DE167239C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

M 167239 KLASSE 20/.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln von Elektromotoren, deren Stromkreise beim Übergang von der Reihen- in die Parallelschaltung geöffnet werden.

Einer solchen Maßnahme steht an sich nichts entgegen, vorausgesetzt, daß die Zeitdauer eines solchen öffnens des Stromkreises genügend kurz ist, um nicht die Geschwindigkeit oder die gegenelektromotorische Kraft der Motoren zu beeinflussen. Eine derartige kurze Öffnung ist indessen bisher nicht möglich gewesen, weil, wenn der Regler plötzlich über die offene Stromkreisstellung hinaus bewegt würde, die zwischen den. Reglerkontakten und Fingern beim Verlassen der vorgehenden Stellung sich bildenden Funken leicht so lange an dem geöffneten Stromkreispunkte bestehen bleiben könnten, . bis die folgende Stellung erreicht ist. Wie leicht ersichtlich ist, würde dieser Vorgang ein Ineinanderübergreifen eines Stromkreisverhältnisses mit einem anderen in einer solchen Weise hervorbringen, daß dadurch eine bedenkliche Stromkreisverwirrung und höchstwahrscheinlich ein Kurzschluß vom Stromabnehmer zur Erde auftreten würde. Dieses kann besonders während der Rückwärtsbewegung des Reglers von der Stellung" paralleler Anker mit hintereinander geschalteten Feldern zur Stellung hintereinander geschalteter Anker mit parallelen Feldern auftreten, indem die Lichtbogenbildungen in dem Regler die Reihenschaltung der Felder aufrecht erhalten würden, trotzdem die Parallelschaltung der Felder schon stattgefunden hat.

In diesem Falle wären dann die Felder kurzgeschlossen, und der Strom würde vom Stromabnehmer durch die Motoren unmittelbar zur Erde fließen. Um daher derartige Vorgänge zu vermeiden, ist es notwendig, die Stelle, an der der Stromkreis auf der Reglertrommel geöffnet wird, genügend weit zu machen, um das Auslöschen sämtlicher Funken in dem Regler, während derselbe sich über diese Stellung hinaus bewegt, zu sichern. Dieses bringt indessen mit sich, daß der Stromkreis während einer derartig langen Zeit geöffnet bleibt, daß dadurch die Geschwindigkeit, besonders bei schwerer Belastung, beeinflußt wird und diese Wirkungsweise auf dem Wagen sich bemerkbar macht.

Die Erfindung besteht zunächst darin, den Stromkreis in einer Stellung des Reglers beim Ändern der Reihen- in die Parallelschaltung ganz kurze Zeit zu öffnen und vor und nach jener Stellung in beiden Bewegungsrichtungen des Reglers Stromkreisbeziehungen solcher Art herzustellen, daß, wenn diese Stromkreisbeziehungen infolge der zwischen den Reglerfingern und Kontakten auftretenden Funken bestehen bleiben und über die durch die nächstfolgenden Reglerkontakte hergestellten Stromkreisver-

bindungen fallen sollten, Kurzschlüsse und andere unerwünschte Stromkreisverhältnisse vermieden werden. Die vorhergehenden und nachfolgenden Stromkreisbeziehungen sind vielmehr derartige, daß, falls ein solches Übereinanderfallen der Verbindungen auftreten sollte, dieses bis zu einem gewissen Grade nützlich wirkt.

Beim Ändern der Reihen- in die Parallel-Schaltung läßt man vorteilhaft der geöffneten Stromkreisstellung eine Stromkreisbeziehung vorhergehen, bei welcher beide Anker und ein Feld in Reihen geschaltet und das andere Feld geöffnet ist, während man bei der umgekehrten Bewegung des Reglers vorteilhaft der geöffneten Stromkreisstellung eine Stromkreisbeziehung vorhergehen läßt, bei welcher ein Anker und beide Felder in Reihen geschaltet sind, während der andere Anker geöffnet ist.

In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 schematisch einen abgewickelten Regler mit den entsprechenden Stromkreisverbindungen. Fig. 2 ist eine schematische Ansicht der Motorverbindungen, welche durch die Wirkung der Reglerkontakte in ihren verschiedenen Stellungen hervorgebracht werden. Fig. 3 ist eine ähnliche Ansicht und zeigt die aus den Bogenbildungen im Regler während

seiner Vorwärtsbewegung auftretenden Übergangsstellungen, und Fig. 4 zeigt die entsprechenden Übergangsstellungen während der Rückwärtsbewegung.

In den Fig. 1 bis 4 sind die Ankerspulen des einen Motors mit A, die Ankerspulen des anderen Motors mit B bezeichnet. Die Feldspulen der beiden Motoren sind mit den Zeichen C und D versehen. E ist der Anlaßwiderstand für die Motoren.

Derselbe wird in den fünf ersten Fahrtstellungen der Fig. 2 allmählich ausgeschaltet. Die Stellung 5 zeigt den Widerstand E vollständig abgeschaltet, während die Motoren in Reihenschaltung verbunden sind. Wie aus dieser Figur hervorgeht, bleibt der Widerstand während der ganzen weiteren Vorwärtsbewegung des Reglers ausgeschaltet und wird nicht eher wieder eingeschaltet, als bis bei der Rückbewegung der Schaltwalze die Stellung 4 erreicht ist. Die nächste Laufstellung ist die bei 6 gezeigte, wo die Feldspulen der beiden Motoren parallel und in Reihe mit den hintereinander geschalteten Ankern liegen. Um von der Stellung 5 zur Stellung 6 zu gelangen, wird zunächst die Feldspule C des Motors A kurzgeschlossen und dann aus dem Stromkreis ausgeschaltet, wie dies in den Stellungen 5¹ und 5² gezeigt ist, worauf dieses Feld dann parallel mit dem des anderen Motors verbunden wird. Durch die Stellung 6 wird selbstverständlich ein weiteres beträchtliches Anwachsen in der Geschwindigkeit erzielt, da der gesamte Ohmsche Widerstand der Felder nahezu auf ¹J₄ seines früheren Beträges vermindert ist.

Die nächste Laufstellung ist die bei 7 angedeutete, bei welcher der Anker des Motors B im Nebenschluß zum Motor A liegt und sein Feld in Reihe vor dem Motor A. In Stellung 8 endlich befinden sich die Motoren in reiner Parallelschaltung. Diese Art der Regelung wird als bekannt vorausgesetzt. Zum Verständnis der Erfindung sind nur die Stromkreisverbindungen in den Übergangsstellungen 6-7 nötig.

Beim Übergang von Stellung 6 zu Stellung 7 wird zunächst die Feldspule C aus dem Stromkreis ausgeschaltet. Unmittelbar darauf wird der Motorstromkreis an einer Mehrzahl von Punkten, wie bei 6² angedeutet, geöffnet und unmittelbar darauf wieder hergestellt, wie in Stellung 6³ gezeigt ist, und zwar durch einen der Anker und beide hintereinander geschaltete Felder.

Beim Übergang von Stellung 6¹ zur Stellung 6² mit der gewöhnlichen plötzlichen Bewegung des Reglerhandgriffes ist es unter den gewöhnlichen Belastungen wahrscheinlich, daß zwischen den Reglerkontakten und Fingern sich bildende Funken die Stromkreisbeziehungen der Stellung 6¹ über die geöffnete Stromkreisstellung 6², wie dies bei 6² in Fig. 3 angedeutet ist, beizubehalten versuchen und bis zu einem gewissen Grade die. Verbindungen jener Stellung mit den in Stellung 6² erzeugten Verbindungen übereinander fallen lassen und dadurch den Anker des Motors B parallel mit dem Feld C des Motors A schalten, wie dies in Stellung 6^X in Fig. 3 gezeigt ist, so daß in Wirklichkeit der Motorstromkreis in dieser Stellung nicht gänzlich geöffnet sein wird, obgleich kein tatsächlicher Kontakt vorhanden ist, um jenen Stromkreis aufrecht zu erhalten.

Den Anker des einen Motors mit dem Felde des anderen Motors in Nebenschluß zu bringen, ist an sich keine vorteilhafte Laufstellung, da jener Anker dann in einem geschlossenen Lokalstromkreis wirken würde, wodurch der Motor gehemmt werden könnte. Als Übergangsstellung von sehr kurzer Dauer jedoch und weiter mit Rücksicht darauf, daß er durch den Widerstand mehrerer Bogen, wie durch die kleinen Kreuze in Fig. 3 angedeutet, hindurchgeht, durch welche die Beziehung aufrecht erhalten wird, stört dieses nicht und bildet eine sehr vorteilhafte Übergangsstufe zur Stellung 6^Λ.

Der Zweck der Ubergangsstellung 6¹ ist hauptsächlich, jede Stromkreisverwirrung beim Zurückführen der Reglertrommel von

Stellung 7 nach Stellung 6 (Fig. 4) zu vermeiden, welche sonst bei unvermitteltem Übergang von Stellung 6³ nach Stellung 6 auftreten würde. Da die Felder in Stellung 6³ in Reihen, dagegen in Stellung 6 parallel geschaltet sind, so würde infolge der bestehen gebliebenen Bogen im Regler über die Stellung 6² um die Felder beider hintereinander geschalteter Motoren herum ein Kurzschluß zur Erde, d. h. zur Rückleitung auftreten. Dieser Übelstand wird durch die Schaltung 6¹ vermieden, insofern als die bei Unterbrechung der Verbindungen nach Stellung 6⁸ fortbestehenden Lichtbogen (Stellung 6²) mit den Verbindungen der Stellung 6¹ die Übergangsstellung 6? bilden, in welcher der Anker B mit dem Felde. C (Fig. 4) wie bei der Vorwärtsbewegung des Reglers parallel geschaltet ist.

Durch die Verbindung der drei in den Stellungen 6¹, 6² und 6³ gezeigten Stufen ist es daher möglich, die öffnungsperiode der Stromkreise bei 6² derart abzukürzen, daß sie praktisch keine Wirkung auf den Wagen ausübt, wobei gleichzeitig eine Verwirrung der Stromkreise und unerwünschte Stromkreisbedingungen vermieden werden.

In Verbindung mit vorliegender Erfindung kann irgend eine passende Art von Reglern benutzt werden; es ist indessen vorteilhaft, einen solchen von der bekannten Trommelbauart zu benutzen, an dem die Erfindung im folgenden eingehend beschrieben werden soll.

In dem Schema (Fig. 1) bezeichnet F eine Abwicklung einer Reglertrommel dieser Art, welche eine Anzahl von Kontakten 9 bis 36 besitzt. Mit letzteren kommen in den verschiedenen, durch strichpunktierte Linien angedeuteten Stellungen der Trommel feste Kontaktfinger 37 bis 49 in Eingriff. Das Gußstück, welches die obere Gruppe von Kontakten 9 bis 12 trägt, ist durch die Welle des Reglers, welche nicht gezeigt ist, an die Erde angeschlossen. 50 bezeichnet die Verbindung mit dem Stromabnehmer. G bezeichnet die Abwicklung eines kombinierten Fahrtrichtungs- und Motorausschalters, welcher ebenfalls von bekannter Bauart ist und in der Figur nur zu dem Zweck gezeigt ist, um den vollständigen Motorstromkreis verfolgen zu können. Zu diesem Zweck wird es genügend sein, die Reihen von Kontaktfingern 51 bis 63 als mit der vertikalen Kontaktreihe 64 bis 69 nach Linie I-I als in Eingriff befindlich anzusehen. Die Reglerwalze F befinde sich in Stellung 6.

In dieser Stellung sind die Kontaktfinger 45, 46, 48 und 49 noch in Eingriff mit den entsprechenden Kontakten 23, 24, 31 und 32 wodurch die beiden Anker in Reihe geschaltet sind. Der Stromkreis ist dann folgender:

Vom Stromabnehmer 50 zum Finger 48, Kontakte3i,32, Finger 49, Finger03, Kontakt 69, Finger 62, Anker A, Finger 45, Kontakte 23, 24, Finger 46, Finger 60, Kontakt 68, Finger 61, Anker B, Finger 43. Hier teilt sich der Strom; der eine Weg ist von Kontakt 22, Finger 44, Finger 59, Kontakt 67, \ Finger 58, FeIdC, Finger 57, Kontakt 66, Finger 56, Finger 41 zum an die Erde gelegten Kontakt 13 und der andere Weg von Kontakt 20, Finger 42, Finger 52, Kontakt 64, Finger 53, FeIdD, Finger 54, Kontakt 65, Finger 55, Finger 40 zum an die Erde gelegten Kontakt 12. Die beiden Felder sind so parallel zueinander und in Reihen mit den Ankern geschaltet.

Beim Übergang von Stellung 6 zu Stellung 7 kommen die Kontaktfinger 41 und 44 in Stellung 6¹ außer Eingriff mit den Kontakten 13 und 22 und öffnen so den Stromkreis des Feldes C an zwei Punkten.

Bei der Stellung 6² sind keine Kontakte in Eingriff, ausgenommen der an die Erde gelegte Widerstandskontakt 12. Der Motor-, Stromkreis ist daher an einer Mehrzahl von Punkten unterbrochen. Es ist indessen zu bemerken, daß diese offene Stromkreislage nur einen verhältnismäßig kleinen Raum auf dem Umfang der Trommel einnimmt und daß derselben schnell die Stellung 6³ folgt.

Es bilden sich daher beim Drehen des Reglers mit gewöhnlicher Schnelligkeit Lichtbogen zwischen den Kontaktfingern 42, 43, 45, 46, 48 und 49 und den entsprechenden Kontakten 20, 21, 23, 24, 31, 32, welche, wie bereits oben erwähnt, die Stromkreisverbindungen der Stellung 6¹ noch aufrecht erhalten, während jene Finger bereits mit den Kontakten der Stellung 6³ in Eingriff kommen. So entsteht für einen Augenblick die in Stellung 6^X in Fig. 3 gezeigte Verbindung. Der Stromkreis dieser Stellung ist mit Bezug auf Fig. 1 folgender:

Vom Stromabnehmer 50 zum Finger 48, dann weiter der eine Stromkreis durch Kontakte 33, 34, Finger 49, 63, Kontakt 69, Finger 62 , Anker A, Finger 45, Kontakte 28,25, Finger 44, 59, Kontakt 67, Finger 58, Feld C, Finger 57, Kontakt 66, Finger 56, 41, Kontakte 17, 18, Finger 42, 52, Kontakt 64, Finger 53 , FeIdD, Finger 54, Kontakt 65, Finger 55, 40 zum geerdeten Kontakt 12, während der andere Stromkreis, welcher in dieser Stellung infolge Bogenbildung auftreten kann, folgender ist: Vom Finger 48, Bogen zum Kontakt 31, Kontakt 32, Bogen zum. Finger 49, Finger 63, Kontakt 69, Finger 62, Anker ^4, Finger 45, Bogen zum Kontakt 23, Kontakt 24, Bogen zum Finger 46, Finger 60, Kontakt 68, Finger 61, Anker B, Finger 43, Bogen zum Kontakt 21, Kontakt 20,

Bogen zum Finger 42, Finger 52, Kontakt 64, Finger 53, Feld D, Finger 54, Kontakt 65, Finger 55, 40 zum geerdeten Kontakt 12 wie vorher. Der eigentliche Stromkreis ist, sobald Stellung 6³ vollständig erreicht ist, derselbe wie der erste Teil des Stromkreises in Stellung 6*.

Bei der Rückbewegung von Stellung 6³ zur Stellung 6¹ versuchen die Funkenbildungen zwischen den Kontakten 17, 18, 25, 28, 33, 34 und den entsprechenden Fingern die Stromkreisverbindung der Stellung 6³ aufrecht zu erhalten, bis die Stellung 6¹ erreicht ist, wodurch der Anker B augenblicklich parallel mit dem Feld D geschaltet wird, wie in Stellung 6? (Fig. 4) angedeutet ist. Diese Beziehung indessen ist,' wie bereits erwähnt, nur sehr kurz und der Widerstand der hintereinanderliegenden Funkenbildungen wird ebenso den Stromfluß zurückhalten, so daß die letzte Beziehung, statt eine entgegenwirkende zu sein, wie dies der Fall sein würde, wenn sie eine größere Zeit hindurch oder infolge wirklichen Eingriffs der Reglerkontakte hergestellt werden würde, zu einer nützlichen wird.

Der Stromkreis in der Übergangsstellung 6-^r ist mit Bezug auf Fig. I folgender:

Vom Stromabnehmer 50 zum Finger 48, dann in der einen Richtung durch Kontakte 31, 32, Finger 49, 63, Kontakt 69, Finger 62, Ankert, Finger 45, Kontakte 23, 24, Finger 46, 60, Kontakt 68, Finger 61, Anker B, Finger 43, Kontakte 21, 20, Finger 42, 52, Kontakt 64, Finger 53, Feld D, Finger 54, Kontakt 65, Finger 55 und 40 zum geerdeten Kontakt 12, während der andere Stromkreis, welcher infolge Bogenbildung auftreten kann, vom Finger 48, Bogen zum Kontakt 33, Kontakt 34, Bogen zum Finger 49, Finger 63, Kontakt 69, Finger 62, Anker A, Finger 45, Bogen zum Kontakt 28, Kontakt 25, Bogen zum Finger 44, Finger 59, Kontakt 67, Finger 58, FeIdC, Finger 57, Kontakt 66, Finger 56, 41, Bogen zum Kontakt 17, Kontakt 18, Bogen zum Finger 42, Finger 52,. Kontakt 64, Finger 53, FeIdD, Finger 54, Kontakt 65, Finger 55 und 40 zum geerdeten Kontakt 12 fließt.

Es ist indessen zu bemerken, daß hier nicht behauptet werden soll, daß in allen Fällen die Bildung von Funken in dem Regler die oben beschriebenen Wirkungen besitzt, da unter leichter Belastung oder infolge anderer Verhältnisse die Funken oder einige derselben beim Übergang über die offenen Stromkreisstellungen vollständig ausgelöscht werden können. Wenn dies indessen der Fall ist, ist die Periode des offenen Stromkreises so kurz, und die angrenzenden Stufen haben einen solchen Charakter, daß die Stromöffnung ohne Wirkung auf den Wagen ist.

Das beschriebene Regelungsverfahren ist ebenso bei mehr als zwei Motoren anwendbar, wo, wie es üblich ist, die Motoren in Gruppen zusammengefaßt werden, indem die beschriebenen Stromkreisänderungen in jeder Gruppe entweder gleichzeitig oder nacheinander bewirkt werden.

Wie bereits angedeutet, ist die Erfindung nicht auf* die Benutzung irgend einer besonderen Ausführungsform eines. Reglers beschränkt.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zum'Regeln von Elektromotoren, deren Stromkreise beim Übergang von der Reihen- in die Parallelschaltung geöffnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der geöffneten Stromkreisstellung solche Stromkreisbeziehungen vorhergehen und folgen, daß die Öffnungsstellen noch kurze Zeit durch Lichtbogen überbrückt

' bleiben können, ohne Kurzschlüsse oder andere unerwünschte Stromkreisverhältnisse zu verursachen.

2. Schaltungsweise zur Ausführung des Verfahrens zum Regeln von Elektromotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromöffnung der Motoren eine Stellung vorhergeht, in welcher die Anker (A B) beider Motoren in Reihen mit der Feldspule (D) des einen Motors liegen und die Feldspule (C) des anderen Motors geöffnet ist (Stellung 6¹, Fig· 3)» während der Stromöffnung eine solche Stellung folgt, in welcher der Anker des einen Motors (A) in Reihen mit den Feldspulen (C D) der beiden Motoren liegt und der andere Anker (B) geöffnet ist (Stellung 6³, Fig. 3).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.