Elektrische Kraftanlage für den Antrieb eines Fahrzeuges. Die Erfindung bezieht siele auf eine elek trische Kraftanlage für den Antrieb eines Fahrzeuges. Dieselbe weist eine Stromquelle für einen Gleiehstrommotor mit Neben schlussfeldwicklung, eine den Motorantrieb übertragende Kupplung, welche beim Anlas sen des Fahrzeuges gleiten kann, und einen Anlass-Steuerschalter, welcher Feldstärke- Reguliermittel einschliesst.
Nebensehlussmotoren haben den Vorteil, dass3 ihre Geschwindigkeit leielht über einen grossen Bereich durch Steuerung der Feld- wieklung verändert werden kann und dass3 sie eine obere Geschwincdigkeitsbegrenzung haben, welche bei Unterbelastung rieht über sehritten wird. Wenn ausserdem ein Neben- sehlussmotor von einer Speielherbatterie ge speist wird, ist es nmöglielh, den Motor als Dy namo für das Wiederaufladen der Batterie zu benutzen. Wenn z. B. ein Nebenschluss motor als Zugmotor eines Fahrzeuges benutzt wird, kann der Motor als Bremse verwendet werden, wenn das Fahrzeug angehalten wird oder abwärts fährt, und es kann dabei die Batterie, die sonst zum Speisen des Motors dient, wieder aufgeladen werden.
Die Anlage gemässil der Erfindung zeich net sieh dadurch aus, dass der Anlass-Steuer schalter derart ausgebildet ist, dass er beim Anlassen sieh zuerst in eine Lage bewegt, in welcher der Motor an die Stromquelle bei maximaler Feldstärke angeschlossen ist, zwei tens bewirkt, dass3 die Kupplung eingerückt wird und den Antrieb überträgt und drittens, dass nach Einrückung der Kupplung die Feldstärke - Reguliermittel betätigt werden können.
Mehrere Ausführuntsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes sind auf der beiliegenden Zeichnung dargestellt, in welcher Fig. 1 das Schaltungsschema einer verein fachten Ausführungsform, Fig. 2 das Sehaltungsschema einer Aus- führungsform mit zusätzlichen Mitteln zur Aufladung einer Akkumulatorbatterie, und Fig. 3 das Schaltungsschema einer weite ren Ausführungsform mit relaisbetätigten Umkehrschaltern zeigt.
Das in Fig. 1 gezeigte Schaltungsschenma weist einen Fahrzeug-Antriebsmotor 11 auf, der durch zwei Batterien 12, 13 betrieben wird, welche in Reihe miteinander und mit einer Sicherung 14 zwischen ihnen mit dem Motor über eine negative Leitung 15 und eine positive Leitung 16 verbunden sind. Der Steuerapparat. liegst. in der positiven Leitung zwischen der Batterie und dein Motor.
Ein Hauptschütz A ist für das Schliessen des Motorankerkreises vorgesehen, welches Schütz eine IIauptbetätigun tgsspule 17 und Kontakte 18, 19 aufweist, welche geschlossen werden, wenn die Betätigungsspule 17 erregt wird. Die Betätigungsspule 17 ist mit dem negativen Pol der Batterie über eine Leitung 20 und denn positiven Pol über einen dureli einen Taster betätigten Sehalter 21 und Lei- tung 22 verbunden. Somit kann das Haupt schütz nicht geschlossen werden, es sei denn, der tasterbetätigte Schalter 21 sei geschlos sen.
Sogar wenn der tasterbetätigte Schalter 21 geschlossen ist, wird der Motorkreis durch das Schütz nicht unmittelbar geschlossen, weil ein zweites Paar Schaltkontakte 23 in Reihe mit dem Schalter 21 angeordnet ist, welche Kontakte 23 mittels einer Brücke ver bunden werden können, die mit einem Arm 24 eines Geschwindigkeites Steuerschalters verbunden ist. Die erste Wirkung des Ge- schwindigkeits-Steuerschalters bei seiner Be wegung besteht darin, die Kontakte 23 zu schliessen und den Motor anzulassen. Das Hauptschütz A besitzt auch eine Reihen wicklung 25, welche bestrebt ist, die Kon takte 18, 19 geschlossen zu halten, wenn der Motor 11 einen starken Strom aufnimmt.
Der <I>Zweck</I> der Wicklung 25 ist der, zu verhin dern, dass die Schützkontakte 18, 19 geöffnet werden, ausgenommen dann, wenn der Motor unterbelastet ist, und somit zu verhindern, dass diese Kontakte unzulässigerweise abge trennt werden.
Der Motor 11 besitzt eine Nebenschluss feldwicklung 26, welche über einen Um kehrschalter 27 einerseits mit einer negativen, zur Batterie führenden Leitung 28 und anderseits mit einer positiven Leitung 29 verbunden ist, welche an einen Regulierwider stand 30 angeschlossen ist. Der Geschwindig keitssteuerarm 24 arbeitet über den Regu lierwiderstand 30 und dient dazu, zu bestim men, wieviel Widerstand sich in Reihe mit der Nebenschlussfeldwicklung 26 befindet. Der Arm 24 ist an die positive Leitung durch eine Leitung 31 angeschlossen.
An einer Anzapfung des Widerstandes 30 befindet sich eine Verbindung 32 zu einem Kontakt 33 eines elektromagnetisch betätig ten Schalters B, der eine Betätigungswick lung 34 in Reihe mit demn Anker des Motors 11 besitzt. Die Wirkung der Wicklung 34 be steht darin, den Kontakt 33 gegen einen Kon takt 35 zu drücken, der mit der positiven Leitung verbunden ist, die zum Motor führt. Wenn daher der Schalter B betätigt wird, wird der Teil des Steuerwiderstandes 30, welcher zwischen der Leitung 32 und der Stelle auf dem Widerstand liegt, an welche der Arm 24 gebracht wurde, kurzgeschlossen. Dadurch wird der Strom in der Neben schlussfeldwicklung 26 erhöht und der Strom, der durch den Motoranker 11 aufgenommen wird, verringert.
Dies wird, bei passender Be messung der Reihenwicklung 34, bewirken, dass die Kontakte 33, 35 unterbrochen wer den und dass der Nebensehlussstrom durch die Feldwicklung 26 wieder herabgesetzt wird. Folglich wird sich der Motorstrom wieder erhöhen und die Kontakte 33, 35 wer den wieder betätigt.. Dieses abwechselnde Schliessen und Öffnen der Kontakte 33, 35 ist bestrebt, den Motorstrom auf einem Wert schwankend zu halten, welcher zwischen den Einschah-. und Abfallströmen des elektro magnetisch betätigten Sehalters liegt.
Der Motor 11 besitzt ein Paar Schleif ringe 36, 37, welche an eine Wicklung 38 einer elektromagnetisch betätigten Kupplun\- angeschlossen sind, die auf der Motorwelle zwischen dem Motor und seiner Belastung an geordnet ist. Die Schleifringe 36, 37 nehmen Strom von zwei Leitungen 39, 40 auf, von welchen eine an den gleichen Punkt des Widerstandes 30 angeschlossen ist, wie die Leitung 32, an welche der Kontakt. 33 ange schlossen ist, während .die andere Leitung an einen Punkt 41 am Ende des Widerstandes 30 angeschlossen ist.
Es ist. zu bemerken, dass sich der Punkt 41 etwas ausserhalb des Punk tes 42 befindet, an welchen die Leitung 29 der Nebenschlussfeldwieklung angeschlossen ist. Als Folge hiervon ergibt sich, dass wenn der Geschwindigkeits-.Steuerregulierarm 24 zuerst in Berührung mit dem Widerstand 30 gebracht wird, schon ein kleiner Betrag des Widerstandes 30 zwischen dem Punkt 41 und dem Punkt 42 eingeschaltet. ist, in welchen ein entsprechender Spannungsabfall entsteht: wobei der Punkt 41 relativ zum Punkt 42 positiv ist. Es folgt, dass die an die Kupp lungswicklung 38 angeschlossene Leitung 39 relativ zu der Leitung 40 positiv sein wird.
Wenn beim Anlassen des Motors der Arm 24 gegen den Punkt 42 auf dem Widerstand be wegt wird, wird er das Potential der Leitung 40 erhöhen, während das Potential der Lei tung 39 gesenkt wird. Folglich wird der Kupplungsstrom herabgesetzt und wenn der Arm 24 näher gegen die Leitung 32 zu bewegt wird, wird die Leitung 40 positiver relativ zur Leitung 39 und der Strom in der Kupp lungswicklung 38 wird umgekehrt. Die Kupp lung ist so angeordnet, dass sie mit diesem Umkehrstrom schliesst.
Der ursprüngliche, auf die Kupplung bei positiver Leitung 39 relativ zur Leitung 40 aufgedrückte Strom wird als schwacher Entmagnetisierungsstrom benutzt und dient dazu, zu gewährleisten, dass die Kupplung sicher offen, d. h. entkup- pelt ist, wenn der Motor zuerst angelassen wird.
Das Motorfeld ist gesättigt, wenn sich der Arm 24 an denn Punkt 41 befindet und dies ist der beste Zustand für das Anlassen. Der Motor läuft ohne Last an und wenn sein Feld voll erregt ist, wird er mit minimaler Ge schwindigkeit laufen. Wenn der Arm 24 sieh längs des Widerstandes 30 gegen die Leitung 32 bewegt, wird die Kupplung mit zuneh mender Kraft geschlossen und der Motor auf Belastung gebracht. Somit läuft der Motor unbelastet an, wird jedoch allmählich durch die Kupplung belastet, welche eine gesteuerte Schlüpfung gestattet. Wenn der Arm 24 nun weiter an der Leitung 32 vorbei längs des Widerstandes 30 bewegt wird, beginnt er ge nügend Widerstand in Reihe mit der Neben- sehlusswieklung 26 zu bringen, um die Ge schwindigkeit des Motors zu erhöhen.
Wenn der Motor 11 über die Kupplung 38 mit einer Zuglast verbunden wird, werden die höheren Geschwindigkeitsbereiche nur bei Belastun gen auf gerader Strecke oder leichter Stei gung erreicht und unter solchen Bedingungen wird der Sehalter B nicht in Betrieb gesetzt. Sollte jedoch Glas Fahrzeug, auf welchem die Steuerung installiert ist, eine erhöhte Stei gung haben, welche die Belastung des Motors über den Stand erhöht, bei dem der Schalter R einschaltet, ist die Wirkung die, dass der Sehalter B wie beschrieben, zeitweilig oder sogar dauernd geschlossen wird und dass die Motorgeschwindigkeit herabgesetzt wird, wälireiil sein Drehmoment (gleich wie bei einem reihengewickelten Motor) erhöht wird.
Das heisst, der Fahrzeugfahrer kann nicht, obschon eine Nebeiischlussfeldwieklungssteue- rung vorhanden ist, durch Einstellen der Steuerung auf eine zu hohe Geschwindig keit den Motor überlasten.
Wenn das Fahrzeug eine Steigung hinab fährt, wird der Motor, da er im Nebenschluss gewickelt ist, als Nutzbremse arbeiten und die Batterie aufladen, was die maximale Fahrzeuggeschwindigkeit begrenzt.
Der Umkehrschalter 27 befindet sich in Reihe mit einer Wicklung 45. Der Zweck der Wicklung 45 besteht darin, eine mechanische Verriegelungsvorrichtung für den Umkehr schalter zu betätigen, so dass er nicht umge schaltet werden kann, wenn die Feldwick- lung 26 erregt ist. Die mechanische Anord nung einer solchen Verriegelungsvorrichtung ist an sieh bekannt und braucht hier nicht weiter beschrieben zu werden. Der Motor 11 ist mit. Wendepolwieklungen 46 versehen, um die Kommutation zu unterstützen, besitzt jedoch sonst. keine Reihenwicklung.
Fig. 2 zeigt eine Schaltung, welche im wesentlichen die gleiche wie Fig. 1 ist, mit der Ausnahme, da.ss zusätzliche Vorkehrungen getroffen sind, durch welche, wenn der Mo tor 11 passend angetrieben wird, er für das Laden der Batterien verwendet werden kann. Die meisten Teile der Fig. 2 sind die glei- ehen wie die in Fig. 1 gezeigten und sind in der Zeichnung mit, gleichen Zahlen bezeich net.
Es genügt daher, die Beschreibung,- auf die Teile der Figur zu besehrä.nken. welche sieh von Fi. 7. unterscheiden.
Wenn der Motor 11 als Nutzbremse oder als Generator für das Laden der Batterie benutzt wird, ist es unerwünscht, da.ss der elektromagnetische betätigte Schalter B be tätigt wird, und dieser Schalter ist daher in Fig. ? so gezeigt, dass er mit einer 7usätz- liehen Magnetwicklung 47 auf dem gleichen Kern wie die Wicklung 34 versehen ist, w el- ehe daut dient, den Schalter l: zu polari- sieren.
Die Wicklung 47 ist durch eine Lei tung 48 mit der positiven Leitung des Mo torkreises und durch eine Leitung 49 mit der negativen Leitung 15 verbunden, so dass so lange als das Schütz A die Kontakte 18, 19 geschlossen hält, die Wicklung 47 erregt ist. Diese Erregung ist an sich nicht genügend, um die Kontakte 33, 35 zu schliessen; wenn jedoch der Motor 11 Strom von der Batterie entnimmt, wird die Wicklung 34 durch die Wicklung 47 unterstützt, um die Kontakte zu betätigen. Wenn anderseits der Motor die Batterie auflädt, wird der Strom in der Wicklung 34 umgekehrt, und es wird ihm durch die Wicklung des Stromes in der Wicklung 47 entgegengewirkt, so dass die Kontakte 33, 35 mit irgendeinem normalen Strom, der während des Aufladens vom Mo tor 11 geliefert wird, nicht betätigt werden.
Ein Aufladestrom-Steuerrelais c ist vor gesehen, welches eine Nebenschlusswicklung 50, die wie die Wicklung 47 im Betrieb dauernd erregt ist, eine Reihenwicklung 51 in Reihe mit den Wicklungen 25 und 34 und normalerweise geschlossene Kontakte 52, 53 aufweist, welche geöffnet werden, wenn der Ladestrom zur Batterie einen vorbestimmten Wert übersteigt. Die Kontakte 52, 53 dienen, wenn sie geschlossen sind, dazu, den Wider stand 30 mittels Leitungen 54, 55 kurzzu schliessen; wenn sie jedoch offen sind, brin gen sie den Widerstand 30 in Reihe mit der Nebenschlussfeldwicklung 26 des Motors 11, wodurch dessen Stromstärke und die Grösse des Ladestromes herabgesetzt wird.
Im Be trieb vibrieren diese Kontakte so, wie die Kontakte 33, 35 vibrieren, jedoch nur, wenn der Strom in der Laderichtung fliesst, wo gegen die Kontakte 33, 35 nur vibrieren, wenn der Strom in der Entladerichtung fliesst. Die Kontakte 52, 53 können durch die Überbrückung eines Paares von Kontakten 56 mittels eines Brückenstückes 57 kurzge schlossen werden.
Das Brückenstück 57 ist auf einer Steuerstange 58 angeordnet, welche auch ein Brückenstück 59 für die Verbindung von Kontakten 60 trägt, die in der Leitung 40 liegen, welche zu der Kupplungswicklung 38 verläuft. Ferner trägt die Steuerstange 58 ein Brückenstück 61, um Kontakte 62 in einer Leitung 63 zu schliessen, welche den Tasterschalter 21 und den Schalter 23 kurz schliessen kann, der normalerweise die Haupt schützwicklung 17 betätigt. Wenn die Steuer stange 58 nach rechts bewegt ist, wie es in der Zeichnung gezeigt ist, sind die Kontakte 62 offen, die Kontakte 52, 53 kurzgeschlos sen und der Kupplungskreis 40 ist geschlos sen. Dies ist die Lage für normales Laufen des Motors 11, der seinen Strom von der Batterie aus bezieht.
Wenn die Steuerstange 58 nach links bewegt wird, sind die Kontakte 56 und 60 geöffnet und die Kontakte 62 ge schlossen. Dies bringt die Kontakte 52, 53 in Betrieb, verhindert die Einschaltung der Kupplung 38 und bewirkt, dass die Kontakte 18, 19 unabhängig von der Lage des Taster schalters 21 oder des Geschwindigkeitsreglers 24, welcher an die Kontakte 23 angeschlossen ist, geschlossen bleiben. Dies ist die Lage der Teile für die Benutzung des Motors 11 als Dynamo zum Laden der Batterie.
Ein Einphasen-Käfigankermotor 64 ist. auf dem Fahrzeug vorgesehen, der Verbin dungen 65,166 zu einem Stecker besitzt, der, wenn es gewünscht wird, mittels einer bieg samen Leitung mit. einer Hauptspeiseleitung verbunden werden kann. Zwei L berbrük- kungsteile 67, 68 sind auf der Steuerstan=ge 58 vorgesehen und wenn. diese nach links in die Batterieaufladestellung gezogen werden, schliessen sie die Kontakte 69 bzw. 70, wel che den Motor 64 in den Kreis einschalten.
Da der Kupplungskreis 38 bei 60 unterbro chen ist, wird der Motor 11 von den Fahr zeugrädern abgetrennt und wird durch den Motor 64. als Dynamo angetrieben, um die Batterie aufzuladen. An dem Einphasen- Käfigankermotor 64 ist keine Anlasswicklung erforderlich, da er durch den Gleichstrom motor 11 angelassen wird, sobald die Kon takte 18, 19 sich schliessen, wobei der Motor 11 für diesen Zweck Strom aus der Batterie entnimmt.
Statt die Leitung 39 des Kupplungs kreises mit einem Ende des Widerstandes 30 zu verbinden, wie in dem inm Zusammenhany mit Fig. 1 beschriebenen Beispiel, ist diese Leitung über einen veränderlichen Wider stand 71 und Leitung 72 zur negativen Lei tung 15 geführt. Die Leitung 40 geht wie vorher zu einem Zwischenpunkt des Wider standes 30 und der Umkehrschalter 27, statt dass er durch die Leitung an den Punkt 42 in Fig. 1 angeschlossen ist, ist an den End punkt 73 angeschlossen. Die Kupplungswiek- lung 38 ist bei 74 an Erde gelegt, und es ist eine zweite Kupplungswicklung 75 zwischen dem Schleifring 37 und denm Rahmen des Fahrzeuges angeschlossen.
Die zweite Wicklung 75 der Kupplung wirkt als Entmagnetisierungswickltung; sie ist notwendig, da- der Feldstrom des Motors 11, wenn er als Generator arbeitet, veränderlich ist, und ein Abzweigen der Entmagnetisie- rungsspannung von demn Ende des Wider standes 30, wie in Fig. 1, unpraktisch sein würde. Die Wicklung 75 ist in solchem Sinne gewickelt, dass sie der Hauptkupp lungswicklung 38 entgegenwirkt und der Wert des Stromes an sieh wird durch den veränderlichen Widerstand 71 reguliert, so dass er genügt, die Kupplung zu entmnagne- tisieren, wenn die Wicklung 38 ausser Be trieb gesetzt wird.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungs form, welche die in Fig. 2 gezeigten Teile umfasst, bei welchen der U mkehrschalter dureh Relaisspulen 80, 81 betätigt wird. Insoweit als die in Fig. 3 gezeigten Teile die Bleiehen wie die in Fig. 2 gezeigten sind und gleich arbeiten, sind sie in Fig. 3 mit den Bleiehen Bezugszahlen versehen und eine wei tere Beschreibung dieser Teile ist nicht not wendig. Es ist jedoch zu beachten, dass die Kontakte 18, 19 des Hauptsehützes mit demn einen Pol der Batterie und die Reihenspule 25 mit demn entgegengesetzten Pol verbun den sind, statt dass diese beiden Teile in einer Leitung von gleieher Polarität einge schaltet sind. Dieser Unterschied ist unwe- sentlich vom Standpunkt der Wirkungs weise aus.
Zum Einschalten der Relaisspulen 80, 81 ist ein Doppelwählerschalter 82 vorgesehen, welcher durch eine Leitung 83 und die Kon takte 21 und 23 mit der Batterieleitung 16 verbunden ist. Der Wählerschalter 82 legt daher Batteriespannung auf die eine oder andere der zwei Leitungen 84, 85, von wel- ehen eine für Betätigung des Motors in einer Richtung und die andere für die umgekehrte Richtung gewählt wird. Wenn zuerst der Kreis betrachtet wird, der an die Leitung 84 angeschlossen ist, so ist ersiehtlich, dass die ser zu Kontakten 86 führt, welche durch die Relaiswicklung 80 gesteuert werden, dann zu einem Kontakt 87, der durch die Relaiswick lung 8l gesteuert wird.
Alle diese Kontakte sind normalerweise geschlossen und daher wird die Betätigung des Wählerschalters 82, um die Leitung 84 stromführend zu machen, die Relaiswicklung 80 erregen. Die Wirkung ist die, den beweglichen Kontakt bei 86 in Berührung mit dem Kontakt 89 zu bringen, welcher Strom von der Batterie über die Kontakte 18, 19 erhält, vorausgesetzt, das Schütz < 1 sei geschlossen. Der Kontakt 89 ist so angeordnet, da.ss er geschlossen wird, be vor der Kontakt 86 unterbrochen wird, und die Relaiswicklung 80 wird sich daher selbst halten. Um einen momentanen Kurzsehluss der Kontakte 18, 19 zu verhindern, ist ein Widerstand 90 im Stromkreis vorhanden.
Die Erre-tui;y der Relaiswicklung 80 bringt auch einen beweglichen Kontakt 91 in Berührung mit einem Kontakt 92 und ver bindet dadurch die Nebensehlusswieklung 26 mittels einer Leitung 93 mit der Leitung 16. Das andere Ende der Nebensehlusswieklung ist mittels Leitung 94 und Kontakten 95 mit dem Widerstand 30 und dann mit dem an dern Pol der Batterie verbunden.
Sollte die Bedienungsperson nun den Wä.hlersehalter 82 so drehen, dass er auf der Leitung 85 statt. der Leitung 8.1 steht, be steht die Wirkung darin, den Batteriestrom über Leitung 85 mit den Kontakten 96 zu verbinden, welche durch die Relaiswicklung 81 gesteuert werden, die Relaiswicklung 81 wird jedoch nicht erregt, weil ihr Kreis an den Kontakten 97 infolge des Umstandes unterbrochen ist, dass die Relaiswicklung 80 bereits erregt ist.
Der Motor fährt daher fort, in der gleichen Richtung zu laufen, und sogar, wenn die Bedienungsperson den Steuerkreis an den Kontakten 23 unter bricht, wird das Relais 80 nicht abfallen, bis die gegenelektromotorische Kraft des Mo tors 11 unter die Haltespannung des Relais 80 gefallen ist. Der Kreis über den Kontakt 97 wird vervollständigt, wenn das Relais 80 abfällt, so dass, wenn der Motor wieder ange lassen wird, die Spule 81 erregt wird, die Kontakte 96, 99 über einen Widerstand 100 in gleicher Weise wie die Kontakte 86, 89 über den Widerstand 90 betätigt werden, und ein Kreis zu der Nebenschlusswicklung von der Leitung 16 über Leitungen 101, 102 zum Kontakt 103 und dann über Kontakt 95 und Leitung 94 zu der Nebenschlusswicklung 26 hergestellt wird.
Das andere Ende der Wicklung 26 ist über Leitung 93 und Kon takt 91, welcher nun unten geschlossen ist, an den Widerstand 30 angeschlossen. Somit wird der Strom durch die Nebenschlusswick lung in der entgegengesetzten Richtung flie ssen, als er vorher geflossen war. Die Relais sind auch so angeordnet, dass sie Kontakte 104, 105 betätigen, welche parallel zuein ander, jedoch über Leitungen 106, 107 in Reihe mit der Betätigungsspule 17 des Hauptschützes A geschaltet sind. Welche der Relaiswicklungen 80 oder 81 auch immer er regt ist, wird die Betätigungsspule 17 durch das Schliessen irgendeines der Kontakte 104 oder 105 erregt. Diese Arbeitsfolge gewähr leistet, dass Strom nicht auf den Motoranker aufgedrückt werden kann, bis der Feldkreis vervollständigt worden ist.
Die Betätigungs spule ist jedoch abgeschaltet, wenn der Mo tor angehalten wird, so dass kein Energiever lust auftritt.
In Reihe mit den Spulen 47, 50 der Sehalter 34 und 51 ist ein Widerstand 108 vorgesehen. Der Zweck dieses Widerstandes besteht darin, dass ein Draht für den Wider- stand benutzt werden kann, welcher durch Änderungen der Temperatur nicht wesent lich beeinflusst werden kann und daher zu gewährleisten, dass die Wicklungen der Spu len 47, 50 bei den gleichen Stromwerten ar beiten, nachdem der Apparat für einige Zeit in Gebrauch ist und erwärmt ist, wie sie es tun, wenn er kalt ist.
Die Vorteile der Verwendung einer magnetischen Kupplung auf die in den Schemas gezeigte Weise bei einem Traktions- antrieb sind 1. Durch Entkupplung des Motors von den Rädern kann der Motor als Batterie- Aufladegenerator benutzt werden.
2. Durch Entkupplung des Motors von den Rädern. kann der Motor als Hilfsantrieb benutzt werden.
3. Es wird gewährleistet, dass auf den Motor keine mechanische Belastung ausgeübt wird, wenn sich der Hauptschütz öffnet, so dass keine Lichtbogenbildung infolge starker Belastungsströme möglich ist.
4. Es wird ein sanftes Anlassen ohne Stufen gewährleistet.
5. Es ist eine zuverlässige L berbelastungs- Schlüpf einstellung vorgesehen.
Electric power plant for driving a vehicle. The invention relates to an elec tric power plant for driving a vehicle. The same has a power source for a DC motor with secondary circuit field winding, a clutch that transmits the motor drive and which can slide when the vehicle is started, and a starter control switch which includes field strength regulating means.
Shunt motors have the advantage that3 their speed can easily be changed over a large range by controlling the field balance and that3 they have an upper speed limit, which is exceeded in the event of underload. In addition, if a bypass motor is fed by a storage battery, it is possible to use the motor as a dynamo for recharging the battery. If z. B. a shunt motor is used as a traction motor of a vehicle, the motor can be used as a brake when the vehicle is stopped or downhill, and it can be recharged the battery, which is otherwise used to power the motor.
The system according to the invention is characterized in that the start-up control switch is designed in such a way that when it is started it first moves into a position in which the motor is connected to the power source at maximum field strength, and secondly causes 3 the clutch is engaged and transmits the drive and, thirdly, that after the clutch has been engaged, the field strength regulating means can be operated.
Several exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the accompanying drawing, in which FIG. 1 shows the circuit diagram of a simplified embodiment, FIG. 2 shows the schematic diagram of an embodiment with additional means for charging an accumulator battery, and FIG. 3 shows the circuit diagram of another Embodiment with relay operated reversing switches shows.
The circuit diagram shown in FIG. 1 has a vehicle drive motor 11 which is operated by two batteries 12, 13 which are connected in series with one another and with a fuse 14 between them with the motor via a negative line 15 and a positive line 16 are. The control apparatus. lying. in the positive lead between the battery and your engine.
A main contactor A is provided for closing the motor armature circuit, which contactor has a main actuation coil 17 and contacts 18, 19 which are closed when the actuation coil 17 is energized. The actuating coil 17 is connected to the negative pole of the battery via a line 20 and the positive pole via a switch 21 and line 22 actuated by a button. Thus, the main contactor cannot be closed unless the button-operated switch 21 is closed.
Even when the button-operated switch 21 is closed, the motor circuit is not immediately closed by the contactor, because a second pair of switching contacts 23 are arranged in series with the switch 21, which contacts 23 can be connected by means of a bridge connected to an arm 24 a speed control switch is connected. The first action of the speed control switch as it moves is to close contacts 23 and start the engine. The main contactor A also has a series winding 25, which strives to keep the con tacts 18, 19 closed when the motor 11 receives a strong current.
The <I> purpose </I> of the winding 25 is to prevent the contactor contacts 18, 19 from opening, except when the motor is underloaded, and thus to prevent these contacts from being unduly disconnected.
The motor 11 has a shunt field winding 26 which is connected via a reversing switch 27 on the one hand to a negative line 28 leading to the battery and on the other hand to a positive line 29 which was connected to a regulating resistor 30. The speed control arm 24 operates through the regulator resistor 30 and is used to determine how much resistance is in series with the shunt field winding 26. The arm 24 is connected to the positive lead by a line 31.
At a tap of the resistor 30 there is a connection 32 to a contact 33 of an electromagnetically actuated th switch B, which has an actuating winding 34 in series with the armature of the motor 11. The effect of the winding 34 be is to press the contact 33 against a con tact 35 which is connected to the positive line leading to the motor. Therefore, when the switch B is operated, the part of the control resistor 30 which lies between the line 32 and the point on the resistor to which the arm 24 was brought, short-circuited. As a result, the current in the secondary field winding 26 is increased and the current that is absorbed by the motor armature 11 is reduced.
Given the appropriate measurement of the series winding 34, this will have the effect that the contacts 33, 35 will be interrupted and that the shunt fault current through the field winding 26 will be reduced again. As a result, the motor current will increase again and the contacts 33, 35 who actuated the again .. This alternating closing and opening of the contacts 33, 35 strives to keep the motor current fluctuating at a value which between the Einah-. and waste streams of the electromagnetically operated Sehalters is.
The motor 11 has a pair of slip rings 36, 37 which are connected to a winding 38 of an electromagnetically operated clutch, which is arranged on the motor shaft between the motor and its load. The slip rings 36, 37 receive current from two lines 39, 40, one of which is connected to the same point of the resistor 30 as the line 32 to which the contact. 33 is connected, while .die other line is connected to a point 41 at the end of the resistor 30.
It is. it should be noted that the point 41 is located slightly outside the point 42 to which the line 29 of the shunt field is connected. As a result of this, when the speed control arm 24 is first brought into contact with the resistor 30, a small amount of the resistor 30 between the point 41 and the point 42 is switched on. in which a corresponding voltage drop occurs: where point 41 is positive relative to point 42. It follows that line 39 connected to clutch winding 38 will be positive relative to line 40.
If, when starting the engine, the arm 24 is moved against the point 42 on the resistor, it will increase the potential of the line 40, while the potential of the line 39 is lowered. As a result, the clutch current is decreased and as the arm 24 is moved closer to the line 32, the line 40 becomes more positive relative to the line 39 and the current in the clutch winding 38 is reversed. The coupling is arranged in such a way that it closes with this reverse current.
The original current impressed on the coupling when line 39 is positive relative to line 40 is used as a weak demagnetizing current and serves to ensure that the coupling is securely open, i.e. H. is disengaged when the engine is started first.
The motor field is saturated when the arm 24 is at point 41 and this is the best condition for starting. The motor starts with no load and when its field is fully excited it will run at minimum speed. When the arm 24 is moved along the resistor 30 against the line 32, the clutch is closed with increasing force and the motor is loaded. Thus, the engine starts with no load, but is gradually loaded by the clutch, which allows controlled slip. If the arm 24 is now moved further past the line 32 along the resistor 30, it begins to bring sufficient resistance in series with the secondary circuit 26 in order to increase the speed of the motor.
If the motor 11 is connected to a tensile load via the coupling 38, the higher speed ranges are only reached with loads on a straight line or a slight incline and under such conditions the Sehalter B is not put into operation. If, however, the glass vehicle on which the control is installed has an increased incline, which increases the load on the motor above the level at which the switch R switches on, the effect is that the switch B as described, temporarily or even is permanently closed and that the motor speed is reduced, while its torque (same as a series-wound motor) is increased.
This means that the vehicle driver cannot overload the engine by setting the control to too high a speed, even though a bypass field control is available.
When the vehicle is going down an incline, since the motor is shunted, it will act as a regenerative brake and charge the battery, which will limit the maximum vehicle speed.
The reversing switch 27 is in series with a winding 45. The purpose of the winding 45 is to actuate a mechanical locking device for the reversing switch so that it cannot be switched when the field winding 26 is energized. The mechanical arrangement of such a locking device is known per se and need not be described further here. The engine 11 is with. Reversing poles 46 provided to support the commutation, but otherwise has no series winding.
Fig. 2 shows a circuit which is essentially the same as Fig. 1, except that additional provisions are made by which, when the motor 11 is properly driven, it is used for charging the batteries can. Most of the parts of FIG. 2 are the same as those shown in FIG. 1 and are denoted by the same numbers in the drawing.
It is therefore sufficient to refer the description to the parts of the figure. which see from Fi. 7. distinguish.
If the motor 11 is used as a regenerative brake or as a generator for charging the battery, it is undesirable that the electromagnetic operated switch B is operated, and this switch is therefore shown in FIG. shown in such a way that it is provided with an additional magnetic winding 47 on the same core as the winding 34, before it serves to polarize the switch 1 :.
The winding 47 is connected by a line 48 to the positive line of the motor circuit and by a line 49 to the negative line 15, so that as long as the contactor A keeps the contacts 18, 19 closed, the winding 47 is energized. This excitation is not sufficient in itself to close the contacts 33, 35; however, when the motor 11 is drawing power from the battery, winding 34 is assisted by winding 47 to operate the contacts. On the other hand, when the motor is charging the battery, the current in winding 34 is reversed, and it is counteracted by winding the current in winding 47 so that contacts 33, 35 are connected to any normal current that occurs during charging of the Mo gate 11 is supplied, cannot be operated.
A charging current control relay c is seen in front of which a shunt winding 50, which like the winding 47 is constantly excited in operation, a series winding 51 in series with the windings 25 and 34 and normally closed contacts 52, 53, which are opened when the charging current to the battery exceeds a predetermined value. The contacts 52, 53 are used, when they are closed, to short the counter stand 30 by means of lines 54, 55; However, if they are open, they bring the resistor 30 in series with the shunt field winding 26 of the motor 11, whereby the current strength and the size of the charging current is reduced.
In operation, these contacts vibrate as the contacts 33, 35 vibrate, but only when the current is flowing in the charging direction, where the contacts 33, 35 only vibrate when the current is flowing in the discharging direction. The contacts 52, 53 can be short-circuited by bridging a pair of contacts 56 by means of a bridge piece 57.
The bridge piece 57 is arranged on a control rod 58, which also carries a bridge piece 59 for the connection of contacts 60 which lie in the line 40 which runs to the coupling winding 38. Furthermore, the control rod 58 carries a bridge piece 61 in order to close contacts 62 in a line 63, which can short-circuit the push button switch 21 and the switch 23 which normally actuates the main contactor winding 17. When the control rod 58 is moved to the right, as shown in the drawing, the contacts 62 are open, the contacts 52, 53 are short-circuited and the coupling circuit 40 is closed. This is the condition for normal running of the motor 11, which draws its power from the battery.
When the control rod 58 is moved to the left, the contacts 56 and 60 are open and the contacts 62 closed. This brings the contacts 52, 53 into operation, prevents the engagement of the clutch 38 and causes the contacts 18, 19 to remain closed regardless of the position of the push button switch 21 or the speed controller 24, which is connected to the contacts 23. This is the location of the parts for using the motor 11 as a dynamo to charge the battery.
A single phase squirrel cage motor 64 is. provided on the vehicle, the connec tions 65,166 has to a plug, which, if desired, by means of a bendable wire with. can be connected to a main feed line. Two bridging parts 67, 68 are provided on the control rod 58 and if so. these are pulled to the left into the battery charging position, they close the contacts 69 and 70, wel che switch on the motor 64 in the circuit.
Since the clutch circuit 38 is interrupted at 60, the motor 11 is disconnected from the vehicle wheels and is driven by the motor 64 as a dynamo in order to charge the battery. On the single-phase squirrel cage motor 64, no starting winding is required because it is started by the DC motor 11 as soon as the con tacts 18, 19 close, the motor 11 drawing power from the battery for this purpose.
Instead of connecting the line 39 of the coupling circuit to one end of the resistor 30, as in the example described in conjunction with Fig. 1, this line is via a variable counter-71 and line 72 to the negative device 15 Lei. The line 40 goes as before to an intermediate point of the counter stand 30 and the reversing switch 27, instead of being connected by the line to the point 42 in FIG. 1, is connected to the end point 73. The clutch winding 38 is connected to earth at 74, and a second clutch winding 75 is connected between the slip ring 37 and the frame of the vehicle.
The second winding 75 of the clutch acts as a demagnetizing winding; it is necessary because the field current of the motor 11 is variable when it is working as a generator, and branching off the demagnetizing voltage from the end of the resistor 30, as in FIG. 1, would be impractical. The winding 75 is wound in such a way that it counteracts the main coupling winding 38 and the value of the current is regulated by the variable resistor 71 so that it is sufficient to demagnetize the coupling when the winding 38 is out of order is set.
FIG. 3 shows a further embodiment which comprises the parts shown in FIG. 2, in which the reversing switch is actuated by relay coils 80, 81. Insofar as the parts shown in Fig. 3 are the lead like those shown in Fig. 2 and work the same, they are provided in Fig. 3 with the lead reference numerals and a white direct description of these parts is not not agile. It should be noted, however, that the contacts 18, 19 of the main contactor are connected to one pole of the battery and the series coil 25 to the opposite pole, instead of these two parts being connected in a line of the same polarity. This difference is insignificant from the point of view of the mode of action.
To switch on the relay coils 80, 81, a double selector switch 82 is provided, which is connected to the battery line 16 by a line 83 and the contacts 21 and 23. The selector switch 82 therefore applies battery voltage to one or the other of the two lines 84, 85, one of which is selected for operating the motor in one direction and the other for the reverse direction. If the circuit connected to the line 84 is considered first, it can be seen that the water leads to contacts 86 which are controlled by the relay winding 80, then to a contact 87 which is controlled by the relay winding 8l.
All of these contacts are normally closed and therefore actuation of selector switch 82 to energize line 84 will energize relay winding 80. The effect is to bring the movable contact at 86 into contact with contact 89, which receives power from the battery through contacts 18, 19, provided that the contactor <1 is closed. Contact 89 is arranged to close before contact 86 is broken and relay winding 80 will therefore hold itself. In order to prevent a momentary short circuit of the contacts 18, 19, a resistor 90 is provided in the circuit.
The Erre-tui; y of the relay winding 80 also brings a movable contact 91 into contact with a contact 92 and thereby connects the secondary fault circuit 26 by means of a line 93 with the line 16. The other end of the secondary fault circuit is by means of line 94 and contacts 95 with it the resistor 30 and then connected to the other pole of the battery.
The operator should now turn the selector holder 82 so that it takes place on the line 85. the line 8.1 is, the effect is to connect the battery power via line 85 to the contacts 96, which are controlled by the relay winding 81, but the relay winding 81 is not energized because its circuit at the contacts 97 is interrupted as a result is that the relay winding 80 is already energized.
The motor will therefore continue to run in the same direction, and even if the operator breaks the control circuit at contacts 23, relay 80 will not drop out until the back electromotive force of Mo sector 11 falls below the holding voltage of relay 80 is. The circuit across contact 97 is completed when relay 80 drops out, so that when the motor is restarted, coil 81 is energized, contacts 96, 99 through resistor 100 in the same way as contacts 86, 89 operated via resistor 90 and a circuit to the shunt winding from line 16 via lines 101, 102 to contact 103 and then via contact 95 and line 94 to shunt winding 26 is established.
The other end of the winding 26 is connected to the resistor 30 via line 93 and con tact 91, which is now closed at the bottom. Thus, the current will flow through the bypass winding in the opposite direction than it did before. The relays are also arranged in such a way that they actuate contacts 104, 105 which are connected in parallel to one another, but in series with the actuating coil 17 of the main contactor A via lines 106, 107. Whichever of the relay windings 80 or 81 it is excited, the actuating coil 17 is excited by the closure of any one of the contacts 104 or 105. This sequence of operations ensures that current cannot be forced onto the motor armature until the field circuit has been completed.
However, the actuation coil is switched off when the engine is stopped, so that no energy loss occurs.
A resistor 108 is provided in series with the coils 47, 50 of the holder 34 and 51. The purpose of this resistor is that a wire can be used for the resistor which cannot be significantly influenced by changes in temperature and therefore to ensure that the windings of the coils 47, 50 work at the same current values after the apparatus has been used and warmed up for some time, as they do when it is cold.
The advantages of using a magnetic coupling in the manner shown in the diagrams on a traction drive are 1. By decoupling the motor from the wheels, the motor can be used as a battery charging generator.
2. By decoupling the motor from the wheels. the motor can be used as an auxiliary drive.
3. It is guaranteed that no mechanical stress is exerted on the motor when the main contactor opens, so that no arcing is possible due to high load currents.
4. Gentle starting without steps is guaranteed.
5. Reliable overload / slip adjustment is provided.