DE214482C

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Publication number: DE214482C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

anderer Hilfsstromquelle.

Bei der elektrischen Zugbeleuchtung handelt es sich um Lieferung einer annähernd gleichbleibenden Spannung zur Speisung der Lampen, die nur zur Ladung von Sammlern entsprechend erhöht werden muß.

Die vorliegende Lösung der Aufgabe, diese von einem innerhalb weiter Grenzen mit veränderlicher Geschwindigkeit angetriebenen Stromerzeuger D (Fig. i) gelieferte Spannung

ίο konstant zu erhalten, beruht auf der Anwendung einer nach beiden Drehrichtungen freilaufenden Hilfsmaschine d, die in Reihenschaltung mit der Hauptdynamomaschine D geschaltet ist, und die gegebenenfalls mit besonderen Hilfswicklungen oder Hilf sapparaten versehen sein kann und als Drosselventil insofern wirkt, als sie einen Spannungsüberschuß

^: der Hauptdynamomaschine aufnimmt oder abdrosselt und als Ersatz oder auch zur Unter-Stützung eines anderweitigen selbsttätigen Unterbrechers A bei zurückgehender Spannung der Hauptdynamomaschine D oder bei deren Stillstand dem Sammlerstrom den Rückweg nach D möglichst vollkommen abschneidet.

Steht nämlich die Haüptdynamomaschine D still, so läuft die Hilfsmaschine d unter dem Einfluß der Sammler B und nimmt, abgesehen von den geringen Verlusten im Anker und den Bürsten, der Hauptdynamomaschine die

3,0 gesamte verfügbare Spannung von B auf. Die Gegen-E. M. K. von d sperrt also den Rückstrom bis auf den von d verbrauchten Leerlaufstrom, der in beliebig kleinen Grenzen gehalten werden kann, vollkommen ab.

In dem Maße nun. wie die Hauptdynamomaschine D bei wachsender Geschwindigkeit ihre Spannung erhöht, nimmt die Tourenzahl und damit auch die Spannung an den Klemmen der Hilfsmaschine ab. Diese Spannung wird nahezu Null, und d steht still, wenn die Spannung der Hauptdynamomaschine gleich der Sammlerspannung geworden ist. Die Drehrichtung und damit die. Klemmenspannung von d kehrt sich bei noch weiter zunehmender Spannung von D schließlich um, da die Summe bzw. die Differenz der Spannungen' von D und d immer der Sammlerspannung das Gleichgewicht halten muß. Die Spannung an den Lampen L wird also durch eine solche nach beiden Drehrichtungen freilaufende, zwischen Dynamomaschine und Batterie eingeschaltete Hilfsmaschine vom Stillstand bis zu hohen Geschwindigkeiten von D annähernd konstant erhalten. ■

Allein soll auch ein Laden der Sammler stattfinden, so wird dieses erst dann' möglich, wenn die Gegen-E. M. K. der Hilfsmaschine, welche der Spannung der Hauptdynamomaschine beim Überschreiten der normalen Geschwindigkeitsgrenze entgegenwii ken soll, künstlieh vermindert wird. Dann wird die Spannung der Hauptmaschine die ihr entgegenwirkenden Spannungen übersteigen und so die Ladung der Sammlerbatterie erfolgen können.

In Fig. i, die diesen Fall zur Darstellung bringt, sind beide Maschinen D und d von den Sammlern B erregt, und die Geschwindigkeit der Hilfsmaschine d ist beim Rückwärts- ^

(2. Auflage, ausgegeben am 3. Juli ign.)

gang, d. h. wenn die Spannung von D größer als die Sammlerspannung und die HiHsmaschinenspannung zusammen ist, durch die nur nach einer, eben dieser Rück] auf richtung, der Hilismaschine wirkende Kupplung mit etwa einem Windfang mechanisch verzögert. Statt oder neben irgendeiner mechanischen Bremsung kann hier auch eine elektrische Bremsung, sei es durch einen Nebenschluß,

ίο sei es durch eine Wirbelstrom- oder eine kombinierte Reibungs- und Wirbelstrombremse, angewendet werden. In dieser Figur ist die Erregung H₁ der Hauptmaschine von Sammlern abgezweigt, indessen kann natürlich die Hauptmaschine D auch mit Selbsterregung versehen sein. Diese einfachste, für das gleichzeitige Laden der Batterie geeignete Ausführung des Erfindungsgedankens, den Spannungsüberschuß des Stromerzeugers durch eine teils als freilaufende und teils als Drosseldynamomaschine mit Bremsung wirkende Hilfsmaschine abzusaugen und dabei durch sie den Rückstrom aus den Sammlern abzuschneiden, kann noch mannigfaltig verändert bzw. verbessert werden.

So kann man z. B. das Anwachsen der Spannung der Hauptdynamomaschine, das im Falle der Fig. 1 etwa proportional der Geschwindigkeit stattfinden würde, an und für sich schon durch geeignete, in der Technik im übrigen bekannte Mittel, z. B. Widerstandsschaltung in der Erregung, verzögern. Dadurch wird erreicht, daß die Tourenzahl der Ventilmaschine d beim Rückwärtslauf nicht so hoch anzusteigen braucht und demgemäß auch ihre Größe verringert, ihre Bauart vereinfacht werden kann.

Ein hierzu besonders geeignetes Mittel ist in Fig. 2 dargestellt, ohne daß hiermit, wie gesagt, die sich darbietenden Ausführungsrnöglichkeiten erschöpft wären. Die Hilfsmaschine d beeinflußt hier eine Hilfserregerwicklung n₂ der Hauptdynamomaschine D, die deren Haupterregerwicklung M₁ entgegenwirkt, wenn D mit Ladespannung läuft, dagegen mit ihr in gleichem Sinne wirkt, wenn D mit Unterspannung arbeitet, die Spannung der Hilfsmaschine d sich also zu der der Hauptmaschine D addiert und d vorwärts läuft. Hierdurch wird erreicht, daß beim Stillstand von D, also bei höchster Geschwindigkeit von d im Vorwärtslauf, die Erregung von D schon unter Mitwirkung der Wicklung M₂ auf dem höchsten Betrage ist, so daß D beim Beginn des Umlaufs rasch anspricht. Steigt dann die Tourenzahl von D, so sinkt infolge Nachlassens der.Umlaufszahl von d die durch M₂ bewirkte Erregung, während die Erregung durch M₁ konstant bleibt. Die Spannung von D steigt also weniger als proportional der Geschwindigkeit an. Hat D die Normalspannung, d h. die Spannung der Sammler B erreicht, steht also d still,, so ist die Erregung n.₂ wirkungslos, Steigt die Spannung von D noch weiter, so läuft d rückwärts, und die Erregung n₂ wirkt der.Erregung η_Λ entgegen und schwächt das Feld der Hauptmaschine D. Auf diese Weise wird unter Verkleinerung der Hilfsmaschine d der Bereich der Regelungsgrenzen erweitert.

Um zur Ladung der Sammler zu gelangen, ist in der Fig. 2 als Beispiel ein Widerstand R, der auch regelbar sein kann, von den Klemmen der Hilfsmaschine d abgezweigt, dessen jeweilige Einstellung den Anker-, d. h. Bremsstrom, von d, und damit den Ladestrom der Sammler bestimmt. Dieser Widerstand muß durch ein Rückstrom ventil A₁, z. B. einen selbsttätigen Unterbrecher, oder eine Aluminiumzelle ausgeschaltet oder wirkungslos gemacht werden, wenn der Sammlerstrom ihn in entgegengesetztem Sinne durchfließen will, d. h. wenn die Spannung von D kleiner wird als die Spannung der Sammler B.

Eine andere Lösung ist beispielsweise in Fig. 3 dargestellt, wo eine zweite Hilfsmaschine d_x zur Verwendung gelangt. Die Schaltung der Erregerwicklungen M₁ und n₂ für die Hauptdynamomaschine D ist die gleiche wie in Fig. 2. Der Widerstand R ist hier jedoch an die Klemmen der zweiten Hilfsmaschine ^₁ angeschlossen. 90 Da somit R nicht mehr mit den Sammlern in Verbindung steht, ist der Rückstromautomat A₁ der Fig. 2 entbehrlich. Da aber die mit der Hilfsmaschine d mechanisch gekuppelte Maschine d_x mit jener sowohl vorwärts als rückwärts läuft, aber nur beim Rückwärtslauf ansprechend und dadurch bremsend auf d wirken soll, so ist sie mit Selbsterregung M₃ versehen. Der Sicherheit halber kann man durch eine von den Sammlern gespeiste Hilfserregerwicklung M₄ dafür sorgen, daß die Maschine d_x stets remanenten Magnetismus der gleichen Polarität besitzt. Allerdings wird hierbei die Ventilmaschine d bei Rückstrom nicht so^p vollkommen abschließen, da sie so viel Strom durchlassen wird, als dem Leerlauf der Maschinen d und d_x entspricht, wobei die letztere unter dem Einfluß des remanenten Magnetismus bzw. entsprechend der' allerdings äußerst geringfügigen Erregung durch M₄ auf 11c den Widerstand R arbeitet.

Es ist zur vollständigen Ventil wirkung der Maschine d, also zur vollständigen Absperrung eines Rückstromes von den Sammlern nach D, nur erforderlich, daß die Maschine d noch einen kleinen Tourenzusatz im Sinne derjenigen Drehrichtung erhält, die sie bei Stillstand von D besitzt. Die Verwendung einer zweiten Hilfsmaschine d_x bietet unter anderem ein Mittel zur Ausführung dieser Maßnahme. Fig. 4 stellt dieses dar. Von den Sammlern wird, gegebenenfalls unter Vorschaltung eines zweckmäßig

regelbaren Widerstandes ρ, dem Anker der Maschine d_x Strom zugeführt, der ihn beschleunigt und damit der Hüfsmaschine d den zur vollständigen Stromsperrung 'erforderlichen Tourenzusatz erteilt. Würde sich nach Anlauf von D ihre Geschwindigkeit so weit erhöhen, daß ihre Spännung der Spannung der Sammler B das Gleichgewicht hält, so würde d zum Stillstand kommen, wenn nicht der durch den

ίο Anker der Maschine d_x fließende Strom ein Drehmoment entwickelte, das d_x und d in Umlauf hält, und das durch Einstellung an ρ geregelt werden kann. Wächst also die Geschwindigkeit von D so an, daß die Summe der Spannungen von D-\-d größer als die Batteriespannung wird, so hat .die Maschine d die Tendenz, sich umgekehrt zu drehen, wird aber von d_x hieran gehindert und in der alten Richtung weitergedreht, und somit liefert d_x ein Widerstandsmoment gegen den Rücklauf von d. Die Erregung von d_x kann hier auch von den Sammlern aus erfolgen. Leicht ergeben sich auch noch andere Ausführungsformen desselben Grundgedankens.

Wenn auch infolge der Drosselung des Rückstromes durch die Ventilmaschine die Benutzung eines sonst für den gleichen Zweck erforderlichen Selbsttätigen Schalters im Hauptstromkreise entbehrlich wird, so kann natürlich gleichwohl ein solcher verwendet werden, dem die Unterbrechung der Leitung nach'Z) und d obliegt, wenn die Spannung von D kleiner wird als die der Sammler B. Indessen braucht in diesem Falle der Automat nicht in dem Augenblicke in Wirksamkeit zu treten, wenn beide Spannungen gleich sind, vielmehr kann sich die Unterbrechung und Schließung des Stromkreises durch diesen Automaten in sehr weit auseinanderliegenden Grenzen ohne Gefährdung der Betriebssicherheit vollziehen, wodurch nicht nur sein Bau vereinfacht, sondern auch die Sicherheit der Anlage selbst gesteigert wird, da selbst ein Nichtausschalten des Stromkreises durch ihn mit irgendwelcher Betriebsstörung nicht verbunden sein würde.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Einrichtung zur elektrischen Zugbeleuchtung mit einem mit ungleichmäßiger Geschwindigkeit betriebenen Stromerzeuger und einer Sammlerbatterie oder anderer Hilfsstromquelle, dadurch gekennzeichnet, daß eine nach beiden Drehrichtüngen freilaufende Hüfsmaschine mit dem Stromerzeuger und der Sammlerbatterie in Reihe geschaltet ist.
2. Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüfsmaschine zu der Zeit, während welcher die Spannung des Stromerzeugers größer ist als die der Sammlerbatterie, elektrisch oder mechanisch gebremst, jedoch nicht dauernd festgehalten wird.
3. Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß 6g ein Widerstand mit den Klemmen der Hüfsmaschine zwecks deren, elektrischer Bremsung verbunden ist.
4. Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Hüfsmaschine (d) eine zweite Hüfsmaschine (d_x) mechanisch gekuppelt ist, mit deren Klemmen ein Widerstand zwecks elektrischer Bremsung verbunden ist.
5. Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Hüfsmaschine (d_x) zur Aufrechterhaltung ihrer Feldpolarität bei wechselnder Drehrichtung eine Zusatzerregung (nj durch die Sammlerbatterie erhält.
6. Ausführungsform der Einrichtung nach Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hüfsmaschine (d) zu der Zeit, während welcher die Spannung des Stromerzeugers kleiner als die ,der Sammlerbatterie bzw. Null ist, einen zusätzlichen Antrieb erhält.
7. Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Hüfsmaschine (d_x) zwecks Ausübung des zusätzlichen Antriebes für die erste Hüfsmaschine (d) Strom aus der Sammlerbatterie erhält.
8; Ausführungsfofm der Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anwachsen der Spannung des Stromerzeugers bei zunehmender Geschwindigkeit verzögert wird.
9. Abänderung der Einrichtung nach Anspruch ι bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Erregerfeld des Hauptstromerzeugers von der ersten Hüfsmaschine beeinflußt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.