DE139282C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft eine Ergänzung oder Erweiterung der durch das Patent 137020 geschützten Schaltungsweise.

Die Bezeichnungen sind in sämtlichen Figuren die gleichen wie in denen der Haupt-Patentschrift. Indessen sind in den Figuren des vorliegenden Zusatzes die nicht wesentlichen Teile weggelassen und lediglich das gezeichnet, was in den einzelnen Fällen besonders hervorgehoben werden soll. So sind die Primärmaschinen d mit doppelter Spannung, die Erregerwicklungen usw. manchmal weggelassen; aber in allen Figuren sollen: dd die Primärmaschinen von halber Außenleiterspannung, a b die Ausgleichsmaschinen (Nebenschluß), m, r_x und r₂ Hauptstrommotoren und K₅JJ₁ und j?₂ Hauptstromdynamomaschinen darstellen. Zum leichteren Verständnis der weiter unten erläuterten Verhältnisse sind in allen Figuren die Stromrichtungen für einen bestimmten Belastungsfall eingezeichnet.

Die Fig. 1 und 2 der vorliegenden Patentschrift stimmen im wentlichen mit Fig. 1 der Haupt-Patentschrift überein; während nun bei letzterer die Schaltung der Erregerwicklung des Motors in nicht eingezeichnet ist, zeigen die Fig. 1 und 2 des Zusatzes Ausführungsformen, bei denen die Magnetwicklung des.

Motors m in verschiedener Weise angeordnet ist. Nach Fig. 1 besteht die Erregerwicklung des Hauptstrommotors m aus mehreren, z. B. aus drei parallel geschalteten Wicklungen, von denen eine mit dem Anker des Motors m hintereinander geschaltet ist, während von den beiden anderen je eine in den Ankerstromkreis einer Ausgleichsmaschine α bezw. b derart eingeschaltet ist, daß die Wirkungen dieser drei getrennten Erregerwicklungen sich bei gleichmäßiger Belastung der beiden Dreileiterhälften, also bei stromlosem Mittelleiter, aufheben, dagegen bei Belastungsverschiedenheiten, also bei stromführendem Mittelleiter, sich in der Felderregung des Motors m unterstützen.

Die Wirkungsweise der oben bezeichneten Anordnung bleibt auch die gleiche, wenn man die mittlere, mit dem Anker des Motors m hintereinander geschaltete Erregerwicklung ganz wegläßt oder wenn man die beiden mit den Ankern der Ausgleichsmaschinen hintereinander geschalteten Magnetwicklungen nicht vor, sondern hinter der mittleren Magnetwicklung abzweigt. Bei all diesen Anordnungen können selbstverständlich die Erregerwicklungen für den Motor m ohne Beeinträchtigung der Wirkungsweise vor oder hinter den betreffenden Ankern angeordnet werden.

Gemäß Fig. 2 besteht die Erregerwicklung des Hauptstrommotors m wieder nur aus einer Wicklung; die Anordnung unterscheidet sich aber von Fig. 1 des Haupt-Patentes dadurch, daß die Magnetwicklung des Motors m direkt in den Mittelleiter zwischen die Fahrschiene s und den Knotenpunkt 2 von a, b und m geschaltet ist.

Die Wirkungsweise dieser beiden neuen Schaltanordnungen ist nur insofern etwas von der in der Patentschrift 137020 erläuterten verschieden, als bei denselben der ganze durch den direkten Anschluß des Knotenpunktes 2 von a, b, m an s den Schienen s entnommene bezw. zugeführte Strom zur Erregung der Magnete von m verwendet wird. Es wird also hier, sobald die beiden Hälften des Dreileiternetzes ungleich belastet sind, der gesamte Mittelleiterstrom durch die Magnetwicklung von m fließen, der mit den Maschinen α und b starr gekuppelte Motor m Gegenspannung erzeugen und somit, wie in der Haupt-Patentschrift ausgeführt, Strom durch die Leitung / gedrückt oder gesaugt werden; hierbei wird die Leitung des Motors m in bekannter Weise zum Antrieb der Maschinen α und b verwendet.

Diese neuen Anordnungen (Fig. 1 und 2), sowie die folgenden nach Fig. 3 und 4 haben sämtlich im Vergleich mit Fig. 1 des Haupt-Patentes den Vorzug, daß bei ihnen das richtige Zusammenwirken der Maschinen a,b,m und der Leitungen / von deren gegenseitigem Widerstandsverhältnis in weiteren Grenzen unabhängig gemacht ist als bei der ursprünglichen Anordnung, bei welcher die beabsichtigte Wirkung des Aggregates a, b,m von der passenden Wahl der Maschinenwiderstände abhängig war, wie in der Haupt-Patentschrift Seite 2, Spalte 1, Zeile 4 usw. von oben auch besonders hervorgehoben ist.

Die Fig. 3 und 4 zeigen zwei Anordnungen, bei denen im Gegensatz zu den bisherigen Anordnungen der gesamte, von den Schienen unmittelbar der Maschinenstation zu- oder von ihr abfließende Strom durch den Hauptstrommo.tor, also durch dessen Anker und Magnete, hindurchfließen muß, so daß also, eine Stromverteilung erst hinter dem Motor m oder überh.aiipt nicht stattfindet, während gemäß den Fig. ι der Haupt- und der Zusatz-Patentschrift eine Verteilung dieses Mittelleiterstromes vor dem Motor m und bei Fig. 2 des Zusatzes vor dem Anker, aber hinter den Magneten, stattfindet.

Der Motor m liegt hier nicht mehr, wie bei den bisherigen Anordnungen, zwischen der Primär- und den Ausgleichsmaschinen bezw. den Fahrschienen, sondern er ist bei Fig. 3 von den Primär- und bei Fig. 4 von den Ausgleichsmaschinen losgetrennt.

Die Wirkungsweise der Anordnungen nach Fig. 3 und 4 ist im wesentlichen aus der Beschreibung von Fig. ι der Haupt-Patenschrift bekannt. Im unbelasteten Zustande laufen a und b als Motoren und treiben den Motor m mit an; letzterer läuft ohne Strom leer mit. Tritt eine einseitige Mehrbelastung ein, so wird der Strom über den Motor m den Ausgleichsmaschinen (in Fig. 3) oder den Primärmaschinen (in Fig. 4) zugeführt oder entnommen und in m eine Gegenspannung erzeugen, durch die das Potential der Schienen am Anschlußpunkt 3 von m gehoben oder gesenkt wird. Eine derartige Potentialverschiebung der Schienen wird deshalb eintreten, weil der Motor m Spannung verbraucht und in beiden Fällen einerseits an die Schienen (bei 3), andererseits an einen Punkt konstanten oder nahezu konstanten Potentiales — d. i. bei Fig. 3 an den Verbindungspunkt 2 der Ausgleichsmaschinen und bei Fig. 4 an den Verbindungspunkt 1 der Primärmaschinen —■ angeschlossen ist. Die. Größe dieser Potentialverschiebung der Schienen hängt nun außer von dem durch den direkten Schienenanschluß und den Motor m hindurchfließenden Mittelleiterstrom noch von der Wahl der Gegenspannung des Motors m und vom Widerstand der Leitung/ ab, aber in keiner Weise vom Spannungsabfall in den Schienen; abgesehen go von diesem Abfall wird das Potential der Schienen auf ihrer ganzen Länge um den gleichen Betrag verschoben. Es herrscht somit am entfernten Anschlußpunkt der Speiseleitung / das gleiche Potential wie am Anschlußpunkt 3 des Motors m an die 'Fahrschienen s.

Nach Fig. 3 liegt der Motor m zwischen den Fahrschienen s und dem Verbindungspunkt 2 der Ausgleichsmaschinen α undö, während die Leitung / an die Schienen und den Verbindungspunkt 1 der Primärmaschinen angeschlossen ist. Da nun die erwähnten beiden Verbindungspunkte, abgesehen von den Verschiedenheiten der Spannungsabfälle in den Ankern, der betreffenden Maschinen, nahezu gleiches Potential haben, wird der Spannungsabfall iri der Leitung / jeweilig nahezu gleich der Verbrauchsspannung des Motors m sein. In Fig. 4 sind die Anschlüsse 1 von Motor m und 4 der Leitung/ unter Beibehaltung der Schienenanschlüsse miteinander vertauscht: es ist somit ohne weiteres ersichtlich, daß auch hier der Spannungsabfall in der Leitung / . jeweilig nahezu gleich der Verbrauchsspannung des Motors m sein muß.

Außerdem läßt sich noch bei Fig. 4, falls der Anschluß einer weiteren Leitung wünschenswert erscheint, ein solcher zwischen dem Knotenpunkt ι von dd und einem entfernten Punkt der Schienen bewerkstelligen. Diese in Fig. 4 punktiert gezeichnete Leitung Z₁ hat einen Spannungsabfall, der jeweilig nahezu gleich der Spannung des Motors m ist.. Diese Leitung I₁

wird daher ebenso wie die Leitung / an der Stromlieferung teilnehmen.

Außer dem bereits oben angeführten Vorteil dieser Anordnungen nach Fig. 3 und 4 besteht noch ein weiterer darin, daß das Potential des Knotenpunktes (2 in Fig. 3 und 4 in Fig. 4) von α und b nicht mehr wie bei der Anordnung nach Fig. 1 des Haupt-Patentes von der Spannung des Motors m, sondern lediglich von den durch den Stronidurchgang in den Ankern verursachten Abfällen abhängig ist. Die Potentialverschiebung des Knotenpunktes 2 bezw. 4 von a, b hat aber einerseits die Erhöhung der Spannung in der einen und eine Spannungserniedrigung in der anderen Hälfte und andererseits eine Änderung der Umdrehungszahl zur Folge. Je geringer aber bei Belastungsänderungen diese Potentialverschiebung bezw. der Spannungsunterschied zwischen den beiden Ausgleichs- maschinen α und b ist, desto geringer ist auch die hierdurch bedingte Änderung der Umdrehungszahl und desto rascher erfolgt daher die Einstellung auf richtige Stromverteilung. Es geht hieraus hervor, daß die Regelung im ersteren Falle (nach Fig. 3 und 4 des Zusatzes) rascher erfolgen wird wie im letzteren (Fig. 1 des Haupt-Patentes). Zur Vereinfachung der Maschinenanlage könnten auch bei den angeführten Anordnungen Fig. 1 bis 4 die beiden Maschinen dd durch eine Dreileitermaschine ersetzt werden; außerdem könnte bei Fig. 3 statt zweier Primärdynamos von halber Außenleiterspannung bezw. einer Dreileiterdynamo eine gewöhnliche Zweileitermaschine verwendet werden, nur müßte dann die Schienenspeiseleitung/, wie punktiert eingezeichnet, an den Knotenpunkt 2 von a, b und m angelegt werden. Selbstverständlich kann bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1, 2 und 3 das Schienenpotential durch Anordnung einer Nullmaschine (n) oder durch Kompoundierung der Primärmaschinen beliebig gehoben oder gesenkt oder auch für alle Belastungen konstant gehalten werden.

Dieselbe Wirkung wie durch Kompoundierung mit dem Mittelleiterstrom läßt sich auch durch Anschluß der Nebenschlußwicklungen der Primärmaschinen an geeignete Punkte des Systems mit variabler Spannung erzielen. Die Anschlußpunkte für die Erregerwicklungen der beiden Primärmaschinen sind alsdann so zu wählen, daß die Spannung zwischen den Anschlußpunkten für die Erregung der stärker belasteten Maschinenseite mit stärkerer Belastung zunimmt und gleichzeitig für die schwächer belastete Seite um den gleichen Betrag abnimmt. Eine derartige Anordnung ist z. B. in Fig. 5 dargestellt und kennzeichnet sich dadurch, daß in die Erregerwicklung der stärker belasteten Maschine eine zusätzliche E. M. K. eingeschaltet ist, während gleichzeitig in die Erregung der schwächer belasteten Maschine eine gleich große, abzügliche E. M. K. eingeschaltet wird. Da im gezeichneten Falle diese Hülfs-E. M. K. durch die Nullmaschine η erzeugt wird, ist es ohne weiteres klar, daß sich die Erregerspannung jeweilig mit der Größe und Richtung des Mittelleiterstromes ändern muß. Nimmt man z. B. in Fig. 5 eine stärkere Belastung der unteren Hälfte an, so wird der Strom von der Maschinenstation durch die Dynamo η und den Motor m den Schienen zugeführt: Es muß infolgedessen das Potential des Verbindungspunktes 5 von m und η höher als das Schienenpotential sein und die Spannung der Nullmaschine sich zur Spannung der unteren Primärmaschine hinzufügen und von der der oberen abziehen. Es wird demnach die Erregung der unteren, stärker belasteten Maschine und somit auch ihre Spannung größer wie die Erregung und die Spannung der schwächer belasteten, oberen Maschine sein, also die Erregung der Dynamos dd in demselben Sinne wie bei Anbringung der Kompoundierung beeinflußt. Es können daher sowohl die eben beschriebenen Nebenschlußwicklungen als auch die Kompoundierung mittels Mittelleiterstromes so bemessen werden, daß sie nicht nur den Spannungsabfall in den Ankern der Dynamos dd einflußlos machen, sondern sogar die beiden Primärmaschinen noch über- bezw. untererregen; in beiden Fällen kann die Nullmaschine η für eine um den Betrag der Kompoundierung geringere ■ Spannung gewählt werden wie die Verbrauchsspannung des Motors m. Die durch die Über- bezw.Un terkompoundierung erzielten Spannungsverschiedenheiten der beiden Primärmaschinen dd ergeben im allgemeinen, unter Beibehaltung konstanter Außenleiterspannung, ein veränderliches Potential des Verbindungspunktes 1 von dd. Die Potentialschwankung dieses Punktes 1 kann jedoch durch entsprechende Bemessung der Erregerwicklungen in solchen Grenzen gehalten werden, daß das Potential der Schienen gegen die Außenleiter praktisch konstant ist.

Bei der .eben beschriebenen Schaltung der Neberischlußerregungen für die Primärmaschinen dd zwischen Außenleiter und dem Verbindungspunkt 5 von Nullmaschine η und Motor m muß jede Maschine mit der Spannung der eigenen Seite erregt werden. Bei allen Anordnungen aber ohne Nullmaschine oder mit veränderlichem Schienenpotential, bei denen durch Veränderung der Spannung der Primäfmaschinen d d das Schienenpotential beeinflußt werden soll, können die Erregerwicklungen der Maschinen dd z. B. zwischen die Außenleiter und den Anschlußpunkt 3 des Motors m an die Schienen angelegt werden, nur muß dann die Erregung jeder Maschine von der anderen Hälfte aus erfolgen, da jetzt nicht mehr wie im oben beschriebenen Falle eine zusätzliche

E. M. K., sondern eine abzügliche oder Gegen-E. M. K. in den Strömkreis der stärker belasteten Maschine eingeschaltet ist. Da die Wirkung der Gegen - E. M. K. genau die entgegengesetzte wie die einer E. M. K. ist, so ist es ohne weiteres klar, daß auf der stärker belasteten Seite die Spannung zwischen den Anschlußpunkten der Erregung sinken und auf der anderen Seite steigen wird. Um nun durch

ίο die Erregung eine Spannurigsverschiebung an den Maschinen dd im beabsichtigten Sinne zu erzielen, muß die Erregung jeweilig von der anderen Seite erfolgen. Es können natürlich auch sonst zwei beliebige Punkte des Systems für den Anschluß der Erregung gewählt werden, nur müssen die zu Anfang dieser Betrachtung auf S. 3 Zeile 17 ff. v. unten gestellten Bedingungen erfüllt sein.

Wenn auch die Nullmaschine in ihrer Wirkung durch eine geeignete Kompoundierung ersetzt werden kann, so wird häufig eine Kombination beider Mittel angezeigt sein, sobald — z. B. bei größeren Netzen '— außer dem unmittelbaren Anschluß der Schienen und der Speiseleitung / ein weiterer Kabelanschluß erforderlich wird. Denkt man sich z. B., daß in Fig. 6 die Nullmäschine den durch sie hindurchfließenden Strom nur um einen Teil der Verbfauchsspannung des Motors ni hebt, so muß die Kompoundierung der Primärmasehinen mittels des Ausgleichsstromes so bemessen werden, daß sie das Potential des Anschlußpunktes der Nullmäschine an den Verbindungspunkt 1 der Maschinen dd jeweilig um die Differenz der Spannungen zwischen Motor m und Nullmaschine η je nach der Stromrichtung im Mittelleiter erniedrigt oder erhöht. Dieser Verbindungspunkt ι von dd ist in Fig. 6 in bezug auf die Schienen ein Punkt variablen Potentials; es ist somit die Potentialdifferenz oder das Spannungsgefälle zwischen einem beliebigen Punkt der Schienen und dem Verbindungspürikt ι der Dynamos dd eine mit den Belastungsschwankungen zu- und abnehmende Größe. Eine an diese beiden Punkte angelegte Leitung wird daher den Schienen Strom zuführen oder entnehmen und dadurch weiter zur Entlastung der Schienen beitragen. Eine derartige Leitung Z₂ ist z. B. bei der in Fig. 6 dargestellten Schaltung angeschlossen. Die Anordnung nach Fig. 6 geht unmittelbar aus Fig. 4 hervor, wenn für letztere Anordnung die Bedingung gestellt wird, daß die Potentialschwankungen des Schienenmittelleiters durch Nullmäschine und Kompoundierung der Primärmasehinen verringert werden sollen. Die beabsichtigte Wirkung der Ausgleichsmäschinen wird in Fig. 6 durch eine geeignete Kompoundierung derselben etwa mit dem durch den Motor m hihdurchfließendeh Mittelleiterstrom herbeigeführt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung unterscheidet sich nur wenig von den bisher beschriebenen:

Solange die Belastungen beider Hälften gleich sind, wird weder durch irgend eine Schienenspeiseleitung noch durch den direkten Schienenänschluß 3, 5, 1 und Motor m Strom fließen; die Ausgleichsmaschinen α und b werden als Motoren leer laufen und den Motor m mit antreiben; die Nullmäschine η kann hierbei von außen angetrieben werden oder mit dem Aggregate a,b,m gekuppelt sein. Die Spannungen der beiden Netzhälften sind dann sowohl an den Primärmaschinen als auch im Netz ganz gleich. Tritt nun eine Mehrbelastung, z. B. der unteren Hälfte, ein, so wird zunächst wieder Strom durch den Motor m fließen und dadurch die Leitung I₃ an Punkten (5 und s) verschiedenen Potentials anliegen, also ebenfalls den Schienen Strom zuführen. Der gesamte, durch den Motor m und die Leitung /₃ fließende Strom wird durch die Nullmaschine in seiner Spannung nur um einen Teil der Verbrauchsspannung des Motors m gehoben, während gleichzeitig durch die Kompoundierung der Primärmaschinen mit diesem Strom das Potential des Verbindungspunktes 1 der beiden Primärmasehinen um den Differenzbetrag zwischen Motor- und Nullmaschinenspannung im Sinne der Wirkung der Nullmaschine verschoben wird. Durch diese Potentialverschiebung erhält ■— wie oben ausgeführt — die Leitung L₂ zwischen ihren Anschlußpunkten 1 und s ein Potentialgefälle gleich der Differenz zwischen Motor- und Nullmaschinenspannung; die Folge davon ist, daß auch durch diese entfernt angeschlossene Leitung ohne Einschaltung einer E. M. K. oder Gegen-E. M. K. den Primärmasehinen Strom entnommen wird. Gleichzeitig wird aber auch durch Kompoundierung der Ausgleichsmaschinen mit dem durch den Motor m hindurchfließenden Strom eine Spannungsverschiedenheit der beiden Ausgleichsmaschinen a, b in beliebigen Grenzen erzielt und das Potential ihres Verbindungspunktes 4 in bezug auf das Schienenpotential verschoben. Da nunmehr die Speiseleitung I₁ durch die Potentialverschiebung des Verbindungspunktes 4 der Ausgleichsmaschinen a, b an Punkte verschiedenen Potentiales, d. i, einerseits an die Fahrschierien s und andererseits an die Ausgleichsmaschinen (bei 4), angeschlossen ist, muß Strom durch die Leitung Z₁ hindurchfließen.

Es ist für die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 6 selbstverständlich ganz gleich, durch welches Mittel die Potentialverschiebung des Verbindungspunktes 4 von α und b herbeigeführt wird. In Fig. 6 sind zu diesem Zwecke die Ausgleichsmaschinen mit dem durch den Motor m hindurchfließenden Strom kompoundiert; mit gleichem Erfolge könnte man auch den durch L₂ oder Z₃ fließenden Mittelleiter-

strom zur Kompoundierung der Ausgleichs^· maschinen verwenden oder etwa durch Anschluß der Nebenschlußwicklung der Ausgleichsmäschinen an zwei Punkte des Systems, deren Spannung mit den Belastungsschwankungen sowohl in dem einen als auch in dem anderen Sinne variiert, die erforderliche Potentialverschiebung des Verbindungspunktes der Ausgleichsmaschinen erzielen, wie für die Primä'rdynamo oben erläutert.

Durch eine sinngemäße Verdoppelung oder Vervielfachung irgend einer der in der Hauptoder in der vorliegenden Zusatz-Patentschrift beschriebenen Anordnungen lassen sich ohne Vermehrung der Primärmaschinen für ein ausgedehntes Netz beliebig viele Anschlußpunkte für Schienenspeiseleitungen schaffen.

Die Anordnungen nach Fig. 7 und 8 der vorliegenden Patentschrift für mehr als zwei Schienenanschlüsse sind unmittelbar aus der Anordnung nach Fig. 4 der Haupt-Patentschrift durch Einschaltung einer weiteren E. M. K. bezw. Gegen-E. M. K. entstanden. Beide Anordnungen Fig. 7 und 8 zeigen gegenüber Fig. 4 der Haupt-Patentschrift den Vorteil, daß durch die Hinzufügung einer einzigen E. M. K. zwei weitere Anschlußpunkte für Schienenspeiseleitungen geschaffen wurden. Die Anordnung nach Fig. 7 ist bereits bei Beschreibung von Fig. 4 der Haupl-Patentschrift erwähnt, denn erstere entwickelt sich aus letzterer, wenn »zur Abgleichung, der Spannungen der beiden Dreileiterhälften .... eine Kompoundwicklung oder eine Nullmaschine, wie beschrieben, Anwehdung finden«. Natürlich ist auch hier eine Kombination beider Mittel zur Abgleichung der Spannungen möglich (s. Fig. 7). Die Wirkungsweise des Aggregates r₁p_l und der Leitung Z₁ ist aus der Beschreibung von Fig. 4 des Haupt-Patentes bekannt. Es wird nun ferner bei Belastungsungleichheiten, wie im Obigen bereits mehrfach hervorgehoben, durch die Kompoundierung der Primärmaschinen d d eine Potentialverschiebung an ihrem Verbin-

4-5 dungspunkt 1 erzielt; ferner wird in der Dynamo p.₂ (Fig. 7) Spannung erzeugt und im Motor T₁ Spannung verbraucht, wobei die Spannungen beider Dynamos um den Betrag der Kompoundierung der Primärmaschinen voneinander verschieden sind. Es ist nun ohne weiteres einzusehen, daß eine einerseits an die Schienen s, andererseits an die Verbindung 5 von p₂ und T₁ angelegte Leitung Z₃ ein Spannungsgefälle gleich der Verbraüchsspannung des Motors T₁ aufweisen wird, während eine an die Schienen und an den Verbindungspunkt der Primärmaschinen vor (bei 6) oder hinter der Kompoundwicklung (bei 1) angeschlossene Leitung L₂ ein Spannungsgefälle aufweisen wird, das immer gleich sein wird der Differenz zwischen der vom Motor T₁ verbrauchten und von der Dynamo p₂ erzeugten Spannung, zu welcher Differenz noch ■—■ falls der Anschluß von Z₂ am Verbindungspunkt 1 der Primärdynamos d d, also hinter der Kompoundwickelung erfolgt — der geringe Spannungsabfall in letzterer hinzukommt. Es ist somit klar, daß die Leitungen Z₂ und Z₃ an der Schienenentlastung teilnehmen müssen.

Die Anordnung nach Fig. 8 ist, wie oben bereits hervorgehoben, gleichfalls durch Erweiterung der Anordnung nach Fig. 4 des Haupt-Patentes entstanden ; die gegenüber letzterer Figur neu hinzugekommenen Elemente bestellen in Fig. 8 in einem Motor r₂ und zwei an entfernte Punkte angeschlossenen Schienenspeiseleitungen Z₄ und /₃, in deren eine der Motor r₂ eingeschaltet ist, ferner noch in der Kompoundierung der Primärmaschinen', die jedoch für die Wirkungsweise des Aggregates P₁ T₁ r₀ belanglos ist, da sie hier lediglich zur Konstanthaltung des Schienenpotentiales dient.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung entspricht ganz der Wirkungsweise der oben beschriebenen Anordnungen. Bei stärkerer Be- lastung z. B. der unteren Hälfte wird Strom durch den Motor T₁ hindurchfließen und in diesem ein Spannungsgefälle erzeugt; infolgedessen fließt dann auch der Strom durch die über die Schienen parallel zum Motor T₁ liegenden Leitungen Z₁,./₂,/₃. Durch diesen Stromdurchgang wird in der Leitung Z₂ ein Spannungsabfall erzeugt, der stets gleich der Verbrauchsspannung des Motors r_x sein muß, während in der Leitung I₁ ein größerer und in der Leitung Z₃ ein kleinerer Abfall als in I₂ auftreten wird. Gleichzeitig erzeugen die in den Leitungen I₁ und I₃ fließenden Ströme einerseits im Motor r₂ eine Gegen-E. M. K. und andererseits in der DynamoP₁ eine E. M. K. Die durch die Dynamo P₁ erzeugte E. M. K. dient zur Hebung des ganzen, von der Maschinenstation aus durch die Leitungen I₁ und Z₃ fließenden Mittelleiterstromes; hinter der Dynamo P₁ (bei 7) verteilt sich dann der Strom und fließt teils durch die Leitung Z₁, teils über den Motor r₂ und die Leitung Z₃ den Schienen zu. Der Spannungsabfall in der Leitung Z₁ muß demnach gleich sein der Verbrauchsspannung des Motors r₂ vermehrt um den Spannungsabfall in der Leitung Z₃; aber er muß auch außerdem gleich sein der Verbrauchsspannung des Motors r₁ vermehrt um die Spannung der Dynamo P₁. Hieraus geht hervor, daß bei dieser Anordnung der Spannungsabfall in der Leitung I₁ größer sein muß als die Spannung von T₁, während die Leitung Z₃ je nach Wahl der Spannung von r₂ einen Abfall haben kann, der größer (wenn Spannung P₁ > r₂), gleich Ip₁ = r₂) oder kleiner (^₁ < r₂) ist als die Verbrauchsspannung des Motors r\. Da nun die Motoren T₁ und r₂ mit der Dy-

riain ο P₁ gekuppelt sind, müssen erstere — wenn sie von außen nicht weiter angetrieben werden — so bemessen werden, daß ihre Leistung stets gleich der Leistung der Dynamo P₁ ist.

Jedem Belastungszustand entspricht somit eine ganz bestimmte Stromverteilung. Es kann auch hier durch geeignete Wahl der Kompoundierung und der Spannungsverhältnisse zwischen Motoren und Dynamo erreicht werden, daß die Potentialschwankungen des Mittelleiters ein Minimum werden und somit die Spannungen zwischen den Außenleitern und den Schienen bei allen Belastungen nahezu konstant bleiben.

Bei allen Anordnungen, bei denen das Schienenpotential nicht festliegt, können weitere Anschlußpunkte für beliebig viele Schienenspeiseleitungen mit verschiedenem Spannungsgefälle dadurch geschaffen werden, daß für jede neu anzuschließende Leitung je zwei geeignet kompoundierte Ausgleichsmaschinen aufgestellt werden. Denkt man sich z. B. eine Anordnung, bei der das Schienenpotential bei einseitiger Mehrbelastung (s z. B. Fig. 4) um die ganze Verbrauchsspannung des Motors m gehoben oder gesenkt wird, so wird eine einerseits an einen entfernten Punkt der Schienen, andererseits an den Verbindungspunkt 4 zweier Ausgleichsmaschinen angeschlossene Leitung / — wenn keine Kompoundierung für die Ausgleichsmaschinen angewendet wird — immer einen Spannungsabfall aufweisen, der nahezu gleich der Verbrauchsspannung des Motors in ist. Werden hingegen die Ausgleichsmaschinen noch derart kompoundiert, daß nicht allein die Spannungsabfälle in den Ankern wirkungslos gemacht werden, sondern die Maschine der stärker belasteten Seite noch überregt wird, so wird die an den Verbindungspunkt dieser Maschinen angeschlossene Schienenspeiseleitung für einen Abfall zu bemessen sein, der gleich ist der Verbrauchsspannung des Motors m vermehrt um den Betrag der Kompoundierung bezw. die Größe der Potentialverschiebung des Verbindungspunktes a, b gegen die halbe Außenleiterspannung.

Wirkt aber die Kompoundierung im Sinne der Abfälle in den Ankern, d. h. wird durch die Kompoundierung die Spannung der als Dynamo laufenden Ausgleichsmaschine noch weiter erniedrigt und die Spannung des Motors erhöht, so wird eine an den Verbindungspunkt der derart kompoundierten Ausgleichsmaschinen angeschlossene Schienenspeiseleitung für einen Abfall zu bemessen sein, der gleich ist der Verbrauchsspannung des Motors m vermindert um den Betrag der Kompoundierung.

Diesoeben beschriebeneMethode derSchaffung beliebig vieler Anschlußpunkte verschiedenen Potentiales mittels kompoundierter Ausgleichsmaschinen setzt ein variables Schienenpotential voraus. Aber auch wenn das Schienenpotential konstant gehalten wird, lassen sich durch Aufstellung geeignet kompoundierter Ausgleichsmaschinen beliebig viele Anschlußpunkte für Schienenspeiseleitungen schaffen. In Fig. 6 sind z. B. derartige Ausgleichsmaschinen, die mit dem durch den Motor m hindurchfließenden Strom kompoundiert sind, eingezeichnet. In der gleichen Weise kann man nun auch zwei weitere Ausgleichsmaschinen aufstellen, die mit dem den ersten Ausgleichsmaschinen zugeführten oder entnommenen Mittelleiterstrom kompoundiert sind. Es ist dann klar, daß bei einseitiger Mehrbelastung beide Ausgleichsmaschinenaggregate eine Potentialschwankung ihres Verbindungspunktes aufweisen werden und daß die Schienenspeiseleitungen, die einerseits an die Schienen und andererseits an den Verbindungspunkt zweier Ausgleichsmaschinen angelegt sind, Strom führen müssen.

Verzichtet man nun bei dieser Anordnung, die aus einer Erweiterung der Fig. 6 entstanden ist, auf den Anschluß der Leitungen Z₂ und Z₃, so können ohne Beeinflussung der Wirksamkeit der übrigen Anordnung der Motor m und die Dynamo η bezw. die Kompoundierung der Primärmaschinen wegfallen. Eine derartige Anordnung zeigt z. B. die Fig. 9. Bei dieser Anordnung liegt das Schienenpotential fest, abgesehen von den sehr geringen Schwankungen, die hervorgerufen werden durch den mit den Belastungsverschiedenheiten der beiden Netzhälften veränderlichen Spannungsabfall in den Kompoundwicklungen der Ausgleichsmaschinen, die von dem den Primärmaschinen unmittelbar zugeführten oder entnommenen Mittelleiterstrom gespeist werden. Die Schaffung von Anschlußpunkten für Schienenspeiseleitungen mit beliebigem Abfall erfolgt daher auch — wie oben angeführt — Selbstregulierung der Spannung der Ausgleichsmaschinen vorausgesetzt, durch geeignete Kompoundierung derselben mit einem diesen Maschinen nicht zufließenden Teil des Mittelleiterstromes. Würde jedoch die Verschiedenheit in den Spannungen der beiden Ausgleichsmaschinen eines Satzes von Hand mittels Nebenschlußregulierung herbeigeführt, so könnte auch die Kompoundierung der Ausgleichssätze mittels des ihnen durch die Leitungen Z₁ bezw. Z₂ selbst zufließenden oder entnommenen Mittelleiterstromes bewirkt werden. Es lassen sich naturgemäß auch hier beliebig viele Schienenspeiseleitungen durch Aufstellung weiterer Ausgleichsmaschinenaggregate anschließen. Die Kompoundierung eines zweiten Ausgleichsmaschinensatzes mit dem den Primärmaschinen entnommenen Mittelleiterstrom ist in Fig. 9 punktiert eingezeichnet.

Es sei auch gleich an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die oben erwähnte Regelung der Spannungen von Hand durch die Neben-

schlußregier in allen Fällen, bei denen Verschiedenheiten der Spannungen zweier zwischen die Außenleiter geschalteter Primärdynamos mit halber Spannung oder selbstgetriebener Ausgleichsmaschinen erforderlich ist, ohne weiteres angewendet werden könnte, um eine beliebige Belastung der Schienenspeiseleitungen zu erreichen.

Sämtliche in der Haupt- und Zusatz-Patentschrift bisher beschriebenen Anordnungen mit zwei Primärmaschinen von halber Außenleiterspannung oder mit Spannungsteilung durch Ausgleichsmaschinen haben bei sinngemäßer Anwendung auch dann die beabsichtigte Wirkung, wenn zur Spannungsteilung eine Sammler-· batterie Verwendung finden soll. Dies ist ohne weiteres klar für alle Anordnungen, bei denen die Außenleiterspannung durch die zur Verwendung kommenden, hintereinander geschalteten Primärmaschinen in zwei gleiche Teile geteilt wird, bei denen also der Verbindungspunkt ι der Primärmaschinen bei allen Belastungsschwankungen stets die gleiche Spannung gegen die Außenleiter oder das gleiche Potential aufweist. Bei Ersatz der beiden . Primärmaschinen d d von halber Außenleiterspannung durch je eine Batteriehälfte wird bei den eben genannten Anordnungen weder an deren Schaltung noch an deren Wirkungsweise etwas geändert.

Anders jedoch verhält sich die Batterie, sobald dieselbe in einer Anordnung an Stelle von Primärdynamos von halber Außenleiterspannung angewendet werden soll, bei der die Primärmaschinen kompoundiert oder von Punkten variabler Spannung erregt werden, bei der sich also das Potential des Verbindungspunktes ι der hintereinander geschalteten Primärmaschinen zur Erzielung der beabsichtigten Schienenentlastung mit einseitigen Belastungsschwankungen ändern muß. Diesem Verbindungspunkt der Primärmaschinen entspricht bei Anwendung einer Batterie der Halbierungspunkt der letzteren; es könnte das Potential dieses Punktes dann durch einen Zellenschalter verändert werden. Eine derartige Anordnung hätte aber wie Fig. 5 der Haupt-Patentschrift infolge der zu überwindenden mechanischen Trägheit der selbsttätigen Zellenschalter eine geringere Regulierfähigkeit als diejenigen Anordnungen, bei denen die Regelung durch den die Maschinen oder Motoren durchfließenden Strom selbsttätig erfolgt. Es läßt sich jedoch bei Anwendung einer Batterie die für die Erzielung einer richtigen Wirkungsweise erforderliche Potentialverschiebung auch durch die Anordnung von zwei kleinen, hintereinander geschalteten Dynamos für beliebige Spannungen erreichen. Wenn diese beiden Maschinen als Ausgleichsmaschinen (Nebenschlußmaschinen) geschaltet werden und mit den beiden freien Enden an einen der Summe ihrer Spannungen entsprechenden, von beiden Außenleitern gleich weit entfernten Teil der Batterie angelegt werden, stellt der Verbindungspunkt dieser Ausgleichsmaschinen bei Kompoundierung derselben mit dem Mittelleiterstrom den Punkt variablen Potentials dar, der in jeder Beziehung dem Verbindungspunkt zweier zwischen die Außenleiter geschalteten Ausgleichsmaschinen entspricht. Die in der Mitte gelegenen Zellen der Batterie, an denen die Ausgleichsmaschinen anliegen, werden hierbei bei gleicher Belastung der Netzhälften die zum Leerlauf der Ausgleichsmaschinen erforderliche Energie liefern.

Werden diese beiden Maschinen mit beliebiger, aber gleicher Spannung nicht parallel an einen entsprechenden Batteiieteil, sondern (als durch den Mittelleiterstrom getrennt erregte Dynamos) in den Batteriestromkreis derart eingeschaltet, daß sie genau in die Mitte der Batterie zu liegen kommen, so stellt auch hier ihr Verbindungspunkt 8 bei entsprechender Erregung den gesuchten Punkt variablen Potentials dar. Eine derartige Anordnung, die aus Fig. 6 des Zusatzes entsteht, sobald man an Stelle der Maschinen d d zwei Batteriehälften U₁ u.₂ setzt, ist in Fig. 10 dargestellt. Bei letzterer ist jedoch zur Vereinfachung der Darstellung die Nullmaschine η weggelassen und in ihrer go Wirkung durch entsprechende Erregung der kleinen Maschinen a_n b₁ ersetzt gedacht. Es wird demnach bei der Anordnung nach dieser Figur das Potential des. Anschlußpunktes der Leitung I₂ und des Motors m an den Verbindungspunkt 8 der beiden Batteriehälften durch die zwei kleinen Maschinen Ct₁ und b₁ , deren Schaltung und Wirkung weiter unten beschrieben ist, jeweilig um die ganze Verbrauchsspannung des Motors m gesenkt oder gehoben. Die Wirkungsweise der kompoundierten Ausgleichsmaschinen a, b, sowie des Motors m und der Leitungen I₁ und L₂ ist aus der Erläuterung von Fig. 6 bekannt. Die Wirkungsweise des Aggregates ^₁-O₁ ist folgende: Diese beiden starr gekuppelten Maschinen a_x und b_y werden im gezeichneten Falle von außen angetrieben und erzeugen infolge ihrer entsprechenden Erregung mittels des den Motor m durchfließenden Stromes Spannungen, die immer nahezu gleich der Verbrauchsspannung des Motors m sind. Die eine der durch die Maschinen (Z₁, b_l erzeugten Spannungen wirkt auf der stärker belasteten Hälfte im Sinne der Entladespannung und die andere auf der schwächer belasteten Hälfte im Sinne der Ladespannung der Batterie; es wird somit die Batterie auf der stärker belasteten Hälfte entladen und auf der schwächer belasteten geladen. Sind beide Hälften gleich belastet, so laufen Ct₁ und b_y von außen angetrieben ohne Erregung leer mit und stellen sonach nur einen sehr kleinen

Ohm'schen Widerstand im Batteriekreis dar. Tritt eine einseitige Belastung z. B. der unteren Hälfte ein, so werden Motor m und Leitung /₂ in bekannter Weise zusammenwirken und der ganze oder ein Teil des Mittelleiterstromes die Magnete von ^₁ und b_L durchfließen und letztere derart erregen, daß die Spannungen der beiden nunmehr als Stromerzeuger laufenden Dynamos a_v b_x einander entgegenwirken. Die

ίο Spannung VOn^₁ addiert sich dann zur Spannung der unteren Batteriehälfte hinzu, und zwar erzeugt b_x stets genau so viel Spannung, wie m verbraucht; es wird demnach, da keine weiteren Spannungsverbraucher oder -erzeuger in die Anschlußleitung der Batterie an die Schienen eingeschaltet werden, die Spannung zwischen Schiene und unterem Außenleiter bei allen Belastungen gleich der Spannung der unteren Batterieha'lfte, also praktisch gleich der halben Außenleiterspannung sein. Das Potential des Anschlußpunktes des Motors m an den Verbindungspunkt 8 von CL₁ und b_x wird also, da in b eine zusätzliche Spannung erzeugt wird, bei Belastung der unteren Hälfte stets um die in b_y erzeugte oder in m verbrauchte Spannung höher liegen wie das Potential der Schienen. Die Maschine a_x auf der oberen Hälfte muß nun, da die Spannung zwischen den Außenleitern gleich der Summe der Spannungen der beiden Batteriehälften ist, so geschaltet werden, daß sie der Dynamo b_x entgegenwirkt und eine gleich große Spannung wie diese erzeugt. Die Spannung von U₁ muß also auch der oberen Batteriehälfte entgegenwirken und wird dadurch, da der Strom von der Primärmaschine nur durch die obere Batteriehälfte und Maschine U₁ zur Belastung gelangen kann, gleichzeitig den zur Ladung dieser Batteriehälfte erforderlichen Überschuß an E. M. K. liefern.

Anders verhält sich jedoch diese Anordnung, wenn bei gleichzeitiger Belastung beider Netzhälften die Belastung einer Hälfte überwiegt. Es werden dann beide Batteriehälften von einer bestimmten Größe der Belastung an Strom liefern, und zwar die Batteriehälfte der stärker belasteten Seite um den ganzen Mittelleiterstrom mehr wie die schwächer belastete Hälfte. Da nun bei dem unmittelbar vorhergehenden Belastungsfall die eine Batteriehälfte entladen und die andere geladen wurde, jetzt aber beide Hälften entladen werden, ist es klar, daß die Stromrichtung in der einen Hälfte, also auch der Ankerstrom in einer der Maschinen α_λ oder b_x in umgekehrter Richtung fließt. Da aber ferner ■—· wenn man auch hier die untere Hälfte als stärker belastet annimmt — die Stromrichtung im Mittelleiter und auch in den Erregerwicklungen der Maschinen a_x und b_x die gleiche bleibt wie früher, wird jetzt die Maschine Ci₁, deren Ankerstrom umgekehrt wie früher verläuft, als Motor mit gleichem Drehsinn und die andere Dynamo b_x als Generator weiter laufen.

Bei der eben beschriebenen Schaltung (Fig. 10) sind zur Schaffung eines Anschlußpunktes mit variablem Potential an Stelle des Verbindungs₇ punktes der mit dem Mittelleiterstrom kornpoundierten oder entsprechend erregten Primärmaschine mit halber Außenleiterspannung — wie oben erläutert — zwei hintereinander ge- η₀ schaltete Maschinen Ci₁ und b_x in den Batteriestromkreis eingeschaltet. Da nun aber auch der Verbindungspunkt zweier mit dem Mittelleiterstrom kompoundierten und zwischen die Außenleiter geschalteten Ausgleichsmaschinendas gleiche Verhalten zeigt, wie der Verbindungspunkt der Primärmaschinen dd, so ist es klar, daß auch hier die Ausgleichsmaschinen mit ganzer Außenleiterspannung bei Verwendung von Sammlern in ihrer Wirkung ersetzt werden können durch zwei kleinere Maschinen a.₂ und b.₂, die statt an die Außenleiter in den Batteriestromkreis eingeschaltet werden. Es müßten dann diese Maschinen a₂ und b₂ zur Erzielung eines neuen Anschlußpunktes mit variablem Potential für eine Schienenspeiseleitung anderen Spannungsgefälles bei Erregung durch den Mittelleiterstrom oder einen Teil desselben andere Spannungen erzeugen wie die Maschinen a_x und b\ und parallel zu letzteren go in den Batteriestromkreis eingeschaltet werden. Bei dieser Anordnung ist vorausgesetzt, daß die zusammengehörigen Maschinen α_λ und b_x bezw. a.₂ und &₂ usw. paarweise für gleiche Spannungen gebaut sind.

Eine hiervon etwas abweichende Schaltanordnung in Anlagen mit Sammlern zur Spannungsteilung erhält man, wenn man als Ersatz für die Kompoundierung der Primärmaschinen dd die auf S. 7 beschriebene Anordnung zweier kleinen Maschinen Ci₁, b₁ in Parallelschaltung zu einer der Spannung entsprechenden, in der Mitte der Batterie gelegenen Zellenreihe anwendet. In letzterem Falle wirken die Maschinen a_x , b_x als Ausgleichsmaschinen und können beliebig viele Anschlußpunkte für Schienenspeiseleitungen mit verschiedenem Potential dadurch geschaffen werden, daß man entweder verschieden kompoundierte Maschinen a_1} b₁ für die gleiche Spannung an die gleichen Zellen parallel anlegt, oder auch dadurch, daß man verschieden kompoundierte Maschinen mit von den ersten Maschinen Ci₁, b_Y abweichender Spannung an eine entsprechend größer oder kleinere Zellenzahl der Batterie anlegt. Sind die Maschinen a_x und b_x für gleiche Spannungen gebaut, so müssen ihre Anschlußpunkte an die Batterie gleich weit von der Mitte der Batterie entfernt sein; haben die Maschinen a_l und by jedoch verschiedene Spannungen, so müssen sie derart an die Batterie angeschlossen werden, daß die Spannung vom Außenleiter

zum Verbindungspunkt der beiden Maschinen flj, b₁, das ist die Spannung der zwischen Außenleiter und Batterie-Anschlußpunkt der Maschinen U₁ bezw. ^₁ gelegenen Zellenreihe vermehrt um die Spannung der an diesen Punkt angeschlossenen Maschine, bei unbelastetem Mittelleiter auf beiden Seiten die gleiche ist.

Bei all den zuletzt erwähnten Schaltungen mit parallel zu einem Batterieteil liegenden ίο Ausgleichsmaschinen kann der Mittelpunkt der Batterie auch zum unmittelbaren Anschluß der Schienen und somit zur Konstanthaltung des Schienenpotentials dienen.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Eine Ausführungsform der durch das Patent 137020 geschützten Schaltungsweise, bei der die mit den isolierten Schienenanschlußleitungen in Verbindung stehenden elektromotorischen Kräfte oder Gegenkräfte teils durch Motordynamos, teils durch Motoren und Dynamos gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der im Anschlußpunkt (3) durch die unmittelbare Schienenanschlußleitung fließende Mittelleiterstrom ganz oder teilweise zur Über- bezw. Unterkompoundierung der Motordynamos (a, b, Fig. 6, 9 und 10J oder zur Erregung der Motoren (m, Fig. 1 bis 6 und 10, bezw. T₁, Fig. 7 und 8) und Dynamos (α_λ und b_lf Fig.: ίο) verwendet wird.

2. Eine Ausführungsform der durch Anspruch ι geschützten Schaltungsweise, bei welcher beliebig viele weitere Anschlußpunkte für verschiedene Schienenspeiseleitungen mit voneinander abweichendem Spannungsgefälle dadurch geschaffen werden, daß die mit diesen Leitungen (I₁ L₂I₃) in Verbindung stehenden Motordynamos (a,b, Fig. 6, 9 und 10, und a_L,b_u Fig. 9; bezw. die in diese Leitungen eingeschalteten Motoren (V₂, Fig. 8,) oder Dynamos (p_x undj?₂, Fig. 7,pi, Fig. 8, O₁ und J₁, Fig. 10; entweder mit dem diesen Maschinen zugeführten Mittelleiterstrom selbst (p_x und p₂, Fig. 7, P₁ und r₂, Fig. 8, Ci₁ und b_v Fig. loj oder mit einem beliebigen anderen Teil des Mittelleiterstromes (a, b, Fig. 6, 9 und iö, 1Z₁, b₁ , Fig. 9) kompoundiert bezw. erregt werden.

3. Eine Einrichtung zur beliebigen Verringerung der Potentialschwankungen der Fahrschienen (s) bei einer Schaltungsweise nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Anschluß der Erregerwicklungen der hintereinander geschalteten Primärmaschinen (d d, Fig. 5^ oder der zum Ausgleich verwendeten Dynamos (a, b) an verschiedene Punkte des Systems, derart, daß die Spannung der stärker belasteten Maschine mit der Belastung steigt und gleichzeitig die Spannung der schwächer belasteten Maschine in gleichem Maße sinkt.

4. Eine Schaltungsweise mit Akkumulatorenbatterien zur Spannungsteilung (Fig. 10) nach Anspruch 1, bei welcher beliebig viele weitere Anschlußpunkte für Schienenspeiseleitungen mit verschiedenem Spannungsgefälle dadurch geschaffen werden, daß für jede dieser neuen Leitungen (L₂) zwei hintereinander geschaltete, in geeigneter Weise mit dem Mittelleiterstrom erregte oder kompoundierte Dynamomaschinen (a_x und bj angeordnet werden, wobei diese Maschinen, deren Spannungen voneinander verschieden sein können, aber zusammen immer kleiner oder höchstens so groß wie die Außenleiterspannung sein müssen, entweder in den Batteriestromkreis selbst eingeschaltet oder parallel an einen entsprechenden Teil der Batterie angeschlossen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.