DE241561C

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Publication number: DE241561C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 241561 ~ KLASSE 21 c« GRUPPE

eine äußere Spannung gelegt wird.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. Mai 1909 ab.

Es ist bekannt, den Anker eines Wechselstromkollektormotors für niedrige Geschwindigkeit kurzzuschließen und für höhere Geschwindigkeit an eine äußere Spannung zu legen. Werden mehrere Schaltungen für niedrige Geschwindigkeit aufeinanderfolgend benutzt, dann ist es wünschenswert, daß der Kurzschluß des Ankers während dieser Schaltungen aufrecht erhalten bleibt. Ist jedoch beispielsweise der Fahrschalter in eine Stellung für hohe Geschwindigkeit gebracht worden, und hat der Motor eine hohe Geschwindigkeit angenommen, dann ist es nicht angezeigt, den Kurzschluß des Ankers beim Zurückdrehen des Fahrschalters in eine Stellung für niedrige Geschwindigkeit wieder herzustellen. Die im folgenden beschriebene Einrichtung bezweckt, dies zu verhüten, und zwar kann hierbei beim Zurückdrehen des Fahrschalters der Kurzschluß erst in der Anlaufstellung wieder hergestellt werden.

Diese Einrichtung ermöglicht auch eine Begrenzung der Motorgeschwindigkeit, insbesondere bei leichter Belastung. Dies wird durch ein Schütz bewirkt, dessen Magnetspule parallel zur Erregerwicklung des Motors liegt und daher mit einem dem Motorsystem proportionalen Strome gespeist wird und den Motorstromkreis zur Verhütung weiterer Beschleunigung unterbricht oder anderweitig, z. B. durch Wiederherstellung der Anlaufschaltung, beeinflußt, wenn der Motorstrom unter einen bestimmten Wert sinkt. Hierbei ist der Fahrschalter so eingerichtet, daß er den Motorstromkreis schließen kann, obgleich anfänglich das erwähnte Schütz unerregt ist. Der Fahrschalter kann ferner so eingerichtet sein, daß er auch in anderen Stellungen das erwähnte Schütz unwirksam macht. Es kann hierdurch festgelegt werden, wann der Fahrer den Kontroller aus den Stellungen für niedrige Geschwindigkeit in eine Stellung für hohe Geschwindigkeit bringen muß, wenn er den Motorstromkreis geschlossen halten bzw. nach Ansprechen des Schützes wieder schließen will. Es wird durch die erläuterten Einrichtungen verhütet, daß der Motor zu Zeiten, in denen er mit hoher Geschwindigkeit läuft, in einer Schaltung für niedrige Geschwindigkeit betrieben wird, was eine schlechte Kommutierung zur Folge hätte, und ferner wird die Geschwindigkeit des Motors begrenzt, während der Fahrschalter sich in bestimmter Stellung für hohe Geschwindigkeit befindet.

In der Zeichnung stellt Fig. 1 schematisch eine Einrichtung zur Steuerung zweier zusammen arbeitender Motoren dar, die gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Die Fig. 2 bis 10 zeigen die Schaltungen, welche durch die Ein-

richtung nach Fig. ι hergestellt werden, jedoch zur Einfachheit bloß für einen einzelnen Motor. Diese aufeinanderfolgenden Schaltungen stimmen im wesentlichen mit denjenigen gemäß der Patentschrift 214902 überein.

In den Figuren bedeutet α den Anker eines Motors, e seine Erregerwicklung und c die induzierende Wicklung, t einen Leistungstransformator, r und w zwei Widerstände. Fig. 2 zeigt die Anlauf st ellung, in welcher die Motorwicklungen untereinander und mit dem AViderstand r in Reihe an einen Teil des Transformators t angeschlossen sind, jedoch mit kurzgeschlossenem Anker, d. h. der Motor ist als Repulsionsmotor geschaltet, wobei der Widerstand r als Anlaßwiderstand zur Begrenzung des Anlaufstromes dient. Die Schaltung nach Fig. 3 unterscheidet sich hiervon nur durch die Abschaltung des Anlaßwiderstandes r. Fig. 4 ist eine Ubergangsschaltung, in welcher der Widerstand r vorübergehend wieder eingeschaltet ist. Bei Fig. 5 ist der Motor an die ganze Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen und der Widerstand r zu einem Teil dieser Wicklung parallel geschaltet, wodurch ohne Unterbrechung des Motorstromes der Übergang zur Schaltung gemäß Fig. 6 ermöglicht wird, in welcher der Widerstand r abgeschaltet ist. Diese Figur stellt die letzte der Schaltungen für niedrige Gesch windigkeit dar. Fig. 7 zeigt eine Ubergangsschaltung, in welcher ein Widerstand w zwischen den Verbindungspunkt der Kompensationswicklung c mit dem übrigen Motorstromkreis und einen mittleren Punkt des Transformators geschaltet ist. Bei Fig. 8, welche die erste von den Schaltungen für hohe Geschwindigkeit darstellt, ist der Ankerkurzschluß unterbrochen und der Widerstand w abgeschaltet. Eine dem Transformator t entnommene Nebenschluß-

40' spannung ist nun dem Anker α in Reihe mit der Erregerwicklung β aufgedrückt. Fig. 9 ist eine Ubergangsschaltung, bei welcher der Widerstand w wieder eingeschaltet ist, und zwar parallel zu einem Teil des Transformators, derart, daß beim darauffolgenden Wiederatschalten des Widerstandes, wie Fig. 10 zeigt, ohne Unterbrechung des Motorstromkreises dem Anker und der Erregerwicklung eine höhere Spannung aufgedrückt wird.

Zur Herstellung der einzelnen Schaltungen dient, wie Fig. 1 zeigt, eine Reihe von Schützen s bis s⁷, von denen die Schütze s² bis s⁵ mit Hilfskontakten i² bis i⁶ versehen sind, durch welche die richtige Reihenfolge in der Betätigung der Schütze gesichert wird. Mit f ist der abgewickelt dargestellte Steuerschalter bezeichnet, welcher eine Reihe von feststehenden Kontaktfingern A¹ bis A¹¹ und zugehörigen beweglichen Kontaktstücken besitzt. Die einzelnen durch gestrichelte Linien angedeuteten Stellungen des Fahrschalters sind so beziffert wie die Figuren, welche die zugehörigen Schaltungen zeigen. Mit g ist ein Ausschalter bezeichnet, welcher in der Leitung liegt, die vom Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Transformators t zur Erde führt. ' ■

Die sieben Schütze s bis s⁶ werden von der Meisterwalze f aus gesteuert und bilden den von Hand gesteuerten Teil der Steuerungseinrichtung. Die Magnetspule des achten Schützes s⁷ liegt parallel zu den Erregerwicklungen e der Motoren. Dieses Schütz wirkt daher selbsttätig in Abhängigkeit von den Änderungen des Motorstromes. Es ist dasjenige Schütz, welches verhütet, daß der Motor zu Zeiten, in denen er mit zu hoher Geschwindigkeit läuft, in einer Schaltung für niedrige Geschwindigkeit betrieben wird, und daß er in bestimmten Schaltungen für hohe Geschwindigkeit eine bestimmte Geschwindigkeitsgrenze überschreitet.

Wenn der Steuerschalter f in die erste, durch die gestrichelte Linie 2 angedeutete Laufschaltung gebracht wird, dann wird ein Steuerstromkreis geschlossen, welcher vom linken Ende der Sekundärwicklung des Transformators t über Kontaktfinger A¹ und A⁸, Schützspule s⁴, oberer Hilfskontakt i⁵, unterer Hilfskontakt i³, Kontaktfinger A¹⁰ und A¹¹ zum rechten Ende der Sekundärwicklung geht. Ein zweiter Steuerkreis führt über die Kontaktfinger A¹ und A⁹, Schützspule s, Kontaktfinger A¹⁰ und A¹¹. Die Schütze s⁴ und s werden infolgedessen erregt, das Schütz s⁴ schließt die Motoranker kurz und das Schütz s verbindet in der in Fig. 2 angegebenen Weise ein Ende des . Motorstromkreises mit einem mittleren Punkt des Transformators t. Wenn der Steuerschalter f aus der Stellung 2 in die Stellung 3 gebracht wird, so wird der über den Kontaktfinger A⁸ führende Steuerkreis unterbrochen; das Schütz s⁴ wird jedoch nicht aberregt, da ein Festhaltestromkreis über die oberen Hilfskontakte i⁴ und den Kontaktfinger A³ gebildet worden ist. Ferner wird auch durch die Unterbrechung des über die Kontaktfinger A¹⁰, A¹¹ führenden Steuerkreises keines der Schütze beeinträchtigt, da nun das Schütz s⁷ durch die Spannung der Erregerwicklungen β erregt ist und sein Kontakt an Stelle des Fahrschalters, je ein Ende der übrigen Schützspulen mit dem rechten Ende des Transformators t verbindet. Die auf der Stellung 3 der Meisterwalze f eintretende Änderung besteht in der Schließung eines weiteren Steuerkreises über die Kontaktfinger A¹ und A⁴, Schützspule s^e und Schützkontakte s⁷. Das Schütz s⁶ wird daher erregt und schließt den Widerstand r kurz, dadurch die Schaltung nach Fig. 3 herstellend. Auf der Stellung 4 der Meisterwalze f wird die Ubergangschaltung der Fig. 4 hergestellt, indem das Schütz s⁶ aberregt und der Widerstand /wieder eingeschaltet wird. Beim Übergang zur Stellung 6 wird zunächst

ein Steuerkreis über die Kontaktfinger A¹, A², Schützspule s¹ und Schützkontakte s⁷ gebildet ; hierdurch wird das Schütz s¹ erregt und die Schaltung nach Fig. 5 hergestellt. Hierauf wird der Steuerkreis über Kontaktfinger A⁹ . unterbrochen, das Schütz s fällt ab und es wird die Schaltung der Fig. 6 hergestellt. Dies ist die letzte der Schaltungen für niedrige Geschwindigkeit. Es ist ersichtlich, daß das Schütz s⁴, welches die Motoranker kurzschließt, durch seine Festhaltekontakte während der ganzen Reihe der Schaltungsänderungen erregt blieb. Wird jedoch die Meisterwalze f noch weitergedreht, um eine Schaltung für hohe Geschwindigkeit herzustellen, dann wird das Schütz s⁴ durch Unterbrechung des über den Kontaktfinger A³ führenden Steuerkreises aberregt. Wird ferner die Meisterwalze wieder zurückgedreht, so wird das Schütz s⁴ nicht früher wieder erregt, als bis die Anlaufstellung 2 erreicht und der Kontakt am Kontaktfinger A⁸ hergestellt ist. Obwohl nämlich das zum Kontaktfinger A³ gehörende bewegliche Kontaktstück beim Zurückdrehen auf diesen Finger aufläuft, ist doch der zugehörige Steuerkreis am oberen Hilfskontakt *⁴ unterbrochen.

Läßt man die Meisterwalze in der Stellung 6, d. i. in der letzten Stellung für niedrige Geschwindigkeit, und ist die Belastung der Motoren. gering, was z.B.'bei einer schwach be-. lasteten Lokomotive eintreten kann, so daß die Motorgeschwindigkeit über jenen Wert steigt, bei welchem die Kommutierung in einer Schaltung für niedrige Geschwindigkeit befriedigend ist, so unterbricht das Schütz s⁷ den Motorstromkreis, da die seiner Spule zugeführte, von den Erregerwicklungen abgenommene Spannung sinkt und das Schütz beim Abfallen sämtliche übrigen Schützspulen vom Transformator t abschaltet. Der Fahrer kann den Motorstromkreis nur wieder schließen, indem er die Meisterwalze in die Anlaufstellung 2 zurückdreht, oder indem er sie in die erste Stellung für hohe Geschwindigkeit weiterdreht, die durch die gestrichelte Linie 8 angedeutet ist. In jeder dieser beiden Stellungen wird ein Steuerkreis über die Kontaktfinger A¹⁰ und A¹¹ geschlossen, wodurch der Steuerstromkreis ohne Hilfe des Schützes s⁷ wieder an das rechte Ende der Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen wird.

Wenn die Meisterwalze in die Stellung 8 gebracht wird, werden eine Reihe von Schützen aufeinanderfolgend betätigt und hierdurch nach mehreren Übergangschaltungen die Laufschaltung nach Fig. 8 hergestellt. Die Kontaktfinger A⁶ und A^e erhalten gleichzeitig Spannung zugeführt, aber das mit dem Kontaktfinger A⁵ verbundene Schütz s⁶ kann zunächst, da sein Steuerkreis am oberen Hilfskontakt i^l unterbrochen ist, nicht erregt werden, außer wenn das Schütz s⁷ abgefallen ist und alle übrigen Schütze aberregt hat. Das an den Kontaktfinger A^e angeschlossene Schütz s² wird dagegen erregt und stellt eine Verbindung vom ZusammensChlußpunkt der Erregerwicklungen β 6$ mit den induzierenden Wicklungen c über den Widerstand w nach einem mittleren Punkt des Transformators t her, wodurch die Ubergangschaltüng nach Fig. 7 gebildet wird. Wenn dann der Kontaktfinger A³ das zugehörige bewegliche Kontaktstück verläßt, fällt das Schütz s⁴ ab, wodurch das Schütz s⁵ angezogen wird, dessen Steuerkreis über Kontaktfinger A¹, A⁵, Schützspule s⁵, oberer Hilfskontakt i^, unterer Hilfskontakt i^s und Kontaktfinger A¹⁰, A¹¹ geschlossen wird. Durch das Schütz s⁵ wird der Widerstand w kurzgeschlossen und hierdurch die Schaltung nach Fig. 8 hergestellt. Es ist ersichtlich, daß die Bewegungen der Schütze- s², sⁱ, s⁵ infolge ihrer Verriegelung durch die Hilfskontakte in der angegebenen richtigen Reihenfolge selbsttätig aufeinanderfolgen. Wenn die Meisterwalze f in ihre letzte mit 10 bezeichnete Stellung gebracht wird, kommt der Kontaktfinger A⁷ unter Spannung. Das hieran angeschlossene Schütz s³ wird jedoch nicht sofort angezogen, da sein Steuerkreis zunächst noch am unteren Hilfskontakt i⁵ unterbrochen ist. Sowie aber der Kontaktfinger. A⁵ sein bewegliches Kontaktstück verläßt, fällt das Schütz s⁵ ab, öffnet den Kurzschluß, um den Widerstand w und schließt seinen unteren Hilfskontakt i⁵. Hierdurch wird das Schütz s³ erregt und angezogen und stellt die Schaltung nach Fig. 9 her. Vorher ist bereits der Kontaktfinger A⁶ abgeschaltet worden, das Schütz s² fällt jedoch erst ab, nachdem das Schütz s³ angezogen worden ist, da für das Schütz s² ein Festhaltestromkreis gebildet worden ist, welcher vom Kontaktfinger A² über die Hilfskontakte i² und die oberen Hilfskontakte i^a zur Spule dieses Schützes geht. Dieser Steuerkreis wird unterbrochen, sowie das Schütz s³ angezogen wird, es fällt daher das Schütz s² ab und stellt die Schaltung nach Fig. 10 her.

Durch die Verriegelungskontakte wird die richtige Reihenfolge in der Betätigung der einzelnen Schütze auch beim Zurückschalten der Meisterwalze f bewirkt, wie sich aus der Betrachtung der aufeinanderfolgend hergestellten Stromkreise an Hand der Zeichnung leicht ergibt. Es sei hier nur bemerkt, daß der Festhaltestromkreis für das Schütz s², welcher vom Kontaktfinger A^a über die Hilfskontakte i² und die oberen Hilfskontakte i^z geht, verhütet, daß dieses Schütz geöffnet wird, bis dieser Steuerkreis am Kontaktfinger A² unterbrochen wird, wobei wiederum gleichzeitig das Schütz s¹ aberregt und der Widerstand r eingeschaltet wird.

Der Schalter g ist im normalen Betriebe geschlossen und erdet dadurch die Mitte der Sekundärwicklung des Transformators t. Der

Zweck dieser Erdung ist bekanntlich der, daß kein Teil der Motorwicklungen und der Motorgehäuse auf eine Spannung gebracht werden kann, die größer ist als die halbe Sekundärspannung des Transformators. Wenn dagegen eine der Motorwicklungen Erdschluß bekommen sollte, dann kann der Kurzschluß, der sich sonst ergeben würde, durch die Öffnung des Schalters g beseitigt werden; denn die Erdung der Wicklung ist ungefährlich, wenn kein weiterer Punkt des Motorstromkreises geerdet ist. Daher ist es nicht erforderlich, den beschädigten Motor abzuschalten und es wird somit die sonst hierzu dienende Schaltvorrichtung erspart, durch welche die Anordnung der Stromverbindungen sehr verwickelt wird.

Es sei noch bemerkt, daß die erläuterte Steuerungseinrichtung nicht auf die Anwendung bei zwei Motoren beschränkt ist, sondern daß auf diese Weise beliebig viel Motoren gesteuert werden können. Auch sei bemerkt, daß in der Zeichnung der Einfachheit wegen der übliche Fahrtrichtungsschalter fortgelassen ist.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Einrichtung zur Regelung von Wechselstromkollektormotoren, deren Anker für niedrige Geschwindigkeit kurzgeschlossen und für höhere Geschwindigkeit an eine äußere Spannung gelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung oder Beibehaltung einer Schaltung, in welcher der Anker kurzgeschlossen ist, zu den Zeiten, in denen der Motor mit höherer Geschwindigkeit läuft, verhindert wird, um zu verhüten, daß der Motor mit schlechter Kommutierung . in einer Schaltung, in welcher der Anker kurzgeschlossen ist, läuft.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Motorstrom abhängiges Schütz (s^η) den Steuer kreis für die übrigen Schütze unterbricht, wenn der Motor je mit einer für die beiden Schaltungsarten zu hohen Geschwindigkeit läuft, wobei dieses Schütz (s¹) durch den Steuerschalter (f) nur in der Anlaufstellung oder in der ersten Stellung für höhere Geschwindigkeit umgangen werden kann.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdung des Mittelpunktes des zwei Motoren in Reihenschaltung speisenden Transformators bei Erdschluß eines Motors unterbrochen wird, um die Abschaltung des beschädigten Motors zu ersparen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.