DE119152C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Stromregler elektrischer Motoren, welche für Eisenbahnzwecke dienen, und zwar vorzugsweise für den Fall erheblicher Kraftaufwendung, also z.B. bei Lokomotiven für Hochbahnen. Es soll dabei der Regler nur einen Mindestraum beanspruchen, und der Stufenwiderstand mit möglichst kleiner Abstufung sich verändern. Es soll endlich der Apparat unter allen Betriebsumständen sich als diensttüchtig erweisen.

Zur Erreichung des dargelegten Zweckes sind in bekannter Weise Widerstandsschalter und Motorumschalter auf getrennten Wellen angeordnet und diese durch Getriebe derart verbunden, dafs die Bewegung des Widerstandsschalters dem Umschalter zur gehörigen Zeit die zum Wechsel von Parallel- in Serienschaltung und umgekehrt nöthige Bewegung mittheilt. Die Verbindung ist aber derartig vorgesehen — und hierin besteht die Erfindung -—, dafs die Trommel des Motorumschalters mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten in der Weise getrieben wird, dafs sie sich behufs Vermeidung von Funken aus der mittleren Lage, in welcher die Motoren parallel geschaltet sind, rasch in die letzte Lage, in welcher zur weiteren Erhöhung der Geschwindigkeit die Feldmagnete der Motoren in Nebenschlufs zum Widerstand geschaltet sind, bewegt.

Es soll ferner eine besondere Ausführungsform geschützt werden, bei welcher zwei Umschalter vorgesehen sind, einer zur Umkehr der Verbindungen der Magnete zum Anker, welcher nur dann die' Umkehr bewirkende Bewegung gestattet, wenn die Motoren ausgeschaltet sind, und nur dann dem Motorschalter Bewegungsfreiheit geben, wenn der Umkehrungsschalter die eine oder andere von zwei vorher bestimmten Lagen einnimmt.

Von den beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen :

Fig. ι den Stromregler in der Vorderansicht, wobei eine der Handradspeichen der Länge nach durchschnitten gezeigt ist,

Fig. 2 eine zwei Motoren bedienende Ausführungsform in Vorderansicht nach Wegnahme des Deckels,

Fig. 3 einen Ouerschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht eines Theiles des in den Reglern Fig. 2 und 3 die Schalterwellen verkuppelnden Getriebes,

Fig. 5 das Diagramm der durch den Regler Fig. 2 und 4 vermittelten Stromkreise',

Fig. 6 das Diagramm der Beziehungen zwischen den Motoren und dem Widerstände während der vier Betriebshauptlagen.

Das Reglergestell ist in üblicher Weise, vorzugsweise am oder in der Nähe des Schmutzbrettes angeordnet. Ein in Scharnieren drehbarer oder sonst geeignet befestigter Deckel 2 schliefst' den Regler gegen die auf sere Umgebung ab. Die Betriebswelle 3 ragt oben mit einem vierkantigen Ende vor, auf welches das mit Speichen 4^a und Handgriffen 5 versehene Rad 4 aufgesetzt ist.

Um die Welle '3 ist, fest mit dem Gestell verbunden, der feste Theil 6 des Widerstands-

Umschalters angeordnet (yergl. Fig. 2) ; es ist mit vier Gruppen von Schlufsstreifen oder -Platten 7 besetzt, an welche die Widerstandsspulen R geschlossen sind. Starr mit der Welle 3 verbunden ist ein Kopf 8, von welchem sich vier Arme 9 ausstrecken, die auf dem äufseren Ende je mit einer Schlufsbürste .10 so besetzt sind, dafs diese bei der Drehung der Welle 3 über die Schlufsstücke 7 schleifen. . Zur Erzielung einer schrittweisen Bewegung der Bürsten 10 ist ein Ring 11 an den Punkten, wo ein zeitweiliger Stillstand der Bürsten eintreten soll, mit Kerben 12 versehen, gegen welche eine Feder 14 eine an einem der Arme 9 angeordnete Klinke 13 preist (Fig. 2). In einem Einschnitt der Welle 3 ist ein zweiarmiger Hebel 15 drehbar, dessen einer Arm für gewöhnlich gegen das untere Ende' eines in einer der Speichen 4^a des Schaltrades 4 geführten Stiftes 16 liegt (Fig. i), während der zweite Hebelarm eine solche Lage einnimmt, dafs er gegen das innere Ende eines mit seinem äufseren. Ende an einer hinteren Fortsetzung der Klinke liegenden Stiftes 17 anliegt. Wird der Stift 16 durch Druck auf sein auf seres Ende einwärts gedrückt, so dreht er den Hebel .15.so,, dafs dieser den Stift 17.gegen die Fortsetzung der Klinke 13 stöist, und dadurch letztere aus der von ihr eingenommenen Kerbe 12 hebt; hört der Druck auf den Stift 16 auf, so fällt Klinke 13 in die folgende Kerbe ein und hemmt die Drehung wieder, bis Stift 16 aufs Neue niedergedrückt wird. Wenn die Bürsten sich in der Ausgangs- oder Nulllage befinden, liegt der Kopf 6 mit einer Nase 18 an einer Hemmung 19.

Ein auf das innere Ende der Welle 3 gesetztes Kegelradsegment 20 kommt in Eingriff mit einem Kegelrad 21 auf dem Ende einer stehenden Welle 22. In der durch Fig. 3 und 4 veranschaulichten Ausführungsform des Reglers ist die Welle 3 mit einem zweiten Kegel radsector 20^ff so versehen, dafs dieser in Eingriff mit einem Kegelradsegment 2i^ö der Welle 22 kommt, wenn der Eingriff des Segmentes 20 aufhört. -Der Radius des Segmentes 20° ist sehr viel gröfser als der des Segmentes 20, also wird, unter der Annahme, dafs die Drehgeschwindigkeit der Welle 3 keine Aenderung erleidet, durch den Eingriff des Segmentes 2O^a in das Segment 2i^ft der Welle 22 eine erheblich gröfsere Geschwindigkeit ertheilt, als durch den Eingriff des Segmentes 20 in das Kegelrad 21. Der Grund für diese Einrichtung wird später dargelegt.

Das untere Ende der Welle 22 trägt einen cylindrischen Trieb 23 für den Eingriff des Zahnsectors 24 der Welle 25 (Fig. 3). Der Durchmesser des Zahnsectors 24 ist aus später Erklärung findenden Gründen erheblich gröfser, als der des Triebes 23.

Auf der Welle 25 ist starr befestigt¹ eine Trommel d, die mit Schlufsstreifen oder -Platten besetzt ist.

Auf der einen Seite der Trommel d ist. eine Reihe von Schlufsfingern m, auf der entgegengesetzten Seite eine solche m¹ angeordnet. Diese Finger sind in später beschriebener Weise elektrisch so mit dem Motorstromkreis verbunden, dais die Lage der Trommel d die Schaltung der Motoren bestimmt.

In Fig. 2 und 3 ist der Umsteuerungsschalter für die Motoren auf der rechten Seite angeordnet; er umfafst eine Trommel d¹, zwei auf entgegengesetzten Seiten derselben angeordnete Reihen von Schlufsfingern r bezw. r¹, einen mit der Trommelwelle verbundenen Zahnsector 26 und einen mit letzterem in Eingriff tretenden Zahnsector 27 (Fig. 3), der starr an einer Welle 29 (Fig. 2) sitzt, welche durch das Gestell nach aufsen tritt und hier in einen Vierkant zum Aufsetzen einer Kurbel endigt. Starr mit Welle 29 verbunden ist ferner ein Kopf 30 mit drei Kerben 31 (Fig. 3), von denen die mittlere weiter von der Welle absteht, als die beiden seitlichen, wie für Verriegelungsmechanismen bekannt. Ein starr an der Welle33 befestigter Arm32 trägt ein Röllchen, welches je nach der Lage des Kopfes 30 in die eine oder andere der genannten Kerben einfällt. Ein ebenfalls, starr mit Welle 33 verbundener, kurzer Arm 34 ist mit der Grundplatte durch eine Schraubenfeder 35 verbunden, welche dahin strebt, das Röllchen des Armes 32 gegen den Kopf 30 zu pressen. Wenn das Röllchen in der mittleren Kerbe liegt, nimmt ein von Welle 33 sich einwärts streckender Arm 36 eine solche Lage ein, dafs er die Welle 3 gegen Drehung hemmt.

Auf der anderen Seite des Motorschaltungsreglers ist ein Ausschalter angeordnet, bestehend aus einer Trommel d², und zwei auf entgegengesetzten Seiten angeordneten-Reihen von Schlufsfingern c bezw. c¹. Die Welle 28" der Trommel d² (Fig. 3) trägt einen Zahnsector 20^a für den Eingriff des Zahnsectors 27* einer stehenden Welle 29", welche durch das Gestell ragt und hier in einem Vierkant zum Aufsetzen einer Kurbel endigt. Welle 29" trägt einen Kopf 30" mit Kerben 31°, mit welchen zusammenwirken Arm 32°, Welle' 33^α, Arm 34^α, Schraubenfeder 35" und Hebel 36" (Fig. 3), wie für den Motorschaltungsregler d^x beschrieben.

Die Wirkungsweise des Controlers für zwei Motoren, gezeichnet in Fig. 2, läfst sich in den Fig. 5 und 6 erkennen.

Wenn die Bürsten 10, io^a, io^&, io^c die Stellung wie in Fig. 5 gezeichnet annehmen, d. h. nicht in Contact mit einem der Streifen 7, sondern auf einem der leeren Zwischenräume u u^x u² ii^s stehen, ist der Stromkreis unter-

'brechen. Nehmen wir an, dais die Umschältetrommel d¹, wie oben beschrieben, vermittelst der Welle 29 · rückwärts gedreht ist, so dafs die Bürsten r und r¹ in Verbindung stehen mit dem Streifen in der Stellung x-x¹ auf der Trommel d¹, und dafs die Trommel d² in einer solchen Stellung ist, dafs die Bürsten c c¹ die Streifen in der Stellung z-z¹ berühren, und dafs die Welle' 3 in der Richtung des Uhrzeigers gedreht ist, so dais die Bürste 10 in Verbindung mit den ersten Oontactstücken 7ΐ,7ΐ^β,7ΐ^δ und 71° des bezüglichen Contactsatzes 7 ist, so ist die' Trommel d inzwischen gedreht unter Wirkung des Getriebes 20, 21, 23 und 24, so dafs die Finger m m¹ in die Stellung ί s¹ kommen. Der Strom läuft nun vom Stromabnehmer t durch alle Widerstände des Satzes R zum Contact 71, dann durch die Bürsten 10, io^a zum Contact 71^s, dann durch alle Widerstände des Satzes R α und alle des Satzes R c zum Contact yi°, von da geht der Strom durch die Bürsten io^c, io⁶ zum Contact 71^δ, durch alle Widerstände des Satzes R b und direct zum Contactfinger c. Vom Con-' tactfinger c geht er durch den Streifen 72 und die Trommel d² zum Contact 73, von Contact 73 zu Contact 74 und 75 der Reihe' 111, alsdann zum Contact 76 der Reihe r¹, Streifen JJ der Trommel d^x und Contact 78 zum Feldmagneten f des ersten Motors, dann weiter zum Contact 79 der Reihe r, Streifen 78, Contact 80 zum Anker des ersten Motors, von hier zum Contactfinger 81 der Reihe m¹, Streifen 82, Streifen 83, Contactfinger 84 der Reihe m, sodann zum Contact 85 der Reihe c¹, Streifen 86, Contacte 87 und 88, Streifen 89 zum Contact 90, Contact 91, Streifen 92, Contact 93 zum Feldmagneten f¹ des zweiten Motors. Von hier aus geht der Strom dann zum Contact 94 der Reihe r, durch den Streifen 95, Contact 96 zum Anker ä¹ des zweiten Motors und alsdann zum Erdboden E. In Kürze, alle Widerstände R sind im Strome mit den Motoren in Reihe geschaltet. Wenn die Welle. 3 in der Uhrzeigerrichtung weiter gedreht wird, kommen die Bürsten 10, io^ffi, io⁶, io^c mit den bezüglichen Contactstücken 97, 97*, 97*, 97⁰ in Berührung, und der Strom geht ebenso wie vorher mit der Aenderung, dafs der Theil 98¹ von jedem Widerstandssatze ausgeschieden ist. Die Reihenverbindung der Motoren ändert sich nicht, weil die Streifen 82, 83 auf der Trommel d leitend verbunden sind, wie gezeichnet. Wenn die Drehung der Welle 3 in derselben Richtung fortgeht, bis die Bürsten 10, io^a, io^s, io^c mit den Contacten ν ν¹ ν² ν³ in Berührung kommen, werden die Widerstände' R stufenweise Abschnitt nach Abschnitt ausgeschieden, bis in der erreichten Lage kein Widerstand zwischen dem Arm t und dem Contact c vorhanden ist. Der Strom geht alsdann direct. von dem Arm t zum Contact¹ ν, durch die Bürsten 10 zum Contact ν¹, sodann zum Contact ν³, dann durch das andere Paar der Bürsten 10 zum Contact v^a und direct zum Contact c. . .

Die anderen Theile des Stromlaufes werden verbunden, wie eben beschrieben, und die Hauptverbindungen werden, wie in der zweiten Stellung der Fig. 6 gezeichnet ist, hergestellt.

Wenn die Bürsten 10, io^a u. s. w. vermittelst der W^relle 3 gedreht werden, bis sie in Berührung mit den Contacten 98, 98* u. s. w. kommen, so wird der Strom von dem Stromabnehmerarme ι durch die zwei Widerstände des ersten Satzes R zum Contact 99 geleitet, dann zu Contact 98, dann durch die Bürsten 10, ι o" zum Contact 98", alsdann durch die zwei ersten Stufen des Widerstandes, also R α nach 99^a, und zwei des weiteren Widerstandes R c zum Contact 99° und 98°, dann durch das andere Paar der Bürsten ίο", ΐο^δ zum Contact 98'^J und 99^δ, und durch die ersten zwei Widerstände des dritten Satzes R b zum Contact v'^z und zum Contact 72¹ der Reihe C. Auf diese Weise wird ein Theil der Widerstände wieder eingeschaltet. Ein weiteres Drehen der Bürsten wird, wie es erklärlich, nach einander folgende Widerstände einschalten, bis die Bürsten in Berührung kommen mit den Contacten 100, ioo^a, ioo⁶, ioo^c und alle Bürsten wieder im Stromkreis sind, wobei die Motoren noch immer in Reihenschaltung bleiben. Ein weiteres Drehen der Welle 3 wird die einzelnen Bürsten 10, io¹^ io², io³ den entsprechenden Isolirsegmenten u¹ κ² «^s 11 gegenüberstellen, und die Welle wird ¹/_i ihrer Umdrehung beendet haben, und der Strom wird unterbrochen sein.

Ein weiteres Drehen der Welle 3 in der Uhrzeigerrichtung wird den Arm 10 in Berührung mit dem Contactsegment ¹Ji" und die Bürsten ΐο^α, ΐο^δ, io^c mit den Segmenten 71^s, 71°, 71 bringen, wie es gestrichelt in Fig. 5 dargestellt ist. Zu gleicher Zeit wird mittelst des Getriebes zwischen der Welle 3 und der Trommel d die' letztere gedreht, so dafs die Contactfinger m m¹. in leitender Verbindung mit den Streifen 102, 101 treten, und so die Motoren in Parallelschaltung bringen. Der Stromlauf ist dabei folgender: Vom Stromabnehmer t geht der Strom durch alle Widerstände des ersten Satzes, Segment 71 und durch die Bürste io^c zur Bürste io⁶, Segment 71°, alle Widerstände R c des zweiten Satzes und Widerstände R a des zweiten Satzes, Segment yi^a, Bürste' 10 und io^tt, Contactsegment 71*, alle Widerstände R b des dritten Satzes, Segment v² zum Contactfinger 72 der Reihe c, von dort auf den Streifen 72¹, Contactfinger 73 zum Contact 74. Im Contact 74 theilt sich der Strom, ein Theil geht durch

den Contact 75,76, Streifen yy, Contact 78, durch Feldmagnet / des ersten Motors, Contact 79, Streifen 78, Contact 80, Anker a des ersten Motors, Contact 81, Streifen 101, Contacte 103, 104 zur Erdleitung E. Vom. Contact 74 geht der andere Theil des Stromes durch den Streifen 102 zum Contact 84, alsdann durch Contact 85, Streifen 86, Contact 87, 88, Streifen 89, Contact 90, 91, Streifen 92, Contact 93, Feldmagnet f¹ des zweiten Motors, Contact 94, Streifen 95, Contact 96, Anker α¹ zur Erde. Es werden also die Motoren in Parallelschaltung und alle Widerstände in Reihenschaltung sein. Wird die Welle 3 weiter gedreht, so kommen die Bürsten 10, io^a, ΐο^δ, io^c in Contact mit den Segmenten 97", 97^s, 97°, 97, wodurch ohne weitere Beschreibung klar ist, dafs die Theile 98 eines jeden Widerstandssatzes ausgeschaltet sein werden. Wird die Welle 3 weiter gedreht, so kommen die Bürsten 10, ΐο^α, ΐο^δ, io^c in Berührung mit den Segmenten v^x v² v^s und v, in welcher Stellung es leicht ersichtlich ist, dafs alle Widerstände ausgeschaltet und die Motoren in Parallelschaltung sind, wie es in der dritten Stellung der Fig. 6 gezeichnet ist.

Eine weitere Drehung der Welle 3 verursacht ein Eingreifen des Radsegmentes 20'* und des Radsegmentes 2i^a (Fig. 4), und eine kleine Bewegung der Welle ruft eine schnelle Bewegung der Trommel d hervor, welche die Reihen der Contactfinger m 1η¹ in Berührung ■ bringt mit den Streifen w bezw. w¹. Die hierfür erforderliche Bewegung der Welle ist so klein, dafs die Bürsten noch in Contact bleiben mit den Segmenten ν ν¹ ν² v^s, so dais alle Widerstände aus dem Stromkreise ausgeschaltet bleiben. Da die Verbindung des Contactfingers m und m¹. mit den Streifen 102 bezw. 101 durch die Weiterdrehung der Trommel d nicht geändert wird, so bleiben auch die Verbindungen zwischen den Ankern und Feldmagnetwickelungen dieselben. Durch die Berührung der Contactfinger 75, 105 mit den Streifen 106, in und der Contactfinger 108, 109 mit den Streifen 107, 110 werden lediglich die Widerstände / und I¹ parallel zu den Feldmagnetwickelungen / und f¹ geschaltet. Denn der Strom kann jetzt von Contactfinger 75 zum Anker α aufser über f auch über die Streifen 106, 107, Contactfinger 108 und Widerstand Z fliefsen, und ebenso von Contactfinger 91 aufser über Z¹ auch über den Contactfinger 105, Streifen in, 110, Contactfinger 109 und Widerstand I¹. . .· ■

Diese Stellung ist gezeichnet in der letzten Stellung der Fig. 6 und stellt die Endstellung der Trommel d dar..

Um den Strom in den Feldmagnetwindungen Z¹ des Motors umzuwenden, wird Trommel d¹ gedreht, bis die Bürsten r r¹ mit den bezüglichen Stellungen y y¹ in Berührung kommen, auf welche Weise der Contactfinger 78 anstatt mit dem Contactfinger 76 mit dem Contactfinger 80 verbunden ist, daher auch der Contact 79, welcher das andere Ende des Feldmagneten / bildet, mit dem Contact 76 anstatt mit dem Contact 80 verbunden ist. ■ In ähnlicher Weise wird die Verbindung des Feldmagneten Z¹ geändert. Um den ersten Motor auszuschalten, wird die Trommel d'^z gedreht, bis die Bürsten c und c¹ in die Stellungen z² z³ kommen, auf welche Weise der äufserste Contact 72, anstatt mit dem Streifen 72¹ verbunden zu sein, durch den Streifen 72 direct mit dem Contact 87 verbunden ist, so dafs der Anker α und der Feldmagnet / aus dem Stromkreis ausgeschaltet sind.

Wenn die Trommel d² gedreht wird, so dais die Contactfinger c und c¹ in die' Stellungen £⁴ s⁵ kommen, wird der Contactfinger nicht verbunden mit Contact 90, sondern mit dem Contact 104, von wo der Strom, ohne den Motor α¹ und den Feldmagnet f¹ zu berühren, zur Erde' fliefst.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Stromregler für elektrische Strafsenbahnmotoren mit getrennter Anordnung eines Widerstandsschalters und eines Motorumschalters, dadurch gekennzeichnet, dafs das die Wellen beider Schalter verbindende Getriebe so eingerichtet ist, dafs die Trommel des Motorumschalters mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten in der Art getrieben wird, dais sie sich aus ihrer mittleren Lage, in welcher die Motoren parallel geschaltet sind, sehr rasch in die letzte Lage bewegt, in welchen die Feldmagnete der Motoren in Nebenschlufs zu Widerständen geschaltet sind.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.