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Vereinigter Schalt- und Regelapparat für mit veränderlicher Geschwindigkeit
umlaufende Stromerzeuger. Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalt- und Regelapparat
für mit veränderlicher Geschwindigkeit umlaufende Stromerzeuger, bei welchem von
zwei selbsttätig einstellbaren Tirrilunterbrechern der eine in Abhängigkeit von
der Spannung, der andere in Abhängigkeit von der Stromstärke einen den beiden Reglern
gemeinsamen, unveränderlichen Widerstand periodisch in den Erregerstromkreis des
Stromerzeugers ein- und ausschaltet.
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Bei einem Schalt- und Regelapparat dieser an sich bekannten Art werden
nun gemäß der Erfindung die Wicklungen beider Regler auf die beiden in voneinander
unabhängigen -magnetischenKreisen liegenden Enden eines einzigen Kerns aufgebracht,
und durch einen dieser Magnetkreise gleichzeitig der Schaltanker zum Verbinden der
Dynamomaschine mit der Batterie betätigt.
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Die Zeichnung veranschaulicht zwei beispielsweise Ausführungsformen
des vereinigten Schalt- und Regelapparates.
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Die Abb. i zeigt schematisch eine teilweise Vorderansicht einer ersten
Ausführungsform. Die Abb.2 ist ein Schaltungsschema der elektrischen Verbindungen
gemäß der ersten Ausführungsform.
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Die Abb. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform von vorn, mit Schnitt
durch den Deckel. Die Abb. d. ist ein senkrechter Schnitt nach der Linie h-X der
Abb. 3.
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Die Abb. 5 -neigt ein Schaltungsschema der elektrischen Verbindungen
der zweiten Ausführungsform.
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Die beiden Ausführungsformen dienen zur Regelung der Beleuchtungsanlage
eines Schienenfahrzeuges mit den Lampen A (Abb. 2 und 5), die durch den Nebenschlußgleichstromerzeuger
B, der durch eine Achse des Fahrzeugs angetrieben wird, und mittels einer Sammelbatterie
C ohne Zwischenwiderstände gespeist werden. Die Anlage umfaßt zwei Vibrierregler
D, E, welche beide zur Regelung des Stromes in der Nebenschlußerregerwicklung
b dienen, wobei der eine Regler D
in Funktion der Spannung des Stromerzeugers
B, und der andere, E, in Funktion der Stromstärke wirkt. Zu diesem Zweck schließen
die beiden Regler während mehr oder weniger langer Zeitabschnitte einen gemeinschaftlichen
Widerstand a kurz, welcher in Reihe mit der Wicklung b in den Erregerstromkreis
geschaltet ist.
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Bei der ersten Ausführungsform (Abb. i und 2) ist das eine Ende des
Widerstandes a durch einen Leiter iz mit dem einen Ende der Wicklung b verbunden,
deren anderes Ende in dauernder Verbindung steht mit einem Leiter L, welcher den
negativen Pol des Ankers hl mit einem Pol der Batterie C und mit der einen Klemme
der Lampen A verbindet. Das andere Ende dieses Widerstandes a ist durch Leiter
k an einen Leiter m angeschlossen, der mit dem positiven Pol des Ankers b1
verbunden ist.
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Die beiden Regler besitzen ein gemeinsames Magnetgestell f, bestehend
aus einem gemeinsamen Kern f1 von kreisförmigem Querschnitt mit den Polstücken f2,
f3, aus einem quer zum Kern f1 angeordneten magnetischen NTittelstück f1 und endlich
aus einem parallel zum Kern f1 verlaufenden geradlinigen Teil f. Rechts vom Mittelstück
f4 befindet sich die dem Regler D zugehörige, feindrahtige Spule dl, die einerseits
durch einen Leiter o an den Leiter L und den negativen Pol des Ankers b1 und anderseits
durch einen Leiter p an den Leiter h und damit an den Leiter na und
den positiven Pol vom Anker b1 angeschlossen ist. Auf der linken Seite des Kernes
f l ist eine dem Regler E zugehörige Wicklung e aus dickem Draht aufgebracht, die
durch den Leiter q an den Leiter vla und durch den Leiter i- an den Leiter
s angeschlossen ist, der zum positiven Pol der Batterie C führt. Dieser Pol ist
durch Leiter t, in den ein Unterbrecher zc eingeschaltet ist, mit-der zweiten Klemme
der Lampen A verbunden. Die Polschuhe f2, f 3 vermögen die Platten g,
da aus magnetischem Material anzuziehen, die am Längsteil fl angelenkt sind
und der Wirkung der Federn i, j unterstehen. Die Platten g, 1a besitzen isolierte
Kontaktstücke 91, iol, die
unter der Wirkung der Federn i., j bestrebt
sind, auf den Gegenkontakten 92, io2 aufzuliegen, die auf den Klemmen i 11,
112 sitzen und mit den Leitern ra und k verbunden sind. Wenn die beiden Kontakte
g, io miteinander in Berührung sind, so ist der Widerstand a durch g, f5, h kurzgeschlossen,
und der Strom in der Erregerwicklung erreicht seinen Höchstwert. In der Zeichnung
nicht dargestellte Mittel sind vorgesehen, um die Spannung der beiden Federn i,
j zu regeln.
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Es sei nun angenommen, daß der Kontakt iol dauernd in Berührung mit
seinem Gegenkontakt io2 sei. Der Regler D wirkt alsdann in bekannter Weise wie ein
Schnellregler nach Tirrilar t, indem er mit seinen Vibrierkontakten 9l und 92 innerhalb
gewisser Geschwindigkeitsgrenzen die Klemmenspannung des Stromerzeugers B auf dem
gewünschten mittleren Wert dadurch hält, daß er den Widerstand a um so länger kurzschließt,
je mehr die Geschwindigkeit sinkt.
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Die '%bärkungsweise des Vibrierreglers E ist gleich wie die des Reglers
D, nur daß er nicht unter dem Einfluß der Klemmenspannung des Stromerzeugers B,
sondern unter dem Einfluß der Stärke des durch,ihn erzeugten Stromes steht. Der
Widerstand a. wird mit der Wicklung b während Perioden in Reihe geschaltet, die
um so länger sind, je mehr die Stromstärke zunimmt.
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Dadurch, daß man einzeln auf die Regelungsmittel der Federn
i, j wirkt, werden die Perioden verändert, während welcher der Widerstand
a für die gleiche Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges oder für eine gleiche Stärke
des Stromes des Stromerzeugers B in Reihe mit der Wicklung b geschaltet wird.
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Der Ein- und Ausschalter Q besitzt einen Flachanker v1, der auf dem
Mittelteil f'1 angelenkt und der Wirkung der Feder v unterstellt ist und durch das
zu diesem Zwecke nach unten verlängerte Polstück f2 (vgl. Abb. i und 2) angezogen
werden kann. Der Flachanker v1 ist fest mit ei -cm von ihm isolierten Kontakt y1
verbunden, der mittels Leiter r an Wicklung e angeschlossen ist und durch die Wirkung
von Feder v von seinem Gegenkontakt y2 getrennt wird.
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Wenn die Geschwindigkeit und die Spannung des Stromerzeugers B ausreichen,
wird der Stromkreis des Erzeugers B in y geschlossen und Strom in die Batterie C
und die Lampen A geliefert.
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Erreichen die Geschwindigkeit und die Spannung des Stromerzeugers
B wieder den untersten Grenzwert, so wechselt der in der Wicklung e fließende Strom
seine Richtung und wirkt im entgegengesetzten Sinne auf die Spule dl, so daß die
Platte v1 vom Polschuh f 2 nicht mehr angezogen und der Stromkreis des Erzeugers
B durch die Wirkung von Feder z, bei y unterbrochen wird. Die Widerstände der für
diese Wirkungsweise in Frage kommenden magnetischen Kreise sind entsprechend bemessen.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform (Abb. 3 und q.) ist das eine Ende
des Widerstandes a durch die Leiter rya, lal, n2 mit dem einen Ende der Wicklung
b verbunden, deren anderes Ende dauernd an den Leiter l angeschlossen ist. Das andere
Ende des Widerstandes a ist über die Leiter k, k1 an Leiter na und
den positiven Pol des Ankers b1 angeschlossen.
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Die beiden Regler D, E besitzen das gemeinschaftliche i@-lagnetgestell
f, welches hier aus dem geradlinigen Kern f1 von kreisförmigem Querschnitt, aus
den beiden Polschuhen f2, f2, aus dem Mittelstück f1 und endlich aus einer zum Kern
f l parallelen Hülse f 5 mit dem Querschnitt eines umgekehrten U besteht.
Das Magnetgestell f sitzt auf einer Grundplatte 6 aus Isoliermaterial. Beidseitig
des Mittelstückes f1 sind die zwei feindrahtigen Spulen dl, d2 des Reglers
D angeordnet, welche hintereinandergeschaltet und einerseits über den Leiter
o an Leiter d und den negativen Pol von Anker b1 und anderseits über die Leiter
p, q, an Leiter m und damit an den positiven Pol des Ankers b1 angeschlossen sind.
Der positive Pol der Sammelbatterie C ist durch die Leiter t1, t, in welche
ein Unterbrecher u eingeschaltet ist, mit der zweiten Klemme der Lampen A verbunden.
Die. Polschuhe f l, f 3 können die aus magnetischem Material hergestellten
und von den Federn i, j
getragenen Platten g, h mit isolierten Kontakten g1,
iol anziehen. Diese Kontakte sind unter der Wirkung der Federn i, j bestrebt,
in Berührung zu bleiben mit den von den Bügeln i 11, 112 getragenen Kontakten g2,
i o2, die mit den Leitern k, n verbunden sind. Die Bügel i il, i 12 sind
an der Hülse f 5 befestigt und mit Schrauben 12, 13 versehen, deren Spitzen die
Federn i, j berühren und zur Regelung der Federspannung dienen. Die beiden Platten
g, h sind elektrisch miteinander verbunden.
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Indem man einzeln auf die Schrauben 12, 13 wirkt, werden die Spannungen
der Federn i, j und die Perioden besonders geregelt, während welcher der Widerstand
a für dieselbe Fahrgeschwindigkeit bzw. für die gleiche Stromstärke des Stromerzeugers
B mit der Wicklung b in Reihe geschaltet :ist.
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Der Ein- und Ausschalter Q besitzt eine Feder v, die mit ihrem einen
Ende am Mittelstück f 4 befestigt ist und die Platte v1 trägt, die von dem zu diesem
Zweck nach unten verlängerten Polstück f 3 angezogen werden kann. Die Feder v bildet
ein Stück mit einer
von ihr isolierten Lamelle w, die mit dem Leiter
r verbunden und an welche der Kontakt y1 befestigt ist.
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Der Stromerzeuger B ist so bemessen, daß er die Sammelbatterie voll
aufladen kann, beispielsweise auf 2,5 Volt, während Lampen für eine L\ormalspannung
von z. B. 2,2 Volt für ein Batterieelement vorgesehen sind und durch .eine Überspannung
von 2,5 Volt beschädigt werden könnten. Unter diesen Umständen darf die Sammelbatterie
C nur bei ausgeschalteten Lampen A aufgeladen werden. Man stellt dann die Feder
i am Anker g derart ein, daß die Erregung des Stromerzeugers B auf den unteren Wert
sinkt, während die Lampen A im Betriebe sind. Außerdem ist eine Wicklung il 4es
Elektromagneten i zwischen die Leiter t, il, d. h. zwischen die Batterie C und die
Lampen A geschaltet, so daß sie von Strom durchflossea wird, sobald eine Lampe im
Betrieb ist. Der Kern 1z des Elektromagneten i zieht alsdann die Platte 2 an, die
mit einem Winkel 3 versehen ist, welcher in dem gewünschten Sinne auf die Feder
i wirkt. Es ist zu beachten, daß, um das Schaltungsschema zu vereinfachen, die Verbindung
zwischen den Platten g, h und infolge hiervon die Lage ihrer Drehpunkte in Abb.5
als oben im Gehäuse vorhanden bezeichnet sind, während sie in Wirklichkeit, entsprechend
Abb. 3, unten vorgesehen sind. Diese Darstellungsart bedingt, daß gemäß Abb.5 der
Winkel 3 .im ungekehrten Sinne als wie nach Abb. 3 auf die Feder i wirkt.
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Um das Aufladen der Sammelbatterie zu unterbrechen, wenn diese voll
aufgeladen ist, ist ein zweiter Elektromagnet 4 vorgesehen, dessen Wicklung 41 durch
einen Leiter 8 einerseits an den Leiter q und anderseits an den Leiter o angeschlossen
ist, so daß sie dem Unterschied der Spannung zwischen den beiden Polen des Stromerzeugers
B untersteht. In seinem Ruhezustand hält der Anker 5 die beiden Kontakte 141, 14'
miteinander in Berührung, die mit dem Leiter n' bzw. mit dem Leiter n2 verbunden
sind und alsdann den Stromkreis der Erregerwicklung schließen. Wenn der Elektromagnet
4 den Anker 5 anzieht, so werden sich die beiden Kontakte 141 und i42 unter der
Wirkung einer Feder 13
trennen, und der erregungslos werdende Stromerzeuger
B kann die Sammlerbatterie C nicht weiter aufladen. Nachdem der Anker 5 in die Stellung
gelangt ist, in welcher die Kontakte i41, i4.2 getrennt sind, wird er in derselben
durch die Nase 161- einer Lamelle 16 zurückgehalten, die mit Feder 15 ein
Stück bildet. Es wird daher notwendig, daß, sobald der Batterie C Strom entnommen
und ihre neue Aufladung nötig wird, die Nase z61 in ihre vorherige Stellung zurückgebracht
und daß Anker 5 die Kontakte i41, i42 neuerdings miteinander in Berührung hält.
Die Platte 2 des Elektromagneten i, der beim Einschalten einer der Lampen A erregt
wird, ist durch eine Stange 17 mit dem einen Ende eines Hebels 18 verbunden, dessen
anderes abgerundetes Ende die Nase z61, sobald der Elektromagnet i erregt ist, von
rechts nach links bewegt, so daß der Anker 5 unter der Wirkung von Feder 7 seine
vorherige Stellung wieder einnehmen kann, worauf der Stromerzeuger B wiederum erregt
wird.
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Wie die Erfahrung nachgewiesen hat, gestattet die beschriebene Ausführungsform
eine gute selbsttätige Regelung des Netzes, ohne daß der Stromerzeuger B mit Hilfsbürsten
ausgerüstet oder mit einer Verbundwicklung oder Quererregung o. dgl. versehen ist,
und zwar selbst wenn die ausnutzbare Geschwindigkeit zwischen Grenzwerten schwankt,
die recht erheblich auseinanderliegen.
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Die Anlage kann natürlich auch für die Regelung anderer als auf einem
Schienenfahrzeug untergebrachter Beleuchtungsnetze verwendet werden, z. B. auch
für ein solches auf einem Straßenkraftfahrzeug.