DE157712C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

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Besteht ein elektrischer Zug aus mehreren Wagen, so ist es oft von Vorteil, die einzelnen Wagen motorisch anzutreiben. Die Vorteile eines derartigen Systems machen sich aber erst recht geltend, wenn die Motoren aller Wagen von einer Stelle aus gesteuert werden können. Bei Gleichstrombahnen geschieht dies heute z. B. nach dem Multiple-Unit.-System von F. Sprague.

ίο Im folgenden soll ein System für Ein- und Mehrphasenstrombahnen angegeben werden, mittels dessen man von einem Orte aus die Motoren aller Wagen steuern kann.

Die Fig. ι bis 4 der Zeichnung dienen nur zur Erläuterung der Wirkungsweise der Steuerung und stimmen im Prinzip mit den durch die deutschen Patentschriften 93912 und 98053, Kl. 74, bekannten Anordnungen überein.

In Fig. ι stellen Af₁ und Af₂ zwei Dreiphasenmotoren, deren Statorwicklungen ^₁ und S₂ mit einer Dreiphasenleitung L verbunden sind, dar. Entsprechende Punkte der Rotorwicklungen R₁ und R₂ der beiden Motoren stehen mittels Schleifringen S₁ und S₂ mit zugehörigen Bürsten und Verbindungsleitungen miteinander in Verbindung. Ist das Übersetzungsverhältnis zwischen Stator- und Rotorwicklung für die beiden Motoren dasselbe, so entsteht in den Rotorwicklungen, wenn dieselben die gezeichnete relative Lage gegeneinander einnehmen, kein Strom, weil die induzierten E. M. Ke. in den beiden Rotorwicklungen in jedem Momente einander gleich und entgegengesetzt gerichtet sind. Verdreht man beide Rotorwicklungen um denselben Winkel in derselben Richtung, so bleiben die Rotorwic.klungen ebenfalls stromlos. Verdreht man aber beispielsweise den Rotor des Motors M₁ um einen kleinen Winkel nach rechts, während der Rotor des Motors M₂ in der ursprünglichen Lage stehen bleibt, so entstehen in der Rotorwicklung R₁ Ströme, die so gerichtet sind, daß sie mit dem Drehfelde des Motors M₁ ein Drehmoment erzeugen, welches die Verdrehung zu verhindern sucht und also nach links gerichtet ist. Die Ströme des Rotors R₁ schließen sich durch den Rotor R.₂ und haben hier gegenüber dem von dem Primärstrome erzeugten Drehfelde die entgegengesetzte Richtung von derjenigen im Rotor R₁. Das Drehmoment, das auf den Rotor R.₂ ausgeübt wird, muß somit auch die entgegengesetzte Richtung haben wie das auf den Rotor R₁ ausgeübte. Der Rotor -R₂ sucht sich also in derselben Richtung zu drehen, in welcher der Rotor R₁ schon verdreht ist. Der Rotor R₂ wird somit, wenn er sich drehen kann, dieselbe Drehbewegung ausführen wie der Rotor R₁, und die ganze Anordnung kann dazu dienen, eine an einer Stellung ausgeführte Drehbewegung auf eine beliebige Entfernung zu übertragen. Hierbei sind Geber und Empfänger gleichartig eingerichtet. Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung

muß man auf den einen der verbundenen Rotoren ein ebensogroßes Drehmoment ausüben, wie man von dem anderen ausgeübt haben will.

Statt wie in Fig. ι angenommen, die Sekundärwicklung des Motors Af₁ relativ zu der primären Wicklung zu verdrehen, kann man auch die Sekundärwicklung feststehen lassen und nur die Abzweigepunkte der von

ίο dieser Wicklung zu den Schleifringen S₁ führenden Drähte verschieben. Eine solche Verschiebung läßt sich durch Anbringung eines Kommutators ermöglichen, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

In Fig. 2 zeigt T den Geber und M den Empfänger. Der Geber T ist nach Art eines Dreiphasenkommutatormotors angeordnet, bei dem der Rotor und Stator fest miteinander verbunden sind. Die Sekundärwicklung S W

ao steht mit dem Kommutator K in Verbindung, auf welchem die drehbaren Bürsten B verschoben werden können. Die Bürsten B sind mit den Schleifringen S₁ verbunden. Der Empfänger M mit der Statorwicklung S und der Rotorwicklung R ist genau wie der Empfänger M₂ in Fig. 1 eingerichtet.

In der Gleichgewichtsstellung sind die in den Wicklungen S W und R induzierten E. M. Ke. von gleicher Größe und Phase, so daß kein Strom in denselben entstehen kann. Durch eine Verdrehung der drei Bürsten B wird die Phase der an den Schleifringen S₁ und S₂ wirkenden Spannungen zeitlich gegen die in der Rotorwicklung R induzierte E. M. K.

verschoben. Hierdurch entsteht ein derartig gerichteter Strom, daß der Rotor R sich in demselben Sinne wie die Bürsten zu drehen sucht. Der Strom hört erst auf, wenn der Rotor sich um denselben Winkel wie die Bürsten gedreht hat. Da in diesem letzteren Falle (Fig. 2) keine mechanische Arbeit zur Bewegung des Rotors R aufgewendet wird, muß die dazu nötige Arbeit in Form von elektrischer Energie dem Dreiphasennetze L entnommen werden.

Fig. 3 zeigt eine der Fig. 2 analoge Anordnung, bei der der zugeführte Strom ein Einphasenstrom ist. Weil hier zwischen der Sekundärwicklung S W des Kommutatormotors und dem Rotor R drei Leitungen führen, so entstehen bei relativer Verschiebung zwischen Bürsten B und Rotor R in allen Lagen derselben Ströme, welche den Rotor in dieselbe Lage wie die Bürsten zu drehen suchen.

Hieraus folgt umgekehrt, daß bei mehrphasigen Primärwicklungen PW die Sekundärwicklungen SW und Rotorwicklungen R einphasig ausgeführt werden können.

In den Fig. 1, 2 und 3 sind die Sekundärwicklungen SW und die Rotorwicklungen R alle als Dreiphasenwicklungen angegeben. Dieselben können aber beliebige Mehrphasenwicklungen sein. Die. Primärwicklung PW, die Statorwicklungen S und die Rotorwicklungen R können sowohl in Ringschaltung wie in Sternschaltung verbunden werden. Die Sekundärwicklungen SW, die mit einem Kommutator zu verbinden sind, müssen dagegen stets in Ringschaltung ausgeführt werden.

Wenn den Primärwicklungen Einphasenstrom zugeführt wird, kann man, um ein von den Stellungen des Rotors möglichst unabhängiges, konstantes Drehmoment zu erhalten, durch Einschaltung von Drosselspulen D S₁ D S₂ und Kapazitäten C₁ C₂ sogen. Kunstphasen herstellen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.

Fig. 5 zeigt die Anwendung des eben beschriebenen Prinzips auf das gleichzeitige Antreiben der Fahrschalter der einzelnen Wagen eines elektrischen Zuges von einem Orte aus. In Verbindung mit jeder Fahrschalterachse KA steht ein kleiner Dreiphasenkommutatormotor M. Diese Motoren sind alle gleich gebaut; deren Statorwicklungen S sind mit den Dreiphasenleitungen L, die dem Zug den Strom zuführen, verbunden. Die Rotorwicklungen R sind alle mit Kommutatoren K verbunden, relativ zu welchen die Bürsten B bewegt werden können. Die Bürsten B sind durch die Schleifringe s mit den Leitungsstücken / verbunden. Durch die Verbindungskabel VK₁ und VK₂ werden die Leitungsstücke I₁, I₂ und /₃ der einzelnen Wagen miteinander verbunden. Die Fahrschalterachsen KA mit den daran befestigten Bürsten B sind für gewöhnlich mittels einer Kupplung mit den Rotoren R verbunden, so daß die Bürsten relativ zum Kommutator feststehen. Der Apparat wirkt dann als ein gewöhnlicher Asynchronmotor. Bei demjenigen Fahrschalter aber, an dem der Zugführer tätig ist, wird diese Kupplung gelöst und statt dessen der Rotor fest mit dem Stator verbunden. Der Zugführer kann somit mittels seiner Kurbel die Fahrschalterachse KA und die mit derselben verbundenen Bürsten B drehen, und da die übrigen Motoren M sich synchron mit der Drehung der Bürsten dieses Motors bewegen müssen, so wird eine gleichmäßige Bewegung sämtlicher Fahrschalterachsen KA des Zuges erfolgen. Wählt man für die Felder in den Motoren M diejenige Drehrichtung, welche die Fahrschalterachsen erhalten, wenn der Zug gehalten werden soll, so wird ein Fehler in der Isolation zwischen den Leitern / zur Folge haben, daß die Motoren M als Asynchronmotoren laufen, die einzelnen Fahrschalter zurückdrehen und so den Zug zum Stillstand

bringen. Ferner ist es leicht möglich, die Steckkontakte der Verbindungskabel VK, die die Leitungen / der einzelnen Wagen miteinander verbinden, so anzuordnen, daß die drei Drähte, wenn der Kontakt nicht eingesteckt ist, miteinander in Verbindung stehen und erst beim Einstecken des Kontaktes voneinander getrennt werden. Bei einem Abreißen des Zuges, wobei diese Steckkontakte

ίο herausgerissen werden,' wird dann ebenfalls durch die eintretende Verbindung zwischen den Leitungen / der Zug zum Stillstand kommen.

Nach dem oben Gesagten ist leicht einzusehen, daß diese Zugsteuerung auch anwendbar ist bei Bahnen, die mit einphasigem Wechselstrom betrieben werden. Verwendet man die in Fig.' 4 angegebenen Kunstphasen, so kann auch bei Einphasenstrom ein selbsttätiges Abschalten beim Abreißen des Zuges erreicht werden.

Es ist selbstverständlich, daß die oben beschriebenen Anordnungen sich in bezug auf primär und sekundär umkehren lassen. So kann man z. B. ebensogut die Bürsten des Gebers mit dem Wechselstromnetz und die Wechselstromwicklung desselben mit dem Empfänger verbinden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine Zugsteuerungseinrichtung für ein- und mehrphasige Wechselströme zum gleichzeitigen Einstellen der Fahrschalter der einzelnen Wagen eines elektrischen Zuges, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Fahrschalterachse eine kleine Wechselstrommaschine nach Art der Wechselstromkommutatormotoren angeordnet ist, deren Primärwicklungen alle parallel an demselben Wechselstromnetz angeschlossen sind, deren Kommutatorbürsten alle mit den Fahrschalterachsen fest verbunden sind, und deren Sekundärwicklungen, welche alle gegeneinander geschaltet sind, an denjenigen Fahrschaltern, die nicht direkt vom Führer eingestellt werden, mit den Fahrschalterachsen fest gekuppelt sind, und an demjenigen Fahrschalter, welchen der Führer von Hand bedient, mit dem primären Teil (Stator) des Motors fest verbunden sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.