DE102423C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 20: Eisenbahnbetrieb.

In der Patentschrift Nr. 98569 ist ein Schaltungs- und Regelungssystem für Elektromotoren gezeigt, bei welchem bei Ausschaltung und Umschaltung des Motors in einen Generator an Stelle der ebenfalls ausgeschalteten Feldmagnetwicklung eine Hülfsfeldmagnetwicklung oder Nebenspule in den Arbeitsstromkreis ,eingeschaltet wird, welche eine für das sofortige Angehen des Ankers ausreichende Magnetisirung der Feldmagnete sichert und welche selbstthätig aus dem Arbeitsstromkreis ausgeschaltet und zur Verstärkung der Wirkung der Hauptfeldmagnetwicklung umgeschaltet wird, sobald der Motor als Generator arbeitet bezw. die äufsere Stromzufuhr aufhört.

Bei dem den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Schaitungs- und Regelungssystem für Elektromotoren ist nun die Abänderung getroffen, dafs bei Ausschaltung und Umschaltung des Motors in einen Generator ein Stromkreis zwischen der Steuerung (Controller) und dem Motorgenerator hergestellt wird, welcher mit Hülfe einer von der Hauptfeldmagnetwicklung getrennten oder mit dieser verbundenen Hülfsfeldmagnetwicklung oder Nebenspule die Erhaltung eines magnetischen Feldes sichert, welche Nebenspule auch in Stromschlufs mit dem Anker verbleibt, während den Bremsen Strom zugeführt wird.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel soll die erwähnte Hülfswicklung von der Hauptwicklun.g getrennt und nur zu gewissen Zeiten eingeschaltet sein, nämlich wenn die äufsere Stromzuleitung unterbrochen ist und die Steuerung (Controller) sich in der Ausschaltstellung befindet.

Die Stromschlufsbürsten und Stromschi ufsstücke der Steuerung sind so zu einander angeordnet, dafs, wenn die Schaltkurbel in die Ausschaltstellung gedreht wird, die Ankerverbindungen umgekehrt werden und der Stromkreis durch die oben erwähnte Hülfsmagnetwicklung vervollständigt wird. Diese Wicklung wird, da sie im Stromkreis des Ankers liegt, stets eine gewisse Magnetisirung des Feldmagneten sichern, so lange der Wagen unter den oben angegebenen Bedingungen läuft, und der nun als Generator dienende Motor wird, sobald gebremst oder angehalten werden soll, augenblicklich angehen und die hierzu verlangte Stromarbeit leisten.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen der vorliegenden Schaltvorrichtung und den schon bekannten ähnlichen Apparaten besteht darin, dafs für den Motor bezw. den Generator ein magnetisches Feld erhalten wird, nachdem die Stromzufuhr von der Stromquelle her aufgehört hat; während bei anderen Schaltungssystemen der Stromkreis von der Schaltvorrichtung nach dem Motor in der Ausschaltstellung unterbrochen ist, bleibt bei dem vorliegenden Schaltungssystem stets ein Stromkreis zwischen der Schaltvorrichtung und dem Motor bestehen.

Bei dem vorliegenden Schaltungssystem hat sich herausgestellt, dafs der von den Motoren nach Umwandlung in Generatoren erzeugte Strom anfänglich, d. h. beim Angehen der Motoren, zu stark ist. Um diesen Ueberschufs an Strom unterzubringen, mufs auf der Bremsseite der Steuerung mehr, d. h. ein gröfserer Widerstand eingeschaltet sein als auf der Kraftseite desselben. Dieser Ueberschufswiderstand ist in eine geeignete Anzahl von Abtheilungen getheilt, welche der Reihe nach ausgeschaltet werden, sobald der Bremscylinder der Steuerung gedreht wird. Der Ueberschufswiderstand ist für gewöhnlich unthätig und kommt nur zur Wirkung, wenn der Bremsstromkreis geschlossen wird. Der Strom für den Bremsstromkreis fliefst durch den Haupt- und den Ueberschufswiderstand, während der Strom von dem Kraftsystem nur durch den Hauptwiderstand geht.

Eine selbsttätige Schaltvorrichtung regelt die Stärke des erzeugten Stromes, falls die Stromstärke im Bremsstromkreis zu grofs wird, was z. B. der Fall ist, wenn der Führer zu schnell Widerstand ausschaltet, wodurch der ganze Apparat gefährdet werden würde. Diese Schaltvorrichtung besteht aus einem Elektromagneten , dessen Spule mit den Bremsen in Reihe geschaltet ist. Der Anker dieses Elektromagneten ist drehbar in seinem Schwerpunkt aufgehängt, wodurch seine durch das Wippen oder Schaukeln des Wagens bedingten Schwingbewegungen bedeutend verringert werden. Der Anker vermag ein Paar Stromschlufsstücke zu schliefsen , welche einen Nebenschlufs von gröfserem oder geringerem Widerstand zu den Feldmagnetwicklungen des Generators herstellen, wodurch dieselben und somit auch der erzeugte Strom geschwächt werden. Bei einer vorher zu bestimmenden unteren Grenze des von dem Generator gelieferten Stromes wird der Nebenschlufs um die Feldmagnete selbstthätig geöffnet; die Schaltvorrichtung ist dann wieder fähig, bei einem Ueberschufs an Strom sofort aufs Neue in Thätigkeit zu treten.

Wenn aufser für den Motorwagen auch für etwaige Anhängewagen elektrische Bremsen vorgesehen sind, so kommt es mitunter vor, dafs der Erdschlufs bei dem Anhängewagen ein besserer ist als bei dem Motorwagen, und wenn die Bremsen in mehrfacher Verbindung mit der Erde stehen, so führt dies zu Mifslichkeiten; wenn nämlich der Strom den Motoren in gewöhnlicher Weise durch einen an die Axe angeschlossenen Stromkreis zugeführt wird, so geht der Strom alsdann nicht durch das Rad oder die Räder des Motorwagens zur Erde, sondern er durchfliefst die Bremsmagnet-■wicklung des Motorwagens, welche an die Axe angeschlossen ist, und geht von da durch die Bremsmagnetspulen des Anhängewagens zur Erde, wodurch die Bremsen des Motorwagens und des Anha'ngewagens angezogen werden. Sind die Wagen nur wenig belastet, so hat das nichts auf sich, denn der Motor kann die Wirkung der Bremsen überwinden und die Wagen mit den angezogenen Bremsen noch bis zu einer Stelle ziehen, an welcher der Erdschlufs des Motors ein guter ist, worauf sich die Bremsen von selbst lösen und der Wagenzug wie vorher weiter fährt. Ist jedoch der Wagenzug schwer belastet, so kann er sich nicht mehr so viel vorbewegen, bis eine für den Motorwagen gut leitende Erdschlufsstelle erreicht ist.

Um diesen Uebelstand zu beseitigen, bleiben die Bremsen wie vorher in Parallelschaltung, aber anstatt jede einzelne Bremsspule an ihre zugehörige Axe anzuschliefsen, werden die den Erdschlufs vermittelnden Enden der Magnetspulen mit einem besonderen Draht verbunden, welcher durch den ganzen Zug geleitet und auf dem Motorwagen an einen Erdschlufs angelegt ist. Wenn jetzt der Erdschlufs bei dem Motorwagen mangelhaft ist, so geht der Strom durch den Motor oder die Motoren und hat keinen Einflufs auf die Bremsen.

Handelt es sich um einen aus zwei oder mehreren Wagen zusammengesetzten elektrischen Eisenbahnzug, so müssen Vorkehrungen getroffen sein, um den Stromdurchflufs durch die elektrischen Bremsen regeln zu können. Diese Regelung hat den Zweck, die Gewichtsunterschiede der einzelnen Wagen auszugleichen, die Differenz der Gesammtbremswirkung des Mechanismus auf den Anhängewagen oder den vereinigten Effect der Bremswirkung der Bremsen auf den Motorwagen aufzuheben und schliefslich den Unterschied des elektrischen Widerstandes in den Bremsmagnetwicklungen zu beseitigen. Dies wird dadurch erreicht, dafs man geeignete Widerstände in den Stromkreis der verschiedenen Bremsen einschaltet, derart, dafs jedem Wagen gerade genügend Bremskraft oder Bremswirkung gegeben wird, um sich selbst bezw. sein eigenes Gewicht unabhängig von den anderen Wagen zu bremsen. Z. B. können die Bremsen des Motorwagens in einfacher Parallelschaltung und diejenigen auf den Anhängewagen in Parallelschaltung mit einander verbunden sein, aber in Reihe mit der Stromzuführung; eine geeignete Regelungsvorrichtung zwischen Stromzuleitung und den Bremsen dient zum Regeln des diesen letzteren zugeführten Stromes.

Auf beiliegender Zeichnung ist die Erfindung veranschaulicht.

Fig. ι ist eine schematische Ansicht, welche die Einrichtung der Steuerung und die Anordnung der Stromkreise durch den Motor erläutert. Es sind zwei Reihen durch einen Zwischenraum getrennter Stromschlufsstücke auf

dem aus nicht leitendem Material gefertigten Schaltcylinder angeordnet, während eine dritte Reihe geeignet ist, Stromverbindungen von dem äufseren Stromkreis zu empfangen.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Motors und einer selbsttätigen Nebenschlufsschaltvorrichtung für die Feldmagnete.

Fig. 3 und 4 zeigen in schematischer Darstellung die Schaltung des Motors mit der Stromzuleitung für Vorwärts- und Rückwärtsgang.

Fig. 5 und 6 sind ähnliche Ansichten wie Fig. 3 und 4 und veranschaulichen die selbstthätig stattfindenden Stromverbindungen nach erfolgter Ausschaltung der Steuerung; die Hülfsmagnetwicklung ist an den Anker angeschlossen, der Motor wirkt als Generator.

Fig. 7 und 8 zeigen den Motor als Generator, in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung laufend, bei einer Stellung der Steuerung, welche den Ankerstrom zum Durchfliefsen der Hauptfeldmagnetwicklungen des Motors zwingt, sind aber sonst dieselben Ansichten wie Fig. 5 und 6.

Fig. 9 zeigt die Stromverbindungen zwischen der Steuerung und den Bremsmagneten auf dem Motor- und Anhängewagen und erläutert ferner die Einrichtung zum Regeln des den Bremsen eines jeden Wagens zugeführten Stromes.

Fig. 10 erläutert die Einrichtung der Umsteuervorrichtung.

Fig. 11 ist eine Einzelansicht der Nebenschi ufsvorrichtung.

Die Bürsten oder Stromschlufsstücke sind in einer senkrechten Linie mit den den Motor und die Bremse regelnden Stromschlufsstücken angeordnet, und zwar befinden sich von den letzteren die für den Motor auf der linken und die für die Bremse auf der rechten Seite. Die Bürsten sind in der Ausschaltstellung im Gegensatz zu den bekannten Steuerungen noch mit einigen der Stromschlufsstücke auf der Bremsseite des Schaltcylinders in Verbindung. Sind die Bürsten in dieser Stellung, so sind die Hültsmagnetwicklungen von hohem Widerstand an die Enden der Ankerwicklung angeschlossen, welche durch die Querverbindungen auf der Schaltwalze umgekehrt sind; der Motor arbeitet jetzt als Generator, wobei er Strom durch diese Feldmagnetwicklung schickt.

Wenn die Bürsten auf oder über der punktirten Linie 2-2 (Fig. 1) links von der Mittelstellung stehen, so wird der Strom dem Motor so zugeführt, dafs dieser als Triebmaschine arbeitet und den Wagen vorwärts bewegt; der Strom nimmt dann in folgender Weise seinen Weg durch den Wagen.

Der von der Stromzuleitung bezw. dem Leitungsdraht C (Fig. 1) kommende Strom geht zur Bürste T, Stromschlufsstück oder Stromschlufsplatte 10, von hier zur Platte 11, zur Bürste 13, durch den Widerstand R zur Bürste 15, mit welcher die Bürste 16 verbunden ist, von letzterer über die Platten 17, 18 zur Bürste 21, dann durch den Draht 23 nach der Bürste 20, über die Platten 24, 25 zur Bürste 26, durch den Draht 28, durch die Feldmagnetwicklung F und schliefslich von hier durch den Draht 27 zur Erde. Durch weiteres Bewegen der Bürsten nach links werden die einzelnen Abtheilungen des Widerstandes R der Reihe nach kurz geschlossen, bis schliefslich der Motor unmittelbar mit der Stromzuleitung C verbunden ist. Diese Schaltung wird durch Fig. 3 dargestellt. Fig. 4 zeigt dieselbe Schaltung, nur dafs die Beziehung der Feldmagnete und des Ankers mit Hülfe der Umsteuervorrichtung umgekehrt ist und der Motor in der entgegengesetzten Richtung läuft.

Wenn die Bürsten die in Fig. 1 gezeigte Stellung einnehmen, so ist der Motor infolge der Querverbindungen zwischen den Stromschlufsplatten auf der Bremsseite, welche denen auf der Kraftseite entgegengesetzt sind, in einen Generator umgewandelt und die Richtung des durch den Anker fliefsenden Stromes ist mit Bezug auf das Feld umgekehrt. Läuft unter dieser Voraussetzung der Wagen durch seine lebendige Kraft weiter, so wird ein Strom erzeugt, der folgendermafsen fliefst:

Von dem Anker A geht der Strom durch den Draht 22 nach der Bürste 21, von hier über die Platten 35, 34 durch die Feldmagnetspule f von hohem Widerstand zur Erde G¹, von hier gemäfs der punktirten Linie 36 nach der Nebenschlufsvorrichtung S, über die Platten 30 und 29 zur Bürste 20 und endlich durch Draht 23 nach dem Anker A zurück. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wird bei dieser Stellung des Schaltcylinders die Bremsspule B¹ durch die Nebenschlufsvorrichtung S in Nebenschlufs gebracht. Aus der Zeichnung ergiebt sich ferner, dafs der Generator der Hülfsmagnetwicklung f Strom zusendet, dafs die Hauptmagnetwicklung geöffnet ist und dafs die Bremsmagnetwicklung B¹ mittelst der Schaltvorrichtung S in Nebenschlufs gebracht ist, wie dies in Fig. 5 für Vorwä'rtsfahrt und in Fig. 6 für Rückwärtsfahrt veranschaulicht ist.

Wird der Schaltcylinder jetzt so gedreht, dafs die Bürsten auf oder über der punktirten Linie 1-1 (Fig. 1) rechts von der Ausschaltstellung stehen, so ist der Stromverlauf folgender:

Von dem Anker A, durch den Draht 22 nach der Bürste 21, über die Platten 35, 45, nach der Bürste 26, durch den Draht 28, die Feldmagnetwicklung F, den Draht 27, zum Erdschlufs G¹, von da nach dem Erdschlufs G, dann durch die Wicklung M des selbsttätigen Ausschalters, die Bremsmagnetspule jB¹, zur

Bürste B, von hier durch die Stromschlufsstücke 32, 31 \ zur Bürste 31, durch den Widerstand i?, die Bürsten 15 und 16, die Stromschlufsplatten 30 und 29, die Bürste 20 und den Draht 23 zum Anker.

Diese soeben beschriebene Schaltung entspricht der schematischen Darstellung in Fig. 7; die Hülfsmagnetwicklung ist kurz geschlossen. Dies ist indessen für die Erfindung nicht wesentlich, denn die Wirkung der Schaltung würde nicht in Frage gesetzt werden, auch wenn die HUlfswicklung geöffnet wäre, wie mit punktirter Linie angedeutet. Durch weitere Drehung des Schaltcylinders in derselben Richtung werden nur weitere Widerstände eingeschaltet, so dafs eine Beschreibung des Stromlaufes nicht mehr nothwendig ist. Fig. 8 zeigt die Schaltung wie Fig. 7 mit dem Unterschied, dafs der Motorgenerator in entgegengesetzter Richtung läuft. Aus Gesagtem ergiebt sich, dafs der Bremsstromkreis mehr Widerstand enthält als der Kraftstromkreis, denn ersterer schliefst beide Widerstände R und J?¹ ein , letzterer aber nur den Widerstand R.

Die Bürsten 20, 21 (Fig. 10) der Umsteuervorrichtung werden von einer mittelst Umsteuerhebels 50 zu verschiebenden Schubstange aus nicht leitendem Material getragen, derart, dafs die beiden mit biegsamen Drähten 23, 22 an den Anker A angeschlossenen Bürsten 20, 21 zwecks Herstellung der gewünschten Schaltungen entsprechend verschoben werden können, um entweder mit den Stromschlufsplatten 29, 35 oder 60, 29 in leitende Verbindung zu kommen. Durch die Umstellung der Bürsten 20, 21 wird, wie sich dies leicht aus den zugehörigen Stromkreisen erkennen läfst, die Stromrichtung umgekehrt, der Motor läuft dann in entgegengesetzter Richtung wie vorher. Man hat es also durch einfache Umstellung des Steuerhebels 50 in der Hand, den Wagen vorwärts oder rückwärts laufen zu lassen.

In der Praxis hat es sich herausgestellt, dafs mitunter der Strom für die Bremsen von den Führern zu schnell angestellt wird und dafs derselbe dann eine für die ganze Einrichtung gefährliche Stärke erreicht. Um eine solche schädliche Stromsteigerung zu verhüten, wird der in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausschalter verwendet, welcher aus einer einen geeigneten Widerstand R³ enthaltenden Nebenschlufsleitung 42 und Stromschlufsstücken D und D¹ besteht; das Stromschlufsstück D ist an dem hebelartigen Anker M¹ befestigt, welcher in seinem Schwerpunkt g drehbar aufgehängt ist. Die Nebenschlufsleifung wird durch den Magnetrahmen und den Verbindungsdraht 43 vervollständigt. Die Spule M befindet sich in Reihenschaltung mit den Bremsmagneten; ein Stromüberschufs bewirkt das Anziehen des Ankers M\ welches ein sofortiges Schliefsen der Stromschlufsstücke D und D¹ zur Folge hat, wodurch ein Theil des die Feldmagnete umfliefsenden Stromes durch den Widerstand R^s und die Leitung 42 abgezweigt wird. Es empfiehlt sich, den Anker M¹ möglichst in seinem Schwerpunkt aufzuhängen, um die durch das Wippen des Wagens bewirkten Schwingungen des Ankerhebels M¹ auf das geringste Mafs zu beschränken. Eine kleine Feder mit Steirschraube kann zum Regeln des Ausschlages der Ankerhebelschwingungen benutzt werden.

In Fig. 9 ist der Motorwagen mit C und der Anhängewagen mit C" bezeichnet. Die Steuerung E befindet sich in der in Fig. 1 gezeigten Schaltung mit dem Motor und ist durch die Leitungen e und 36 in einfacher Parallelschaltung mit ■ den Bremsmagneten B¹ und B'². Dies ist aber nicht der Fall bei den Bremsmagneten -B³ Bⁱ und B^b; diese sind zwischen den Leitungen 36 und 37 parallel und mit einer zwischen die Leitungen e und 37 eingesetzten Regelungsspule / von geeignetem Widerstand in Reihe geschaltet.

Geeignete

Vorkehrungen ermöglichen eine Regelung des Widerstandes der Spule J und damit des nach der Bremsmagnetgruppe des Anhängewagens C" Uberfliefsenden Stromes mit Bezug auf die Bremsmagnetgruppe des Motorwagens C¹. Die elektrische Verbindung zwischen den Bremsen geschieht durch eine Metallleitung, während die Rückleitung durch einen Draht e¹ an die Axe des Motorwagens bezw. an Erde gelegt ist.

Fig. ι ι zeigt den Schaltcylinder im Querschnitt und erläutert die Beziehung zwischen den Bürsten und der Nebenschlufsvorrichtung S. Letztere besteht aus zwei auf der Rückseite der Steuerung befindlichen und mit einander verbundenen Bürsten S, welche auf den Stromschlufsstücken 30 und 32 schleifen und mit diesen in leitender Verbindung stehen, wenn der Schaltcylinder die in Fig. 1 1 bezw. Fig. 1 gezeigte Stellung einnimmt. Wird der Schaltcylinder in Richtung des Pfeiles (Fig. 11) weiter gedreht, so kommen die Bürsten 16 und B, welche mit dem äufseren Stromkreis verbunden sind, aufser Berührung mit den Stromschlufsstücken 30 und 32, während die in ähnlicher Weise über Aussparungen oder nicht mit Stromschlufsplatten versehene Stellen des Schaltcylinders tretenden Nebenschlufsbürsten 5 unthätig bleiben; der Stromkreis ist alsdann offen. Wird dagegen der Schaltcylinder in der entgegengesetzten Richtung gedreht, so kommt eine der Bürsten S in leitende Berührung mit der Stromschlufsplatte oder Stromschlufsrippe 17, während die andere geöffnet bleibt. Hieraus ergiebt sich, dafs die Nebenschlufsvorrichtung 5 nur eingeschaltet ist, wenn die Steuerung die in Fig. 1 angegebene Stellung einnimmt.

Claims (1)

1. Pa tent-A nsprOche:

   Bei dem durch Patent Nr. 98569 geschützten Schaltungs- und Regelungssystem für Elektromotoren die Abänderung, dafs durch die Ausschaltung und Umschaltung des Motors in einen Generator gleichzeitig ein Stromkreis zwischen, dem Regelungsschalter und dem Motorgenerator hergestellt wird, welcher mit Hülfe einer von der Feldmagnetwicklung getrennten oder mit dieser verbundenen Hülfsfeldmagnetwicklung die Erhaltung eines magnetischen Feldes sichert, so dafs der Motorgenerator stets und augenblicklich die für das Bremsen erforderliche Energie zu liefern vermag.

   Bei dem Schaltungssystem nach Anspruch 1 eine Vorrichtung, um beim Bremsen den anfänglich von dem Motorgenerator erzeugten Stromüberschufs unschädlich zu machen, bestehend aus einem in den Bremsstromkreis eingeschalteten Ueberschufswiderstand, dessen einzelne Abtheilungen durch Drehen des Bremscylinders des Regulirapparates der Reihe nach ausgeschaltet werden können.

   Bei einem Schaltungssystem nach Anspruch 1 eine selbstthätig wirkende Schaltvorrichtung, welche das Auftreten von die Motoreinrichtung gefährdenden Stromstärken des erzeugten Bremsstromes verhindert, bestehend aus einem Elektromagneten, dessen Spule mit den Bremsen in Reihe geschaltet ist, während der möglichst in seinem Schwerpunkt aufgehängte Anker einen Nebenschlufs von bestimmtem Widerstand um die Feldmagnetwicklungen des Generators zu legen vermag, wodurch der erzeugte Strom herabgemindert wird, bis bei einer festgesetzten unteren Grenze der Stromstärke der Nebenschlufsstromkreis sich selbstthätig wieder öffnet.

   Bei einem Schaltungssystem nach Anspruch 1 eine Vorrichtung, um bei mangelhaftem ■ Erdschlufs das Festbremsen und Stehenbleiben des nöthigenfalls mit Anhängewagen versehenen Motorwagens zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, dafs man die Spulen der parallel geschalteten Bremsen nicht einzeln für sich an Erde legt, sondern mit einer besonderen, durch den Wagen bezw. Wagenzug geführten Leitung verbindet, welche auf dem Motorwagen an Erde gelegt ist, so dafs bei mangelhaftem Erdschlufs der Strom durch den Motor geht und keinen Einflufs auf die Bremsen ausübt.

   Bei einem Schaltungssystem nach Anspruch 1 eine Vorrichtung, um den Stromdurchflufs durch die elektrischen Bremsen gemäfs dem jeweilig erforderlichen Kraftbedarf zu regeln, dadurch gekennzeichnet, dafs man die Bremsen des Motorwagens parallel schaltet, die mit einander parallel geschalteten Bremsen des Anhängewagens in eine Gruppe vereinigt und diese Gruppe als ein Ganzes in Reihe mit der Stromquelle schaltet, wobei eine durch geeignete Vorkehrungen zu bethätigende veränderliche Widerstandsspule eine Regelung des nach den Bremsen des Anhängewagens überfliefsenden Stromes mit Bezug auf den in den Bremsen des Motorwagens zur Wirkung kommenden Strom ermöglicht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.