DE1042721B - Steuerwiderstand, insbesondere feinstufiger Steuerwiderstand fuer elektrische Fahrmotoren - Google Patents

Description

• Steuerwiderstand, insbesondere f einstufiger Steuerwiderstand für elektrische Fahrmotoren Feinstufi 'ge Widerstandssteuerungen für Fahrmotoren eines elektrischen Triebfahrzeuges, insbesondere Straßenbahntriebwagens, sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt. Es wird dabei der Strom von Kollektorlamellen mittels beweglicher Bürsten abgenommen, und die einzelne Lamelle ist mit je einem Abgriffspunkt eines Widerstandssatzes verbunden. Naturgemäß ist dieser Widerstand nahe am Kollektor angeordnet, damit die notwendigen vielen Verbinder kurz werden. Zweckmäßig sind darum Kollektor und Widerstand zu einer geschlossenen Blockkonstruktion vereinigt, wobei es aus Gründen geeigneter Raumeinteirung wiederum zweckmäßig erel k3 scheint, den Kollektor und damit den ganzen Block gerade statt rund aus#tibilden. Auf Grund der notwendig gedrängten Bauweise und der geforderten Belastungen müssen die Blöcke meist künstlich gekühlt, z. B. belüftet werden. Zur Erzielung einer optimalen Kühlwirkung wird beispielsweise der Kühll-uftstrom senkrecht zur größten Fläche des Widerstandes und damit senkrecht - zur Bewegungsrichtung der Bürsten geführt.
• Es ist z. B. bekannt, einen derartigen, gerade ausgebildeten Block unter dem Wagenkasten eines Triebfahrzeuges unterzubringen. Um nun eine verbesserte Raumeinteilung zu bekommen, teilt man zweckmäßig den Gesamtwiderstand in mehrere parallel liegende Blöcke auf. die insbesondere von beweglichen, gemeinsam angetriebenen Bürsten bestrichen werden. In einem bekannten Fall sind bereits zwei parallel angeordnete Blöcke verwendet worden, die aus Gründen der Vereinfachung des -mechanischen Bürstenantriebes von den Bürsten gegensinnig bestrichen werden.
• Es entspricht aber -dem Sinn einer Anfahr- 'wie meist auch Bremssteuerung, daß nur selten alle Widerstandselemente für langeZeit eingeschaltet bleiben, sondern es sind zeitweise mehr oder minder große Teile davon ausgeschaltet. Es ist nun Aufgabe der Erfindung, die Blöcke und- den -Bürstenantrieb, so anzuordnen, daß letzterer nicht nur einfach in seiner Ausbildung bleibt, sondern dabei auch die Widerstandselemente derart gegenseitig abgeschaltet, werden, daß das durch mehrere hintereinanderliegende Blöcke streichende Kühlmittel, beispielsweise Luft, abwechselnd abgeschaltete des einen und belastete Elemente des anderen Blocks trifft, so daß möglichst der gesamte Kühlstrom voll ausgenutzt wird und vermieden wird, daß bereits erhitztes Kühlmittel zum Kühlen belasteter Widerstandselemente herangezogen wird.
• Die Erfindung betrifft nun einen durch ein Kühlmittel, z. B. Luft, gekühlten Stenerwiderstand mit inehreren Widerstandsblöcken, insbesondere einen feinstufigen Steuerwiderstand für elektrische Fahr-Motoren, an welchen der Strom mittels gegensinnig bewegter Bürsten unmittelbar oder mittelbar abgenommen wird und bei dem die Kühlmittelströmung quer zur Bewegungsrichtung der Bürsten erfolgt. Die Erfindung besteht- darin, daß die Bürstenbewegung von je zwei in Str5mungsrichtung des Kühlmittels einander folgenden Widerstandsblöcken gegensinnig erf olgt.
• Das Kühlmittel quer zur Bewegungsrichtung der Bürsten strömen und die Bürstenbewegung zweier axial hintereinanderangeordneterWiderstände gegensinnig erfolgen zu lassen, ist je für sich bekannt, je- doch wird durch eine Kühlung zweier derartiger Widerstände durch eine Querströmung des Kühlmittels die gestellte Aufgabe nicht gelöst, da hier in Strömungsrichtung jeweils gleichbelastete Widerstandsteile aufeinander folgen würden.
• - Bild 1 zeigt zwei jeweils zweiteilige Widerstandsblöcke la, 1 b, 2 a, 2 b im Grundriß; jeder Block wird von je einem Bürstenpaar bestrichen, welches von einer - gemeinsamen Bürstenbrücke 3 a, 3 b getragen wird.-'Entgegen der schematischen Darstellung ist die Bürstenbrücke nebst Kollektor zweckmäßig an der Unterseite des Blocks angeordnet, wo diese Teile geringster Erhitzung ausgesetzt sind. Die Kühlluft streicht in Richtung der gestrichelten Pfeile zwischen den einzelnen in gleicher Richtung aufgestellten Widerstandsgittern hindurch, diese kühlend. Es werden nun die Bürstenbrücken der jeweilig nebeneinanderliegenden Doppelblöcke in entgegengesetzter Pfeilrichtung durch einen seitlich liegenden, schematisch durch einen Kurbeltrieb angedeuteten Mechanismus 5, 6, 7 a, 7 b geeigneter Art bewegt. Es liegen somit in Richtung des Kühlstromes gesehen Widerstandselemente kürzester Einschaltdauer des ersten Blocks la, 1 b vor solchen länu gs ter Einschaltdauer des zweiten, 2a, 2b, und umgekehrt, so daß die Kühlwirkung des Luftstromes insgesamt über den ganzen Otierschnitt besser ausgenutzt wird als etwa, bei gleichsinniger Bewegungsrichtung aller Bürsten.
• Wie man sieht, ist die gegensinnige Bewegung der Bürstenbrücken einfach von einer gemeinsamen, seitlich an einer der beiden Enden der Blöcke angeordneten Welle4 aus zu erreichen, wobei irgendeine kinematische, nicht gezeigte Übersetzung, z. B. eine Kulissen- oder Kurvenführung zwischen Handkurbel oder Handsteuerrad bzw. Steuermotor und der Bewegun g der Bürstenbrücken eingeschaltet sein. kann. Zum Beispiel wird man zweckmäßig diese übersetzung so ausbilden, daß gleicher Handkurbelwinkelzunahme in allen Stellungen etwa gleiche Steuerwirkung entspricht, daß also z. B. beim elektrischen Bremsen ein zügiges Durchschalten möglichst gleichbleibender Bremsverzögerung über den ganzen Handkurbelbereich entspricht, also beispielsweise als Näherung nach der Formel: R=rax, wobei x der Weg oder Winkel eines Betätigungshebels, a eine Konstante, r ein nicht abschaltbarer Restwiderstand des Bremsstromkreises und R Gesamtwiderstand des Bremsstromkreises in Stellungx ist.
• Während eine ähnliche Wirkung für eine Widerstandssteuerung mit einzelnen festen Schaltstufen ohne weiteres durch geeignete Widerstandsbemessung der einzelnen Stufen seit langer Zeit erreicht wird, ist bei einer Feinstufensteuerung diese nicht etwa durch eine gleichförmige Bürstenbewegung bei verschiedener Widerstandsstufung ohne weiteres kegeben. Die Dimensionierung eines Feinstufers unterliegt Zusatzbedingungen, wie Einhaltung einer höchstzulässigen Lamellenspannung und einer maximal nach Strom als nach verfügbarem Raum höchstzulässiger Wattzahl pro Stufe bei zwar großer Kühlluftgeschwindigkeit,abernichtzugroßerKühlluftmenge.DieWiderstandsstufung kann daher im allgemeinen, nicht nach den Gesetzen der Grobstufung durchgeführt werden. Man muß vielmehr, wie es sich gezeigt hat, bei vorhandener, nach anderen physikalischen Gesetzen sich, ergebender Stufung einer gleichförtnigen Bewegung des Betätigungshehels eine entsprechende ungleichförmige Bürstenbewegung, etwa nach oben angegebenem Gesetz durch entsprechende kinematische Übersetzung zuordnen.
• Bild 2 zeigt eine andere Anordnung der Widerstandsblöcke und der Bürstenbrücken, wodurch ebenfalls bessere Ausnutzung des Kühlluftstromes erreicht werden kann. Die Symbole sind sinngemäß von Bild 1 übernommen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRüCHE: 1. Durch ein Kühlmittel, z. B. Luft, gekühlter Steuerwiderstand mit mehreren Widerstandsblökken, insbesondere feinstufiger Steuerwiderstand für elektrische Fahrmotoren, an welchen der Strom mittels gegensinnig bewegter Bürsten unmittelbar oder mittelbar abgenommen wird und bei dem die KühlmittelstrÖmung quer zur Bewegungsrichtung der Bürsten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürstenbewegung von je zwei in Strömungsrichtung des Kühlmittels einander folgenden Widerstandsblöcken gegensinnig erfolgt.
2. 2. Steuerwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Widerstandsblock in an sich bekannter Weise in mindestens zwei in der Längsrichtung hintereinander oder in der Querrichtung nebeneinander angeordnete, durch je eine Bürste bestrichene Teile unterteilt ist und die Bürsten eines Widerstandsblocks durch eine gemeinsame Bürstenbrücke miteinander verbunden sind. 3. Steuerwiderstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für sämtliche Bürsten eine gemeinsame Betätigungsvorrichtung, vorzugsweise in Gestalt einer quer zur Bürstenbewegungsrichtung liegenden Nocken- oder Kurbelwelle, vorgesehen ist, welche gegenüber den Stirnseiten der Widerstandsblöcke liegt und durch ein kinematisches Getriebe mit den Bürsten bzw. Bürstenbrücken verbunden ist. 4. Steuerwiderstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kinernatische Getriebe zwischen der vorzugsweise handbedienten Steuerwelle und den Bürsten bzw. Bürstenbrücken derart ausgebildet ist, daß möglichst über den ganzen Drehbereich der Welle gleichem Winkelzuwachs gleiche Fahr- bzw. Bremswirkung durch entsprechende Widerstandsabschaltung entspricht. 5. Steuerwiderstand nach Anspruch 4 für motorische Bremsung, dadurch gekennzeichnet, daß das kinematische Getriebe durch eine Kulissen- oder Kurvenführung gebildet ist, die nachstehender Gesetzmäßigkeit genügt: R= r a x, wobei bedeutet. x den Weg oder Winkel eines Betätigungshebels, a eine Konstante, r den nicht abschaltbaren Restwiderstand des Bremsstromkreises und R den Gesamtwiderstand des Bremsstromkreises in Stellungx. In Betracht gezogene Druckschriften-Deutsche Patentschriften Nr. 716 563, 755 137; BBC-Nachrichten, 1937, S. 115.