DE106438C

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Publication number: DE106438C
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Publication date: 1900-01-01

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 20: Eisenbahnbetrieb.CLASS 20: Railway operations.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 10. August 1897 ab.Patented in the German Empire on August 10, 1897.

Fig. ι der Zeichnung zeigt eine schaubildliche Darstellung eines mit der Neuerung versehenen Schalters. Fig. 2 zeigt das Arbeitsbild der Schaltung in schematischer Darstellung. Fig. Ι of the drawing shows a diagrammatic representation of one provided with the innovation Switch. Fig. 2 shows the working diagram of the circuit in a schematic representation.

Für Motoren in Bahnanlagen und dergl. ist es wünschenswerth, dafs beim Ingangsetzen des Motors eine beständige Beschleunigung des Ankers eintritt, bis die gewünschte Geschwindigkeit erreicht wird. Bei den gewöhnlichen Hauptstrommotoren entsteht in dem Anker eine gegenelektromotorische Kraft, welche den durch den Motor fliefsenden Strom schwächt. Diese Verminderung der Stromstärke hat eine Abnahme der. Zugkraft des Motors zur Folge, so dafs auch dessen Beschleunigung eine geringere wird, bis zu dem Zeitpunkt, wo die zum gleichmäfsigen Antrieb des Motors erforderliche Zugkraft vorhanden ist. Diese Verringerung der Beschleunigung des Motors oder des Zuges bedeutet einen Zeitverlust bei der Erzielung der gewünschten Geschwindigkeit. Durch vorliegende Erfindung wird eine Regelung von Bahnmotoren erstrebt, bei welcher die Beschleunigung eine gleichmäfsige oder annähernd gleichmäfsige ist, bis die erforderliche oder gewünschte Geschwindigkeit erzielt wird. Von diesem Zeitpunkt an hört die Beschleunigung auf, und es tritt eine gleichmäfsige Geschwindigkeit ein. Eine derartige gleichmäfsige Beschleunigung ergiebt, ,dafs die Zuggeschwindigkeit um ein bestimmtes Mafs pro Secunde zunimmt. Würde die gleichmäfsige Beschleunigung beibehalten, so würde sehr bald die Geschwindigkeit eine zu hohe sein. Die Beschleunigung hört daher nach vorliegender Erfindung auf, sobald die gewünschte Geschwindigkeit erreicht ist, und diese wird dann gleichmäfsig erhalten. Dadurch soll erreicht werden, dafs die eigentliche Geschwindigkeit, mit welcher der Zug fahren soll, in einem kürzeren Zeitraum und mit einem geringeren Arbeitsaufwand erzielt wird.For motors in railway systems and the like, it is desirable that when starting up of the motor there is a constant acceleration of the armature until the desired speed is achieved. In ordinary main-current motors, a counter-electromotive force arises in the armature, which causes the weakens the current flowing through the motor. This reduction in amperage has a Decrease in. Pulling force of the motor, so that its acceleration is also less until the point in time when it is necessary to drive the motor evenly Pulling force is present. This decrease in the acceleration of the engine or the train means a loss of time in achieving the desired speed. By present In accordance with the invention, the aim is to regulate rail motors in which the acceleration a uniform or approximately uniform until the required or desired Speed is achieved. From this point on the acceleration stops and a steady speed occurs a. Such a uniform acceleration shows that the train speed increases by a certain amount per second. Would the steady acceleration maintained, the speed would soon be too high. The acceleration therefore stops according to the present invention as soon as the desired speed is reached, and this is then evenly maintained. This is to ensure that the actual speed with which the train should run, in a shorter period of time and with a shorter one Workload is achieved.

In Fig. 2 ist M ein Motor, „welcher durch den Stromabnehmer T Strom empfängt. Der Feldmagnet ist mit einer Anzahl Spulen F, F¹, F'² und F^s versehen, und in den Stromkreis können Widerstände R\ R-, R³, Rⁱ und i?⁵ eingeschaltet werden. Den festen Contacten 1 bis g stehen bewegliche Contacte 1^A bis α,^Λ gegenüber, ' welche mit den ersteren in geeigneter und verschiedenartiger Weise in Berührung kommen. Die Contacte 1^A bis g^A sind als Streifen auf der Mantelfläche eines Cylinders angeordnet und in Fig 2 abgewickelt dargestellt. Der Theil D des Cylinders ist von dem Theil E, wie durch die Linie X-X angedeutet, isolirt.In FIG. 2, M is a motor “which receives current through the pantograph T”. The field magnet is provided with a number of coils F, F ¹ , F ' ² and F ^s , and resistors R \ R-, R ³ , R ⁱ and i? ^{5 can be} switched on. The fixed contacts 1 to g are ^{opposed to movable contacts 1 A} to α ^,, which come into contact with the former in suitable and different ways. The contacts 1 ^A to g ^A are arranged as strips on the outer surface of a cylinder and are shown developed in FIG. The part D of the cylinder is isolated from the part E, as indicated by the line XX.

Der Motor M ist mit einem grofsen Feldmagneten ausgestattet, dessen Eisenkern -nicht vollständig gesättigt ist, so dafs irgend eine beliebige Aenderung in der Anzahl der Amperewindungen die Geschwindigkeit des Ankers wesentlich beeinflufst. Bei vorliegender Erfindung ist es erforderlich, dafs der Widerstand des magnetischen Stromkreises sehr niedrig ist, und dafs die Windungen des Feldmagnelen verändert werden können, ohne dafs, selbst bei grofser Belastungsschwankung, Funkenbildung am Commutator auftritt. Mit anderen Worten, der Motor mufs für eine gröfsere Leistung gebaut sein als diejenige, welche von ihm verlangt wird.The motor M is equipped with a large field magnet, the iron core of which is not completely saturated, so that any change in the number of ampere-turns has a substantial influence on the speed of the armature. In the present invention it is necessary that the resistance of the magnetic circuit is very low and that the windings of the field magnet can be changed without sparking at the commutator, even with great fluctuations in the load. In other words, the engine must be built to perform better than what is required of it.

Die erste Handhabung des Reglers zum Anlassen des Motors ist die, dafs der Schaltcylinder DE in die Stellung gemäfs Fig. 1The first use of the controller to start the engine is that the shift cylinder DE is in the position according to FIG. 1

gedreht wird, die durch die Linie A¹ (Fig. 2) angedeutet ist. Dadurch wird folgender Stromkreis geschlossen: von dem Stromabnehmer T durch die Windungen des Feldmagneten, den AnkerM, die Widerstände R⁵, R\ R³, R*, R¹, Contact 3, Contactstreifen 3·*- und weiter nach dem Streifen 9^A, da die Streifen 3^A bis 9^A mit einander in elektrischer Verbindung stehen. Von dem Streifen 9^A gelangt der Strom nach 9 und von da nach einer Vorrichtung zum selbstthätigen Bewegen des Reglercylinders. Diese Vorrichtung besteht aus einem Schaltwerk, dessen Schaltrad G sich auf der Welle der Schaltwalze befindet. Die Bewegung des Schalthebels H kann selbtthätig in verschiedener Weise erzielt werden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Hebel H drehbar an dem zweiarmigen Hebel / befestigt, dessen anderes Ende mit einem Magnetkern / verbunden ist, der von der Spulet umgeben wird. Die Spule K ist in die Leitung α eingeschlossen, welche von dem Contactstück 9 abzweigt. Das selbstthätige Aus- und Einschalten der Spule K kann in folgender Weise geschehen: Die Leitung α schliefst aufser der Spule K den Draht b ein, welcher zu' Windungen für den Magneten Q. ausgebildet ist und durch den Draht g an Erde liegt. Gegenüber dem Kern des Magneten ζ) ist ein als Anker dienender Hebel N drehbar angeordnet, welcher bei der Anziehung durch den Magneten Q. an dem Contactstück O einen Anschlag findet, welches Contactstück durch einen Draht c mit dem Draht a in Verbindung steht. Dadurch wird der Stromkreis von dem Contactstück 9 ab durch den Draht a, die Verbindung c, das Contactstück O, den Hebel N, den Draht b, die Spulen des Magneten Q. und den Draht g bis zur Erde geschlossen. Am Hebel η greift eine Feder ρ an, welche den Hebel nach dem Anschlag 5 und aufser Berührung mit dem Contactstück 0 zu ziehen strebt. Wird also der Cylinder durch den Wagenführer in die Stellung A¹ (Fig. 2) gedreht, so wird der Strom durch den Motor und sä'mmtliche Widerstände geschlossen, so dafs er weiter durch das Contactstück 9, den Draht a, die Spule K, den Draht b, die Windungen des Magneten Q. und den Draht g nach der Erde fliefst. Sobald der Strom durch die Windungen der Spule K läuft, wird der Kern J in die Spule hineingezogen und somit der Hebel / in schwingende Bewegung versetzt, entgegen der Wirkung der Feder L, so dafs der Schalthebel H in der Pfeilrichtung (Fig. 2) vorwärts bewegt wird. Diese erste Bewegung des Hebels H hat keinen Einfiufs auf die Steuerungswalze, da an der betreffenden Stelle des Schaltrades G vor der Spitze des Schalthebels sich kein Zahn befindet. Bei dem durch Feder L veranlafsten Rückgang des Hebels I legt sich die Spitze des Schalthebels H hinter den ersten Zahn des Schaltrades G. Unter diesen Umständen beginnt der Motor seine beschleunigte Bewegung. Sofort kommt auch eine gegenelektromotorische Kraft im Motor zur Wirkung, welche, falls dieselbe unbehindert bleibt, eine Abnahme der Beschleunigung bewirkt. Das Entstehen dieser elektromotorischen Gegenkraft im Motor veranlafst auch eine Verminderung der Stromstärke in den Windungen des Magneten Q.. Die Spannung der Feder P ist derart gewählt oder geregelt, dafs, wenn die Stromstärke bis zu einer gewissen Grenze sinkt, die Feder ihrer Spannung nachgiebt und den Ankerhebel N von dem Contactstück O abzieht. Dadurch wird der Strom an dieser Stelle unterbrochen und die Spule K in den Stromkreis wieder eingegeschaltet. Die Folge hiervon ist, dafs der Kern J wieder in die Spule K hineingezogen und der Schalthebel H vorwärts bewegt wird. Dieser Hebel erfafst hierbei den ersten Zahn des Schaltrades G und dreht diesen und somit auch den Schaltcylinder derart, dafs der Contactstreifen 4^A mit dem Contact 4 in Berührung kommt, wodurch der Widerstand R¹ ausgeschaltet wird. Dieses hat zur Folge, dafs der den Motor durchfliefsende Strom seine erste Stärke wieder annimmt, so dafs während dieser Zeit eine annähernd gleichmäfsige Beschleunigung erzielt wird. Infolge der gröfseren Stromstärke wird der Magnet Q genügend stark erregt, um den Hebel N wieder gegen das Contactstück O ziehen zu können, wodurch wieder die Spule K kurz geschlossen wird. Die Folge davon ist, dafs der Schalthebel H unter Einwirkung der Feder L wieder in seine frühere Stellung zurückgezogen wird und seine Spitze sich hinter den nächsten Zahn des Schaltrades legt. Dieser Zustand wird so lange aufrecht erhalten, bis die Stromstärke im Motor M bis zu einer gewissen Grenze verringert wird, so dafs alsdann die Anziehungskraft des Magneten Q. auf den Hebel JV von der Feder P überwunden wird. Diese zieht wiederum den Hebel von dem Anschlage O ab, so dafs der Kurzschlufs der Spule K wieder unterbrochen und letztere wirksam wird. Das Schaltrad G wird daher um einen Zahn weiter gedreht, wodurch das Contactstück 5 mit dem Streifen 5^A in Berührung tritt. Diese selbstthätige Weiterschaltung setzt sich so lange fort, bis der Streifen 8^A mit dem Contactstück 8 in Berührung kommt, wobei dann sämmtliche Widerstände ausgeschaltet sind. Schon bei der ersten Stellung A¹ sind der Contactstreifen ι ^A und der Streifen 2 ^A mit dem Contactstück ι bezw. dem Contactstück 2 in Berührung gekommen. Die beiden Streifen 1^A und 2^A stehen mit einander in leitender Verbindung. Die Contactstücke 1 und 2 bilden die Endpoleis rotated, which is indicated by the line A ¹ (Fig. 2). This closes the following circuit: from the current collector T through the windings of the field magnet, the armature M, the resistors R ⁵ , R \ R ³ , R *, R ¹ , Contact 3, contact strips 3 * - and further to strip 9 ^A , since the strips 3 ^A to 9 ^A are in electrical connection with one another. From the strip 9 ^A, the stream passes to 9 and from there to a device for moving the self-acting Reglercylinders. This device consists of a switching mechanism, the switching wheel G of which is located on the shaft of the switching drum. The movement of the shift lever H can be achieved independently in various ways. In the illustrated embodiment, the lever H is rotatably attached to the two-armed lever /, the other end of which is connected to a magnetic core /, which is surrounded by the coil. The coil K is included in the line α , which branches off from the contact piece 9. The automatic switching on and off of the coil K can be done in the following way: The line α includes the wire b on the coil K , which is formed into turns for the magnet Q. and is connected to earth through the wire g. Opposite the core of the magnet ζ), a lever N serving as an anchor is rotatably arranged, which when attracted by the magnet Q. finds a stop on the contact piece O , which contact piece is connected to the wire a by a wire c . This closes the circuit from the contact piece 9 through the wire a, the connection c, the contact piece O, the lever N, the wire b, the coils of the magnet Q. and the wire g to earth. A spring ρ acts on the lever η and tends to pull the lever towards the stop 5 and on contact with the contact piece 0. If the cylinder is turned into position A ¹ (Fig. 2) by the driver, the current through the motor and all resistors is closed, so that it continues through the contact piece 9, the wire a, the coil K, the wire b, the turns of the magnet Q. and the wire g flow to earth. As soon as the current runs through the turns of the coil K , the core J is drawn into the coil and thus the lever / is set in oscillating motion, against the action of the spring L, so that the switching lever H forwards in the direction of the arrow (Fig. 2) is moved. This first movement of the lever H has no influence on the control roller, since there is no tooth at the relevant point on the switching wheel G in front of the tip of the switching lever. When the lever I retracts caused by spring L , the tip of the shift lever H lies behind the first tooth of the shift wheel G. Under these circumstances, the motor begins its accelerated movement. Immediately a counter-electromotive force also comes into effect in the motor, which, if it remains unhindered, causes a decrease in the acceleration. The emergence of this counter-electromotive force in the motor also causes a reduction in the current intensity in the windings of the magnet Q .. The tension of the spring P is selected or regulated in such a way that, when the current intensity drops to a certain limit, the spring yields its tension and pulls the anchor lever N from the contact piece O. As a result, the current is interrupted at this point and the coil K is switched back into the circuit. The consequence of this is that the core J is drawn back into the coil K and the switching lever H is moved forward. This lever grasps the first tooth of the ratchet wheel G and rotates this and thus also the switch cylinder in such a way that the contact strip 4 ^A comes into contact with the contact 4, whereby the resistor R ^{1 is} switched off. The consequence of this is that the current flowing through the motor assumes its initial strength again, so that an approximately uniform acceleration is achieved during this time. As a result of the greater current strength, the magnet Q is excited enough to be able to pull the lever N against the contact piece O again, whereby the coil K is again short-circuited. The consequence of this is that the shift lever H is pulled back into its previous position under the action of the spring L and its tip lies behind the next tooth of the ratchet wheel. This state is maintained until the current intensity in the motor M is reduced to a certain limit, so that the force of attraction of the magnet Q. on the lever JV is then overcome by the spring P. This in turn pulls the lever off the stop O so that the short circuit of the coil K is interrupted again and the latter becomes effective. The ratchet wheel G is thus further rotated by one tooth, occurs whereby the contact piece 5 with the strip 5 ^A into contact. This automatic switching continues until the strip 8 ^A comes into contact with the contact piece 8, in which case all resistors are switched off. Even in the first position A ¹ , the contact ^{strip ι A} and the strip 2 ^A with the contact piece ι respectively. the contact piece 2 came into contact. The two strips 1 ^A and 2 ^A are in conductive connection with one another. The contact pieces 1 and 2 form the end poles

der Wickelungen F bezw. F¹ des Feldmagneten, so dafs, so lange die Streifen ι^A und 2^A mit den Contactstücken 1 und 2 in Berührung stehen, die Drahtwindungen Fund F¹ kurz geschlossen werden, in welchem Zustande sie während der ganzen Zeit bleiben, in welcher die Widerstände i?¹, R'² u. s. w. nach einander ausgeschaltet werden. Während dieser Zeit verbleiben also nur die Wickelungen F², F³ u. s. w. im Stromkreise, um in dem Eisen des Ankers magnetische Kraftlinien zu erzeugen. Die von der Reglerwalze getragenen Streifen besitzen eine solche Länge und die übrige Anordnung ist derartig getroffen, dafs die gewünschte Geschwindigkeit des Motors erreicht wird, wenn der Reglercylinder, wie oben beschrieben, in seine letzte Stellung gelangt, welche durch die Linie B¹ (Fig. 2) angedeutet ist. Während dieser Zeit nimmt die Beschleunigung annähernd gleichmäfsig zu; indessen überschreitet die letztere das gewünschte oder normale Mafs um ein Geringes, während die einzelnen Widerstände nach einander ausgeschaltet werden, worauf die Beschleunigung unter der Einwirkung der gegenelektromotorischen Kraft um ein Geringes unter das normale oder gewünschte Mafs fällt. Würde der. Motor in diesem Zustande verbleiben können, so würde seine Geschwindigkeit bedeutend gröfser werden, als erforderlich ist. Durch die geeignete Anordnung und Wahl der Zähne am Schaltrade G hört die selbstthätige Wirkung des Reglers an dieser Stelle auf, wobei zu beachten ist, dafs bis zu dieser Stelle ein grofser Theil der Feldmagnetwickelung kurz geschlossen und unthätig ist. Um die weitere Beschleunigung des Motors zu verhindern und den Motor mit gleichmäfsiger Geschwindigkeit weiter arbeiten zu lassen, dreht der Wagenführer den Cylinder in die Lage C¹ (Fig. 2). Dadurch werden die Wickelungen F und F¹ eingeschaltet, sobald die Contactstreifen i^A und 2^A die Contacte 1 und 2 verlassen. Der durch den Stromabnehmer T zugeführte Strom durchfliefst dann sämmtliche Windungen des Magnetfeldes, so dafs die Feldstärke des Motors M vergröfsert und die Stromstärke durch die gegenelektromotorische Kraft des Ankers vermindert wird, bis der Motor und somit auch der Zug eine gleichmäfsige Geschwindigkeit besitzen. Die Bewegung des Cylinders in die Stellung C^l hat keinen Einflufs auf die Widerstände. Der Strom durchfliefst die Feldmagnetwickelung und gelangt nach dem Contactstück 8, von da nach den Streifen 8^A und 9^A, dem Contactstück 9 und zur Erde, und zwar entweder auf dem Wege a,c, O, N, b, Q., g oder a, K, b, Q, g, wobei zu beachten ist, dafs die selbsttätige Verstellung des Reglercylinders aufgehört hat und es gleichgiltig ist, ob der Strom den einen oder den anderen Weg von dem Contactstück 9 ab verfolgt.the windings F respectively. F ^{1 of} the field magnet, so that as long as the strips ι ^A and 2 ^{A are} in contact with the contact pieces 1 and 2, the wire windings F ^{1 are} short-circuited, in which state they remain during the whole time in which the resistors i? ¹ , R ' ² etc. are switched off one after the other. During this time, only the windings F ² , F ³ etc. remain in the circuit in order to generate magnetic lines of force in the iron of the armature. The strips carried by the governor roller are of such a length and the rest of the arrangement is such that the desired speed of the motor is reached when the governor cylinder, as described above, reaches its last position, which is indicated by the line B ¹ (Fig. 2) is indicated. During this time the acceleration increases almost steadily; but the latter slightly exceeds the desired or normal amount, while the individual resistances are switched off one after the other, whereupon the acceleration under the action of the counter-electromotive force falls slightly below the normal or desired amount. Would the. Engine can remain in this condition, its speed would be significantly greater than is required. Through the suitable arrangement and choice of the teeth on the indexing wheel G, the automatic action of the regulator ceases at this point, whereby it must be noted that up to this point a large part of the field magnet winding is short-circuited and inactive. In order to prevent further acceleration of the motor and to allow the motor to continue working at a constant speed, the driver turns the cylinder into position C ¹ (FIG. 2). As a result, the windings F and F ^{1 are} switched on as soon as the contact strips i ^A and 2 ^A leave the contacts 1 and 2. The current supplied by the current collector T then flows through all turns of the magnetic field, so that the field strength of the motor M is increased and the current strength is reduced by the counter-electromotive force of the armature, until the motor and thus also the train have a constant speed. The movement of the cylinder in the position C ^l has no influence on the resistances. The current flows through the field magnet winding and arrives at the contact piece 8, from there to the strips 8 ^A and 9 ^A , the contact piece 9 and to earth, either on the path a, c, O, N, b, Q., g or a, K, b, Q, g, whereby it should be noted that the automatic adjustment of the regulator cylinder has ceased and it does not matter whether the current follows one path or the other from the contact piece 9.

Aus dem beschriebenen Vorgang wind man erkennen, dafs die in bekannter Weise zu zeichnende Beschleunigungscurve etwas zackig und ungleichmäfsig ausfällt infolge der Schwankungen der Stromstärke. Dieser Zustand kann durch Anwendung einer gröfseren Anzahl von Widerständen vortheilhaft geändert werden. Ist nämlich die Anzahl auszuschaltender Widerstände eine verhältnifsmäfsig grofse, so wird dementsprechend auch die Beschleunigung eine verhältnifsmäfsig constante. Wird der Cylinder nach der Stellung C gedreht, infolge dessen eine gröfsere Anzahl von Wickelungen eingeschaltet, so wird die Beschleunigung unterbrochen. Soll der Zug zum Stillstand gebracht werden, so ist der Cylinder in die Stellung D¹ zu drehen (Fig. 2), in welcher Stellung die Contacte 1 bis 9 keinem Contactstück des Cylinders gegenüberstehen, so dafs der Strom abgestellt ist.From the process described it can be seen that the acceleration curve, to be drawn in a known manner, is somewhat jagged and uneven as a result of the fluctuations in the strength of the current. This state can advantageously be changed by using a larger number of resistors. If the number of resistances to be switched off is comparatively large, the acceleration is correspondingly also comparatively constant. If the cylinder is turned to position C, as a result of which a larger number of windings are switched on, the acceleration is interrupted. If the train is to be brought to a standstill, the cylinder must be turned into position D ¹ (Fig. 2), in which position the contacts 1 to 9 do not face any contact piece of the cylinder, so that the current is switched off.

Die Beschleunigung des Motors kann also entweder dadurch erreicht werden, dafs die im Motorstromkreise eingeschalteten Widerstände ausgeschaltet, oder dadurch, dafs die Wickelungen des Magnetfeldes ausgeschaltet werden.The acceleration of the motor can therefore either be achieved by the In the motor circuit switched on resistors are switched off, or by the fact that the Windings of the magnetic field are switched off.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist angenommen worden, dafs nur ein einziger Motor in Anwendung kommt. Offenbar kann die Vorrichtung auch vortheilhaft da Anwendung finden, wo zwei oder mehrere Motoren auf jeder Wagenachse sitzen.In the embodiment described above, it has been assumed that only one Motor comes into use. Obviously, the device can also be used advantageously find where two or more motors sit on each carriage axle.

Claims

Patent claim:

Device for regulating the acceleration when starting electric motors, characterized in that resistors are automatically switched on or field magnet windings are switched off by the control drum being moved intermittently by a switching mechanism (G, H) , the lever (I) of which is wrapped by a main conductor wire and under the action of a return spring (L) , the movable core (J) is connected, so that when the current flows freely through the said core is attracted to advance the pawl (H) , which is immediately followed by an automatic short-circuit device (N, O, Q ) the windings of the same core are de-energized and the feed mechanism (H, I, J) is brought into its starting position by the return spring.

1 sheet of drawings.