DE39305C - Neuerungen in dem Verfahren und den Apparaten zur Regulirung elektrodynamischer Motoren, speziell für Eisenbahnzwecke - Google Patents

Description

KAISERLICHES

ΡΑΤΕΝΤΑΜΤΛΐ

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betriebsoder Regulirungsart eines bewickelten elektrodynamischen Motors mit Nebenschlufsschaltung in einem Stromkreise von constanter Potentialdifferenz.

Die Regulirungsart besteht zunächst darin, dafs der Motor mit einem sehr starken erregenden Felde und mit einer geringen Potentialdifferenz an den Klemmen des Armaturstromkreises in den Stromkreis eingeführt wird, wodurch der Motor langsam zu laufen beginnt, worauf der Armaturstromkreis allmälig gesteigert wird, bis dieser Stromkreis das volle Potential erreicht; dann wird, um die Geschwindigkeit noch weiter zu steigern, die Stärke des erregenden Magneten abgeschwächt, worauf dann während des Betriebes des Motors dessen Geschwindigkeit und Kraft durch Verstärkung und Abschwächung des erregenden Magneten verringert oder vergröfsert wird.

Zur Ausführung dieses Verfahrens ist es nöthig, den Motor mit Vorrichtungen auszurüsten, durch welche die Stärke des erregenden Magneten und der Strom in der Armatur unabhängig von einander regulirt werden können, so dafs die Veränderungen des einen den anderen nicht beeinflussen. Zu diesem Zweck kann ein justirbarer Widerstand in den erregenden Stromkreis und ein zweiter in den Armaturstromkreis eingeschaltet, öder es kann der justirbare Widerstand in den Armaturstromkreis eingeschaltet und zur Veränderung des magnetisirenden Effects der erregenden Spulen eine beliebige bekannte Methode angewendet werden.

Erfinder schlägt jedoch die Anwendung eines nachstehend beschriebenen Apparates vor, in welchem die unabhängige Regulirung des Feldes und der Armatur durch die Bewegung eines einfachen Umschalters bewirkt wird. Dieser Apparat besteht aus folgenden Theilen: 1. aus einer Anzahl Widerstandsspulen in dem erregenden Stromkreise des Motors und den dazu gehörigen Contactklemmen; §. aus einer Gruppe von Widerstandsspulen in dem Armaturstromkreise und den Contactklemmen; 3. aus einem langen Contactklotz in dem Armaturstromkreise, der mit diesen erregenden Widerstandscontacten in Berührung bleibt; 4. aus einem ähnlichen langen Contactklotz in dem erregenden Stromkreise, der mit den Armaturwiderstandscontacten in Berührung bleibt, und 5. aus einer beweglichen Klemme, die mit dem Speisungsstromkreise verbunden ist und zwischen den genannten erregenden Widerstandscontacten und dem Armaturstromkreiscontact, sowie zwischen den genannten Armaturwiderstandscon·^ tacten und dem erregenden Stromkreiscontact verschoben werden kann.

Wenn sich der bewegende Contact zwischen den Armaturwiderstandscontacten und dem langen Contact des erregenden Stromkreises hinbewegt, so wird Widerstand in den Armaturstromkreis ein- und aus demselben ausgeschaltet, während der erregende Stromkreis nicht beeinflufst wird; die weitere Bewegung bringt den Contact zwischen die erregenden Wider-

standscontacte und den langen Armaturwiderstandscontact, was den erregenden Stromkreis ohne Beeinflussung des Armaturstromes verändert. . .

Die gekennzeichnete Vorrichtung kann bei einer elektrischen Eisenbahn zur Verwendung kommen, bei welcher nur ein Motor zum Betriebe verwendet wird; werden jedoch zwei oder mehr Motoren auf demselben Wagen oder Wagenzug aufgestellt, um letzteren fortzubewegen, so empfiehlt es sich, diese sämmtlichen Motoren gleichzeitig zu reguliren und den allen gemeinsamen Regulirapparat auf einem Wagen oder an einem Punkt anzubringen, so dafs ein Mann sämmtliche Motoren auf dem Wagen oder Zuge reguliren kann.

Zu diesem Zwecke wird für sä'mmtliche Motoren ein gemeinsamer Armatur- und ein gemeinsamer erregender Stromkreis angeordnet, wobei sich sämmtliche erregende Magnete zu sämmtlichen Armaturen im Nebenschlüsse befinden; jeder .dieser Stromkreise ist mit einem regulirbaren Widerstand versehen, um die erregenden Magnete von der Armatur unabhängig leguliren zu können. Auch kann noch in den gemeinsamen erregenden Stromkreis oder in den gemeinsamen Armaturstromkreis ein Stromumschalter eingesetzt werden, oder es kann ein solcher in einen jeden dieser Stromkreise eingeschaltet sein. ......

Auf diese Weise kann die Bewegung sämmtlicher Motoren umgekehrt werden. Der oder die Stromkreisumschalter kann oder können natürlich auch bei einzelnen stationären oder bei einem Lokomotivmotor Anwendung finden.

Die. erregenden Magnete der Motoren können in ihrem_: gemeinsamen Stromkreise in Hintereinanderschaltung, in Parallel- oder vielfacher Hintereinanderschaljung angeordnet sein und können auch die Armaturen in einer dieser verschiedenen Weisen verbunden, werden.

Werden zwei oder mehrere festliegende Motoren mit einander verwendet, so können sie in derselben eben beschriebenen. Weise wie die Lokomotivmotoren angeordnet und betrieben werden.

Die unabhängige Regülirung des Feldes und der Armatur in Eisenbahnmotoren erweist sich aber aufserdem noch als ein besonderer Vprtheil. Erfinder empfiehlt bei Eisenbahnen eine Methode zum Bremsen eines Zuges, welche in der Steigerung der elektromotorischen Gegenkraft des oder der den Zug bewegenden Motoren besteht, bis diese Kraft die anfängliche elektromotorische Kraft auf der Linie erreicht. Dies wird durch Verstärkung der erregenden Magnete bewirkt, und ist es daher nöthig, dafs diese ohne Beeinflussung des Armaturstromes regulirt werden.

Fig. ι zeigt das Diagramm eines Motors, welcher mit den betreffenden Regulirvorrichtungen versehen ist, Fig. 2 ein ähnliches Diagramm, welches einen abweichenden Regulator für den erregenden Magneten darstellt.

i, 2 sind die Hauptleiter eines äufseren oder Speisungsstromkreises mit constanter Potentialdifferenz.

3,4 ist der Armaturstromkreis und 5,6 der erregende Stromkreis eines elektrodynamischen Motors A.

In dem erregenden Stromkreise 5, 6 befindet sich ein justirbarer Widerstand B, Fig. 1, und im Armaturström kreise 3,4 ein ebensolcher C.

Jeder dieser beiden Widerstände ist unabhängig von dem anderen zu reguliren. Um also die Stärke des erregenden Magneten zu vergröfsern, wird ein Theil des Widerstandes B aus dem Stromkreise ausgeschaltet, und zur Verringerung dieser Stärke wird mehr Widerstand B in den Stromkreis eingeschaltet, so dafs die Regülirung des erregenden Magneten ohne Beeinflussung des Armaturstromkreises bewirkt werden kann.

In ähnlicher Weise wird der Strom in der Armatur durch Regülirung des Widerstandes C und ohne Beeinflussung der .erregenden Magnete regulirt.

Mit diesen Regulirvorrichtungen für beide Stromkreise können in jedem Stromkreise auch ein Stromkreisumschalter D* oder JD^J vorgesehen sein, wodurch der Strom in jedem Stromkreise ohne Beeinflussung des anderen Stromkreises umgekehrt werden kann.

Der in Fig. 2 dargestellte Regulator für den erregenden Magneten besteht aus einem kreisförmigen Commutator E\ an dessen Contactklötze sich die Verbindungen 7, 7 anschliefsen.

Diese Verbindungen gehen von den Gruppen aus, in welche die erregenden Magnetspulen getheilt und welche zu einem geschlossenen continuirlichen ' Stromkreis verbunden sind. Jede Gruppe ist von dem einen Ende nach , dem anderen Ende des Kernes gewickelt, obgleich sie in der Zeichnung behufs deutlicherer Darstellung, auf den Kernen neben einander gewickelt liegen.

Der Hauptstromkreis ist mit den beiden drehbaren Armen α α auf dem Commutator E¹ verbunden; durch Bewegen dieser Arme auf dem Commutator wird der Strom in mehr oder weniger Gruppen erregender Spulen geleitet , wodurch die Stärke des erregenden Magneten unabhängig von der Armatur verändert wird. Da dieser Apparat auch die Umkehr des. erregenden Magnetismus bewirkt, so fällt hier der eine Stromumschalter D¹ weg.

In dem Armaturstromkreise befindet sich.ein justirbarer Widerstand C und ein Stromkreis-: umschalter D¹, wodurch der Armaturstromkreis unabhängig. regulirt wird, wje vorher.

Die Umschalter können zur Schliefsung und Unterbrechung der Stromkreise verwendet wer-

den, oder es können Hülfsumschalter zur Regulirung des Stromkreises vorgesehen werden.

Die Pfeilspitzen in der Zeichnung zeigen die Richtung des Stromes in den Stromkreisen.

Die Fig. 3 bis 6 beziehen sich auf einen einzigen Umschalter zur Regulirung beider Widerstände.

Fig. 3 zeigt das Diagramm eines Motors mit seinen Verbindungen, sowie den Apparat.

Fig. 4 zeigt einen verticalen Längsschnitt des Commutators, welcher zur Anwendung gelangt; Fig. 5 ist ein verticaler Querschnitt und Fig. 6 ein Grundrifs des Commutators.

A ist der in Nebenleitung bewickelte elektrodynamische Motor; 1, 2 sind die Linienleiter, von denen der genannte Motor Strom entnimmt.

B ist eine Gruppe von Widerstandsspulen, für den Armaturströmkreis, dessen Enden nach den Contactklötzen α α führen, Fig. 3, C eine ähnliche Gruppe von Widerständen für den erregenden Stromkreis, welche mit den Contactklötzen b b in Verbindung stehen. Gegenüber den Contacten α α und in einer Linie mit den Contacten b b liegt ein langer Contactklotz c, der in dem erregenden Stromkreise liegt; gegenüber den Contacten b b dagegen und in einer Linie mit den Contacten α α liegt innerhalb des Armaturstromkreises der längere Contact d.

Die Contacte α α und d sind in Bogenform auf einem isolirenden Streifen D, die Contacte b b und c in ähnlicher Weise auf einem Streifen E befestigt, Fig. 4 und 6.

Es empfiehlt sich, die Contacte von den . Streifen abstehen zu lassen, so dafs sie zwischen die Gabeln der gabelförmigen Contacte e und e¹ treten, welche an einem bei f drehbaren, zwischen den beiden Contactgruppen hin- und herbewegten Metallarm F sitzen.

An diesem Arm F ist das eine der Enden des Speisungsstromkreises constant angeschlossen. Befinden, sich die Contacte e e^l in der höchsten Stellung der Fig. 3, so sind alle Widerstandsspulen α α in den Armaturstromkreis eingeschaltet. Es ist demnach ein starker erregender Magnet- und- ein schwacher Armaturstrom vorhanden, wenn durch Einstellung des Umschalters G der Motor angelassen wird.

Werden dann die Contacte e e^l nach abwärts bewegt, so wird Widerstand aus dem Armaturstromkreise ausgeschaltet, während bei Bewegung des Contactes e auf dem langen Klotz c kein Wechsel in dem erregenden Stromkreise eintritt. Auf diese Weise wird der Armaturstromkreis allmälig auf das volle Potential gebracht, welches eintritt, wenn Contact e¹ an den untersten Contact a herankommt.

Um dann das magnetische Feld abzuschwächen und die Geschwindigkeit oder die Kraft; des Motors oder beides zu vergröfsern, werden die Göntacte e e¹ weiter nach unten bewegt; beim Vorübergang derselben von dem einen Contact b nach dem anderen werden die Widerstandsspulen C in den Stromkreis eingeschaltet Und das magnetische Feld allmälig abgeschwächt, während der Armaturstromkreis nicht beeinflufst wird, da sich der Contact e¹ auf dem langen Klotz d bewegt.

Die Enden der beiden Contactstreifen c und d stehen einander gerade gegenüber, so dafs beim Uebergang von den Armaturwiderstandscontacten auf die Contacte der Widerstände des erregenden Stromkreises der Stromkreis nicht unterbrochen wird.

In der Praxis werden diese Wirkungen dadurch erzielt, dafs der drehbare Arm F an den beiden Contactgruppen entlang bewegt wird. Hierdurch w'ird der Motor so eingerichtet, dafs er langsam zu kufen beginnt und seine Geschwindigkeit bis zum Maximum allmälig zunimmt. Während des Ganges des Motors kann sein erregender Magnet ohne Beeinflussung des Armaturstromes dadurch regulirt werden, dafs. die Stellung der bewegenden Contacte zwischen dem Contact c und den Contacten b b verändert wird. Dieselbe Wirkung wird erzielt, indem zunächst die eine und dann die andere der Regulirvorrichtüngen in Fig. 1 und 2 justirt wird.

In dem Längenschnitt der Fig. 4 sind nur die.Contacte für den Widerstand des-erregenden Stromkreises ersichtlich. Hier ist der nach den Contacten für den Armäturwiderstand führende Draht bei h abgebrochen.

G ist ein Umschalter zur Umschaltung des Armaturstromkreises und H ein ähnlicher Umschalter für den erregenden Stromkreis.

Der vorbeschriebene Apparat kann dazu verwendet werden, die Stromkreise des Feldes und der Armatur von zwei oder mehreren mit einander verbundenen Motoren zu reguliren.

Fig. 7 und 8 zeigen Diagramme, welche die Anwendung dieser Erfindung auf elektrische Eisenbahnen darstellen.

AA ist das eine, BB das andere Geleise einer elektrischen Eisenbahnlinie. Zwischen jedem Geleise liegt eine Zwischenschiene C, welche die eine Leitung des Stromkreises bildet, während die Hauptschienen und der Erdboden die andere Leitung bilden. Beide Geleise werden von einer, gemeinsamen Quelle D gespeist.

In Fig. 7 . befinden sich auf dem Geleise A A zwei elektrodynamische Motoren E und E¹. Diese Motoren sind als auf getrennten Rahmen angeordnet dargestellt, welche die Rahmen eines Wagens oder verschiedener Wagen desselben Zuges bilden können. .

In jedem Motor ist α die Armatur, b der erregende Magnet und c das Contacträdchen, welches der Zwischenschiene Strom entnimmt.

Die Stromkreise beider Motoren EE¹ sind folgende:

Von dem Contacträdchen c des einen Motors läuft ein Hauptdraht ι nach dem des anderen Motors, und ein Hauptdraht 2 von einer auf der Achse des einen Wagens aufruhenden Bürste nach einer gleichen Bürste an der anderen Achse, so dafs diese Drähte 1 und 2 die beiden Linien des Stromkreises für beide Motoren bilden.

Vom Leiter 1 zweigt ein Draht 3, vom Leiter 2 ein Draht 4 ab; Draht 3 läuft nach den Drähten 5,5, welche je nach dem einen Ende der erregenden Magnete des Motors laufen; ebenso läuft Draht 4 nach den Drähten 6, 6, welche entsprechend nach dem anderen Ende der erregenden Magnete laufen.

Auf diese Weise sind die beiden erregenden Magnete zwischen den Drähten 3 und 4 in gemeinschaftlichem Schliefsungskreise angeschlossen.

Mit den Drähten 3 und 4 ist ein Stromumschalter d verbunden, um den Strom in den erregenden Magneten umzukehren; in Draht 3 ist ein justirbarer Widerstand e eingelegt, um den beide Elektromagnete erregenden Strom zu verändern und dadurch gleichzeitig die Stärke der beiden Magnete ohne Beeinflussung des Motorenarmaturenstromkreises zu reguliren.

Mit den Drähten 1 und 2 können ferner in Verbindung gebracht werden ein Draht 7, welcher mit den Drähten 8, 8 verbunden ist, die nach je einer Commutatorbürste der Motoren gehen, und ein Draht 9, der nach den Drähten 10, 10 abgeht, welche nach den anderen Commutatorbürsten laufen.

Hierdurch werden die Armaturen beider Motoren, wie die beiden erregenden Magnete in einen gemeinschaftlichen Stromkreis (Parallelschaltung) zu einander und zu den beiden erregenden Magneten in eine Nebenschliefsung gebracht. In die Drähte 7 und 9 ist ein ; Stromumschalter g und ein justirbarer Widerstand/eingeschaltet, wodurch der Strom beider Armaturen regulirt und umgekehrt wird, ohne die Stärke der erregenden Magnete zu beeinflussen. Die Widerstände befinden sich gerade in der Stellung zum Anlassen des Motors, indem jeder Widerstand aus dem erregenden Stromkreise ausgeschaltet, der Widerstand dagegen in den Armaturstromkreis eingeschaltet ist. Auf dem Geleise BB laufen die Motoren E'² E³; die Hauptdrähte 1, 2. sind wie vorher angeordnet. Vom Drahte 1 läuft nach Draht 2 eine Leitung 11, welche die erregenden Magnete beider Motoren in Hintereinanderschaltung einschliefst, wie auch ein Stromkreis 12,12 sich abzweigt, welcher beide Armaturen in Hintereinanderschaltung einschliefst. Im Stromkreise 11 liegt der regulirbare Widerstand e und der Stromumschalter d, wodurch gleichzeitig beide erregenden Magnete verändert und umgekehrt werden; ebenso befindet sich im Stromkreise 12 der Widerstand und der Stromumschalter g, wodurch der Strom beider Armaturen regulirt .wird, wobei die Regulirung jedes Stromkreises unabhängig von derjenigen des anderen ist. In der- Zeichnung ist kein Widerstand in den Stromkreisen, so dafs also das volle Potential an den Armaturklemmen und schwache erregende Magnete bestehen.

Auf dem Geleise A A, Fig. 8, befinden sich die Motoren E* E^h. Von Draht 1 geht ein Draht 13, welcher beide erregende Magnete in Hintereinanderschaltung einschliefst und nach dem Drahte 2 zurückläuft. Ebenso geht vom Drahte 1 ein Draht 14 und vom Drahte 2 ein Draht 15 (welcher einen Theil des Drahtes 13 einschliefst) ab. Draht 14 steht mit den Drähten 16, 16 in Verbindung, welche nach den Commutatorbürsten beider Motoren gehen, während Draht 15 nach den Drähten 17, 17 geht, welche nach den anderen Commutatorbürsten laufen. Auf diese Weise befinden sich beide Armaturen zu einander in gemeinschaftlichem Stromkreise (Parallelschaltung), zu den beiden hinter einander geschalteten erregenden Magneten dagegen im Nebenschlüsse.

Im Armaturstromkreise befindet sich der Stromumschalter g, im erregenden Stromkreise der Umschalter d.

In dieser Figur hat der justirbare Widerstand die oben schon beschriebene Form, nach welcher derselbe Contactarm /2 entlang der Contacte i des erregenden Widerstandes und entlang der Contacte k des Armaturwiderstandes bewegt wird, wodurch zunächst die Armatur vergröfsert und, nachdem der Motor zu laufen begonnen, das Feld abgeschwächt werden kann.

In dieser Figur befindet sich kein Widerstand im Armaturstromkreise und ist in dem erregenden Stromkreise ein Theil des gesammten Widerstandes eingeschaltet.

Die Motoren E⁶E⁷ auf Geleise BB der Fig. 8 haben ihre Armaturen in Hintereinanderschaltung und ihre erregenden Magnete in Parallelschaltung. Die Armaturen liegen im Stromkreise 18, 18, der von 1 nach 2 geht, während die erregenden Felder in gemeinschaftlichen Schliefsungsstromkreisen 21,21 von den Drähten 19 und 20 liegen, die von den Drähten 1 und 2 abgehen. . Auch hier sind, wie vorher, Regulirvorrichtungen vorgesehen In vorliegendem Falle ist die Stellung der Widerstände genau dieselbe wie vorher.

Die Stromkreisumschalter können dazu dienen, die Stromkreise, in denen erstere eingesetzt sind, zu schliefsen und zu unterbrechen. Befinden sich mehrere Motoren auf demselben Zuge, so gehen die Stromkreise von dem einen Wagen nach dem anderen und sind die - Stromkreis-

regulirvorrichtungen für den gesammten Zug auf einem Wagen untergebracht.

Danach kann also eine beliebige Anzahl von Motoren in einer der oben beschriebenen Weisen verbunden und angeordnet werden. Auch können zwei Motoren auf demselben Gestell eines Wagens, wenn gewünscht, untergebracht werden.

Die Erfindung ist in vorstehend nur auf einfache, in Nebenleitung bewickelte Motoren beschrieben worden; es können aber dieselben Methoden und Apparate zur Regulirung auf einem beliebigen Motor Anwendung finden, bei dem sich das Hauptfeld zur Armatur im Nebenschlufs befindet, gleichviel ob eine cumulative oder differentiale Spüle mit der Armatur in Hintereinanderschaltung vorhanden ist oder nicht.

Der Ausdruck »im Nebenschlufs bewickelt« in den Ansprüchen soll jedwede Form der Maschine decken, in welcher sich das Hauptfeld zur Armatur im Nebenschlüsse befindet.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Behufs allmäliger Steigerung der Potentialdifferenz des Armaturstromkreises und darauf folgender Abänderung des Stromes in den Feldmagneten die Anordnung eines langen Contactes (c) für den erregenden Magnetstromkreis, gegenüber den Widerstandscontacten (a) für den Armaturstromkreis und eines langen Contactes (d) für den letzteren, gegenüber den Widerstandscontacten (b) für den erregenden Stromkreis, in Verbindung mit der Anordnung der Contacte (c b) in einer Linie und mit der Anordnung der Contacte (a d) in einer gegenüberliegenden Linie, dergestalt, dafs durch einen zwischenliegenden beweglichen und mit dem Zuführungsstromkreise verbundenen Contact (e e^l) die Regulirung der Widerstände bewirkt werden kann.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.