Bei allen Betrieben mit kurzschlußartig anwachsenden Stromstößen, wie beispielsweise bei
Bahnbetrieben, sind die Kollektormaschinen bei Kurzschlüßstromstößen erfahrungsgemäß immer
durch Rundfeuer gefährdet.In all companies with short-circuit-like increasing current surges, such as at
Experience shows that the collector machines are always operated by railways in the event of short-circuit current surges
endangered by round fire.
Würden im Momente des Stromstoßes alle Kollektorbürsten gleich viel Strom führen, so
wäre dennoch ein Rundfeuer ausgeschlossen, weil das hierbei entstehende Bürstenfeuer infolge
ungenügender Kommutation nicht genügte, um eine Überbrückung der Lamellen,
durch Überschlag einzuleiten. Der Übergangswiderstand von der Kohle zum Kollektor ist
sehr variabel, weshalb denn auch bei Kurzschlußstromstößen
die besondere Strombeanspruchung einzelner Bürsten relativ sehr hoch sein kann. In diesem Falle tritt nicht nur sehr
starkes Bürstenfeuer infolge ungenügender Kommutation auf, sondern es entsteht noch ein Lichtbogen
dadurch, daß die Bürsten, wie aufgenommene Oszillogramme bestätigen, abgehoben
werden. Das Abheben der Bürsten läßt sich dadurch erklären, daß sich je nach den Verhältnissen
der Übergangswiderstände Stromschleifen 13 nach Fig. 1 beiliegender Zeichnung
zwischen der Bürste 2 und der KoUektorlamelle 5. bilden, durch deren dynamische Wirkung die
bewegliche Bürste 2 vom Kollektor abgehoben wird. Das starke Bürstenfeuer, aber mehr noch
der durch das Abheben der Bürsten entstehende Lichtbogen bewirken nun, daß die unter dem
Lichtbogen befindlichen Lamellen überschlagen, wobei infolge des sich bildenden Lichtbogens die
Luftstrecke der zwei benachbarten Lamellen so ionisiert wird, daß die vorhandene Lamellenspannung genügt, um einen Überschlag mit
bleibendem Lichtbogen einzuleiten. Dasselbe Spiel wiederholt sich bei den nächstliegenden
Lamellen und so fort bis zum Bürstenhalter ungleichnamiger Polarität. Der "Vorgang spielt
sich sehr rasch ab, so daß die Einleitung des Rundfeuers der Drehbewegung des Ankers vorauseilt.
If all collector brushes were carrying the same amount of current at the moment of the power surge, so
A round fire would still be ruled out because the brush fire that arises as a result
insufficient commutation was not enough to bridge the lamellas,
to be initiated by rollover. The contact resistance from the coal to the collector is
very variable, which is why even with short-circuit current surges
the particular current load of individual brushes can be relatively very high. In this case not only occurs very much
strong brush fire due to insufficient commutation, but there is still an arc
in that the brushes, as confirmed by recorded oscillograms, lifted
will. The lifting of the brushes can be explained by the fact that depending on the circumstances
of the contact resistances current loops 13 according to FIG. 1 of the accompanying drawing
between the brush 2 and the KoUektorlamelle 5. form, through their dynamic effect the
movable brush 2 is lifted from the collector. The strong brush fire, but more than that
the arcing created by the lifting of the brushes now causes the under the
Overturn the lamellas located in the arc, the result of the arc being formed
Air gap between the two adjacent lamellae is ionized so that the existing lamellae tension is sufficient to cause a rollover
initiate permanent arc. The same game is repeated with the closest ones
Lamellae and so on up to the brush holder of opposite polarity. The "process plays
very quickly, so that the initiation of the round fire precedes the rotation of the armature.
Es kann nun dadurch, daß der Druck der Kohle auf den Kollektor mit zunehmendem
Strom stärker wird, die Bürstenabhebung und
damit das Rundfeuer an mit Kollektoren ausgerüsteten Maschinen unterdrückt werden. Nun
sind zwar Bürstenhalter, bei denen die Veränderung des Bürstendruckes auf elektromagnetischem
Wege erfolgt und die nur den Zweck haben, die Bürstenreibungsverluste wirtschaftlicher
zu gestalten, indem der. Bürstendruck mit zunehmendem Strom bis zu einer bestimmten
zulässigen Größe wächst, an sich bereits bekannt. Zur Verhinderung der Bürstenabhebung
ist diese Art Bürstenhalter j edoch nicht geeignet, da der Bürstendruck dem rasch ansteigenden
Kurzschlußstrom infolge der magnetischen Verzögerung und der verhältnismäßig großen zu
bewegenden Massen (Magnetkern) nicht folgen kann.It can now be that the pressure of the coal on the collector with increasing
Current gets stronger, the brush lift and
so that the round fire on machines equipped with collectors can be suppressed. so
are brush holders in which the change in the brush pressure is electromagnetic
Ways and which only have the purpose of making the brush friction losses more economical
to shape by the. Brush pressure with increasing current up to a certain one
permissible size grows, already known per se. To prevent brush lifting
However, this type of brush holder is not suitable because the brush pressure increases rapidly
Short-circuit current due to the magnetic delay and the relatively large too
cannot follow moving masses (magnetic core).
Der Erfindungsgedanke liegt nun darin, den Bürstendruck auf elektrodynamischem Wege
zu vergrößern, so daß der Bürstendruck bei raschen, kurzschlußartigen Stromänderungen
nicht nur mit dem Strom wächst, sondern auch diesem folgen kann.The idea of the invention now lies in the brush pressure in an electrodynamic way
to increase so that the brush pressure in the event of rapid, short-circuit-like current changes
not only grows with the flow, but can also follow it.
Ein Äusführungsbeispiel der Erfindung zeigt schematisch Fig. 2. 1 ist der Bürstenhalter,
2 die Bürste, 3 der Bürstendruckhebel, 4 eine zylindrische Metallschraubenfeder, 5 der Kollektor.
Die Metallfeder 4 wird in den Stromkreis des die Bürsten durchfließenden Stromes
gelegt und die Federspannung so bemessen, daß der Bürstendruck bei stationärem Betrieb
dem gewünschten Druck entspricht. Bei einem Stromstoß wird die Feder 4 infolge der elektrodynamischen
Wirkung der parallelliegenden Windungen aufeinander gleichzeitig mit dem
Anwachsen des Stromes zusammengezogen. Dadurch entsfeht am Hebel 3 eine zusätzliche
Kraft, durch die die Bürste 2 stärker als vorher an den Kollektor 5 angepreßt wird.An embodiment of the invention is shown schematically in FIG. 2. 1 is the brush holder,
2 the brush, 3 the brush pressure lever, 4 a cylindrical metal coil spring, 5 the collector.
The metal spring 4 is in the circuit of the current flowing through the brushes
placed and the spring tension so dimensioned that the brush pressure in steady-state operation
corresponds to the desired pressure. In the event of a current surge, the spring 4 is due to the electrodynamic
Effect of the parallel windings on each other at the same time as the
Accumulation of the stream contracted. This creates an additional one on lever 3
Force by which the brush 2 is pressed more strongly than before on the collector 5.