DE117195C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vorliegende Erfindung betrifft Neuerungen zur Regelung der Geschwindigkeit von Elektromotoren bei Verwendung von Sammlerbatterien. Beschriebene Schaltungen haben gegenüber ähnlichen bekannten Schaltungen den Vortheil, dafs sie für Motoren mit Hauptstrom-, Nebenschlufs- und gemischter Wickelung angewendet werden können. Ferner ist bei Kurzschlufs eines Abschnittes der Mägnetwickelung bezw. Drahtbruch an einem Element ein zerstörender Einflufs auf die Batterie bezw. eine ungleichmäfsige Beanspruchung des Feldes ausgeschlossen.

Bei der gegenwärtigen Art der Verwendung von Motoren für den Betrieb schwankt die Leistungsfähigkeit in bedeutenden Verhältnissen; ein solcher Motor, welcher unter normalen Verhältnissen mit 8o Volt Klemmenspannung mit annehmbarem Nutzeffect arbeitet, wird nur einen ungenügenden Nutzeffect haben, sobald von den normalen Verhältnissen abgewichen wird, d. h. sobald das Fahrzeug beispielsweise horizontale Strecken mit geringer Geschwindigkeit durchläuft, wird der Motor bedeutend mehr Energie verbrauchen, als für diese Betriebsart nothwendig wäre.

Die vorliegende Erfindung besteht im Wesentlichen darin, die Magnetwickelung in mehrere Abschnitte zu theilen und diese Abschnitte gleichzeitig und in derselben Weise zu gruppiren, wie die Elemente der Elektricitätsquelle gruppirt sind. Sie ist ferner auf der Thatsache begründet, dafs zur Erzielung des Maximalwerthes des Nutzeffectes trotz der Geschwindigkeitsänderungen es genügt, den Werth des magnetischen Inductionsflusses constant zu halten. Unter diesen Bedingungen wird die Geschwindigkeit der Spannung der Stromquelle proportional sein.

An Hand heiligender Zeichnungen soll im Nachstehenden der Gegenstand vorliegender Erfindung nach Einrichtung, Wirkungsweise und Zweck näher erläutert werden:

Fig. i, 2 und 3 veranschaulichen die Schaltungen der Abschnitte der 'Magnetwickelung und der Elemente der Stromquelle bei Anwendung eines Nebenschlufsmotors.

In Fig. 4 sind die drei ersteren zusammengestellt; sie zeigt aufserdem die das Anhalten und das Rückwärtsfahren bewirkenden Schaltungen.

Fig. 5 bis 8 sind die entsprechenden Schaltungen für Motoren in Reihenschaltung.

Fig. 9, 10 und 11 zeigen den Apparat, welcher die Herstellung der verschiedenen Schaltungen je nach Bedarf ermöglicht.

Fig. 9 ist ein Längsschnitt durch die Achse.

Fig. 10 ist ein Schnitt nach Linie A-B der

Fig· 9·

Fig. 11 ist ein Schnitt nach Linie C-D der

Fig. 9.

Die gleichzeitige und parallele Gruppirung der Abschnitte der Magnetwickelung mit den Elementen der Stromquelle genügt, um den Kraftlinienflufs constant zu erhalten und daher auch dem Fahrzeug eine der Klemmenspannung des Motors proportionale Geschwindigkeit zu verleihen, ganz gleichgültig, ob der Motor in Nebenschlufs- oder in Reihenschaltung arbeitet.

Wird beispielsweise ein Motor angenommen, welcher mit drei verschiedenen Geschwindig-

keiten angetrieben werden kann, so wird seine Magnetwickelung in vier Abschnitte, ebenso wird die Speisebatterie an sich in vier Elemente abgetheilt.

Der Einfachheit halber werde vorausgesetzt, dafs die vier Abschnitte der Magnetwickelung denselben Widerstand besitzen und dafs die vier Elemente der Batterie unter einander gleich sind. Es werde ferner vorausgesetzt, dafs die Spannung der Elemente der Batterie constant bleibt, was erreicht wird, sobald die Batterie kräftig genug ist.

Es werde mit e die elektromotorische Kraft bezeichnet, welche für jede der vier Elemente der Batterie constant ist, mit r der Widerstand jedes der vier Abschnitte der Magnetwickelung, mit η die Anzahl der Drahtwindungen in jedem Abschnitt bezeichnet.

ι. Wenn die vier Theile der Batterie in Reihen (Fig. ι und 5) geschaltet sind, so wird die elektromotorische Kraft an den Klemmen 4 e sein; wenn dies ebenfalls für die Abschnitte der Magnetwickelung gilt, wird der Widerstand derselben 4 r sein und der Strom, welcher dieselben durchläuft, besitzt eine Stärke

4 e e

4 r r

Unter diesen Bedingungen ist der Kraftlinienflufs in Amperewindungen ausgedrückt, welcher mit f bezeichnet werden soll,

/ — 4 i ⁿ

und die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges wird gleich sein

Λ O V

v¹ = k

^m η

wobei k eine Constante für den betreffenden Motor ist.

2. Wenn man die Theile der Batterie und folglich auch die Abschnitte der Magnetwickelung nach den Fig. 2 und 6 gruppirt, so wird die elektromotorische Kraft gleich 2 e sein; der Widerstand der Magnetwickelung ist dann gleich

2 r ■ 2 r

2 r -f- 2 r

und die ' Stärke des durchfliefsenden Stromes = 2 2. Es wird jedoch jeder Abschnitt nur von einem Strome von der Intensität i durchlaufen, so dafs die Amperewindungszahl f = 4 / η sein wird, und die Geschwindigkeit

F² = k

2 e

v¹.

3. Wenn man die vier Theile der Stromquelle ebenso wie die vier Abschnitte der Magnetwickelung parallel schaltet (Fig. 3 und 7), so erhält man eine elektromotorische Kraft = e,

einen Widerstand = — und eine Stromstärke

= 4 i. Jeder dieser Abschnitte wird von einem Strom i durchflossen; die Amperewindungszahl wird also stets der Formel

/ = 4 i η

und die Geschwindigkeit der Formel
τ/3 L. ^e ' γι

/4

entsprechen.

Daraus folgt, dafs durch eine geeignete Umschaltevorrichtung durch Stromumkehr sowohl für das Vorwärts- als auch für Rückwärtsfahren drei verschiedene Geschwindigkeiten erreicht werden können. Die Fig. 4 und 8 veranschaulichen in schematischer Darstellung die Schaltungsanordnung zur Herstellung der drei erwähnten Geschwindigkeiten, in der Ausschaltestellung kann die Ladung der Batterie vorgenommen werden. Bei diesen Figuren sind die vier Theile der Batterie durch α dargestellt, die vier Abschnitte der Magnetwickelung sind mit b bezeichnet, c ist der Anker. Alle positiven Pole sind mit den ungeraden Zahlen 1 bis 17 und die negativen Pole mit den geraden Zahlen 2 bis 18 bezeichnet.

Das bei V⁰ dargestellte Schaltungsschema entspricht der Ruhestellung des Fahrzeuges. Alle Verbindungen sind unterbrochen bis auf diejenige der Batterie. Indem man den Strom der Elektricitätsquelle zu den Stromschlufsstücken 1 und 8 überführt, wird das Laden in der Sammlerbatterie bewirkt.

Das bei F¹ dargestellte Schaltungsschema entspricht der gröfsten Geschwindigkeit (Fig. 1).

Ebenso entspricht die Stellung F² der Fig. 2 und die Stellung V^s der Fig. 3.

Endlich entspricht die Stellung F⁴ der Stellung V^s und der Fig. 3 bis auf den Umstand, dafs man die Pole 17 und τ 8 des Ankers umkehrt und dafs daher der Strom den Anker in beiden Fällen in umgekehrter Richtung durchläuft.

Erfinder behält sich vor, seine Erfindung auf Compoundmotoren anzuwenden, wobei man gleichzeitig die beiden magnetischen Stromkreise in verschiedene Abschnitte eintheilt und dieselben in der nachstehenden Weise gruppirt.

Die Erfindung kann bei Motoren jeglicher Bauart zur Anwendung gebracht werden. Dieselben können zweipolig, mehrpolig, aufserdem mit mehrfacher Ankerwickelung versehen sein. Ebenso wechselt die Zahl der Abschnitte in den Windungen der Magnete und die Anzahl der Theile der Batterie mit der Zahl der vor-

zunehmenden Schaltungen. Endlich kann der Gegenstand vorliegender Erfindung sowohl auf Eisenbahnbetrieb als auch auf die Schiffahrt und die Kraftübertragung angewendet werden.

Im Vorstehenden sind die günstigsten Bedingungen angeführt worden, um das erstrebte Resultat zu erzielen; aber es ist selbstverständlich, dafs, wenn auch die Elektricitätsquelle constante Spannung hat, eine Geschwindigkeitsänderung des Motors sich durch Stromschwächung in den Abschnitten der Magnetwickelung erzielen läfst.

Die verschiedenen Schaltungen zwischen den Elementen der Stromquelle und den Abschnitten der Magnetwickelung können mit Hülfe des nachstehend beschriebenen Schalters (Fig. g, ίο und ii) nach den schematischen Darstellungen (Fig. 4 und 8) vorgenommen werden.

Der erwähnte Apparat besteht aus einer Trommel d aus isolirendem Material, welche auf einer in den beiden Lagern f g sich drehenden Welle e festgekeilt ist. Auf dieser Trommel sind Metallstromschlufsstücke h von geeigneten Formen angeordnet, die derart unter einander in Verbindung stehen, dafs sie die in verschiedenen Zeiträumen der schematischen Darstellungen (Fig. 4 und 8) dargestellten Schaltungen ausführen. Vor diesen Stromschlufsstücken h sind Stromschlufsbürsten i angeordnet, welche mit den verschiedenen Elementen des Motors und der Elektricitätsquelle verbunden sind, und zwar mit Hülfe von Verbindungen, welche durch Bolzen hergestellt werden, die zur Befestigung der Bürsten auf die aus isolirendem Material bestehende Platte k dienen.

Eines der Wellenenden c trägt eine Feder, durch welche mit Hülfe einer abnehmbaren Kurbel m eine zwangläufige Bewegung des Systems ermöglicht wird. Kurbel m ist mit einem Zeiger versehen, der über die auf der Oberplatte des Apparates vorhandenen Merkzeichen bewegt wird. Die dieser Platte und der Handkurbel gegebene Gestaltung, wenn letztere auf Welle e aufgesteckt ist, verhindern das Eindringen von Regenwasser in das Innere des Schalters.

Das andere Ende der Welle trägt ein auf derselben festgekeiltes Sternrad n, welches mit Einkerbungen versehen ist, in welche eine Rolle ο eingreift, die durch eine Spiralfeder gegen das Sternrad geprefst und von einem Hebel q getragen wird. Die concaven Theile des Sternrades entsprechen der Lage der Stromschlufsstücke h gegenüber den Bürsten, und die Form der Ausschnitte ermöglicht, mit dieser Vorrichtung ein plötzliches Oeffnen und Schliefsen des Stromes herbeizuführen, was zur Vermeidung von Funkenbildung nothwendig ist.

Endlich schützt ein äufserer Mantel den gesammten Apparat vor äufseren Einflüssen. Die Anzahl der Stromschlufsstücke und der Bürsten ist von den zu erreichenden Schaltungen abhängig.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Regelung aus Sammlerbatterien gespeister Motoren mit Hauptstrom-, Nebenschlufs- oder gemischter Wickelung, dadurch gekennzeichnet, dafs die Feldmagnetwickelungen und die Batterie in eine gleiche Anzahl Abtheilungen getheilt und diese derart in Reihen-, gemischte oder Parallelschaltung gebracht werden, dafs die Abtheilungen der Feldmagnetwickelung unter sich stets ebenso geschaltet sind, wie die Abtheilungen der Batterie.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.