-
Elektrische Steuereinrichtung für Motoren, insbesondere für elektrisch
angetriebene Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steuereinrichtung
für Motoren, insbesondere für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, bei der es darauf
ankommt, daß die Steuereinrichtung bei einer möglichst großen Schaltstufenzahl besonders
leicht ausfällt. Es sind bereits Steuerungen für Fahrzeuge bekannt geworden, bei
denen das Gewicht der Ausrüstungsteile dadurch herabgesetzt wird, daß durch die
von einer Meisterwalze aus gesteuerten Schütze die Widerstände in verschiedenen
Reihen-Parallelschaltungskombi-.iationen wirksam gemacht werden. Gegenstand der
Erfindung ist eine selbsttätige Steuereinrichtung dieser Art, die sich dadurch .tuszeichnet,
daß die Widerstandsschütze mittels Steuerkontakten einander selbsttätig in Abhängigkeit
von einem Stromwächter wiederholt und in verschiedener Reihenfolge nacheinander
einschalten. Einerseits zeichnet sich die Erfindung durch den Vorteil aus, daß gegenüber
den bisher bekannten selbsttätigen Schalhverken mit motorisch angetriebener Schaltwalze
eine bedeutende Gewichtsersparnis und Vereinfachung erzielt ist, da eine Schaltwalze
und ein motorischer Antrieb hierfür sowie die .dazu erforderlichen Steuerschalter
in Fortfall gelangen. Andererseits ;weist die Einrichtung nach der Erfindung auch
erhebliche Vorzüge gegenüber den bisher bekannten Stromwächterschützensteuerungen
auf, bei denen eine der Schaltstufenanzahl entsprechende "Zahl von Schützen erforderlich
war.
-
In besonders vorteilhafter Weise kann die Anzahl der Schaltstufen
weiter dadurch vermehrt werden, daß auch eine selbsttätig fortschaltende Feldschwächungseinrichtung
angewendet ist, welche ebenfalls abhängig vom Stromwächter gesteuert wird.
Iin
folgenden :o11 die Erfindung an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert werden.
-
Bei dem in Fig. i wiedergegebenen Schaltbilcle bedeutet io den Antriebsmotor
mit einer Ankerwicklung i i und einer Reihenschlußfeldwicklung 12. I_S bedeutet
ein Hauptschütz für den Anschluß des Motors an den Stroniabnehiner 13. In
den Motorstromkreis ist ein Anlaßwiderstand R eingeschaltet, der in mehrere Teilwiderstände
14 bis 18 unterwilt ist. Zum Schalten der einzelnen Widerstandsteile sind eine Anzahl
von elektromagnetischen Schützen R, bis R3 sowie R5 bis R; vorgesehen, die es ermöglichen,
die Widerstände in der gewünschten Kombination in den Ankerstromkreis des Motors
einzuschalten. Ferner sind Feldschütze F, bis F3 vorhanden, die die Steuerung einer
Feldschwächung gestatten. Zur Betätigung der Steuerung ist außerdem eine Steuerwalze.IIC
und ein Strombegrenzungsrelais L R für die Vberwachung der selbsttätigen Arbeitsweise
der Steuerung und zugleich der Beschleunigung de. Motors vorgesehen. Der Motor dient
beispielsweise zum Antrieb eines Oberleitungonniibtisses. Die Energie für die Speisung
<les Motor: wird dabei über die beiden Stromabnehmer 13 und 19 zwei Fahrdrähten
21 und -2 entnoinnien.
-
Um ein stollfreies sanftes Anfahren des Fahrzeu-es zu erzielen. sind
die Widerstandsschütze so angeordnet, daß sie zuniichst selbst-- in bestimmter Reihenfolge
ein Kurzt äti
schließen der einzelnen, in Reihe geschalteten Widerstamdseleniente
in dein :Motorstromkreis ermöglichen. Daran anschließend werden die Widerstandsschützen
in etwas abweichender Reihenfolge selbsttätig so gesteuert, daß einzelne Widerstandsteile
parallel geschaltet wer-<len und dann diese Widerstandsteile stufenweise allmählich
überbrückt werden. Man kann infolgedessen, wie an sich bekannt, eine große Anzahl
von Schaltstufen mit einer verhältnismäßig kleinen Anzahl von Schaltelenienten erreichen.
-
Jedes der Widerstandsschütze ist mit einer Schaltspule zur Betätigung
des Schalters und einer Haltespule zum Festhalten des Schalters in der Schließstellung
versehen. Die Schaltfolge der selbsttätig abhängig von der Arbeitsweise eines Stromwächters
gesteuerten Widerstandsschütze wird mit Hilfe von Arbeitskontakten und Ruliestromkontakten
an den Schaltern erreicht. Wie bereits erwähnt, wird die Steuerung abliiingig von
dem Stromwächter LR überwacht. Der Stromwächter verhindert, (laß beim selbsttätigen
Fortschalten der Widerstandsschütze unzulässige Ströme auftreten können. Die 1?inpfindliclikeit
des Stroniwüclitc:rs wird durch eine Feder 23 verändert, die abhängig von cler Beweguni;
der Steuer-\valze -IIC- eine verschiedene V orspannung erhält, wodurch die Empfindlichkeit
des Stromwä chters ge.indert wird. Für besondere Fälle kann die Empfindlichkeit
des Stromwächter zusätzlich durch einen besonderen Hebel 25
geändert werden.
-
Uni die Höchstgeschwindigkeit des Motors erhöhen zu können. sind ein
Feldschwächungswiderstand 26 und eine Drosselspule 27 vorgesehen, die mittels der
Feldschwächungsschiitze F,, F" F." ganz oder teilweise zur Feldschwächung herangezogen
werden köniien.
-
Ini folgenden soll die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltung niiher
erläutert werden.
-
Soll (las Fahrzeug beschleunigt werden, so wird der Schalter 28 geschlossen
und die Stetierwalze.IIC in die entsprechende Arbeitsstellung gebracht. Das Hauptschütz
LS und der @@'iderstan dsschalter R, werden geschlossen und Spannung an den Motor
gelegt. Für den Widerstandsschalter R, entsteht folgender Stromkreis: Positiver
Stromabnehmer i9, Leiter 31, Schalter 28, Leiter 32, Kontaktfinger 33, 34, die durch
das Segment 35 des Steuerschalters JIC überbrückt sind, Leiter 36, Hilfskontakt
37 des Schalters Re, Leiter 38 und 39, Schaltspule 4 1 des Schalters R,, Leiter
.I2, Kontaktglied 43 des Stromwächters LR, Leiter .1I und .I5, negativer
Stromabnehnier 13. Für die Haltespule des Schalters R, entsteht nun folgender Stromkreis:
Leiter 39, Hilfskontakt 52, Leiter 53, Haltespule 54., Leiter .4.I und .I5, negativer
Stromabnehmer 13. Der Steuerstromkreis für die Schaltspule des Hauptschützes L.S
verläuft vorn Leiter 36 durch die Spule 29, Leiter .I5 zum negativen Stroniabnehnier
13. Durch das Schließen des Schalters R, wird folgender Motorstromkreis geschlossen:
Positiver Stromabnehmer i9, Leiter 31. Schalter R,, Widerstände 1.4 bis 18, die
in Reilie geschaltet sind, Leiter 4.6, Reihenschlußfeldwicklung 12, Leiter 47, Betätigungsspule
.18 des Stromwächters LR, Leiter 4.9, Anker i r des :Motors i o, Leiter 51, Haupt-.chütz
LS, Leitet-45, negativer Stromabnehmer 13.
-
Ist der Schalter .IIC in die Vollarbeitsstellung gebracht, so wird
der Schalter R= geschlossen, sobald der Motorstrom auf einen Wert gesunken ist,
der das Schließen der Kontakte des Stromwächters LR gestattet. her Speisestromkreis
für die Einschaltspule des Schalters R.= hat folgenden Verlauf: Leiter 38, der an
Spannung liegt, Hilfskontakt 55 am Schalter R,, Leiter 56, Kontaktfinger 57, ;8,
die durch das Segment 59 des Steuerschalters _11C überbrückt werden, Leiter 61,
Einschaltspule 62 des Schalters R2, Leiter 63 und
4z, Kontakte 43
.des Stromwächters LR, Leiter 44 und 45, negativer Stromabnehmer 13.
Der Schalter
R2 wird durch seine Haltespule 64 geschlossen gehalten, die von dem vorher erwähnten
Leiter 61 über den Hilfskontakt 65 der Haltespule 64 und Leiter 44 und 45 an den
negativen @ Stromabnehmer 13 angeschlossen ist. Der Hilfskontakt 65 an Schalter
R2 bereitet einen Stromkreis für die Einschaltspule 67 des Schalters R3 vor, der
durch die Stromwächterkontakte 43 geschlossen wird. Der Einschaltstromkreis für
die Einschaltspule des Schalters R3 verläuft von den bereits an Spannung liegenden
Leiter 61 über den Hilfskontakt 65 des Schalters R2, Leiter 66, Einschaltspule 67,
Leiter 68 und 42, Kontakte 43 des Stromwächters LR, Leiter 44 und 45, negativer
Stromabnehmer 13.
-
Beim Schließen des Schalters R3 wird ein Stromkreis für seine Haltespule
72 hergestellt, außerdem ein weiterer Stromkreis für die Einschaltspule 74 des Schalters
Rr, vorbereitet. Der Haltestromkreis hat folgenden Verlauf: Leiter 61, 69, Hilfskontakt
74 Haltespule 72, Leiter 44 und 45, negativer Stromabnehmer 13.
-
Der Speisestromkreis für die Einschaltspule des Schalters R5 verläuft
vom Hilfskontakt 71 am Schalter R3 über Leiter 73, Einschaltspule 74, Leiter 75,
Hilfskontakt 76 am Schalter R3, Leiter 68 und 42, Kontakte 43 des Stromwächters
LR, Leiter 44 und 45, negativer Stromabnehmer 13. Der Haltestromkreis für die Haltespule
77 des Schalters R5 hat folgenden Verlauf: Leiter 61, 78, Hilfskontakt 79, Spule
77, Leiter 44 und 45, negativer Stromabnehmer.
-
Gleichzeitig wind der Schalter R, geschlossen, um weiter den Widerstand
im Motorstromkreis zu verringern und dadurch den Motor zu beschleunigen. Der Speisestromkreis
für die Einschaltspule des Schalters RE verläuft von dem erwähnten Leiter 36 über
Leiter 81, Hilfskontakt 82 am Schalter R5, Leiter 83, Einschaltspule 84 des Schalters
RG, Leiter 85 und 42, Kontakte 43 des Stromwächters ZR, Leiter 44 und 45 zum negativen
Stromabnehmer 13. Der Stromkreis für die Haltespule des Schalters R, verläuft vom
Leiter 8i durch Leiter 87, Hilfskontakt 88 am Schalter R", Haltespule 89, Leiter
9i und 45 zum negativen Stromabnehmer 13.
-
Das Schließen des Schalters Rf, unterbricht den Speisestromkreis für
die Haltespulen der Schalter R, bis R3 und RS durch Öffnen des Hilfskontaktes 37
am Schalter R, Hierdurch werden die genannten Schalter geöffnet. Beim Öffnen des
Schalters R3 wird indessen ein Stromkreis für die Einschaltspule des Schalters R7
hergestellt, so daß dieser Schalter geschlossen wird, sobald die Kontakte des Stromwächters
LR geschlossen sind. Der Einschaltstromkreis für die Einschaltspule des Schalters
R, hat folgenden Verlauf: Leiter 87, der an Spannung liegt, Hilfskontakt 88 des
Schalters R", Leiter 92, Einschaltspule 93, Leiter 94, Hilfskontakt 95 .des Schalters
Rs, Leiter 85 und 42, Kontakte 43 des Stromwächters LR, Leiter 44 und 45 zum negativen
Stromabnehmer 13. Der Haltestromkreis des Schalters R7 hat folgenden Verlauf: Leiter
36, Leiter 96, Hilfskontakt 97 am Schalter R,, Leiter 98, Haltespule 99 und Leiter
44, 45 zum negativen Stromabnehmer 13. Das Schließen der Schalter RG und R, und
das Öffnen der Schalter R1 bis R3 und R;3 schaltet den Widerstandsteil 18, der in
dem Motorstromkreis liegt, parallel zu den in Reihe geschalteten Widerständen 14,
15, 16, 17. Hierdurch wird weiter der Widerstand in dem Motorstromkreis herabgesetzt.
Im Anschluß an das Schließen des Schalters R, zur Herstellung der Parallelschaltverbindungen
wird sodann der Schalter R2 erneut geschlossen, um den Widerstand 14 zu überbrücken.
Der Stromkreis für die Einschaltspule des Schalters R2 verläuft von dem an Spannung
liegenden Leiter 36 durch Leiter ioi, Hilfskontakt rot am Schalter R7, Leiter 103
und 56, Kontaktfinger 57 und 58, die durch das Segment 59 überbrückt sind, Leiter
61, Einschaltspule 62, Leiter 63 und 42, Kontakte 43 des Stromwächters LR und Leiter
44 und 45 zum negativen Stromabnehmer 13. Die Schalter R3 und Rä werden daran anschließend
abhängig von dem Stromwächter LR betätigt, wie bereits vorher beschrieben wurde.
Infolgedessen wird der Gesamtwiderstand in dem Motorstromkreis herabgesetzt. In
Anschluß an den Schalter R.5 wird der Schalter R1 wieder geschlossen, um den restlichen
im Motorstromkreis liegenden Widerstand zu überbrücken und den Motor unmittelbar
an den Speiseleiter 31 anzuschließen. Der Einschaltstromkreis für die Einschaltspule
des Schalters R, verläuft in diesem Falle vom Leiter 36, durch Leiter ioi, Hilfskontakt
io2 am Schalter R;, Leiter 103, 56 und 104, Hilfskontakt io5 am Schalter
R" Leiter 1o6, 38 und 39, Einschaltspule des Schalters R1, Leiter 42, Kontakte 43
des Stromwächters ZR, Leiter 44 und 45, negativer Stromabnehmer 13.
-
In dieser Weise wird ein Teil der Widerstandsschütze oder -schalter
zweimal während der Beschleunigungsperiode benutzt, um den Widerstand im Motorstromkreis
zu ändern. Die Reihenfolge der Betätigung der Schalter ist dabei verschieden gegenüber
der Benutzung der Schalter beim Beginn des Anlaßvorganges.
-
Wie vorher bereits erwähnt wurde, kann eine Steigerung der Geschwindigkeit
noch mit Hilfe der Feldschütze F1 bis F3 sowie des
Widerstandes
26 und der Drossel -2; erzielt «-erden, «-elche eine stufenweise Feldschwä
chung ermöglichen. Der Erregerstromkreis für die Einschaltspule des Schalters F1
verläuft von dem vorher erwähnten Leiter 36 durch L eiter cj6, Hilfskontakt 97 am
Schalter R;, Leiter 98, Hilfskontakt 107 am Schalter Hl, Leiter io8, Kontaktfinger
iog und t i i. die durch das Segment i 12 überbrückt sind. Leiter 113, Arbeitsspule
11.4 des Schalters F1, Leiter 7 5 und von dort in der erläuterten Weise zum negativen
Stromabnehmer 13. Der Haltestromkreis für die Haltespule iT; des Schalters F1 verläuft
von Leiter 113 durch einen Hilfskontakt 116 am Schalter F1, die Haltespule 113 lind
Leiter .I4. und .1; zum negativen Stromabnehmer 13.
-
Das Schließen des Hilfskontaktes 116 am Schalter F1 ermöglicht die
Speisung der Einschaltspule 118 des Feldschutzes F. durch folgenden Stromkreis:
Leiter 113, Hilfskontakt i 16, Leiter 117. Spule i i 8, Leiter 7 5 und von dort
in der beschriebenen Weise zum negativen Stromabnehmer 13. In ähnlicher Weise wird
durch das Schließen des Schalters F, ein Stromkreis für seine Haltespule hergestellt,
der vom Leiter 113 über den Hilfskontakt 119, Leiter 121 zur Haltespule 12.2, Leiter
4-1 und 45 zum negativen Stromabnehmer 13 verläuft. litt Anschluß an das
Schließen des Schalters F@ wird die Einschaltspule 123 des Schalters Fa durch einen
Stromkreis gespeist, der vom Leiter 113 Tiber den Hilfskontakt i i9 des Schalters
F=, Leiter 124, Spule 123 zum L eiter ; 5 und von dort in der bereits erläuterten
Weise zum Stromabnehmer 13 verläuft. Fig. 2 der Zeichnung gibt eine Schalttabelle
wieder, welche die Reihenfolge der Betätigung der Schalter erkennen läßt.
-
F ig. 3 der Zeichnung bezieht sich auf ein anderes Ausführungsbeispiel,
welches sich dadurch auszeichnet, daß mittels der gleichen Schütze und Widerstände
auch eine selbsttätige Bremsregelung erzielt wird, bei der erfindungsgemäß in Abhängigkeit
von der Wirksamkeit des Stromwächters die Widerstandsschütze so geschaltet werden,
daß sie anfangs in Reihenschaltung und später in Parallelschaltung liegen und der
wirksame Widerstand durch Überbrückung einzelner Widerstandselemente verändert wird,
Die Schaltung ist vorteilhafterweise so ausgebildet, daß die Widerstandsschütze
beim Fahrbetrieb wie beim Bremsbetrieb in der gleichen Reihenfolge gesteuert werden.
-
in bedeutet den Fahrzeugmotor, R ist der Anfahr- und Bremswiderstand,
dessen einzelne Widerstandsteile mit R13 bis R1, bezeichnet sind. Zurrt Anschluß
des Motors an das -Netz (Fahrleitungsnetz) ist das Haupt-schütz I_S vorgesehen.
Außerdem sind zur Herstellung der Starkstroutverbindungen beim Fahrbetrieb noch
das Schütz .11 und beim Bremsbetrieb die Schütze B, und 13, vorgesehen. R1 bis R;
sind Widerstandsschütze, die die Reihenparallelschaltung sowie die nierbrückung
der einzelnen Widerstandseleinente ermöglichen. 1_R ist der Stroinwä chter, dessen
Arlieitslcontakte das #'or«v:irtssclialten der einander die Einschaltimpulse erteilende
Widerstandsschütze überwachen.
-
Zur Bet;itigung der Steuerung ist einerseits .jie Fahrsteuerwalze
.9C, andererseits die Bretnssteuerwalze 13C vorhanden. Die beiden Steuerwalzen sind
mit dem Strotn«-:icliter derart in j'erhin(lung gesetzt, daß durch Bewegung der
@@-alzen (lie Fortschaltstroinstärke des Strotnwä chters infolge Änderung der Federvorspannung
willkürlich geändert werden kann. Die Fahrsteuerwalze und Bretnssteuerwalze sind
so ausgebildet, (laß es möglich ist, eine größere Anzahl von Fahrstufen bzw. Bremsstufen
dauernd einzuschalten. Werden indessen die Walzen in die Endstellung be-,vegt, so
werden stufenweise selbsttätig die Widerstände abhängig vom Stromwächter vollständig
ausgeschaltet, so daß beim Fahrbetrieb der Motor an die volle Spannung ge-;egt bzw.
beim Bremsbetrieb der Motor vollkontinen kurzgeschlossen ist. Utn ein besonders
vorteilhaftes und schnelles Einsetzen der Bremse zu erzielen, ist gemäß der weiteren
:Ausgestaltung der Erfindung die Schaltung derart getroffen. daß bei Herstellung
der Bremsschaltung durch das Bremsschütz ß1 die Feldwicklung f des Motors über einett
Vorschaltwiderstand v unmittelbar an die Netzspannung angelegt wird. Infolgedessen
wird bei Einleitung der Bremsung sehr schnell eilt kräftiges Feld in dein Motor
hervorgerufen, so daß die Bremswirkung wesentlich schneller einsetzt als bei Selbsterregung
des Motors.
-
Fig. d der Zeichnung enthält eine Schalttabelle, aus der hervorgeht.
in welcher Weise bei der beschriebenen Schaltung die einzelnen Schütze lt-r_w. Schalter
gesteuert werden. Da grundsätzlich die Wirkungsweise der selbsttätigen Steuerung
nach Fig. 3 die gleiche ist, wie hei dem in Fig. i erl:iutertenÄusfiihrungsheispiel,
kann auf eine nähere Erlä uterung des Verlaufes der einzelnen Stromkreise %erzi(:htet
werden.
-
Die Einrichtung nach der Erfindung ist vorzugsweise für Oberleitungotnnibusse
brauchbar, weil es bei diesen darauf ankommt, daß (las Gesamtgewicht sowie der Raumbedarf
der Steuereinrichtung möglichst klein ist.