-
Elektrische Anlage, insbesondere zur Beleuchtung von Eisenbahnfahrzeugen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Anlage, insbesondere zur Beleuchtung
von Eisenbahnfahrzeugen mit einem mit einer Batterie zusammenarbeitenden Generator,
der durch einen Riemen angetrieben und in seiner Leistung durch Änderung der Riemenspannung
geregelt wird, s,ogenanntes Stonesystem. In Verbindung hiermit wird vorteilhaft
ein Paar von Sammlerbatterien verwendet, die so angeordnet sind, daß unter gewissen
Bedingungen der Generator eine der Batterien ladet, während die andere Batterie
die Spannung am Verbrauchsstromkreis des Systems regelt. Beide Batterien werden,
wenn der Zug angehalten wird, parallel geschaltet, um den Lampenstromkreis zu speisen.
Die Erfindung ist aber nicht auf Systeme mit zwei Sammlerbatterien beschränkt, sondern
sie ist in gleicher Weise bei Systemen mit nur einer einzigen Batterie benutzbar.
-
Bei Systemen dieser Art liegt ein sehr schwieriges Problem darin,
eine Überladung der Sammlerbatterie zu verhindern und gleichzeitig übermäßig hohe
Umlaufzahlen des Generators zu vermeiden.
-
Nach der Erfindung soll dieses Problem dadurch gelöst werden, daß
durch einen in den Batteriestromkreis eingeschalteten Amperestundenzähler eine Hilfsbelastung
an den Generator angelegt oder die Zugwirkung des Riemens verringert wird, wenn
die Ladung der Batterie einen bestimmten Wert erreicht hat.
-
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele schematisch veranschaulicht.
-
Abb. i und 2 zeigen ein System nach der Erfindung, bei welchem die
Ladewirkung des Generators durch Anlegung einer künstlichen Belastung verringert
wird, und zwar zeigt Abb. i die Art der Anbringung des Generators und Abb.2 ein
Schaltschema; Abb.3 zeigt eine Ausführung des Erfindungsgegenstandes, bei welcher
die Ladewirkung des Generators durch Veränderung der Zugwirkung des Treibgliedes
abgeändert wird.
-
Gemäß Abb. i ist an dem Wagenkörper 1o der Generator i i exzentrisch
derartig angehängt, daß sein Gewicht die Spannung des Riemens 12 regelt, welcher
den Generator mit der Achsenrolle 13 verbindet. Die Gewichtskonrponente,welche die
Riemenspannung bestimmt, ist mittels des Gewindebolzens 14 einstellbar. Bei einer
gewissen Riemenspannung gewährleistet der entsprechende Riemenzug, daß der Generator
einen bestimmten Wert von Wattleistung an den äußeren Stromkreis liefert. Der Betrag
dieses Stromes kann nicht überschritten werden, da oberhalb dieses Wertes der Riemen
einfach über die Generatorscheibe scblüpft. Selbstverständlich kann der Generator
auch so entworfen. sein, daß er mit Eisensättigung arbeitet, so daß eine Verstärkung
des Stromes in der Feldwicklung keine merkliche Verstärkung des Kraftflusses im
Felde hervorruft. Da der Generator mit einer Sammlerbatterie verbunden ist, so wird
ein wesentlich konstanter Strom durch den Generator geliefert. Dies ist allgemein
l,ekannt und bedarf keiner Erläuterung.
-
Gemäß Abb. 2 kann der Generator i i durch die Schalter 15 und 16 an
die Leitungen 17 und 18 Strom liefern. Zwischen diese sind die Batterien i9 und
2o und der Arbeitsstromkreis 21 zwischengeschaltet. Die gleichpoligen Enden der
Batterien i9 und 2o sind miteinander und durch den Amperestundenmesser 22 mit der
Hauptleitung 17 verbunden. Letzterer kann von beliebiger Art sein, sollte aber seinen
Maßstab bei Entladung der Batterie automatisch ändern, um die Batterieverluste auszugleichen,
so daß der Messer jederzeit die genaue Batterieladung richtig angibt. Die anderen
Enden der Batterien 19 und 2o sind durch einen Widerstand 23 verbunden, der rrtittels
eines Schalters 24 kurzgeschlossen werden kann. Die Feldwicklung 25 des Generators
ist zwischen die Hauptleitung 18 und den Kontakt 26 eingeschaltet. Die Kontakte
26 und 28 liegen ein wenig vor dem Kontakt 27, damit die Feldwicklung
2,5
von der Batterie i c gespeist werden kann, bevor der Schalter 15 die Kontakte
27 und -28 überbrückt. Der Schalter 16 kann die Kontakte 29,3o überbrücken.
-
An den Generatorklemmen liegt ein Stromkreis, welcher den einstellbaren
Widerstand 31 und den Schalter 32 enthält. Der Schalter 32 ist ein elektromagnetisch
bewegter
Schalter, welcher durch die Spule 33 von hohem Widerstand
gesteuert wird. Die Spule liegt, wenn die Kontakte 34,35 des Amperestundenanessers
in Eingriff sind, zwischen den Kontakten des Schalters 32. Wenn dieser Schalter
geschlossen ist, so schließt er den Stromkreis- einer Haltespule 36.
-
Mittels eines Fliehkraftschalters auf der Generatorwelle werden die
Batterien r9 und 2o jedesmal umgeschaltet, wenn der Zug anhält, so daß nach dem
Wiederanfahren des Zuges, wenn der Generator eine wirksame Geschwindigkeit erreicht,
die Batterie, welche kurz vorher an den Klemmen des Ladestromkreises lag, nun als
sich ladende Batterie unmittelbar an den Klemmen des Generators liegt. Wenn der
Zug stillsteht, so ist der Kurzschlußschalter 24 geschlossen, und die beiden Batterien
werden unmittelbar parallel geschaltet. Sie liefern dann an die Lampenbelastung
Strom im Verhältnis ihrer Kapazität. Der Schaltmechanismus, welcher die Batterien
umschaltet und die Schalter 15, 16 und 24 bewegt, ist, weil bekannt, nicht dargestellt.
Es genügt, zu sagen, daB die Schalter 15 und 16 geschlossen sind, wenn der Generator'inn
Betriebe ist, und daß der Schalter 24 geschlossen -wird, wenn der Arbeitsstromkreis
ausschließlich von den Batterien gespeist wird.
-
Die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende: Wenn der
Betrieb bei ruhendem Generator beginnt, so wird der Schalter 24 geschlossen, und
die Batterien werden parallel geschaltet, um den Arbeitsstromkreis zu speisen: Jede
Batterie liefert ihren Anteil entsprechend ihrer Kapazität. Ferner entlädt sich
die höher geladene Batterie in die andere, so daß die Ladungen der beiden Batterien
sich ausgleichen. Der Amperestundenmesser registriert nur die genaue Entladung der
beiden Batterien. Wenn der Zug anfährt, so wird der Feldstromkreis geschlossen,
und die Hauptschalter 15 und 16 werden - darauf geschlossen, während der Schalter
24 geöffnet wird, Wird die Batterie so wie gezeichnet angeschlössen, so lädt der
Generator die Batterie r9 und speist auch den Arbeitsstromkreis durch den Widerstand
23. Die Batterie 2o Wirkt als Reglerbatterie, um eine konstante Spannung im Arbeitsstromkreis
aufrechtzuerhalten. Sie regelt, indem sie sich mehr oder weniger entladet, je nachdem
die Spannung an den Klemmen des Arbeiterstromkreises das Bestreben zu Schwankungen
zeigt. In Fahrt sind unter der Voraussetzung, daß keine Lampen brennen, beide Batterien
parallel geschaltet, so daß jede derselben eine Ladung vom Generator erhält. Der
Gesamtstrom vom Generator verteilt sich auf die beiden Batteriesetze im Verhältnis
ihres Ladungszustandes. In jedem Falle registriert der Amperestundenmesser 22 das
genaue Maß der Batterieladungen. ' Wenn der Amperestundenmesser volle Ladung der
Batterien anzeigt, werden die Kontakte 34,35 geschlossen. Sie schließen den Stromkreis
durch die Spule 33 und schließen den Schalter 32. Hiermit wird der Widerstand 31
unmittelbar an die Generatorklemrnen angelegt. Der Strome durch den Widerstand 31
geht durch die Spule 36 von geringem Widerstande hindurch, welche den Schalter,32
in fest geschlossener Lage hält.. Die Spule 33 von hohem Widerstand ist jetzt kurzgeschlossen;
so daß kein Strom durch sie hindurchgeht und demgemäß die Kontakte des Amperestundenmessers
keinen unter Strom stehenden Kontakt zu, öffnen haben. her Wert des Widerstandes
31 kann so bemessen sein, daß der durch die Riemenspannung bedingte volle
Strom des Generators durch den Widerstand hindurchfließt und praktisch die Volladespannung
der Batterien entwickelt. Die in der Ladeschaltung befindliche Batterie liegt hierbei
einfach ohne Arbeitsleistung im Stromkreis, während die andere Batterie fortfährt,
den für die Lampen erforderlichen Strom zu liefern. Diese Zustände dauern so lange,
bis der Zug zum Stillstand kommt. Alsdann schaltet der Schalter 32 aus, und alles
kommt wieder in die normale Stellung zurück.
-
Was die Ausführungsform nach Abb.3 anbetrifft, so ist die Wagenachse
mit 4o bezeichnet. Sie ist mit einer Riemenscheibe 41 versehen, welche durch einen
Riemen 42 mit einer Scheibe 43 an dem Generator 44 verbunden ist. Auf der Welle
45 des letzteren ist ein durch Fliehkraft bewegliches Glied 46 verschiebbar angeordnet,
das mit Schaltmessern 47 und 48 versehen ist. Diese können mit feststehenden Schaltkontakten
49, 50, 51, 52 und 53 zusammenwirken, die so, wie gezeichnet, verbunden sind.
-
In beliebiger geeigneter Weise ist mit dem Gestell des Generators
ein mit Mutterge-,,vinde versehener Teil 54 verbunden. Mit diesem wirkt eine mit
Gewinde versehene Welle 55 zusammen. Wenn letztere in der einen oder anderen Richtung
gedreht wird, so wird das Glied 54 und damit auch der Generator 44 so bewegt, daß
der Riemen 42 entweder angespannt oder schlaffer gemacht wird. Die Verbindung zwischen
der Welle 55 und dem Generator 44 ist nur schematisch angedeutet. Die Darstellung
genügt aber, um den Gedanken zu veranschaulichen, nach welchem die Vorrichtung arbeitet.
-
Auf der Welle 55 sind ein Paar Schalträder
56,57 gelagert,
deren Zähne nach ent-
| gegengesetzten Richtungen weisen. In der |
| "Zeichnung ist die Darstellung so gehalten, als |
| ob die Achse der Schalträder 56 und ;7 recht- |
| winklig zur Achse der Welle 55 stünde, was |
| natürlich nicht der Fall sein kann, wenn |
| diese Schalträder unmittelbar auf der Welle |
| 55 sitzen würden. Die Zeichnung soll aber |
| nur zum Ausdruck bringen, daß, wenn die |
| Schalträder 56 oder 57 in der einen oder |
| anderen Richtung gedreht werden, die Welle |
| 55 entsprechend gedreht werden inuß. 11!t |
| :!ein Schaltrad 56 wirkt eine Klinke ;8 zu- |
| sanimen, während mit dem Schaltrad 5; die |
| Klinke 59 zusammenwirkt. Die Klinken 58 |
| und 59 sind miteinander starr verbunden und |
| sind an dem Kniehebel 6o gelenkig gelagert. |
| Die Stellung der Klinken 58 und ;9 wird |
| durch den Arm 61 bestimmt. Wenn dieser |
| herabgedrückt wird, so greift die Klinke 58 |
| in das Schaltrad 56. und Klinke 5d geht von |
| dem Rad 57 frei. Wenn aber die Stange 6i |
| in gehobener Stellung ist, dann ist Klinke 58 |
| frei von dein Schaltrad 56, lind die Klinke |
| 59 steht dann in Eingriff mit dem Schalt- |
| rad 57. Die Lage des Armes 61 wird durch |
| die Stellung des Hebelarmes 62 bestimmt, |
| welcher bei 62a gelenkig gelagert ist und wie |
| folgt wirkt. |
| Der Kniehebel 6o kann schwingbar auf |
| derselben Welle wie die Schalträder 56 und 57 |
| sitzen. Erbes itzt einen Schlitz63, |
| welcher |
| einen Kurbelzapfen 64 aufnimmt. Dieser |
| ragt aus einem Schraubenrad 6 5 hervor. |
| Wenn letzteres gedreht wird, so schwingt der |
| Zapfen 64 den Kniehebel 6o hin und hei-. |
| Wenn entweder Klinke 58 oder Klinke 59 in |
| Eingriff mit denn zugehörigen Schaltrad ist, |
| so ergibt sich hieraus eine Drehung der |
| Welle 55. Das Schraubenrad 65 wird mit- |
| tels einer Schnecke 66 gedreht, welche von |
| einem Hilfsmotor 6; gedreht werden kann. |
| Der Hebelarm 62, welcher die Stellung der |
| Stange 61 steuert, besitzt einen Bügel 68, der |
| die genannte Stange umfaßt. Der Hebelarm |
| 62 wird durch den Kern 69 einer Span- |
| nungssPule 70 und Hauptstromspllle 71 ge- |
| steuert, wie nachstehend erläutert. |
| Bei dein gezeichneten System sind zwei |
| Sammlerbatterien 72 und ;., vorhanden, die |
| finit gleichen Polen. beispielsweise den nega- |
| tiven Polen. miteinander verbunden sind. |
| Die anderen Pole der Batterien sind initein- |
| ander durch einen Widerstand 74 verbunden. |
| Die negativen Klemmen sind an einen Arn- |
| perestundenmesser 7; angeschlossen. dessen |
| andere Seite mit einem der stromführenden |
| Leiter des Systems verbunden ist. Der Arn- |
| perestundenmesser kann von beliebiger Aus- |
| führung sein, sollte aber vorzugsweise der- |
| j enigen Art angehören, welche ihr Registrier- |
| Verhältnis bei Umkehr des hindurchfließenden |
| Strc.ines selbsttätig ändert. Ein solcher |
| Amperestundenmesser kann so kalibriert sein, |
| (laß die Batterieverluste ausgeglichen werden |
| und demgemäß jederzeit der verfügbare La- |
| litillgSbetrag der Sammlerbatterien angegeben |
| wird. Der Amperestundenmesser ist mit |
| einem feststehenden Kontakt 76 und einem |
| beweglichen Kontakt 77 versehen. Wird der |
| Stromkreis durch diese Kontakte geschlossen, |
| so wird dadurch der Stromkreis der Span- |
| nungsspule 7o geschlossen. Der Generator 44 |
| ist mit einer \ ebenschlußfeldwicklung 78 Ver- |
| sehen. Der Stromkreis zu dieser ist offen, |
| wenn der Generator außer Wirksamkeit ist. |
| Zwei Sammlerbatterien sind dargestellt, |
| weil bei dem Stonesvstein meist zwei Bat- |
| terien Verwendung finden. Bei der prak- |
| tischen Ausführung sind Schalter vorgesehen, |
| um die #',am,inlerbatterien in gewissen Zeit- |
| abständen umzuschalten und den Widerstand |
| ;.4 kurzzuschließen, wenn man die Batterien |
| 72 und 7 3 vollständig parallel zu schalten |
| wünscht. Diese Schalter sind als nicht zur |
| Erfindung gehörig auf der Zeichnung nicht |
| dargestellt. 'Man ersieht ohne weiteres, daß |
| eine der Batterien 72 oder 73 in der Lage ist, |
| durch den Generator 4.1. geladen zu werden, |
| während' die andere dahin wirkt, die Span- |
| nung im Arbeitsstromkreis zu regeln. Statt |
| zwei Batterien braucht man auch nur eine |
| Batterie zu benutzen. In diesem Falle |
| kommt natürlich der Widerstand 74 in Fort- |
| fall und irgendein anderes bekanntes Mittel |
| ist zur Konstanthaltung der Lampenspannung |
| zu benutzen. |
| Die verschiedenen Verbindungen sind aus |
| der Zeichnung ersichtlich und ergeben sich |
| aus nachstehender Beschreibung einer Wir- |
| kungsweise des Systems. Wenn man den |
| Betrieb bei bewegungsloser Wagenachse be- |
| ginnt, so befindet sich das Glied 46 in der |
| durch die Zeichnung veranschaulichten Stel- |
| lung. Wenn die Wagenachse gedreht wird, |
| so treibt der Riemen .I2 die Welle 45. Dreht |
| die Welle 45 sich mit genügender Geschwin- |
| digkeit, so wird der Fliehkraftregler 46 nach |
| rechts bewegt und bringt das Schaltmesser 47 |
| zum Eingriff mit den Kontakten 49 und 50. |
| Dann fließt Strom von der positiven Seite der |
| Batterie 72 durch Kontakt 47, Generatorfeld- |
| stromkreis 78, Hauptstromspule 71, Ampere- |
| stundenmesser 75 zurück zur negativen Seite |
| der Batterie. Der Generator 44 wird so erregt |
| und erzeugt Strom, der vor. der positiven |
| Seite des Generators durch den Hilfsmotor 67 |
| zur negativen Seite des Generators fließt. Der |
| Hilfsmotor 67 wird in Drehung versetzt, um |
| das Schraubenrad 65 und dadurch den Knie- |
| hebel 6o zu drehen. Zu dieser Zeit steht, |
| da die elektromagnetische Kraft der Haupt- |
| stroinsPule 71 nur gering ist, der Kern 69 in |
seiner tiefsten Lage, so daß die Klinke 59 mit dein Schaltrade
57 in Eingriff steht. Die Schwingbewegung des Hebels 6o bewegt
da-
her durch
die Klinke 59 das Schaltrad 57 und die Gewindespindel 55 den Generator 44 in solche
Lage, d aß der Riemen q.2 gespannt wird. Hierdurch ergibt sich eine Geschwindigkeitssteigerung
der Generatorwelle 45. Das durch Fliehkraft bewegliche Glied 46 wird in die äußerste
Rechtslage bewegt und bringt den Kontakt 47 zur Berührung mit den Kontaliten 49,
5o ,und 5i. Ferner wird Kontakt 48 zur Berührung mit den Kontakten 52 und 53 gebracht.
Der von dem. Generator 44 erzeugte Strom fließt nun von der positiven Klemme des
Generators durch die Kontakte 5 i, 47 und So zu den Sammlerbatterien, von da durch
den Amperestundenmesser 75, durch die Spule 71 und die Kontakte 53, 48 und 52 zurück
zur negativen Klemme des Generators. Wenn der Lampenstromkreis geschlossen ist,
fließt ein Teil des Generatorstromes durch durch die Lampen. Dieser Lampenstrom
wird durch den Amperestundenmesser 75 nicht gemessen, da der Messer im Batteriezweig
liegt. Ebensowenig wird irgendwelcher örtliche Strom zwischen den Batterien 72 und
73 durch den Amperestundenmesser gemessen. Letzterer registriert nur die genaue
Ladung und Entladung der Sammlerbatterien, indem der bewegliche Kontakt des, Messers
durch den in die Batterien fließenden Ladestrom in der einen Richtung und durch
den aus den Batterien fließenden Entladestrom in der anderen Richtung gedreht wird.
Der SchaltradmechaniSmuS 59, 57 fährt fort, die Gewindespindel' 55 zu drehen, bis
der Riemen 42 unter die richtige Spannung gebracht ist, um die gewünschte Stromleistung
des Generators hervorzurufen, die durch die Hauptstromspule 71 gemessen wird. Bei
jedem Anwachsen des Stromes über einen bestimmten Wert wird der Kern 69 gehoben,
um die Klinke 59 außer Eingriff .mit dem Sch-altrade 57 zu bringen. Wenn der Strom
das Bestreben zeigt, stark anzuwachsen, so wird. die Klinke 58 zum Eingriff mit
dem Schaltrad 56 gebracht und dreht die Gewindespindel 55 in der gewünschten, Richtung,
so daß der Riemen 42 entspann wird und schlüpfen kann. Die Stromlieferung wird so
auf dem bestimmten Wert gehalten.
-
Wenn eine genügende Anzahl von Amperestunden den Batterien zwecks
Ladung derselben geliefert worden ist, so kommt der bewegliche Kontakt 77 zur Berührung
mit dem festen Kontakt 76 des Amperestundenmessers und schließt einen Stromkreis
von der positiven Seite der Batterie 72 zu den Kontakten 50, 47, 54 Spannungsspule
70, Kontakt 77, Kontakt 76 zur negativen Seite der Batterie. Die Spulen
70 und 71 sind so getvunden, daß sie sich verstärken, und üben eine Zusammenwirkung
aul, den Kern 69 aus, .um die Klinke 58 zum Eingriff mit dein Schaltrad 56 zu bringen
und die Welle 55 so zu drehen, daß der Riemen entspannt wird. Die Wirkung der Spule
70 zusätzlich zu derjenigen der Spule 71 ist vorzugsweise genügend groß,
um die Zugwirkung des Riemens 42 auf die Scheibe 43 so weit zu verringern, daß die
Generatorspannung auf die Spannung der vollgeladenen Batterie sinkt. Dann fließt
kein Strom in der Spule 71, und die Spule 7o steuert die Schaltvorrichtung
so-, daß der Riemen die richtige Zugwirkung beibehält. Daher besteht trotz abgeworfener
Generatorbelastung kein Bestreben des Generators zu übermäßiger Geschwindigkeitssteigerung.