DE64153C - Regelungsverfahren für elektrische Treibmaschinen und Stromerzeuger - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

' Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Ausführungsformen desselben zur Regelung für von derselben Elektricitätsquelle gespeiste Kraftmaschinen oder an dieselbe Leitung Strom abgebende Elektricitä'tserreger. Dieses Verfahren besteht darin, dafs rrian den Strom zunächst in zwei Theile theilt und dann die Aenderung der elektromotorischen Kraft durch theilweise Parallel- und Hintereinanderschaltung der beiden Theile herbeiführt, so dafs die Benutzung todter Widerstände überflüssig wird.

Die nach diesem Verfahren hergestellten Regelungsvorrichtungen gestatten ferner eine Anordnung derart, dafs die Kraftänderung selbstthätig herbeigeführt wird, sowie Einrichtungen anzubringen, um eine Steigerung der Stärke des magnetischen Feldes in der Nähe der vollendeten Hintereinanderschaltung zu beseitigen.

Derartige Regelungsvorrichtungen sammt den Hülfsvorrichtungen sind auf den beiliegenden Zeichnungen schematisch dargestellt.

Bei der Anordnung Fig. 1 sind mit X und Y die Stromwender zweier elektrischer Maschinen bezeichnet. Ein Leitungsende einer jeden Maschine steht in Verbindung mit der Zuführungsleitung oder Rückleitung durch das gebräuchliche StromschlufsstUck, so dafs die Bürsten 1 und 4 an die entsprechenden Leitungen P und N angeschlossen sind. Das andere Leitungsende einer jeden der beiden Maschinen ist an eine bewegliche, auf dem Stromwender der anderen Maschine schleifende Bürste a bezw. b angeschlossen. In solcher Weise ist mit der beweglichen Bürste' b des Stromwenders Y eine ^Bürste 2 verbunden, so dafs der Stromwender X mit jedem der zwischen den Bürsten 3 und 4 gelegenen Schienen leitend verbunden werden kann. In derselben Weise kann die Bürste 3 am Stromwender Y mittelst der beweglichen Bürste α mit der einen oder anderen der Schienen des Stromwenders X leitend verbunden werden, d. h. die Bürste a kann von der Bürste 2 weg an die Bürste 1 herangedreht werden.

Die drei Diagramme A B und C der Fig. 1 stellen die beiden End- und die Mittelstellung dieser Bürsten α b dar.

Aus dem mit A bezeichneten Theil des Diagramms ist zu ersehen, dafs die Anker beider Maschinen vollständig hinter einander geschaltet sind, indem der Strom von der positiven Leitung P der zum Stromwender X gehörigen Maschine, die Bürste 2, die Bürste a und deren Leitungen zu der Bürste 3 und der Bürste b der anderen Maschine und von hier durch den Anker der letzteren zu der Bürste 4 und der negativen Leitung N gelangt.

In der durch den Theil C des Diagramms veranschaulichten Stellung der beweglichen Bürsten gelangt der durch die Leitung P zufliefsende Strom sich spaltend zur Bürste 1 und der Bürste α einerseits durch den Anker der dem Stromwender X angehörenden Maschine zu der Bürste b und der Bürste 4,

andererseits durch die Bürste α zur Bürste 3 und durch Y zur Bürste 4 und der negativen Leitung N, so dafs die Maschinen vollständig parallel geschaltet sind.

Auf diese Weise kann die elektromotorische Kraft beider Maschinen geändert werden, indem man die Bürsten α und b bewegt, und zwar von dem Potential einer Maschine auf dasjenige von zwei hinter einander geschalteten. Setzt man voraus, dafs die Stärke des magnetischen Feldes dieselbe bleibt, so wird die Geschwindigkeit vergröfsert von dem Mafs, welches bei der Hintereinanderschaltung zweier Maschinen erhalten wird, auf dasjenige, welches der Parallelschaltung entspricht. Dieser Wechsel würde allmälig von Punkt zu Punkt ein anderer sein, und es sind so viel Zwischengrade vorhanden, als Theilungen und Untertheilungen am Anker der Maschine bezw. des Stromwenders vorhanden sind.

In dem Theil B des Schemas Fig. 1 ist eine Zwischenstellung veranschaulicht, in welcher die zur Wirkung kommende elektromotorische Kraft gleich ist der durch eine Maschine erzeugten, vermehrt um die Hälfte der durch die andere Maschine erzeugten. Hierbei fliefst der Strom von der Leitung P zur Bürste 1, wo er sich theilt und einestheils durch die linke Hälfte des zu X gehörigen Ankers, die Bürste 2 und die Bürste b gelangt, von da aber durch das untere linke Viertel des Ankers der anderen Maschine zur Bürste 4 und der Leitung N fliefst. Der ändere Weg des Stromes geht von der Bürste 1 aus durch das rechte obere Viertel des Ankers X nach der Bürste a, der Bürste 3, durch die rechte Hälfte des Stromwenders Y nach der Bürste 4 und der Leitung N. Die Bürsten α und b der im übrigen bekannten, nicht besonders dargestellten Einrichtungen der Maschinen werden von Hand so bethätigt, dafs die gewünschte Geschwindigkeit erreicht wird.

Eine Vorrichtung zum Bewegen der Bürsten ist beispielsweise in der Fig. 4 dargestellt. In derselben sind d und d^l Handhebel, die an entgegengesetzten Enden eines Eisenbahnfahrzeuges sich befinden, oder auch an irgend einem anderen Punkt, von welchem aus man zwei in einen Stromkreis geschaltete elektrische Maschinen steuern will, und e e¹ Schnurscheiben, Welche durch jene Hebel in Drehung versetzt Werden können. Eine endlose Schnur f ist in die Rinnen dieser Schnurscheiben e e¹ eingelegt und über isolirte Scheiben der Maschinen geschlungen; an den letzteren Scheiben sind dann die beweglichen Bürsten α und b befestigt.

Es ist klar, dafs jede Bewegung eines der Hebel eine entsprechende Drehung der beiden Bürsten α und b hervorruft und sie um jeden beliebigen Winkel um die Stromwender X Und Y zu drehen ermöglicht.

Für den Fall, dafs die Einstellung selbstthätig bewirkt werden soll, werden die Hebel d und d¹ durch einen entsprechenden Arm O ersetzt, der durch ein in den Hauptstromkreis eingefügtes Solenoid M bethätigt wird. Die Wirkung dieses Solenoids wird durch eine hydraulische Bremse K verlangsamt und der Stromzuflufs zu demselben durch einen ebenfalls in die Hauptleitung eingefügten Hülfselektromagneten L geregelt.

Durch eine solche bekannte Einrichtung wird die elektromotorische Kraft entsprechend der Strommenge geregelt, welche durch das Relais L fliefst.

Es hat sich herausgestellt, dafs unter Benutzung der den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Einrichtungen bei Maschinen mit Strom von gleichbleibendem Potential keine ferneren, als die beschriebenen Einrichtungen erforderlich werden, für den Fall, dafs die Feldmagnete im Nebenschlufs liegen, also die Stärke des magnetischen Feldes dieselbe bleibt. Es ist jedoch nicht immer vortheilhaft, Nebenschlufsfeldmagnete zu benutzen, und besonders dann nicht, wenn das Potential einen verhältnifsmäfsig hohen Werth annimmt, wie z. B. 500 Volt, eine Spannung, welche bei elektrischen Eisenbahnen gebräuchlich ist. In solchen Fällen ist es vorfheilhafter, hinter einander geschaltete Feldmagnete zu benutzen, und es wird sich ergeben, dafs bei solchen Maschinen der Strom in den Feldmagneten das Bestreben hat, stärker zu werden, wenn man bei den Maschinen von der Hintereinanderschaltung auf Parallelschaltung übergeht. Würde die Belastung allmälig vergröfsert, wenn die Maschinen so geschaltet sind, dafs das Drehungsmoment im gleichen Verhältnifs zur Last erhalten würde, so würde die Zunahme der Stärke der Feldmagnete im wesentlichen die Wirkung ausgleichen, welche durch die Aenderung hervorgerufen wird, die in dem Umstellen der Anker von Hintereinander- auf Parallelschaltung besteht, und das Ergebnifs würde sein, dafs die Geschwindigkeit nicht geändert wird. Die Verstärkung des Stromes würde durch die Vergröfserung der zu bewegenden Last dargestellt sein, und selbst, wenn die letztere dieselbe bliebe, würde die Geschwindigkeit sich nicht auf das gewünschte Mafs erhöhen wegen des Bestrebens, welches die erhöhte Stärke des Feldmagneten hat, die Abnahme an elektromotorischer Kraft auszugleichen, die durch den Uebergang der Anker von Hintereinander- auf Parallelschaltung bewirkt wird.

Es "sind deshalb einige Vorrichtungen wünschenswerth, durch welche ermöglicht wird, dafs die Stärke des Feldmagneten nicht zunimmt, sondern eher abnimmt, wenn die hinter einander geschalteten Anker parallel geschaltet

werden. Dies kann in irgend einer bekannten Weise ausgeführt werden. Es ist aber die in der Fig. 2 dargestellte eigenartige Anordnung vorzuziehen. Bei einer solchen Anordnung sind die Feldmagnete mit den gewöhnlichen hinter einander geschalteten Wickelungen aus grobem Draht ausgerüstet, aufserdem aber durch einen im Nebenschlufs liegenden Feldmagneten der einen Maschine ergänzt. Wenn die Anker hinter einander geschaltet sind, würde diesem Nebenschlufs ein Potential entsprechen, welches gleich ist demjenigen der einen Maschine; dasselbe würde aber allmälig durch Bewegen der Bürsten α b um die Stromwender herum verringert werden, bis dahin, wo die Anker parallel geschaltet sind, wo nämlich ein vollständiger Kurzschlufs eintreten würde. In der Fig. 2 sind' die Maschinen mit einer Wickelung χ bezw. y für Hintereinanderschaltung, aufserdem aber mit einer Nebenschlufswickelung s bezw. t versehen. Auf der Zeichnung sind die . Nebenschlufswickelungen in den zwischen den Bürsten 2 und 4 liegenden Theil der Leitung eingefügt dargestellt. Nehmen die Bürsten α und b die gezeichnete Stellung ein, so würde zwischen den Enden der. Nebenschlufswickelungen s und t ein Potential auftreten, welches nahezu gleich dem durch die Maschine F erzeugten sein würde. Da aber die Bürste b allmälig an die Bürste 4 herangedreht wird, so werden diese Wickelungen allmälig kurz geschlossen bis zur Endstellung, in welcher thatsächlich kein Strom mehr würde durchfliefsen können. Mittelst einer solchen Einrichtung würde bewirkt, dafs die Stärke des Feldmagneten ihren höchsten Werth erreicht, wenn die Anker hinter einander, ihren geringsten Werth aber annimmt, wenn dieselben parallel geschaltet sind.

Es kann auch zwischen die Bürsten 1 und 3 eine Nebenschlufswickelung eingefügt werden, wie mit punktirten Linien angedeutet. In diesem Falle könnten die Nebenschlufswickelungen des einen Feldmagneten durch diejenige Leitung erregt werden, welche zwischen den Bürsten 2 und 4 liegt, die Wickelungen des anderen Feldmangneten aber durch die zwischen den Bürsten 1 und 3 liegende Leitung. Die Stärke des magnetischen Feldes könnte auch durch andere Vorrichtungen selbstthätig gleichmäfsig erhalten oder auch wesentlich verringert werden, wenn die beschriebenen Aenderungen hinsichtlich der Anker der Maschine vorgenommen werden.

Im wesentlichen kann die eben mit Bezug auf Maschinen beschriebene Einrichtung auf eine Dynamo oder eine andere Quelle zur Erzeugung elektromotorischer Kraft Anwendung finden, wie z. B. auf eine Batterie. In diesem Falle würde die Batterie in zwei Gruppen getheilt werden und die Gruppen wieder in Unterabtheilungen, die aus einer oder mehreren Zellen bestehen. Es würde ein Umschalter anzuwenden sein, durch welchen die beiden Gruppen allmälig von der Hintereinanderschaltung auf Parallelschaltung gebracht werden, wie eben beschrieben. Eine solche Anordnung ist in der Fig. 3 veranschaulicht, in welcher mit X¹ und Y¹ zwei Gruppen von Batteriezellen bezeichnet sind, welche hinter einander geschaltet sind, indem die Stromschlufsplatten derselben an die nächstfolgende jeder Gruppe angeschlossen sind. Es ist ein Umschalter vorgesehen, welcher mit zwei von einander isolirten Stromschlufsfedern E und F ausgerüstet ist, welche — einander gegenüberstehend — über die Reihen der Stromschlufsplatten e° e° ... f°f° hinweg bewegt werden können, welche letzteren mit den betreffenden Zellen der Batterie verbunden sind. Das eine Leitungsende der Gruppe X¹ ist ununterbrochen mit der positiven Leitung P in Verbindung, das andere Ende dagegen mit der Stromschlufsfeder F; das eine Leitungsende der Gruppe Y¹ dagegen mit der Stromschlufsfeder E, das andere mit der negativen Leitung N verbunden. In der durch voll ausgezogene Linien veranschaulichten Stellung sind die beiden Gruppen hinter einander geschaltet, aber dieselben können allmälig bis zum Erreichen der punktirten Stellung parallel geschaltet werden. Es kann auch irgend ein anderes Verfahren oder eine andere Einrichtung benutzt werden, um die elektromotorische Kraft eines Stromerzeugers oder einer elektrischen Kraftmaschine zu regeln, indem zwei Quellen benutzt werden, oder indem man die ursprüngliche Quelle der elektromotorischen Kraft in zwei Theile zerlegt und mit diesen beiden Theilen von Hintereinanderschaltung auf Parallelschaltung übergeht, wobei in den Stromkreis jedes Theiles ein veränderlicher Theil der gegenüberstehenden Quelle eingeschaltet ist, so dafs, wenn dieser veränderliche Theil von seinem gröfsten Werth auf Null übergeht, die beiden Elektricitätsquellen entsprechend von Hintereinanderschaltung auf Parallelschaltung gebracht werden.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche: .

   ι. Ein Regelungsverfahren für elektrische Treibmaschinen und Stromerzeuger, bpi welchem die Stromkreise zweier Quellen durch Vermittelung beweglicher Stromschlufstheile aus der Hintereinanderschaltung allmälig in die Nebeneinanderschaltung oder umgekehrt dadurch gebracht werden,' dafs der bewegliche Stromschlufstheil jeder Quelle mit der nicht an die Arbeitsleitung angeschlossenen Klemme der anderen Quelle leitend verbunden ist, wodurch in den Zwischenstellungen des Stromschlufshebels der Strom

   derart verzweigt wird, dafs der eine Zweig die erste Quelle ganz und von der zweiten den letzten Theil, der andere Zweig von der ersten Quelle den ersten Theil und die zweite Quelle ganz durchfliefst.
   Bei dem unter i. gekennzeichneten Verfahren die Regelung des Feldmagnetismus von Treibmaschinen durch die zwischen den Stromsammlern [X und Y, Fig. 2) eingeschaltete Nebenschlufswickelung (st), derart, dafs der Magnetismus bei Hintereinanderschaltung beider Maschinen am gröfsten und mit allmäligem Uebergang bei vollständiger Parallelschaltung am kleinsten wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.