DE163854C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektrischen Beleuchtung von Eisenbahnzügen mittels Dynamomaschine und Sammlerbatterie, und zwar wird bei derselben in bekannter Weise der Strom der Batterie mit höherer Spannung zugeführt, als den Lampen, wobei ein Elektromagnet durch einen Motor einen Regulierwiderstand des EeIdmagnetstromkreis.es der Dynamomaschine beeinflußt. Gemäß vorliegender Erfindung liegt die dünndrahtige Wicklung c¹ des Elektromagneten C im Nebenschlüsse zur Hauptleitung der Dynamomaschine und veranlaßt durch Verschiebungen des Elektromagnetkernes unter Vermittlung eines Hebelsystems die Schließung von in einem Batteriestromkreise liegenden Kontakten, welche einen mit entgegengesetzt gewickelten Spulen versehenen Motor nach der einen. oder anderen Richtung in Umlauf und hierdurch die Achse des Regulierwiderstandes in Umdrehung versetzen. Von dieser Achse wird sowohl der Widerstand des Feldmagnetstromkreises als auch derjenige der Lampen bezw. Lampengruppen und schließlich der Verbindungsschalter der Hauptleitung selbst geregelt. Damit die Bewegungen der Widerstandshebel gleichmäßig und ruhig erfolgen, wird der Motor mit einer zweckmäßig elektromagnetisch ausgestatteten Vorrichtung zur Beschränkung der Geschwindigkeit versehen, während der den Motor steuernde Elektromagnet eine zweite dickdrahtige Spule von wenigen Windungen enthält, die in Reihe mit der Batterie geschaltet ist und den Ladestrom für dieselbe regelt. Dieser Elektromagnet mit den beiden Spulen wird hierbei in einem mit Kühlrippen versehenen Gehäuse angeordnet, um den Ohmschen Widerstand der Regelungsspulen möglichst konstant zu erhalten. Diese Kühlung ist von Wichtigkeit, da mit einer Veränderung des Widerstandes der Spannungsspule sich deren Wirkung auf den Regler verändern würde. Derartige Rippen zur Verteilung der Wärme sind zwar schon für die verschiedensten Zwecke, auch bei elektrischen Apparaten, vorgeschlagen worden, jedoch haben sie bisher nur den einen Zweck gehabt, die Spulen selbst vor dem schädlichen Einfluß der Wärme zu schützen. Dies kommt aber bei der vorliegenden Erfindung erst in zweiter Linie in Betracht, da hauptsächlich bei Beleuchtungsanlagen für Eisenbahnzüge die erste Forderung die Erhaltung konstanter Spannung ist.

Die vorliegende Erfindung ist auf beiliegender Zeichnung zur Veranschaulichung gekommen, und zwar ist:

Fig. ι eine schematische Darstellung der Schaltung für Eisenbahnbeleuchtung,

Fig. 2' die Ansicht der einzelnen Konstruktionsteile,

Fig. 3 ein Querschnitt durch den Reguliermagneten und

Fig. 4 die zur Bewegung der einzelnen Teile erforderlichen Hebel.

Die Beleuchtung soll durch Ein- oder Ausschaltung von einzelnen Lampen oder von Lampen in Gruppen bewirkt werden, wobei

jede Lampengruppe L¹, L- einen in Reihe geschalteten Lampenwiderstand R² besitzt, über welchen der Strom geführt wird, sobald die Speisung der Lampen der Dynamomaschine zufällt. Des weiteren gelangt ein Regulierwiderstand J?¹ zur Anwendung, welcher den Feldmagnetstromkreis der Dynamomaschine A regelt und eine konstante Spannung veranlaßt, die der Batterie B direkt, den Lampen jedoch

ίο über den Widerstand R², also mit verringerter Spannung zugeführt wird, so daß eigentlich zwei konstante Spannungen vorhanden sind, eine größere für die Batterie und eine kleinere für die Lampen, bei welch letzterer auch die Batterie, sobald ihr die Stromlieferung für die Lampen zufällt, entladen wird. Zur Beeinflussung der erwähnten Widerstände sowie des Verbindungsschalters D, der die Hauptleitung schließt, sobald die Stromlieferung durch die Dynamomaschine erfolgen soll, ist ein einziger Reguliermagnet C vorgesehen. Der Magnet C bestellt aus zwei Spulen, einer Nebenschlußspule c¹, welche die Pole der Dynamomaschine zwischen den Punkten 34 und 35 überbrückt und einer dickdrahtigen Spule c², deren Bestimmung später beschrieben werden soll. Der Kern c dieses Magneten ist an dem Gliede w und an dem Hebel K^z horizontal aufgehängt, wobei der letztere einen Kohlenkontakt F² trägt, der sich im Batteriestromkreise befindet und dazu dient, den Motor M in denselben einzuschalten. Dieser Motor treibt durch Schraube V den Kontaktarm K (in offener Stellung gezeigt) an, welcher sowohl den FeIdmagnetwiderstand R¹ der Dynamomaschine, als. auch den Lampenwiderstand R² regelt. Von der Achse des Kontaktarmes K wird durch einen Hebel K⁵, K* in später noch zu beschreibender Weise die Kontaktfläche 37 mit dert beiden Kontaktflächen 31 und 32 des Schalters D in Berührung gebracht und so die Hauptstromleitung geschlossen.

Es sei nun angenommen, daß der Zug anhält, und die Batterie B die Lampen L¹ und L² mit Strom versieht. Der Strom fließt dann vom positiven Pol der Batterie durch den Draht 50, Platte T³, Kontaktarm K, Drähte 51, 52, Lampen L¹, L², Draht 53, Punkt 36, Spule c- zum negativen Pol der Batterie zurück. Da die Entladespannung der Batterie beispielsweise 60 Volt beträgt, ist ein Brennen der gleichvoltigen Lampen, ohne Zwischenschaltung von Widerständen R² möglich. Der Feldmagnetstromkreis für die Dynamomaschine ist in sich geschlossen, und zwar von Draht 50 nach der Platte T^z, Kontaktarm K, kurze Platte W, Draht 60, Feldmagnetspule zurück nach der negativen Dynamobürste.

Wird nunmehr angenommen, daß sich der Zug in Bewegung befindet, und die Dynamomaschine mit der vollen Stärke des Feldmagneten die normale Lampen spannung pro 60 Volt bei einer Geschwindigkeit von beispielsweise 25 km pro Stunde erreicht, so wird der Magnet C entgegen der Wirkung der Feder Q¹ dahin wirken, daß der Stromkreis des Motors M über die Batterie geschlossen und so die Regelungsvorrichtung in Wirkung gebracht wird. Da der Motorstromkreis von der Batterie gespeist wird, ist er unabhängig vom Stromkreise der Dynamomaschine und arbeitet beispielsweise auch noch nach dem Druchbrennen einer Sicherung. Der Stromverlauf ist folgender:

Vom positiven Pole der Batterie^ Punkt70, Fliehkraftregler M³, Motoranker, Draht 71, Motorfeldmagnet, wo er sich durch die entgegengesetzt gewickelten Spulen f¹, f² teilt, dann durch einen der beiden Drähte, die mit »ein« oder »aus« bezeichnet sind, nach den Kontakten F¹ und F⁴. Die oben erwähnte Wirkung des Magneten C bringt den Kontakt Y² gegen F¹ und schließt den Motorstromkreis durch die Feldmagnetspule f², so daß der Motor den Kontaktarm K nach rechts dreht. Von der Spule f² fließt daher der Strom über die Kontakte F¹, F² nach dem Hebel K^s, Draht 72 zum negativen Pol der Batterie.

Abgesehen von der Einschaltung der Regulierwiderstände R¹ und R² wird, wie schon erwähnt, auch die Schließung des Hauptschalters D veranlaßt. Zu dem Zwecke ist um den Punkt 40 ein Winkelhebel ii⁴, /C⁵ drehbar befestigt (vergl. bes. Fig. 4), der unter Wirkung einer Feder Q³ steht und dessen eines Ende die Kontaktfläche 37 trägt, welche mit den beiden Kontaktflächen 31 und 32 des Schalter D in Berührung gebracht werden soll. Das freie Ende des Hebels K⁵ steht unter Wirkung eines bei Drehung der Achse des Kontaktarmes bewegten Zapfen Z², welcher je nach der Bewegungsrichtung den Arm K^B gegen den Schalter D drückt oder ihn zurückzieht. Von dem gleichen Zapfen Z² wird auch ein anderer Hebel K² beeinflußt, welcher bei der oben erwähnten Bewegung des Motors frei wird und der Feder Q² gestattet, diesen Hebel gegen den Kontakt F³ zu ziehen und letzteren gegen den Kontakt F⁴, der nach der Spule Z¹ führt, zu legen. Der Kontakt F² schwankt also zwischen F² und F³ hin und her und liefert Strom nach dem Motor durch die eine oder andere der Spulen f¹, f². Die Unterbrechung des Stromkreises nach der Spule f¹ bei F³, F⁴ infolge Zurückbewegung des Hebels K² und der Kontaktplatte F³, verhindert einen Stromverlust der Batterie durch den erwähnten Feldmagneten, wenn der Motor und der Regler in Ruhestellung sich befinden. Wenn die Dynamomaschine 60 Volt Spannung besitzt und der Schalter D geschlossen ist, so arbeiten Dynamomaschine und Batterie par-

allel, wobei sich die beiden Stromkreise im Punkte 80 und 36 treffen. Vergrößert sich jedoch die Dynamogeschwindigkeit, und übersteigt die Spannung der Dynamomaschine diejenige der Batterie, so beginnt die Wiederladung· der Batterie, wenn sich dieselbe in entladenem Zustande befindet. Um aber zu verhindern, daß zu hoch gespannter Dynamostrom - die Lampen erreicht, wird der Motor einen Teil des Widerstandes R² in Reihe mit den Lampen schalten, wenn die Dynamospannung 62 A⁷OIt beträgt, einen zweiten Teil des Widerstandes, wenn die Spannung 64 Volt erreicht usw., bis alle Widerstände eingeschaltet sind, was bei einer Spannung von 70 Volt der Fall ist. Es ist gleichzeitg notwendig, die Dynamospannung auf jedem Punkte der Überspannung festzuhalten. Zu diesem Zweck ist die Feder Q¹ an dem Hebel K^a befestigt, der auf ' der Kurvenscheibe W² der Reglerachse liegt. Wenn der Arm K die Widerstände R-bestreicht, wird der Hebel K^e durch die Kur^J venscheibe gehoben, so daß die Spannung der Feder Q¹ vergrößert und so allmählich der Magnet C zurückgezogen wird, entsprechend der vergrößerten Stromspannung von 60 Volt auf 70 Volt. Damit hört die Wirkung der Kurvenscheibe auf, und die Spannung bleibt konstant. Die Lampen sind auf diese Weise ohne Spannungsschwankung von der Batterie auf die Dynamomaschine übergeschaltet worden. Die vergrößerte Dynamogeschwindigkeit hat durch die fortdauernde Umdrehung des Motors M eine Einschaltung von Feldmagnetwiderständen R¹ zur Folge, um ein weiteres Steigen der Dynamospannung zu verhindern. Während dieser Periode geht der Feldmagnetstromkreis der Dynamomaschine durch Draht 60 direkt durch den Widerstand R¹, darauf nach dem Kontaktarm K und nach der positiven Bürste der Dynamomaschine. Fällt die Geschwindigkeit, so wird die Wirkung eine umgekehrte, bis schließlich die Lampen wieder allein ohne Widerstände R² mit der Batterie verbunden sind.

W'ürde bei der vorstehend beschriebenen Einrichtung der Kontaktarm K ohne weiteres dem Einfluß des Motors M unterstehen, so würde der letztere und damit auch der erstere eine zu große Geschwindigkeit bei den Bewegungen erlangen, so daß der Kontaktarm zu weit'über die gewünschte Stellung hinausbewegt werden würde und eine Rückwärtsbewegung erforderlich sein, um ihn auf die richtige Stellung zu bringen. Aber auch bei dieser Rückwärtsbewegung würde infolge zu schnellen Ganges des Motors wieder eine zu große Bewegung stattfinden und somit ein unregelmäßiges Einschalten des Schalters D stattfinden. Um diesen Nachteil zu verhindern, gelangt ein Motorregler M^s, der die Wirkung eines Stromunterbrechers besitzt, zur Anwendung, unter dessen Einflüsse eine zu kräftige und lebhafte Wirkung des Motors auf den Kontaktarm K und damit auf den Schalter D verhindert wird, vielmehr wird der Kontaktarm nur so weit bewegt, als dies gewünscht wird, worauf, wenn die Einschaltung in dem gewünschten Sinne erfolgt ist, der Kontaktarm ruhig stehen bleibt, bis eine neue Regelung notwendig wird. Dieser Motorregler M³ kann irgend eine geeignete Bauart besitzen, durch welche die Geschwindigkeit begrenzt wird, so daß die Bewegung des Armes K genau der veränderten Geschwindigkeit der Dynamomaschine entspricht. In der Zeichnung besitzt der Regler M³ Gewichte x, y, die elektrisch miteinander verbunden sind und auf den Isolierringen s, s² sitzen. Dies verursacht einen guten Reibungskontakt, wobei der Stromkreis, wenn die Geschwindigkeit die festgelegte Grenze überschreitet, durch die unter der Fliehkraft sich nach außen bewegenden Gewichte unterbrochen wird, jedoch wieder geschlossen wird, wenn die Geschwindigkeit fällt.

Wie schon früher erwähnt, ist der Elektromagnet noch mit einer zweiten Spule c² versehen. Die Wirkung der Spule c~ im Magneten C ist insofern wichtig, als sie den Ladestrom, der der Batterie zugeführt wird, begrenzt und einstellt. Zu berücksichtigen ist hierbei, daß das vorliegende System auf konstante Spannung regelt, so daß, wenn die beispielsweise infolge längeren Aufenthaltes stark entladene Batterie plötzlich an den mit konstanter Spannung arbeitenden Stromkreis angeschlossen wird, diese Batterie beschädigt werden müßte, wenn nicht besondere Schutzvorrichtungen zur Anwendung kommen. Hierzu dient nun die Spule c², die diesen wichtigen Einfluß ausübt und nur etwa 6 bis 8 Windungen eines dicken Drahtes enthält, welcher im Gegensatze zu den bekannten Schaltungen nur in Reihe mit der Batterie liegt, so daß der Strom, der nach der Batterie fließt, zunächst die Spule c² passieren muß. Der durch diese Spule gehende Strom veranlaßt also die gleiche Wirkung, wie der durch die Nebenschlußspule c¹ desselben Magneten c gehende Strom. Daher wird, wenn ein sehr starker Strom durch die Spule c² nach der Batterie fließt, eine A^ergrößerung der Magnetkraft des Magneten C eintreten, was aber die gleiche Wirkung hat, wie ein Schwächen der Feder Q¹. Hierdurch wird in der Nebenschlußspule c¹ mit Rücksicht auf die niedrigere Federspannung ein geringerer Strom genügen, um den Magneten C vollständig zu erregen, so daß also dieser auf die niedrigere Stromspannung anspricht. Praktisch hat die Einstellung der Dynamospannung durch die Feder c~ nur einen

geringen Spielraum etwa zwischen 65 und 70 Volt. Daher veranlaßt die erwähnte Spule, wenn die Batterie in dem Augenblicke, wo sie mit der Dynamomaschine verbunden wird, schon stark entladen ist, eine Dynamospannung von 65 Volt, bei welcher das Wiederladen der Batterie veranlaßt wird. Der in die Batterie fließende Strom ist daher geringer, und ebenso wird die Spule c² dann eine geringere Kraft entwickeln, so daß der Magnet C₁ da die Mitwirkung der Spule c² aufhört, auf eine stufenweise sich erhöhende Spannung ansprechen wird. Wird der Ladestrom kleiner, so vergrößert sich die Normal-Spannung, bis schließlich, wenn die Batterie wieder geladen ist, der Überschuß der Dynamospannung über die Batteriespannung einen kleinen Strom zuläßt, der genügt, um die Batterie geladen zu erhalten. Die Batterie wird also jetzt praktisch keinen Strom mehr aufnehmen, da sie geladen ist.

Die Spannungseinstellung durch die Spule c" ist nicht derart, daß sie die Lampen beeinflussen kann. Die Lampengruppen werden als Ganzes ein- oder ausgeschaltet, wobei jede Gruppe mit einem Widerstand R² versehen ist.

Wie Fig. 2 erkennen läßt, wird die Regelungsvorrichtung in der Praxis durch einen Arm X³ getragen, der vom Motor M abgeht. Rechts davon sind Widerstände R² von dickem Drahte. Der Magnet C besitzt einen langen Eisenkern c, der Kraft und Gleichmäßigkeit in seiner Wirkung ermöglicht.

Diese Spule ist in ein eisernes Gehäuse eingeschlossen, das vom Kerne getrennt ist und Rippen (Fig. 3) besitzt, welche die Hitze, die bei dem Durchgange des Stromes durch die dünndrahtige Spule c¹ erzeugt wird, verteilen und dadurch eine von der Wärmewirkung abhängige Widerstandsveränderung, die eine Veränderung der Spannung veranlassen würde, verhindern.

Claims (5)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Einrichtung zur elektrischen Beleuchtung von Eisenbahnzügen mittels Dynamomaschine und Sammlerbatterie, bei welcher ein Elektromagnet durch einen Motor den Regulierwiderstand des Dynamofeldmagnet- und Lampenstromkreises beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Kern des Elektromagneten (C) mittels Hebel (K^s) Kontakte (Y¹, Y²) geschlossen werden, die den mit entgegengesetzt gewickelten Feldmagnetspulen (f¹, f²) versehenen Motor (M) in den Batteriestromkreis einschalten und dadurch ein Drehen der Achse des Kontakthebels veranlassen, wodurch nicht nur die Widerstände für Dynamomaschine und Lampen, sondern gleichzeitig auch durch Vermittelung eines Hebels (K*, K⁵) der Hauptschalter (D) beherrscht wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Achse des Kontaktarmes (K) für die Widerstände ein Hebel (K²) beherrscht wird, der unter Vermittlung der Kontakte (Y², Y^z) eine Drehung des Motors (M) in entgegengesetzter Richtung veranlaßt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reguliermagnet (C) neben der Hauptwicklung (c¹), die im Nebenschlüsse zu Batterie und Lampen liegt, eine zweite Wicklung (c²) besitzt, die sich in Reihe nur mit der Batterie befindet und den Ladestrom des Stromerzeugers regelt.
4. 4. Ausführungsform der unter 1 bis 3 beschriebenen Beleuchtungseinrichtung, daditrch gekennzeichnet, daß der zum Betriebe der selbsttätigen Regulierwiderstände bezw. des Verbindungsschalters dienende Motor (M) mit einer Vorrichtung (M^s) zur Beschränkung der Geschwindigkeit versehen ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reguliermagnet (C) von einem mit Rippen versehenen eisernen Gehäuse umgeben ist, um eine Widerstandsänderung desselben infolge erzeugter Hitze und damit eine unbeabsichtigte Beeinflussung des Stromreglers zu vermeiden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.