-
Steuerung für Wechselstromfahrzeuge Die Steuerung von Wechselstromfahrzeugen
mit Hilfe von Stufentransformatoren und Stufenschaltern oder Schützen wird meist
so ausgebildet, daß auf den einzelnen Fahrstufen zwei oder mehr Schalter geschlossen
sind. Damit sich der Motorstrom gleichmäßig auf die geschlossenen Schalter verteilt,
werden ein oder mehrere Stromteiler vorgesehen. Es wird fernerhin angestrebt, daß
die Schalter möglichst funkenfrei öffnen und schließen, da hierbei der erforderliche
Raum für den Schalter kleiner gehalten werden kann und die Abnutzung der Schalterkontakte
erheblich verringert wird. Zu diesem Zweck ist bereits vorgesehen worden, einen
Stromteiler mit dreischenkligem Eisenkörper zu verwenden und auf diesem außer der
eigentlichen Stromteilerwicklung beiderseits des Mittelsteges auch noch besondere
fremd erregte Hilfswicklungen anzuordnen, die gegebenenfalls einzeln kurzgeschlossen
werden können. Eine derartige Ausführung erfordert umständliche Schalteinrichtungen
für den jeweiligen Übergang von Fremderregung auf Kurzschließen und umgekehrt. Im
übrigen erfolgt dabei das Kurzschließen der einzelnen Hilfswicklungen und entsprechend
die Unterbrechung dieses Kurzschlusses durch einfaches Schließen bzw. öffnen eines
Schalters. Durch das plötzliche Unterbrechen des Kurzschlußstromkreises ergeben
sich aber gefährliche Überspannungen, die erfahrungsgemäß häufig zu Beschädigungen
des Schaltapparates führen und damit die Zuverlässigkeit der Steuerung beeinträchtigen.
-
Gemäß der Erfindung lassen sich alle diese Übelstände nun in einfacher
Weise beseitigen. Es wird danach die beiderseits des Mittelsteges verteilte Hilfswicklung
lediglich in der Weise benutzt, daß in einer gewissen zeitlichen Aufeinanderfolge
mit dem öffnen und Schließen der Stufenschalter jeweils die eine Teilwicklung kurzgeschlossen,
die andere dagegen offengehalten wird. Die Herstellung und die Unterbrechung des
Kurzschlusses erfolgt dabei aber nicht plötzlich, sondern allmählich über Widerstände.
Damit hat man es durch entsprechende Bemessung der Widerstände und eine geeignete
Stufenteilung in der Hand, praktisch die Überspannungen vollkommen zu vermeiden
und ein fast funkenfreies Arbeiten der Kurzschlußschalter zu erzielen. Die erforderlichen
Schalteinrichtungen sind dabei äußerst einfach. Es ist nur erforderlich, abwechselnd
mittels eines Umschalters den einen oder den anderen Teil der Hilfswicklung über
den zugehörigen Widerstand kurzzuschließen bzw. die Kurzschlußverbindung wieder
zu öffnen, und andererseits eine auf dem Mittelsteg des Stromteilers angebrachte
Kurzschlußwicklung ein- bzw. abzuschalten.
-
In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung schematisch dargestellt. In Abb. r sind die Kurzschlußwiderstände für
die Hilfswick-
Lungen ausgeschaltet, während in Abb. z eine der
Hilfswicklungen kurzgeschlossen ist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 können
auf einer - Kreisbahn mehrfach angeordnete Kurzschlußwiderstände durch eine mit
den Stufenschaltern zusammenhängende Kurbel ein- und ausgeschaltet werden.
-
In den Abb. i und a ist u die mit Anzapfungen versehene und
an einem Ende geerdete Hilfswicklung eines Stufentransformators mit den Stufenschaltern
b, c, d, e, f.
Diese Stufenschalter stehen mit einem Spulensystem in Verbindung,
das sich aus dem in sich geschlossenen Eisenkern da, den Wicklungen
i, k, den Hilfswicklungen 1, na und dem magnetischen Zwischensteg
n zusammensetzt. Auf dem magnetischen Zwischensteg ra ist eine Kurzschlußwicklung
o mit dem Schalter g angeordnet. Die Hilfswicklungen 1, m sind mit einem Ende untereinander
und der Verbindungspunkt mit einem Schaltarm p verbunden, während ihre anderen Enden
an die Enden eines in der Mitte unterbrochenen Widerstandes r, s angeschlossen sind.
Die Wicklungen i, k sind ebenfalls mit einem Ende untereinander verbunden: - Von
diesem Verbindungspunkt w führt eine Leitung q nach den mit Strom zu versorgenden
elektrischen Maschinen- t, ic, Das freie - Ende der Wicklung i wird
an die Stufenschalter- b, d, f und das freie Ende der Wicklung k an die Stufenschalter
c, e angeschlossen.
-
Bei dein Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 ist die Einrichtung so getroffen.
daß der Schaltarm p für das abwechselnde Schalten der Hilfswicklungen
1, in eine bestimmte Drehrichtung beibehalten kann. Es sied dazu je-zwei
Widerstände r, s vorgesehen, die beiderseits eines Anschlußseagmentes z auf einer
Kreisbahn angeordnet liegen. Über den in der Drehrichtung des Schaltarmes p zuerst
kommenden Widerstand r, s wird dann der Iüirzschluß allmählich hergestellt, während
er über -den anderen Widerstand r, s wiederaufgehoben wird. Mit dem Kontaktarm p
ist zugleich der Schaltkontakt g für die Kurzschlußwicklung o verbunden, so daß
das Kurzschließen dieser Wicklung in zwangsläufiger Abhängigkeit von der Bewegung
des Schaltarmes p in den Stellungen erfolgt, in denen die Hilfswicklungen
1, m abgeschaltet sind. - Der Antrieb des Kontaktarmes p wird mittels eines
Handrades v bewirkt, das gleichzeitig durch die Drehung einer Nockenwelle auch die
Verstellung der Stufenschalter b, c. il, e, f -in richtiger Reihenfolge herbeiführt.
Dabei wird zweckmäßig zwischen der Nokkenwelle für die Stufenschalter und der Welle
des Schaltarmes p in bekannter Weise ein Malteserkreuz eingeschaltet, so daß bei
der fortlaufenden Drehung des Kontaktarmes p eine ruckweise Drehung der Nockenwelle
für die Stufenschalter stattfindet. Die Segmente N der Widerstandsbahn sind derart
breit bemessen, daß der Kurzschluß der Hilfswicklungen 1, ira auf alle Fälle
so lange aufrechterhalten wird, bis der eine Stufenschalter geöffnet und der nächste
geschlossen ist. Im übrigen ist der nur in vereinfachter Form dargestellte Stromteiler
entsprechend dem Stromteiler der Abb. i und 2 mit den Wicklungen i, k,
1, m ausgebildet.
-
Das Umschalten von einer Stufe der Transformatorwicklung a zur anderen
vollzieht sich wie folgt: In Abb. i steht das Drosselspulensystem mit den Anzapfungen
b und c der Niederspannungswicklung a des Transformators in Verbindung. Der Kurzschiußwiderstand
r, s ist ausgeschaltet und die Kurzschl-ußwicklung o eingeschaltet. Potential und
Stromstärke ist zwischen den. Punkten b bis w-und c bis w gleich groß, z. B.
bzw.
-
In der Leitung q fließt dann der aus diesen beiden Strömen resultierende
Strom T. Die Kraftflüsse, die von den Amperewindungen des Arbeitsstromes in den
beiden Wicklungen k und. i herrühren, heben sich auf. Zur Erzeugung - des
Kraftflusses fließt genau-'wie bei einem bekannten Stromteiler ein Magnetisierungsstrom
von c über k und i nach b.
Soll nun von der Stufe -b, c auf
die Stufe c, d umgeschaltet werden, so- wird die Kurzschlußwicklung o geöffnet
und der Kontaktarm p über den Widerstands nach rechts verschoben, bis die Hilfswicklung
na kurzgeschlossen ist (Abb. a). In dem von der Wicklung in beeinflußten Eisenteil
ist dann praktisch kein Kraftlinienfluß vorhanden. Dieser nimmt vielmehr unter Berücksichtigung
des magnetischen Zwischensteges v. den in Abb. z gestrichelt angedeuteten Verlauf.
Da hierbei die Wicldung k von einem Kraftfluß im Eisenkern nicht beeinflußt wird
und der entstehende Kraftlinienfluß im Eisenkern nur auf die Wicklung i- einwirkt,
so fließt zwischen b und zL, nur Magnetisierungsstrom. Der Arbeitsstrom fließt ausschließlich
durch die Wicklung k, weil der Potentialunterschied zwischen c und w nahezu Null
ist. Es kann somit der Schalter b praktisch stromlos geöffnet und der Schalter d
stromlos geschlossen werden. Alsdann kann der Schalter p wieder in die neutrale
Stellung bewegt werden, in welcher die Widerstände r, s - ausgeschaltet sind.
-
Soll von dem Stufenschalter c nach dem Stufenschalter e umgeschaltet
werden, so wird durch Verschiebung des Kontaktarmes p nach links die Hilfswicklung
Z kurzgeschlossen. Dadurch hört der durch den Eisenkern der
Spule
l gehende Kraftlinienfluß auf, so daß der Schalter c stromlos geöffnet und der Schalter
e stromlos geschlossen werden kann.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.3 wird beim Umschaltungsvorgang
der Kontaktarm p fortlaufend gedreht, wobei dann welchselweise die Wicklungen i,
k stromlos werden. Die Bedienung der einzelnen Widerstandselemente r, s erfolgt
durch Drehen des Handrades z= im Zusammenhang mit dem Umschalten der Stufenschalter
b bis f.
-
Es wird darauf hingewiesen, daß selbstverständlich auch für das als
Stromteiler arbeitende Drosselspulensystem zwei getrennte Eisenkerne verwendet werden
können, die jedoch so zu einem einzigen Eisenkern zusamtnetigestellt werden müssen,
daß der Kraftfluß den in der Abb. i dargestellten Verlauf nehmen kann. Der Eisenquerschnitt
muß dabei so bemessen sein, daß der Kraftlinienfluß während des Überganges von einer
Fahrstufe zur anderen die doppelte Größe annehmen kann.