnimmt, sind die Verbindungen dieselben, wie in Schema J, mit der Ausnahme, dass Anlasswiderstand S kurzgeschlossen ist, der bei der geringsten Fahrgeschwindigkeit nicht nötig ist. In Schema 2 (Fig. 2), das den Zustand des Motors zeigt, wenn der Roglorhandgriff auf die zweite Fahrstellung eingestellt ist, weichen
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worden, so dass das Feld geschwächt ist. In Schema 3 (Fig. 2) wird durch Einschaltung der weiteren Widerstände/ die Feldcrrogung weiter geschwächt.
Bei weiterer Bewegung der Kurbel aus Stellung 3 in Stellung 4 werden die Motoren durch zwei Übergangsstufen aus der Reihen- ind die Reihenparallelverbindung gebracht (siehe die Schemata B und D), derart, dass das Feld des einen (rechten) Motors erst durch Ausscheidung des Widerstandes f2 \ erstarkt wird und dann der andere (linke) Motor mit seinen zwei Ankern und Feldwicklungen in üblicher Weise kurzgeschlossen wird (Schema B), während ziemlich gleichzeitig der Stromkreis durch den Anker und die Feldwicklungen des kurzgeschlossenen Motors (Schema D) unterbrochen wird, so dass sämtliche Arbeit dem einen rechten Motor überlassen bleibt.
In Schema 4 (Fig. 2) wird der kurzgeschlossene (linke) Motor wieder eingeschaltet, mit grösster Feldstärke und parallel mit dem anderen (rechten) Motor, wobei auch das Feld des letzteren gleichzeitig durch Unterbrechung der Feldwiderstände f1, f2
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Ha sei bemerkt, dass beim Durchlaufen dur verschiedenen Geschwindigkeitsstufen während der Rückdrehung des Reglerhandgriffes (Fig. 2 a) keine Veranderung der wirk- samen Windungszahl im Reihenfelde stattfindet. Die Widerstände des Nebenschlussfeldes sind kurzgeschlossen in den der Umschaltung der Anker vorausgehenden Stufen (siehe Schemata 7 und 4), worauf in den Üborgangsstollungen (K, L, N, M be ;. : w. N, 0) dicse
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Parallelzustand gebracht und parallel mit den anderen reihenwicklungen f (siehe Schema ), als Reihenwicklung in den Stromkreis geschaltet.
Die Reihenwicklungen f werden dann gänzlich aus dem Stromkreis entfernt (siehe Schema S) und zu gleicher Zeit werden die Anker-und Fo ! dverbindungen unterbrochen, wenn der Reglerhandgriff die Ausschaltstellung erreicht.
Unter Berücksichtigung der Fig. 1 soll jetzt der Stromlauf verfolgt worden, für den Fall, dass der Handgriff des Uauptreglers Ax auf die dritte Geschwindigkeitsstufc eingestellt ist und die Motoren sich in dem durch Schema 3 der Fig. 2 dargestellten De- wegungszustando befinden. Die beweglichen Kontakte der Reihe b1 der Trommel Bx sind dann in Berührung mit den festen Kontakten der Reihe und die beweglichen Kontakte
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Reihe fester Kontakte B2.
Hier teilt sich der Strom und es geht ein Teil desselben nach Kontakt 9 (Reihe B2) und von dort in die Widerstände, zu den Kontakten 18 und 19 der Reihe A1, von wo er durch die Hauptreglerkontakte nach Kontakt 17 der Reihe AI
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sich hier mit von den Kontakten 18, 19 kommenden Teil des Stromes und geht durch Kontakte des Hauptreglers nach Kontakt 16 und fliesst von dort nach Kontakt C der Reihe A1.
Darauf geht der Strom durch Anker d3 nach Kontakt 4 der Reihe Al von d) osem Kontakt durch die Kontakte des Hauptreglers Ax nach Kontakt 5 der Reihe A1 und von dort durch Anker d1 und Kontakt 3, der mit Kontakt 7 der Reihe fester
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-ich diese Stromzweige auf Kontakt 10 der Reihe B1 mit dem anderen Teil wieder ver- ''inigt, der vom Kontakte 3 der Reihe A'über die Kontakte 1 und 2 und die Wider-
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nach Kontakt 20 der Reihe A1, geht durch die Kontakte des Hauptreglers nach Kontakt 21- lino dans zur Erde.
Es sei nunmehr angenommen, dass der Hauptreglerhandgriff von der Fahrstellung 3
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herbeizuführen oder mit anderen Worten, um den Reihenschaltungszustand der Motoren in den \ erbundzustand umzuwandeln, so dass sie als Generatoren arbeiten und Strom an die Hauptleitung abgeben. Hiebei findet keine Unterbrechung des Hauptstromes statt, da, bevor das Reihenfeld unterbrochen wird, die permanenten Reihenspulen in den Stromkreis ge- haltet werden und als Verbundspulen dienen. Der Zustand der Motoren wird dann durch
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halten wird, je nachdem dieselben mit dem Schlitze zusammentreffen.
Das andere Endo der Stange 11 besitzt den Zahnstangenteil h3, der durch die Wirkung einer unter Federdruck. stehenden, in einem Führungsstück H1 beweglichen Druckplatte h4 in dauernden Eingriff mit dem Zahnrad b gehalton wird. In der Stellung, in der die Teile in vollen Linien durch die Fig. 5 und 6 dargestellt sind, ist angenommen, dass das Zahnrad mit der Achse B2X der Umsteuerungs- und Feldwechseltrommel gekuppelt ist, und dass die IIauptreglerachso 12 mit der Scheibe A4 in der Richtung des eingezeichneten Pfeiles gedreht worden ist. Hiedurch wird die Stange H zurückbewegt und damit das Zahnrad b zusammen mit chse B2x und der Umsteuorungs-und Umkelhrungstrommel in die geeignete Stellung gebracht, um den Antriebs- oder Reihenzustand der Motoren hervorzubringen.
Wenn die Teile in dieser Lage sind, und die Drehung der Hauptreglerachse in der gleichen Richtung, wie durch den Pfeil gekennzeichnet, fortgesetzt wird, so wird der Achse B2X der Umsteuerungs- und Feldwechseltrommel keine weitere Verschiebung erteilt, und zwar aus dem Grunde, weil jeder der Zähne 2-9 der Scheibe , indem er unter das äussere Ende der
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das anliegende Ende dos Schlitzes und schiebt bei Fortgang der Bewegung die Stange 11 vorwärts, bis dieselbe die in punktierten Linien in Fig. 5 und G angedeutete Stellung einnimmt. Dadurch wird das Zahnrad b derart gedreht, um die Winkelverstellung der Umsteuorungs-nnd Feldwochseltrommel um den Winkel x herbeizuführen und die Motoren in den Drems-oder Verbundzustand zu bringen.
Hat Stange H diese Stellung eingenommen, dann bewirkt eine Weiterdrehung der Scheibe A4 in der letztgenannten Richtung keine weitere Verschiebung der Stange ; dieselbe wird nur, wie schon bezüglich der ausgezogen dargestellten Stellung
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wieder in der entgegengesetzten Richtung in der durch den Pfeil bezeichneten gedreht wird, wird jener Zahn, der sich dann gerade in Schlitz h 1 befindet, gegen das anliegende Ende des Schlitzes stossen und die Stange wieder zurückschieben, wodurch die Umstencrungs- und Feldwcchseltrommel wieder in die geeignete Stellung gebracht wird, um den Antriebs-bezw.
Heihenzustand der Motoren herbeiführen zu können.
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mittelst des Zahnrades b eine Verschiebung der anderen Stange in der entgegengesetzten Kichtung, wobei die Teile so angeordnet sind, dass diese Bewegungen ohne Hindernis vor sichgehenkönnen.
Der genannte auf die Kupplung g wirkende Hebel G ist bei g1 um einen Stift drehbar und vermag sich auf diesem Drehstift ausserdem tingsweise zu verschieben, zu welchem
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kerbten Scheibe B4 kommt.
Wenn die Teile in dieser Stellung sind, kann Achse Btx der Umsteuerungs- und Feldwechseltrommel unabhängig von dem Hauptregler um den Winkel ss bewegt werden, um die Kontakte in die geeignete Stellung zur Umke. brung der Umdrebungsrichtung der Motoren zu bringen : Sobald der Hauptregler von der Ausschaltstellung fort-
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dem Ende g5 des Hebels G fortbewegt, wodurch dieses gehoben wird und das entgegengesetzte Ende des Hebels G niedergeht, so dass die Kupplung wieder in Eingriff mit dem Zahnrad gebracht ist, während die mit dem Handhebel verbundene Scheibe festgestellt wird, wodurch es unmöglich wird, die Umsteuerungs- und Feldwechseltrommel anders als vermittelst des Hauptreglers zu drehen.
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anschaulichte Stellung einnimmt) eine Freigabe der mit dem Zahnrad b verbundenen gekerbten Scheibe B4 und eine Sperrung der gekerbten Scheibe B3, und damit des Handgriffes der Feldwechsel- und Umkehrschaltwalze in jeder anderen als der Ausschaltlag@
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frei, bis einer oder der andere der Zähne g8 der Kupplung in die entsprechenden Nuten der genannten Scheiben eingetreten ist.
Scheibe A3 ist ferner mit Ansätzen a2, a2 zu Seiten der Nutung a'vorsehen, so dass, wenn Ende g5 des Hobels G, wio vorheschriebon, durch Wirkung der Feder g4 nieder-
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längsweise Verschiebung in eine Lage drücken, in der die rechtwinklige Absetzung g9 des Hebels g in Eingriff mit den Ansätzen a2 (siehe Fig. 10) der Scheibe A'kommt, so dass während dieser Zeit der Hauptregler nicht bewegt worden kann. Die Bewegung dieses Hauptreglers kann erst wieder erfolgen, wenn der genannte exzentrische Teil von dem Ansatz gO fortbewegt wird und g6 sich wieder einer der Aussperrungen auf der Scheibe B3
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Vorbundschaltung in Reihe mit den Motorankcrn eine gewisse Anzahl von Erregerwicklungen (f) belassen oder zugeschaltet werden, wodurch erreicht wird, dass bei der
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