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Publication number: DE116598C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

M 116598 KLASSE 20/.

JOHN Mc LEOD MURPHY in TORRINGTON

(Connecticut, V. St. A.).

Patentirt im Deutschen Reiche vom 13. Dezember 1898 ab.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Strafsenbahn mit Theiiieiterbetrieb, bei welchem von der Erde isolirte Schienen,- die nur von begrenzter Länge und unter einander gegen Stromübergang isolirt sind, von einer durchgehenden Hauptleitung nur mit Strom versehen werden, so lange der Wagen über je eine Schiene hinwegfährt.

Die Erfindung besteht im Wesentlichen darin, dafs auf einem Strafsenbahnwagen eine Sammlerbatterie von niedriger Spannung untergebracht ist, die einen Umformer antreibt, wodurch die niedrige Spannung des Sammlers auf die höhere Betriebsspannung gebracht wird. Mit diesem Strom von höherer Spannung werden die für die Beleuchtung des Wagens nöthigen Lampen und die Heizvorrichtung gespeist, ebenso wird mittels dieses Stromes der jeweilig durch den Wagen berührte Theilleiter' mit der Hauptleitung in elektrische Verbindung gebracht. Diese Verbindung besteht in einem Ausschalter, der zunächst mittels des von der Umformerseite für hohe Spannung ausgehenden Stromes die Einschaltung der Hauptleitung bewirkt, so dafs diese Leitung mit dem Theilleiter, über welchen der Wagen fährt, verbunden ist. Der Ausschalter bewirkt durch das Einschalten des Hauptstromes von der Hauptleitung aus ein selbstthätiges Ausschalten der Leitung vom Umformer aus, so dafs der Sammler nur wenig beansprucht wird. Dieser Stromsammler wird durch die Hauptleitung zugleich geladen, und zwar geschieht letzteres dadurch, dafs der Umformer bezw. dessen Anker für hohe Spannung als Motor durch den Strom der Hauptleitung angetrieben wird, so dafs im Anker für niedrige Spannung ein Strom erzeugt wird, dessen Spannung derjenigen der Batterie gleich kommt. Da es jedoch nöthig ist, dafs der Sammler durch eine Maschine geladen wird, die etwas höhere Spannung besitzt als er selbst, so ist die Feldmagnetwickelung des Ankers für niedrige Spannung durch eine zweite Wickelung verstärkt, die ihren Strom von der Hauptleitung erhält. Auf diese Weise ist es möglich, die Anker für niedrige Spannung als Motor zu benutzen, so dafs im Hochspannungsanker eine Spannung erzeugt wird, welche derjenigen der Hauptleitung gleichkommt, und umgekehrt den Hochspannungsanker als Motor zu benutzen, so dafs der Niederspannungsanker als Dynamo wirkt, und dafs durch letztere der Stromsammler mit Hülfe einer Verstärkungswickelung ihres Feldmagneten geladen wird.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen, einen solchen umlaufenden Umformer für Strafsenbahnwagen zu schaffen, welcher auch nach Entfernung der Stromquelle, d. h. Abschaltung der Hauptleitung, die Spannung auf demselben Potential, wie das ihm aus der Stromquelle gegebene, zu halten im Stande ist, oder mit anderen Worten, wel-

eher es ermöglicht, einen im Bahnwagen befindlichen Stromsammler von einer Stromquelle (Hauptleitung) aus zu speisen, während er wiederum nach Ausschaltung der Stromquelle, von dem Sammler gespeist, als Motor mit gleicher Klemmenspannung arbeitet, so dafs die in der Leitung, welche die Stromquelle mit dem Umformer verbindet, noch eingeschalteten stromverbrauchenden Einrichtungen (z. B. Lampen, Heizkörper) mit Strom gespeist werden, dessen Spannung die gleiche ist, wie die der Stromquelle.

Auf beiliegender Zeichnung ist die Erfindung schematisch in vier Figuren veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. ι das Schaltungsschema für den Betriebszustand, wo die Theilleiterschiene nicht mit der Hauptleitung in Verbindung steht, so dafs der Sammler den Anker für niedrige Spannung als Motor antreibt, und somit der Anker für hohe Spannung als Dynamo läuft und seinen Strom an die Lampen und die Heizvorrichtung abgiebt.

Fig. 2 stellt das Schaltungsschema für denjenigen Zustand dar, in welchem die Theilleiterschiene Strom von der Hauptleitung erhält, so dafs der Wagen durch seinen Antriebsmotor auf den Schienen fortbewegt wird, wobei der Anker für niedrige Spannung durch die Zusatz-Magnetwickelung mit hoher Spannung verstärkt ist, so dafs die Batterie geladen wird und die Lampen und die Heizvorrichtung von der Hauptleitung mit Strom versorgt werden.

Fig. 3 ist eine Abänderung des Schallungsschemas, bei der die Zusatz-Magnetwickelung nicht auf der Magnetwickelung des Ankers für niedrige Spannung, sondern auf derjenigen des Ankers für hohe Spannung angebracht ist.

Fig. 4 zeigt eine Schaltung, bei welcher die Zusatz-Feldmagnetwickelung auf beiden Feldmagnetwickelungen angebracht ist, sowohl auf der zum Anker für niedrige Spannung als auch auf der zum Hochspannungsanker gehörigen.

α ist der Sammler, dessen Strom zunächst in die Feldmagnetwickelung b des Ankers c für niedrige Spannung fliefst. Zugleich geht der Strom durch den Anker c und durch die Feldmagnetwickelung d des Ankers für hohe Spannung e. Die beiden Anker sind in bekannter Weise durch eine Welle gekuppelt. Es läuft also der Anker c als Motor, und in dem Anker e wird Strom erzeugt, welcher die gleiche Spannung wie die Hauptleitung r hat. Der Strom geht in die Lampen f, die zur Beleuchtung des Wagens dienen, und in die Heizvorrichtung g und sodann nach einem Hebel h. Dieser Hebel h kann nach einander oder auch zu gleicher Zeit drei Contacte berühren, von welchen der erste i mit der Contactrolle / verbunden ist, welch letztere zur Abnahme des Stromes von den Theilleitern m dient. Der zweite Contact w steht mit der Leitung χ in Verbindung, die den Strom durch die Zusatz-Magnetwickelungy des Ankers mit niedriger Spannung c führt. Das dritte Contactstück \ steht mittelst einer Leitung ^¹ mit dem Antriebsmotor %² des Wagens in Verbindung. Die Rückleitungen sämmtlicher Stromverbraücher sind, wie üblich, an die Erde angeschlossen. Der Theilleiter in kann mittels eines elektromagnetischen Schalters mit der Hauptleitung r in Verbindung gebracht werden. Dieser Schalter besteht aus einer Spule mit doppelter Wickelung ν q, einem Eisenkern, der sich in der Spule verschieben läfst, und dem eigentlichen Schalter t, der, sobald der Eisenkern in die Spule hineingezogen wird, die Contacte*s und u leitend verbindet. Die dünne Wickelung q wird beim Hineinziehen des Eisenkerns in die Spule durch eine Vorrichtung beliebiger Anordnung, z. B. durch einen Winkelhebel, der mit der Führungsstange des Eisenkerns in Verbindung steht, ausgeschaltet.

Der Stromverlauf ist folgender:

Angenommen, der Sammler α hat eine Spannung von 20 Volt und der Strom speist die Spule b, den Anker c und die Spule d. Der Anker c läuft als Motor und der Anker e erzeugt Strom von einer Spannung von 500 Volt, welche der Spannung der Hauptleitung r gleichkommt. Der Strom von 500 Volt Spannung geht durch die Lampen f und die Heizvorrichtung g und gelangt durch den Hebel h und das Contactstück i in die Contactrolle / und von hier in den Theilleiter m. Von hier aus fliefst er durch eine Leitung η in den Winkelhebel o, in das Contactstück p, in die dünne Wickelung q der Spule des elektromagnetischen Ausschalters und von hier in die Erde. Der Strom veranlafst ein Hineinziehen des Eisenkerns des elektromagnetischen Schalters in dessen Spule, so dafs Contact t gegen die Contacte s und u gezogen wird, und dafs sogleich der Hebel 0 die Leitung η unterbricht. Es ist also nunmehr die Hauptleitung r mit dem Theilleiter m in Verbindung gebracht, und da der Strom durch eine zweite Wickelung ν des elektromagnetischen Schalters fliefst, bleibt der letztere in geschlossener Stellung. Der Strom geht durch die Contactschiene m in die Contactrolle / und von hier in den Contact i. Wird nun der Hebel h weiter gedreht, so dafs er den Contact w berührt, so fliefst der Strom durch die Leitung χ in die Zusatzwickelung y und von hier in die Erde. Zugleich geht jedoch der Strom auch durch den Contact i und den Hebel h in

Claims

den Anker e, so dafs dieser Anker nicht mehr als Dynamo, sondern als Motor läuft und den Anker c als Dynamo antreibt. Da nun durch die Zusatzwickelung y eine Verstärkung des Magnetfeldes des Ankers c bewirkt wird, so ist die Spannung der nunmehrigen Dynamomaschine c höher als die des Stromsammlers und letzterer wird infolge dessen geladen. Wird der Hebel h weiter gedreht, so dafs er auch den Contact % berührt, so gelangt der Strom durch die Leitung ^1 in den Wagenmotor ^2, so dafs der Wagen in Bewegung gesetzt wird. Da die Theilleiterschienen m hinter einander liegen, so werden zweckmäfsig zwei Contactrollen / ['angeordnet, von denen die eine schon eine zweite Schiene berührt, während die andere noch in Berührung mit der ersten ist. Jede Schiene ist durch einen elektromagnetischen Schalter mit der Hauptleitung r verbunden, so dafs bei Berührung jeder einzelnen Schiene derselbe Vorgang sich abspielt, wie er beschrieben worden ist. Die Zusatz-Magnetwickelung y kann, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, auch auf die Feldmagnetwickelung des Ankers e für hohe Spannung gewickelt werden oder auch auf beide Magnetwickelungen zugleich vertheilt sein. Es wird hierdurch erreicht, dafs der Anker für hohe Spannung von der Hauptleitung r Strom von 500 Volt erhält und hierbei die Anker mit gröfserer Geschwindigkeit betrieben werden, als der von der Batterie kommende Strom es bewirken könnte. Es wird also in dem Anker für niedrige Spannung infolge der gröfseren Geschwindigkeit eine höhere Spannung erzeugt, die hinreicht, den Stromsammler zu laden. Patent-AnsρRÜ che:

1. Elektrische Strafsenbahn mit unterirdischer Stromzuführung und mit Theilleiterbetrieb derjenigen Art, bei welcher die Anschaltung der Theilleiter an die Hauptleitung durch elektromagnetische Schalter mit Haupt- und

. Nebenschlufswickelung bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dafs in dem Wagen ein Stromsammler (a) mit niedriger Spannung vorgesehen ist, dessen Strom einen Umformer mit einem Anker (c) für niedrige Spannung und einem Anker fe) für hohe Spannung in Bewegung setzt, so dafs die höhere Spannung zur Speisung der Lampen ff) und der Heizvorrichtung (g), sowie zur Einschaltung des elektromagnetischen Schalters fs, t, u) dient, der die elektrische Verbindung des Theilleiters fm) mit der Hauptleitung fr) bewirkt.

2. An der durch Anspruch 1 geschützten Neuerung eine Anordnung, dadurch gekennzeichnet, dafs die Feldmagnetwickelung (b) des Ankers (c) für niedrige Spannung mit einer Zusatzwickelung (y) versehen ist, die ihren Strom von der Hauptleitung fr) erhält, so dafs, wenn Anker fc) als Dynamo arbeitet, eine höhere Spannung erreicht wird als die des Stromsammlers (a) und mithin eine Ladung des letzteren erfolgt.

3. An der durch Anspruch 1 geschützten Neuerung eine Anordnung, dadurch gekennzeichnet, dafs der elektromagnetische Schalter, welcher den Theilleiter fm) mit der Hauptleitung fr) verbindet, mit einer Spule mit doppelter Wickelung versehen ist, so dafs die Thätigkeit des Schalters durch die eine Wickelung (q). welche von dem Anker fe) mit Strom von hoher Spannung versorgt wird, eingeleitet wird und zugleich der Strom derselben die zweite Wickelung fv) durchfliefst, so dafs der Schalter eingeschaltet bleibt, auch nachdem die erste Wickelung fq) ausgeschaltet ist.

4. An der durch Anspruch 1 geschützten Neuerung die Anordnung eines Schalters mit drei Contacten fi, n>, %), welch letztere nach einander und zugleich eingeschaltet werden können, dadurch gekennzeichnet, dafs der Schalthebel (Yi) an die Leitung des Ankers für hohe Spannung (e) angeschlossen ist, während das erste Contactstück fi) mit der Contactrolle (I) der Theilleiterschiene fm) in Verbindung steht und an das zweite Contactstück fi-v) die Leitung der Zusatz-Feldmagnetwickelung (y) angeschlossen ist, während das letzte Contactstück f\) die Verbindung mit dem Wagenmotor (\²) vermittelt, so dafs bei Einschaltung des Hebels (h) auf den ersten Contact fi) der Strom des Ankers fe) aufser durch die Lampen ff) und die Heizvorrichtung fg) durch die Contactrolle (I) in die Theilleiterschiene fm) und von hier durch die Schaltvorrichtung (o) in die eine Wickelung fq) des elektromagnetischen Schalters gelangt und somit die Hauptleitung fr) mit dem Theilleiter fm) in Verbindung gebracht wird, und der Strom dieser Leitung durch den Hebel (h) zurück in die Heizvorrichtung (g) und die Lampen ff), sowie in den Anker fe) mit hoher Spannung gelangt, wonach der Anker fe) nicht mehr als Dynamo, sondern als Motor läuft und so der Anker fc) mit niedriger Spannung als Stromerzeuger wirken mufs, so dafs ferner nach Einschaltung des Hebels (Yi) auf den zweiten Contact (w), wodurch der Strom in die Zusatzmagnetwickelung (y) gelangt und hierdurch in dem Anker (c) die Spannung erhöht wird, der Stromsammler (a), welcher vorher den Anker (c) mit niedriger Spannung speiste, geladen wird, und dafs durch Weiterdrehen

des Hebels (h) auf das dritte -Contactstuck fa) der Antriebsmotor fa ²J des Strafsenbahnwagens in Thätigkeit gesetzt werden kann.

An der durch Anspruch 2 geschützten Neuerung die Anordnung, dafs die Zusatz-Feldmagnetwickelung auch auf die Magnetwickelung (d) des Ankers (e) für hohe Spannung oder auf beide Magnetwickelungen, sowohl des Ankers (c) für niedrige Spannung als auch desjenigen (e) für hohe Spannung gewickelt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.