DE454821C - Anordnung zur Regelung von Wechselspannungen unter Verwendung eines angezapften Transformators mit Stufenschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung besteht in einer Anordnung zur Regelung von Wechselspannungen unter Verwendung eines Stufenschalters und eines Feinreglers, die beide miteinander mechanisch gekuppelt sind, wobei der Kommutator des Feinreglers so durchgebildet ist, daß die Bürsten des Reglers während des gesamten Regelvorganges mit unveränderlicher Geschwindigkeit weiterbewegt werden können, indem sie während des Schaltvorganges, d.h. während des Öffnens und Schließens der Stufenschalter, auf breiten Segmenten gleiten. In den Abb. 1 bis 6 sind Ausführungsbeispiele dargestellt. T ist ein Stufentransformator, an dessen Anzapfungen ein Zwischentransformator S mit Hilfe eines Stufenschalters mit den Einzelschaltern 1 bis 5 weitergeschaltet wird. Die Einzelschalter des Stufenschalters werden durch eine Welle mit aufgesetzten Nockenscheiben ein- und ausgeschaltet.

Der Feinregler besteht aus einem Hilfstransformator F, dessen Windungen über nicht dargestellte Widerstandsverbindungen an die Segmente K eines Kommutators angeschlossen sind. Der Kommutator hat doppelt soviel Segmente, wie Anzapfungen am Hilfstransformator vorhanden sind. Diese Segmente sind, wie in der Abbildung angedeutet, untereinander leitend verbunden. Auf dem Kommutator schleifen die Bürsten G und H, die von dem Kommutator eine veränderliche Spannung abnehmen und diese der Wicklung E des Zwischentransformators zuführen. M ist der Stromverbraucher, dem die geregelte Spannung aufgedrückt wird. Die Bürstenwelle B des Feinreglers ist mit der Nockenwelle A des Stufenschalters durch ein mechanisches Bindeglied, z. B. eine Kette oder Kettenräder, gekuppelt.

Damit das Öffnen und Schließen der Schalter ι bis 5 funkenlos vor sich geht, muß die Spannung der Wicklung D des Zwischentransformators gleich sein der Spannung zwischen zwei Anzapfungen am Haupttransformator. Es ist nun vorteilhaft, daß die Bürsten bei einem Regelvorgang, der sich auf mehrere Stufen erstreckt, nur einmal be* schleunigt und dann während des ganzen Regelvorganges mit unveränderlicher Geschwindigkeit bewegt werden, d. h. auch während des Öffnens und Schließens der Stufenschalter ι bis 5. Da sich die Spannung an den Schalterpolen während des Schaltvorganges nicht ändern darf, und andererseits erfmdungsgemäß die Bürsten sich mit unveränderlicher Geschwindigkeit bewegen sollen, so muß am Kommutator des Reglers eine Einrichtung getroffen werden, die die Spannungsänderung während des Regelvorganges verhindert. Diese Einrichtung besteht in der Anordnung an sich bekannter breiter Seg-

mente /, die das Potential zwischen den Bürsten G und H während des Schaltvorganges konstant halten.

Der Schaltvorgang spielt sich in der Regel folgendermaßen ab: Auf 'einer beliebigen Stufe seien die Schalter 3 und 4 geschlossen, und die Bürsten G und H stehen in der in Abb. ι gezeichneten Stellung. Soll jetzt auf die nächsthöhere Stufe übergegangen werden, dann öffnet Schalter 3. Wahrend d'es Öffnens bewegen sich bereits die Bürsten. Sobald Schalter 3 geöffnet hat, laufen die Bürsten auf die schmalen Segmente K. auf, und der eigentliche Regelvorgang beginnt. Wenn die Bürsten die schmalen Segmente durchlaufen haben und die breiten Segmente wieder berühren, beginnt Schalter 5 zu schließen. Von diesem Augenblick an ändert sich die Spannung nicht mehr, und Schalter 5 schließt funkenfrei. Die Bürsten kommen eist zum Stillstand, wenn Schalter 5 vollkommen geschlossen hat (vgl. Abb. 2 und 3).

Es ist zweckmäßig, zwischen der Bürstenwelle, die wahlweise durch ein Handrad, durch Druckluftkolben oder auch duicü rlnen Antriebsmotor ο. dgl. angetrieben werden kann, und der Nockenwelle der Stufenschalter eine sich periodisch ändernde Übersetzung einzuschalten. Eine solche Übersetzung ist z.B. ein Malteserkreuz (vgl. Abb. 2 und 3). An Stelle einer Schaltwalze, deren Schalter durch eine Nockenscheibe betätigt werden, können auch elektromagnetische öder pneumatische Schütze verwendet werden. Die Ventile der pneumatischen Schalter werden zweckmäßig durch eine Nockenwelle gesteuert, die mit der Bürstenwelle mechanisch gekuppelt ist. Die Ventile können aber auch elektrisch gesteuert werden durch Kontakte, die unmittelbar auf der Bürstenwelle angeordnet sind. Auf dieselbe Weise können auch die elektromagnetischen Schütze von der Bürstenwelle des Reglers aus gesteuert werden. Bei großen, mehrteiligen Lokomotiven kann es zweckmäßig sein, den Stufenschalter motorisch anzutreiben, während die Bürstenwelle, die sich leicht bewegen läßt, von Hand angetrieben wird. Auf diese Weise hat man den Regelvorgang vollkommen in der Hand und kann die Spannung nach Belieben schnell oder langsam erhöhen oder vermindern. Da die Schalter nur bei ganz bestimmter Bürstenstellung öffnen und schließen dürfen, so wird auch der Motor, der den Stufenschalter antreibt, zweckmäßig von der Bürstenwelle aus gesteuert.

Wenn der Stufenschalter und der Regler zusammen durch einen Hilfsmotor angetrieben werden, dann ist es zweckmäßig, in den Antrieb zwei oder mehr verschiedene Übersetzungen einzubauen, von denen immer eine wahlweise durch eine magnetische Kupplung eingerückt wird. Auf diese Weise kann der Reglervorgang z. B. beim Anlassen verlangsamt und beim Ausschalten beschleunigt werden; je nachdem die Kupplung 1 oder die Kupplung 2 eingeschaltet ist (vgl. Abb. 4). Man kann auch, um verschiedene Schallgeschwindigkeiten zu erreichen, den Antriebsmotor an eine höhere oder niedere Spannung legen oder "sonst seine Drehzahl beeinflussen. Wenn bei der in Abb. 1 gezeichneten Anordnung die Bürsten G und H verschoben werden, so wird, da die Bürsten gleichzeitig die breiten Segmente verlassen und auf die schmalen Segmente K. auflaufen, die Spannung zwischen den Bürsten jeweils um zwei Teilspannungen vermindert; d.h. die Zahl der Zwischenstufen wird bei einer halben Umdrehung der Bürsten gleich sein der um 1 verminderten Zahl der Anzapfungen an Regeltransformator F. Versetzt man nun die Bürsten O um eine halbe Lamellenteilung gegenüber der Bürste H (Abb. 6), so daß die Bürste// bereits auf das erste schmale Segment aufläuft, während sich G noch auf dem breiten Segment befindet, und andererseits G die erste schmaLe Lamelle berührt, während H noch auf der ersten schmalen Lamelle gleitet, so kann auf diese Weise die Zahl der Zwischenstufen verdoppelt werden, ohne daß die Zähl der Anzapfungen am Regeltransformator vermehrt wird.

Derselbe Zweck wird erreicht, wenn man nach Abb. S die obere Kommutatorhälfte um eine halbe Lamelle gegen die Untere Kommutatorhälfte versetzt. In den beiden Abb. 5 und 6 ist nur der Kommutator des Reglers gezeichnet, der Regeltransformator und die Verbindungen zwischen diesen und der La-■ihellen sind fortgelassen.

Die Anordnung kann auf zwei verschiedene Arten ausgebildet werden, und zwar einmal für praktisch unendlich viele Stufen. Dann müssen die Schalter 1 bis S so bemessen werden, daß sie den vollen Verbrauchsstrom dauernd führen können. Ebenso müssen die Wicklungen des Sehalttransformators und der Regler den in ihnen fließenden Strom dauernd führen können. Das andere Mal ist die Zahl der Dauerstufen auf die um 1 verminderte Zahl der Anzapfungen des Häüpttransformators beschrankt. In diesem Falle verteilt sich der Verbrauchsstrom gleichmäßig auf zwei Schalter, und der Regler einschließlieh der Wicklung E des Zwischentransformators kann verhältnismäßig klein gehalten werden, weE sie nur beim Überschalten von einer Stufe auf eine andere vom Arbeitsstrom durchflossen werden, in den Dauerstellungen edoch nur den geringen Magnetisierungsstrom zu führen brauchen.

Die Anordnung soll vorzugsweise zur Steuerung von elektrischen Fahrzeugen für Einphasenwechselstrom angewandt werden; es kann jedoch auch auf anderen Gebieten und auch für Mehrphasenstrom verwendet werden.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   χ. Anordnung zur Regelung von Wechselspannungen unter Verwendung eines angezapften Transformators mit Stufenschal- j ter und eines an den Stufen entlang¹ zu schaltenden Zwischentransformators mit Feinregler, bei dem die Windungen eines Hilfstransformators an Kommutatorsegmente angeschlossen sind, auf denen Bürsten verschoben werden, die die Erregerwicklung des Zwischentransformators speisen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Reglerbürsten während des Öffnens und Schließens der Stufenschalter auf an sich bekannten breiten Segmenten gleiten zu dem Zweck, die Stufenschalter ohne Spannungsänderung an den Schalterpolen öffnen und schließen zu können.

   ,2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürstenwelle mechanisch über ein veränderliches Übersetzungsverhältnis mit der Nockenwelle des Stufenschalters gekuppelt ist.

   3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürstenwelle des Reglers mit unveränderlicher Geschwindigkeit bewegt wird, während die Nockenwelle des Stufenschalters ruckweise gedreht wird.

   4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der schmalen Segmente des Reglerkommutators doppelt so groß ist wie die Zahl der Wicklungsanzapfungen am Hilfstransformator, und daß die von den breiten Segmenten gleich weit entfernten schmalen Segmente in an sich bekannter Weise leitend miteinander verbunden sind.

   5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Segmenten des Reglertransformators und den Spulen des Hilfstransformators an sich bekannte Widerstandsverbindungen eingeschaltet sind.

   6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der mechanisch betätigten Stufenschalter elektromagnetische oder pneumatische Schütze verwendet werden, die vom Regler aus gesteuert werden.

   7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschieben der Bürstenbrücke von Hand erfolgt, die Betätigung der Stufenschalter jedoch durch Druckluft, elektromagnetisch oder motorisch.

   8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Regler und Schaltwalze durch zwei miteinander gekuppelte Druckluftzylinder oder auch durch einen Antriebsmotor unter wahlweiser Einschaltung verschiedener Übersetzungsverhältnisse angetrieben werden, so daß sich verschiedene Schaltgeschwindigkeiten ergeben.

   9. Anordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet·, daß die Bürsten oder die Kommutatorhälften bis zu einer halben Lamellenteilung gegeneinander versetzt sind zu dem Zwecke, die doppelte Stufenzahl am Regler zu erhalten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.