DE2316237A1 - Regelschaltung fuer reihen-nebenschlussmotor - Google Patents

Regelschaltung fuer reihen-nebenschlussmotor

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Description

Regelschaltung für Reihen-Nebenschlußmotor
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Regelschaltung für Schaltverbindungen zwischen einem Gleichstrommotor und einer geeigneten elektrischen Energiequelle, wie beispielsweise einer Batterie. Die Energiequelle wird im folgenden als eine Batterie bezeichnet. Insbesondere bezieht sich die Schaltungsanordnung auf eine Regelschaltung für die Art der Verbindung des Ankers und der Feldwicklung des Motors mit der Batterie. Die eine Verbindung wird herbeigeführt, um für einen Betrieb des Motors im Reihenschluß zu sorgen. Die andere Verbindung sorgt für einen Betrieb des Motors im Nebenschluß. Wenn der Motor in
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Parallelschaltung arbeitet, wird die Feldstärke in Abhängigkeit von einem erforderlichen größeren Drehmoment erhöht.
Der Gleichstrommotor mit in Reihe geschalteter Feldwicklung ist nahezu immer verwendet worden mit Ausnahme von jedem anderen Motor für Applikationen, die starke Belastungen und, variierende Drehmomenterfordernisse umfassen. Ein Beispiel für eine derartige Applikation, auf die die vorliegende Erfindung insbesondere anwendbar ist, sind batteriegetriebene Fahrzeuge. Ein hohes maximales Drehmoment, wie es vom Reihenschlußmotor im Stillstand geliefert wird, ist in idealer Weise geeignet zum Anfahren schwerer Lasten, und der Reihenschlußmotor kann das Drehmoment über einem weiten Drehzahlbereich abgeben.. Eine Abfallcharakteristik, die eine Verlangsamung des Motors bewirkt j wenn dieser überlasten ausgesetzt ist, liefert eine "günstige Leistungsbelastung, die nicht im Verhältnis zum Drehmoment ansteigt.
Es ist zu bemerken, daß Reihenschlußmotoren normalerweise nicht gut für gleichförmige Drehzahlen geeignet sind, die über einem weiten Lastbereich erforderlich sind.' Nebenschlußmotoren, die die Drehzahl nur leicht mit der Last verändern, sind für derartige Applikationen am besten geeignet; das maximal zulässige ; Drehmoment ist jedoch wesentlich kleiner als -für einen Reihen — schlußmotor vergleichbarer Größe, so daß der Nebenschlußmotor zum Anfahren schwerer Lasten unerwünscht ist.
Bisher sind Compound-Motoren verwendet worden, wo man sich so- wohl die vom Reihenschluß als auch vom Nebenschlußmotor gelieferten Merkmale wünschte,"aber'der Compound-Motor liefert nicht ein so großes Drehmoment wie ein Reihenschlußmotor oder eine derartig gleichförmige Drehzahl wie ein Nebenschlußmotor. Da ein Compound-Motor mehr als eine Feldwicklung enthält,-ist er teuerer als ein Motor mit einer einzigen Feldwicklung. '
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Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, um einen Motor mit einer einzigen Feldwicklung zu verwenden, der die erstrebenswerten Charakteristiken sowohl des Reihenschlußmotors als auch des Nebenschlußmotors kombiniert .
Weiterhin soll eine Einfachimpulsregelung geschaffen werden, die zur Regelung des Leistungsverhältnisses der Einschalt- zur Ausschaltzeit in der Reihenschaltung und in der Parallelschaltung verwendet werden kann. Ferner soll eine Regelung geschaffen werden, die automatisch in eine der beiden Feldverbindungsarten in Abhängigkeit von vorbestimmten Bedingungen umschaltet.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine neuartige Regelschaltung gelöst, in der eine einzige Feldwicklung in einem Gleichstrommotor für eine selektive Verbindung entweder in einer Reihenschaltung oder einer Parallelschaltung zum Anker angeordnet ist. Eine auf den Ankerstrom ansprechende Umsehaltanordnung erhöht die Feldstärke in der Parallelschaltung, um eine richtige Ankerkommutierung sicherzustellen. Die Regelschaltung bewirkt selektiv die eine der zwei FeIdverbindungsarten, wie es zur Optimierung der Motorleistungsfähigkeit unter variierenden Drehmomenterfordernissen notwendig ist.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung von einem bevorzugten Äusführungsbeispiel der Erfindung.
Die Figur enthält eine Speise- und Regel schaltung für einen Gleichstrommotor» der durch einen Anker ±3 und eine Wicklung 15 dargestellt ist. Zur Energieversorgung ist eine geeignete Gleichstromquelle vorgesehen, die als eine Batterie 11 mit einem positiven Pol 11a an der Oberseite wad einem negativen Pol 11b an der Unterseite dargestellt ist. Der Anker 13 tmö <üe Feld— .. ,
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wicklung 15 sind so angeordnet, daß eine Wahl zwischen einer Reihenschaltung des Feldes und einer Parallelschaltung des Feldes getroffen vrerden kann, wie es im folgenden im einzelnen beschrieben wird.
Der Schaltungsanordnung wird von der Batterie 11 Energie über eine erste Umsehaltanordnung zugeführt, die als ein Hauptschalter 29 dargestellt ist. Der Hauptschalter 29 bestimmt auch selektiv die Richtung des Stromes durch die Feldwicklung 15 hindurch und infolgedess'en die Richtung des aus der zugeführten Energie resultierenden Drehmomentes. Der Hauptschalter 29, der mit dem Batteriepol 11a verbunden ist, kann selektiv von einer mittleren "Aus"-Stellung nach einem Kontaktstück 29a auf der linken Seite und nach einem Kontaktstück 29b auf der rechten Seite bewegt werden. Wenn der Schalter nach links geschoben wird, ist eine V-Spule 25 der Batterie 11 parallelgeschaltet, und wenn der Schalter 29 nach rechts geschoben wird, ist eine R-Spule 21 parallel zur Batterie 11 geschaltet.
Ein normalerweise geschlossener Kontakt 17, der an der Unterseite des Ankers 13 angeschlossen ist, und ein normalerweise geschlossener Kontakt 19 in Reihe mit dem Kontakt 17 bilden einen Teil einer zweiten Umsehaltanordnung, die zwischen der Reihenschaltung und der Parallelschaltung wählt. Die Kontakte 17 und sind für die Reihenschaltung geschlossen und für die Parallel-, schaltung geöffnet. Der Motor läuft normalerweise mit geschlossenen Kontakten 17 und 19 an, d.h. der Motor bildet einen Reihenschlußmotor. Der Kontakt 17 wird durch eine 2A-Spule 21 und der Kontakt 19 durch eine ΙΑ-Spule 23 betätigt. Die Betätigung der Spulen IA und 2A wird im folgenden erläutert.
Zwei Kontaktpaare Fl, F2 und Rl, R2, die parallel liegend mit dem freien Ende des Kontaktes 19 verbunden sind, bilden ebenfalls einen Teil der ersten Umschaltanordnung. Die Kontakte Fl
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und Rl sind normalerweise geöffnet, wogegen die Kontakte F2 und R2 normalerweise geschlossen sind. Der Kontakt Pl ist über einen Reihenleiter mit dem Kontakt P2 und der Kontakt Rl ist über einen Reihenleiter mit dem Kontakt R2 verbunden. Eine elektrische Trennung wird durch, eine mechanische Verriegelung von jedem Kontaktpaar herbeigeführt. Die Feldwicklung 15 1st von dem Leiter zwischen den Kontakten Pl, P2 zu dem Leiter zwischen den Kontakten Rl, R2 geschaltet. Die Kontakte Pl, P2 ändern ihren Schaltzustand, wenn die V-Spule 25 erregt wird, und die Kontakte Rl, R2 ändern ihren Schaltzustand, wenn die R-Spule erregt wird.
Wenn der Schalter 29 zum Kontaktstück 29a bewegt wird, wird die V-Spule 25 erregt, wodurch die Kontakte Fl und P2 ihren Schaltzustand ändern, d.h. der Kontakt Pl wird geschlossen und der Kontakt P2 geöffnet. Der Strom kann nun durch den Kontakt Pl, von links nach rechts durch die Wicklung 15 und durch den Kontakt R2 fließen. \'Jenn umgekehrt der Schalter 29 zum Kontaktstück 29b geschoben wird, wird die R-Spule 27 erregt, wodurch die Kontakte Rl und R2 ihren Schaltzustand ändern, d. h. der Kontakt Rl wird geschlossen und der Kontakt R2 geöffnet. Nun fließt der Strom durch den Kontakt Rl, von rechts nach links durch die Wicklung 15 und durch den Kontakt P2. Somit wird, ein einzelner Reihenleistungspfad gebildet, in dem der Strom von dem Batteriepol 11a von oben nach unten durch den Anker 13 und in einer Richtung durch die Wicklung 15 fließt, die durch die erste Umschaltanordnung ausgewählt wird. Die Bezeichnungen V und R geben in entsprechender Weise die willkürliche Auswahl der Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen an, die von dem Motormoment aus der dem Motor zugeführten Energie entwickelt werden.
Von den Kontakten P2 und R2 wird eine Verbindung zu der einen Seite einer Motorregelschaltung 31 hergestellt, deren andere Seite mit dem negativen Batteriepol 11b verbunden ist. Die Regelschaltung 31 ist von irgendeinem geeigneten Typ, beispielsweise wie er in der US-Patentschrift 3 335 351 beschrieben ist. Andere geeignete Regelschaltungen sind in den US-Patentschriften 3 656
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und 3 66O 738 beschrieben. Der Strom fließt bei der oben angegebenen Regelschaltung, von oben nach unten durch den Anker 13 und durch die zu regelnde Feldwicklung 15 im Verhältnis der Einschalt- zur Ausschaltzeit, das durch die Regelschaltung 31 hergestellt wird. Der durchschnittliche Strom im Motor wird durch eine Rücklaufdiode 33 erhöht, die mit ihrer Kathode mit der Oberseite des Ankers 13 und mit ihrer Anode, mit der an der Regelschaltung 31 liegenden Seite der Kontakte F2 und R2 verbunden ist. " -
Der übergang zum Nebenschluß wird durch einen zweiten Teil der zweiten Schaltvorrichtung vervollständigt, der normalerweise offene ■ Kontakte 35 und 37 umfaßt, die geschlossen werden, um zwei paralle Nebenschlußschleifen vom Pol -11a zum Pol lib zu bilden. Mit der Unterseite des Ankers- 13 ist der normalerweise offene Kontakt 35 verbunden, der mit dem normalerweise geschlossenen Kontakt 17 verriegelt ist, um sicherzustellen, daß beide Kontakte einen entgegengesetzten Schaltzustand aufweisen. Der Kontakt 35 wird bei Erregung der Spule 2A geschlossen,- wobei >■ diese Erregung auch den Kontakt 17 öffnet. Bei offenem Kontakt kann somit kein Strom durch die Leistungsschleife»der Reihenschaltung fließen.
Die freie Seite des Kontaktes 35 ist mit dem Widerstand 39 verbunden, der dazu dient, den Stromstoß im Anker. 13 während des Überganges von der Reihen- zur Parallelschaltung des Feldes zu reduzieren. Um diese erste Nebenschluß-Leistungsschleife zu schließen, ist der Widerstand 39 über einen Sensor, der als ein Widerstand 4l dargestellt ist, mit der Batterieklemme lib verbunden. Wenn sich der Ankerstrom über das Normale für einen Drehzahlzustand hinaus erhöht, steigt der Spannungsabfall über dem Sensor Hl an. Eine Diode 43, die dem Anker 13 parallelgeschaltet ist, ist mit ihrer Kathode mit der Oberseite des Ankers 13 und mit ihrer Anode mit der Unterseite- des-Ankers 13 verbunden,
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um diesen vor einem Ankerspannungsaufbau zu schützen, wenn der Kontakt 35 geöffnet wird. Die Diode 43 verhindert auch einen überhöhten Strom im Anker 13, wodurch dieser als ein Generator wirken würde, wenn der hindurchfließende Strom größer wäre als der Strom durch die Wicklung 15·
Eine zweite Nebensehluß-Leistungsschleife wird durch die Schließung des Kontaktes 37 gebildet, der an der Oberseite mit dem Batteriepol 11a und an der Unterseite über die bereits beschriebenen Richtungskontakte Fl, F2, Rl und R2, die Feldwicklung 15 und die Motorregelschaltung 31 mit dem Batteriepol lib verbunden ist. Der Kontakt 37 ist mit dem Kontakt 19 verriegelt, um sicherzustellen, daß beide Kontakte einen entgegengesetzten Schaltzustand aufweisen. Der Kontakt 37, der durch die Spule IA betätigt wird, wird bei Erregung der Spule IA geschlossen. Eine derartige Erregung öffnet auch den Kontakt 19. Bei offenem Kontakt 19 ist somit die Reihenschluß-Leistungsschleife unterbrochen. Die Motorregelschaltung 31 und die Richtungskontakte Fl, F2, Rl und R2 bewirken das gleiche in der Parallelschaltung wie in der Reihenschaltung, aber nur der durch die Feldwicklung 15 fließende Strom wird durch das Verhältnis der Einschalt- zur Ausschaltzeit der Regelschaltung 31 geregelt. Der durchschnittliche Wert des durch die Wicklung 15 fließenden Stromes, der durch die Steuerschaltung 31 ausgebildet wird, wird durch die Diode 33 erhöht. In der Parallelschaltung ist die Diode 33 mit ihrer Kathode an der Oberseite des Kontaktes 37 und mit ihrer Anode mit der auf der Steuerschaltung 31 liegenden Seite der Kontakte F2 und R2 verbunden.
Die Motorregelschaltung 31 ist nur dann wirksam, wenn einer eines Paares der normalerweise offenen Kontakte 45 und 47 geschlossen ist. Die eine Seite des Kontaktes 45 ist mit dem Leiter zur V-Spule und die eine Seite des Kontaktes 47 ist mit dem Leiter zur R-Spule verbunden. Der Kontakt 45 wird durch die Erregung der V-Spule und der Kontakt 47 wird durch Erregung der R-Spule geschlossen. Schließlich wird eine Verbindung zur freien Seite der Kontakte 45 und 47 von der Regelschaltung 31 aus hergestellt, so daß die Regelschaltung 31 "aktiviert wird, wenn einer der Kontakte
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und 47 geschlossen ist.
Eine Anordnung zur Steuerung des Verhältnisses der Einschalt- zur Ausschaltzeit der Regelschaltung 31 wird durch eine-Spannungsteilerschaltung gebildet, die zwischen die Schaltung 31 und den negativen Batteriepol 11b geschaltet ist» In der Spannungsteilerschaltung ist ein Potentiometer *19 mit einer Widerstandswicklung 51 und einem Gleitkontakt 53 enthalten. (Im. Falle eines elektrischen Fahrzeuges würde der Gleiterkontakt 53 mit der Beschleunigungssteuerung verbunden, beispielsweise einem Beschleunigungspedal.) Die Widerstandswicklung 51 ist mit der Regelschal-' tung 31 und der gleitende Kontakt 53 ist an seinem freien Ende mit dem negativen Batteriepol 11b verbunden. Eine dritte, in der Spannungsteilerschaltung enthaltene Schaltvorrichtung sorgt für die Wahl zwischen der Verbindung der Schaltung 31 mit dem linken Ende der Widerstandswicklung 51 und der Verbindung der Schaltung 31 mit dem rechten Ende der Widerstandswicklung 51. Diese dritte Schaltvorrichtung enthält einen normalerweise offenen Kontakt 56 und einen normalerweise geschlossenen Kontakt 57, wobei diese Kontakte 56 und 57- mechanisch miteinander verriegelt und parallel angeordnet sind, uki die Regelschaltung auf entsprechende Weise mit dem linken Ende oder dem rechten Ende der Widerstandswicklung 51 zu verbinden. Eine derartige Verbindung ist davon abhängig, welcher der Kontakte 56 und 57 geschlossen ist. Der Schließzustand der Kontakte 56 und 57 wird umgekehrt, wenn die Spule 2A erregt wird.
Der Motor wird normalerweise im Reihenschluß gestartet, wobei der Kontakt 57 geschlossen ist. Der größte Spannungsteilerwiderstand in der Reihenschaltung tritt dann auf, wenn der Gleiter 53 mit . dem linken Ende ("Langsam"-Stellung) der Widerstandswicklung 51 in Kontakt steht, da der Spannungsteilerpfad durch die gesamte Wicklung 51 hindurchführt. Wenn der Gleiter 53 in Uhrzeigerrichtung bewegt wird, wird mehr und mehr von der Wicklung 51 kurzgeschlossen, bis die Wicklung 51 vollständig umgangen wird, wenn sich der Gleiter 53 am rechten Ende der Wicklung 51 befindet. Wenn der Widerstand in der Wicklung 51 kurzgeschlossen ist, steigt
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die Drehzähl des Reihenschlußmotors an, da die Schaltung 31 für eine höhere durchschnittliche Leistung zum Motor sorgt. Eine maximale Drehzahl wird im Reihenschluß gebildet, wenn die Wicklung 51 umgangen wird. Ein variabler Widerstand 71, der dem Potentiometer 49 parallelgeschaltet ist, ist zur Steuerung der minimalen Drehzahl einstellbar. -
Beim übergang zum Nebenschlußbetrieb, der im folgenden beschrieben wird, wird der Kontakt 57 geöffnet und der Kontakt 56 geschlossen, um somit den effektiven Widerstandswert des Potentiometers 49, wie er von der Schaltung 31 aus gesehen wird, im wesentlichen umzukehren und demzufolge das Verhältnis der Einschalt- zur Ausschaltzeit zu ändern oder umzukehren, das von dieser Schaltung ausgebildet wird. Beim öffnen des Kontaktes 57 und Schließen des Kontaktes 56 wird also der Richtungssinn der Gleiterstellungswirkung auf die Schaltung 31 umgekehrt oder invertiert, so daß, wenn durch die Schaltung 31 im Reihenschlußbetrieb maximale Leistung bewirkt wurde, beim übergang zum Webenschlußbetr.ieb minimale Leistung bewirkt wird. Der größte Spannungsteilerwiderstand tritt im Nebenschlußbetrieb dann auf, wenn der Gleiter 53 mit dem rechten Ende der Wicklung 51 in Kontakt steht, da der Spannungsteilerpfad durch die gesamte Wicklung 51 hindurchführt. Bei einem hohen Spannungsteilerwiderstand schickt die Regelschaltung 31 eine kleine mittlere Leistung durch die Feldwicklung 15 und der Motor arbeitet bei der oberen Drehzahl. Ein variabler Widerstand 73» der zwischen der Regelschaltung 31 und der Widerstandswicklung 51 in Reihe geschaltet ist, wird zur Einstellung des gesamten Spannungsteilerwiderstandes im Nebenschlußbetrieb und infolgedessen zur Einstellung der maximalen mittleren Leistung durch die Feldwicklung 15 hindurch verwendet, die von der Schaltung 31 geliefert wird.
Ein Schalter 55, der mit dem Gleiter 53 tandemartig betätigt wird, ist geschlossen, wenn sich der Gleiter 53 am rechten Ende der Wicklung 51 befindet. Wenn der Schalter 55 schließt, leitet er eine Umwandlung von einem Reihenschluß- zu einem Nebenschlußbetrieb mittels einer Folgeschaltung ein, die von den Kontakten 45 und 47 zum negativen Batteriepol 11b geschaltet ist. Diese Folge-
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schaltung liegt parallel zur Regelschaltung 31. In der Folgeschal tung wird ein erster Schenkel von den Kontakten 45 und 47 gebildet, der sich in der angeführten Reihenfolge über ein Zeitsteuerglied 66, den geschlossenen Kontakt 55 und einen normalerweise geschlossenen überstromrelaiskontakt 6l zum negativen Batteriepol 11b fortsetzt. Das überstromrelais ist durch den Kontakt 6l und eine Stromwandlerwicklung 62 um den Leiter von dem Sensor 41 zum negativen Batteriepol 11b herum dargestellt.
Der Zeitgeber 66, der einen Zeitsteuerzyklus in der Größe von einigen Sekunden aufweist, enthält einen nicht gezeigten Kontakt, der sich am Ende des Zeitsteuerzyklus schließt. Wenn der Kontakt im Zeitsteuerglied 66 schließt, wird die ΙΑ-Spule 23 (die vom Kontakt im Zeitsteuerglied 66 zur Oberseite des Schalters 55 geschaltet ist) erregt. Die Erregung der Spule 23 öffnet den Kontakt 19 und schließt den Kontakt 37. Somit wird die Reihenschlußverbindung des Motors unterbrochen und die Feldwicklung 15 wird der Batterie 11 parallelgeschaltet. Die Erregung der Spule IA schließt auch einen Kontakt 63 in der Folgeschaltung in einem zweiten Schenkel, der dem ersten Schenkel parallelgeschaltet ist. In diesem zweiten Schenkel ist die 2A-Spule 21 zwischen den Kontakt 63 und den negativen Batteriepol 11b geschaltet. Wenn der Kontakt 63 schließt, wird die Spule 21 erregt ,· wodurch die normalerweise geschlossenen Kontakte 17 und 57 geöffnet und die normalerweise offenen Kontakte 35 und 56 geschlossen werden, wodurch der übergang vom Reihens chl.uß- zum Nebenschlußbetrieb vervollstän digt wird. Die Erregung der Spule 21 schließt auch einen normalerweise offenen Kontakt 65, der dem Schalter 55 parallelgeschaltet liegt. Wenn der Kontakt 65 geschlossen ist, wird der erste Schenkel nicht unterbrochen, wenn der Schalter 55 geöffnet wird. Wie bereits ausgeführt wurde, wird der Schalter 55 tandemartig mit . dem Gleiter 53 betätigt. Wenn somit der Gleiter 53 in Gegenuhrzeigerrichtung bewegt wird, wird der Schalter 55 geöffnet.
Die Folgeschaltung weist einen dritten Schenkel auf, der einen Zeitgeber 68 enthält, der der 2A-Spule 21 parallelgeschaltet, ist. Dieser dritte Schenkel wird· zusammen mit dem zweiten Schenkel
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wirksam gemacht, wenn der Kontakt 63 geschlossen wird. Der Zeitgeber 68, der einen Zeitsteuerzyklus in der Größenordnung von 1/10 Sekunde aufweist, enthält einen nicht gezeigten Kontakt, der sich am Ende des Zeitsteuerzyklus schließt. Wenn der Kontakt im Zeitsteuerglied 68 schließt, wird eine 3A-Spule 67 erregt, die vom Kontakt im Zeitsteuerglied 68 zum negativen Batteriepol 11b geschaltet ist. Die Erregung der 3A-Spule 67 schließt einen normalerweise offenen Kontakt 75, der dem den Stromstoß reduzierenden Widerstand 39 parallelgeschaltet ist. Bei geschlossenem Kontaktes kann der volle Strom durch den Anker 13 fließen.
Bekanntlich tritt die maximale Drehzahl in einem Nebenschlußmotor bei minimaler Leistung im Motorfeld auf. Eine dritte Schaltvorrichtung ist vorgesehen, um von maximaler Leistung auf minimale Leistung durch die Feldwicklung 15 hindurch beim übergang vom Reihenschluß- zum Nebenschlußbetrieb umzuschalten, damit der Motor seine Beschleunigung bis zur maximalen Drehzahl fortsetzen kann. Die Kontakte 56 und 57 bilden diese dritte Schaltvorrichtung. Wenn der Kontakt 56 geschlossen, der Kontakt 57 offen ist und der Gleiter 53 sich am rechten Ende der Potentiometerwicklung 51 befindet, wird der maximale Widerstandswert in der Spannungsteilerschaltung gebildet, so daß die Regelschaltung 31 für eine niedrige durchschnittliche Leistung in der Feldwicklung 15 sorgt. Die Motordrehzahl kann im Nebenschlußbetrieb herabgesetzt werden, indem der Gleiter 53 in Gegenuhrzeigerrichtung bewegt wird. Eine derartige Bewegung setzt den Widerstandswert in der Spannungsteilerschaltung herab, so daß die Regelschaltung 31 für eine größere durchschnittliche Leistung durch die Feldwicklung 15 hindurch sorgt. Wenn der Gleiter 53 in Gegenuhrzeigerrichtung bewegt wird, wird der tandemartig betätigte Schalter 55 geöffnet. Der Motor arbeitet weiterhin als ein Nebenschlußmotor (obwohl der Schalter 55 durch die Bewegung des Gleiters 53 in Gegenuhrzeigerrichtung geöffnet wird), wobei die Folgeschaltung durch den geschlossenen Kontakt 65 eingeschaltet bleibt.
Wenn die-Folgeschaltung unterbrochen wird, werden die Spulen 21, 23 und 2.5 abgeschaltet, so daß die Kontakte, die diese steuern,
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in ihre ursprünglichen Sehaltzustände zurückkehren und der Motor wieder im Reihenschluß geschaltet ist. Die Folgeschaltung wird durch Öffnen des Hauptschalters 29 oder durch einen überstrom im Nebenschluß-Ankerkreis unterbrochen. Ein derartiger überstrom bewirkt, daß der Stromtransformator 62 den Kontakt 6l im ersten Schenkel der Folgeschaltung öffnet.
Eine vierte Schaltvorrichtung ist vorgesehen, die im Nebenschlußbetrieb den Gesamtwiderstandswert überwiegt, der in der Spannungsteilerschaltung gewählt wird, so daß die Regelschaltung 31 die Feldwicklung 15 mit einer höheren mittleren Leistung speist. In dieser vierten Schaltvorrichtung ist ein Spannungsabfallwiderstand 77 mit dem positiven Batteriepol llä verbunden, und eine Zenerdiode 79 ist von dem Widerstand 77 zum negativen Batteriepol 11b geschaltet. Die Spannung an einem Verbindungspunkt 81 zwischen dem Widerstand 77 und der Diode 79 wird durch die Zenerdiode 79 festgelegt. Ein variabler Widerstand 83 ist von dem Verbindungspunkt 8l zum Batteriepol 11b geschaltet. Der variable Widerstand 83 ist so eingestellt, daß er einen derartigen Spannungsabfall liefert, daß ein über einem gegebenen Wert liegender Ankerstrom im Nebenschlußbetrieb den Widerstand der Spannungsteilerschaltung herabsetzt, wodurch die Regelschaltung 31 eine höhere mittlere Leistung durch die Feldwicklung 15 leitet.
Der Kollektor eines Transistors 84 ist mit einem Verbindungspunkt 85 zwischen dem variablen Widerstand 73 und dem Kontakt 56 geschaltet. Der Emitter des Transistors. 84 ist über, einen variab-. ■ ■_ len Widerstand 87 mit dem Gleiter des variablen Widerstandes 83 verbunden. Die Basis des Transistors 84 ist über einen Strombegren-zungswiderstand 89 und eine Diode 91 mit einem Verbindungspunkt 93 zwischen den Widerständen 39 und 4l verbunden.- Die Spannung an einem Verbindungspunkt 95 zwischen dem Widerstand 89 und der Diode 91 ist aufgrund des Spannungsabfalls über der Diode 91 positiver als am Verbindungspunkt 93» Die Diode 91 wird durch einen Widerstand 97 ift Durchlaßrichtung vorgespannt, der zwischen die Diode 91 und den Batteriepol 11a geschaltet ist. Die Diode 9"! dient auch als ein thermischer Kompensator für den Transistor 84, da die
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Änderung der Durchlaßspannung mit der Temperatur die gleiche ist. wie für die Diode 91 und den Transistor 84. Der Transistor 84 ist eine Vorrichtung hoher Verstärkung mit dem Widerstand 87 im Emitterschenkel, so daß die Spannung am Emitter der Spannung am Knotenpunkt 93 folgt. Der Strom durch den Transistor 84 ist proportional zur Differenz in der Spannung zwischen dem Knotenpunkt 93 und der Spannung am Gleiter des Widerstandes 83 und umgekehrt proportional zum Widerstandswert des Widerstandes 87·
Die Werte der Widerstände 83 und 87 sind so eingestellt, daß, wenn dem Motor erhöhte Belastungen zugeführt werden, die Drehzahl-Drehmomentkurve innerhalb der Kommutierungsgrenzen des Motors bleibt, d. h. je langsamer der Motor wird, desto mehr wird das Feld verstärkt. Da der Ankerstrom von einem normalen Zustand aufgrund eines gewissen überlastzustandes ansteigt, steigt der Spannungsabfall über dem Sensor 4l bis zu einem Punkt an, wo die Spannung am Verbindungspunkt 93 gleich der Spannung über dem Widerstand 83 ist. Wenn dies auftritt, fließt Strom vom Kollektor zum Emitter des Transistors 84. Dieser Stromfluß ist eine direkte Funktion der Erhöhung des Ankerstromes und des Wertes des variablen Widerstandes 87. Die Feldstärke der Wicklung 15 wird durch die. Schaltung 31 proportional zu demjenigen Strom erhöht, der vom Kollektor zum Emitter des Transistors 84 fließt, und das Motordrehmoment wird erhöht, um dem Lastzustand zu genügen.
Wenn der Belastungszustand des Motors zum normalen Wert zurückkehrt, nimmt der Spannungsabfall über dem Sensor 4l bis zu einem Punkt ab, wo die Spannung am Verbindungspunkt 93 kleiner ist als die Spannung über dem Widerstand 8.3 > und dann fließt kein Strom mehr vom Kollektor zum Emitter des Transistors 84. Wenn der Stromfluß durch den Kollektor zum Emitter des Transistors 84 abnimmt, liefert die Schaltung 31 wieder eine mittlere Leistung durch die Feldwicklung 15, die für eine gewählte Motordrehzahl normal ist.
Somit wird deutlich, daß, wenn der Motor im Nebenschluß arbeitet und die vierte Schaltvorrichtung wirksam ist, jede Änderung des Ankerstroms bewirkt, daß die vierte Schaltvorrichtung die mittlere
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Leistung ändert, die durch die Regelschaltung 31 zur Feldwicklung 15 geliefert wird, so daß sich die Drehzahl-Drehmomentkurve des Motors innerhalb der Kommutierungsgrenze des Motors befindet.
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Claims (1)

  1. Ansprüche " '
    / 1.!Regelschaltung zum Verbinden eines Gleichstrommotors mit —' einer elektrischen Energiequelle, gekennzeichnet durch eine erste Umschaltanordnung (29, .Pl» F2, Rl, R2), die zur Bestimmung der Stromrichtung durch die Feldwicklung (15) des Motors in bezug auf die Stromrichtung durch den Anker (13) des Motors selektiv betätigbar ist, eine zweite UmschaItanordnung (17S 19 s 35» 37) zur Wahl zwischen einer Reihenschluß- und einer Nebenschlußverbindung für den Motor und eine Steuereinrichtung (49) zum selektiven Einstellen der mittleren"Energie, die dem Motor von der Energiequelle (11) sowohl in der Reihen- als auch der Nebenschlußverbindung durch Verändern des Verhältnisses der Einschalt- zur Ausschaltzeit zuführbar ist, während der der Motor mit der Energiequelle verbunden ist.
    2. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Umschaltanordnung in Abhängigkeit vom Strom durch den Motoranker (13) betätigbar ist.
    3. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung (49) zur Zeit des Überganges zwischen einer Reihen- und einer Nebenschlußverbindung des Motors zum Verändern des Verhältnisses der Einschalt- zur Ausschaltzeit betätigbar ist.
    4. Regelschaltung nach Anspruch 3» -dadurch gekennzeichnet , daß die Änderung des Verhältnisses eine Inversion zwischen einem relativ hohen Wert und einem relativ niedrigen Wert ist.
    5. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ferner Mittel zur Begrenzung des Ankerstromes des Motors im Nebenschlußbetrieb vorgesehen sind.
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    6. Regelsehaltung nach Anspruch 5, d a du r e h g e Ic e η η ζ eic h η e t , daß der Anker strom dadurch begrenzt wird, daß der Motor in die Reihenschlußverbindung geschaltet wird. . :-.-. ■ .."...
    7· Regelschaltung nach Anspruch 1 oder 3* d a.,d u r eh / gekennzeichnet , daß die - Steuereinrichtung (49) eine manuell einstellbare Vorrichtung zum Verändern des Verhältnisses der. Einschalt- zur Ausschältzeit aufweist.
    8. Regelschaltung nach Anspruch 7, d ad ure h" g e - kennzeichnet "9 daß die manuell einstellbare Vorrichtung ein Potentiometer ist. ' ·
    9. Regelschaltung nach Anspruch 8, d a d u rc h ge -
    k e η η ze ic h η et s daß der effektive Wert des Potentiometers zur Zeit des Überganges zwischen einer Reihen- und einer Nebenschlußverbindung des Motors zwischen einem relativ hohep Wert und· einem relativ niedrigen Wert variiert.
    10. Regelschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, oder 7 bis- 9, dadurch g e k e η η ζ, e i c h ~ net , daß die Steuereinrichtung (49) im Reihenschluß zum Einstellen des Ankerstromes und des F.eldstromes und im Nebenschluß nur zum Einstellen des Feldstromes dient.
    11. Regelschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e η η z" e. i c h η e t , daß eine auf den Ankerstrom ansprechende Stromabtastsehaltung zum Verändern der mittleren durch die Steuereinrichtung (49) ausgebildeten Leistung vorgesehen ist. v
    12V Regelschaltung nach Anspruch H3. d a d u r ch gekennzeichnet , daß die Stromabtastsehaltung den Feldstrom als eine direkte Funktion der- Erhöhung des Ankerstromes vergrößert.. ^
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    13. Regelschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 für ein durch einen Elektromotor angetriebenes Fahrzeug, in dem der Motor Leistung aus der Gleichstromquelle in Form einer Batterie erhält, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung (49) durch ein zum Fahrzeug gehöriges Beschleunigungsglied einstellbar ist.
    14. Regelschaltung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet , daß das Beschleunigungsglied zum Steuern eines Potentiometers dient, das zur Einstellung der mittleren Leistung dient.
    15. Regelschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung zur Zeit des Überganges zwischen einer Reihen- und einer Nebenschlußverbindung des Motors zum Verändern des dann effektiven Wertes des Potentiometers wirksam ist.
    16. Regelschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Änderung des effektiven Wertes des Potentiometers zwischen einem relativ hohen und einem relativ niedrigen Wert erfolgt.
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    Leerseife
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