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Induktionsmotor; insbesondere für Relais bei Eisenbahnsicherungseinrichtungen
Die Erfindung betrifft einen neuartigen Indd'ktionsmotor, wie er im besonderen für
Relais verwendbar ist oder für Antriebe, z. B. bei Blockfeldern, im Eisenba;hnsicherungswesen.
Die Erfindung bezieht sich im besonderen auf Motoren bzw. Motorrelais, bei denen
.die Ankerwicklung kurzgeschlossen ist. Derartige Motoren werden mit Wechselstrom
betrieben. Gemäß der Erfindung wird nun einem solchen Motor bzw. Motorrelais eine
weitergehende Verwendung im besonderen für Eisenbahnsicherungszweckle dadurchverschafft,
daß in die Rotorwicklung ein von außen beein-%ußbarer Gleichrichter eingeschaltet
wird. Man ist dadurch in der Lage, eine Drehung des Rotors nicht nur von dem Vorhandensein
des Feldes im Stator abhängig zu machen, sondern noch von einem zweiten Vorgang,
nämlich davon, daß der Gleichrichter eingeschaltet oder kurzgeschlossen. ist. Hierbei
wird von dem in der Rotorwicklung erzeugten Wechselstrom nur eine Halbwelle wirksam
:gemacht, wodurch sich neuartige Verwendungsmöglichkeiten ergeben und gleichzeitig
;ein Betrieb sowohl mit Wechselstrom. als ;auch mit Wechselstrom und überlagertem
Gleichstromermöglicht wird. Hierdurch wieder ist man in .der Lage, die Betätigung
durch irgendwelche Fremdströme auszuschalten und außerdem auch eine hin und her
gehende Bewegung zu .erzeugen, wie sie z. B: für Blockfelder erforderlich ist.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung :an Handeiniger
Beispiele für Motorrelais bzw. Blockfelder näher erläutert.
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Zwischen den Polen. eines Elektromagneten i (Fig. i) ist -ein mit
einer Wicklung 3 versehener Rotor z drehbar gelagert. Magnetkerne mit Polschuhen
und Rotorkörper sind zweckmäßig aus unterteiltem Eisen angefertigt.
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Ist die Wicklung 3 des Rotors kurzgeschlossen, so entsteht bei wechselstromdurchflossenen
Erregerspulen q. ein rechtsdrehendes Moment im Rotor, welches seinen Höchstwert
ungefähr in der q.5°-Lage der Wicklung hat, wie dies bei Repulsionsmotoren bekannt
ist. Eine derartige Ausführung ist unempfindlich
gegen Gleichstrom.
Gemäß der Erfindung wird: nun in der Rotorwicklung 3 ein Gleichrichter 5 angeordnet.
Hierdurch ergibt sich, die Möglichkeit, Fremdströme w eitgehend unwirksam zu machen
und die verschiedenartlgy:: sten Anwendungsmöglichkeiten für das ie lais herbeizuführen.
- Hat man den Gleich`: richter in die Rotorwicklung eingeschaltet und läßt nun das
Wechselstromfeld auf den Rotor einwirken, so beträgt das Drehmoment etwa die Hälfte
desjenigen bei nicht vorhandenem Gleichrichter. Diese Tatsache kann man z. B. ausnutzen,
um ein im Ruhezustand abgefallenes Relais. ,auf seine Betriebsbereitschaft zu untersuchen.
Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 2 dargestellt.
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Die Feldwicklungen q. sind bei geschlossenem Kontakt 2o stromdurchflossen.
Über den Rotor 3 geht nur .die halbe Welle des induzierten Wechselstromes, wenn
der Kontakt 21 unterbrochen ist, da der Gleichrichter 5 nun wirksam ist. Man kann
nun in diesen Kreis ein hochempfindliches Gleichstromrelais 22 einschalten, dessen
Anker in diesem Fall angezogen ist. Das Relais zeigt daher an, daß der Rotorkreis
in Ordnung ist, das Relais 3, 4. also betriebsbereit ist. Wird der Kontakt 21 geschlossen
und :damit der Gleichrichter 5 wirkungslos, so erhält nun der Rotor 3 das volle
Drehmoment und führt seine Bewegung aus. Dias Überwachungsrelais 22 erhält dann
nur Wechselstrom und fällt ab. Man kann nun ferner einderartiges Relais, bei welchem
in die Rotorwicklung ein Gleichrichter eingeschaltet ist, noch mit einem Wechselstrom,
dem ein Gleichstrom überlagert ist, betreiben. Hierdurch: tritt zu dem -ersten Drehmoment,
das durch die Halbwelle des Wechselstromes hervorgerufen wird, noch ein zweites
Drehmoment. Dieses Drehmoment folgt aus der Wechselwirkung zwischen dem durch den
Halbwellenstrom der Rotorwicklung im Rotorkörper entstehenden pulsierenden Magnetfeld
und dem Gleichstromfeld, welches dem Wechselfeld des Magneten überlagert ist (Fig.3).
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Das vom Wechselstrom ,allein erzeugte, bei der eingezeichneten Spulenlage
rechtsdrehende Moment wird Null; wenn der Wert des überlagerten Gleichstromes gleich
oder größer ist als der Höchstwert des WechtelstromeS, was bei den folgenden Ausführungen
angenommen ist.
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Ist das Drehmoment des Rotors bei einer Stromrichtung nach Fig. 3
und bei einer Lage der Sperrzelle nach Fig. z rechtsdrehend, so isst es bei seiner
Stromrichtung nach Fig.5 linksdrehend. Verwendet man Gleichstromimpulse, etwa nach
Fig. 3 oder 5, so schwingt der Rotor um seine Achse. Diese Bewegung kann man z.
B. für den Antrieb der Sperrklinke 6eines elektrischen Blockfeldes bekannter Bauart
verwenden (Fig.6). Da dieser Antrieb nur bei Vorhandensein von Wechselstrom und
Gleichstrom bestimmter Richtung arbeitet, ist er unempfindlich gegen Wiede andere
Stromart, die allein oder zusamnien mit einer anderen Stromart auftritt.
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'`'M Bei Verwendung der Anordnung nach Fig. z als Relais :kann man
die beweglichen Kontaktteile unmittelbar auf die Achse setzen, wie in Fig. ; angedeutet.
Mit Hilfe eines auf derselben Achse sitzenden Gewichtshebels 8 wird erreicht, daß
bei stromloser Erregerwicklung der Rotor in diejenige Lage geht, die er auch bei
reinem Wechselstrom einnimmt: Wird dagegen das Feld mit Wechselstrom und Gleichstrom
bestimmter Richtung erregt, so erhält der Rotor ein Drehmoment, das ihn. in Pfeilrichtung
bewegt.
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Sollen Kontakte für größere Schaltleistungen gesteuert werden, so
verwendet man mehrere Umdrehungen des Rotors. Derselbe erhält dann einen Kommutatör
9 (wie beim Repulsionsmotor), auf welchem zwei Schleifkontakte zo und z r aufliegen,
die über die Sperrzelle 5 ;geschlossen sind. Der Antrieb der Kontaktvorrichtung
erfolgt dann durch Zahnräder 12 und 13 (Fig. 8).
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Eine andere Ausführung der Erfindung ist in :den Fig. 9 und z o dargestellt.
Hierbei steht der Rotor nicht nur unter dem Einfluß eines Wechselfeldes öder eines
pulsierenden Feldes, sondern auch unter dem Einfluß eines rechtwinklig zu ersterem
stehenden Magnetfeldes 1f5, das durch einen parmanenten Magneten oder durch':einen
mit Gleichstrom gespeisten Elektromagneten erzeugt wird. Das Drehmoment kommt hier
durch die Wechselwirkung zwischen dem konstanten Magnetfeld und dem im Rotor fließenden
pulsierenden Gleichstrom zustande. Die Enden der Rotorwicklung liegen über Zuführungsfedern:
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(Fig.9) an den Schienen eines isolierten Gleisabschnittes, an dessen
anderem Ende in bekannter Weise eine Sperrzelle 5 angeschlossen ist.
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In Fig: s o ist ein Rotor mit Kommutator und Schleifbürsten dargestellt.
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Bei Kurzschluß der- Zelle 5 durch die Zugachsen fließt nur Wechselstrom
in der Rotorwicklung, so daß das konstante Magnetfeld NS keinen Einfluß mehr
auf den Rotor hat. Jetzt wirkt nur noch das Wechselfeld, welches entsprechend der
gezeichneten Bürstenläge linksdrehend ist, so daß die Kontakteinrichtung die Haltlage
einnimmt: Das Gewicht 8 bewirkt ,ein Aufhaltg.ehen der Kontakteinrichtung; wenn
der Erregerstrom wegfällt.
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Die Verwendung dieses Relais hat den Vorteil, daß nicht nur der Speisetransformator,
sondern auch der Dämpfungswiderstand, der in der Zuleitung zwischen Transformator
und
Gleis liegt, überflüssig wird, da das R@elais infolge seines Luftspaltes zwischen
Rotor und Stator die Charakteristik des Streutransformators hat. Ein weiterer Vorteil
ist der geringere Energieverbrauch eines mit einem solchen Relais ,arbeitenden Gleisabschnittes.