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Feinstufige Widerstandsregelungseinrichtung zum Anlassen und Steuern
von Motoren, insbesondere für elektrische Fahrzeuge Bekannt sind feinstufige Anlasser,
bei denen beim Einschalten des Stromes die Anlaßvorrichtung unter Benutzung der
am Regelwiderstand auftretenden Spannung selbsttätig den Widerstand feinstufig überbrückt.
Nach Unterbrechung des Stromes stellt dann z. B. eine Feder die Regelvorrichtung
funkenlos in die Anfangsstellung zurück. Stufenweise Abschaltung und Drehzahlregelung
der Motoren sind daher unmöglich.
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Es sind auch feinstufige Regelvorrichtungen bekannt, bei denen zu
den Grobstufen des Hauptwiderstandes ein feinstufiger Widerstand in Reihe geschaltet
und allmählich kurzgeschlossen wird; hiernach wird der feinstufige Widerstand nacheinander
zu den einzelnen Grobstufen parallel geschaltet und jedesmal durchgeregelt. Damit
bei stufenweisem Abschalten die Funkenbildung und der Abbrand an der Feinregelung,
die z. B. als Kollektor, also ohne Funkenlöschung, gebaut ist, nicht zu groß wird,
muß die Zahl der Lamellen meist größer als für die Feinregelung nötig sein. Trotzdem
ist der Aufwand für die Instandhaltung des Kollektors bedeutend.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine feinstufige Widerstandsregeleinrichtung
zum Anlassen und Steuern von Motoren, bei der ein feinstufiger Widerstand mit einem
grobstufigen Widerstand in Reihe oder mit der einen bzw. mit der anderen seiner
Grobstufen parallel geschaltet wird, insbesondere für elektrische Fahrzeuge." Erfindungsgemäß'
übernimmt durch das willkürliche Einschalten und Regeln des Stromes mit den Grobstufenkontakten
die Feinregelvorrichtung selbsttätig das Überbrücken
des feinstufigen
Widerstandes, während die 'Grol)sttifenl;ontal;te das grobstufige Vorschalten des
' Widerstandes und die Stromunterbrechung bewirken, indem bei Reihenschaltung der
fein- und grobstufigen Widerstände eine am feinstufigen Widerstand Herrschende Spannungsdifferenz
und bei Stufenregelung sowohl im auf- als auch im abschaltenden Sinn die an der
zu schaltenden Stufe des grobstufigen Widerstands herrschende Spannung die Schaltbewegung
der Feinregelvorriclitung veranlaßt.
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<als Antriebskraft der Feinregelvorrichtung wird beim Einschalten
der ersten Stufe, d. 1i. wenn die fein- und grobstufigen Widerstände in Reihe geschaltet
sind, die am feinstufigen Widerstand herrschende Spannungsdifferenz benutzt. Da
beim Auf- und Abregeln der folgenden Stufen der feinstufige Widerstand nacheinander
zu den einzelnen Stufen des grobstufigen Widerstandes parallel geschaltet ist, wird
die jeweilige Stufenspannung zur Antriebskraft, die beim jeweiligen Durchregeln
des Feinwiderstandes bis auf Null feinstufig abnimmt. Es ist so im Gegensatz zu
den bekannten Anlaßvorrichtungen, welche die Spannungsdifferenz am Regelwiderstand
als Antriebskraft benutzen, stufenweise Abschaltung und Drehzahlregelung der 1lotoren
möglich.
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Die Zc-ichnung zeigt schematisch zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
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Es bedeutet jeweils i den grobstufigen Widerstand mit den Funkenkontakten
2, von denen beim :#,ufsclialteii immer zwei aufeinanderfolgende geschlossen seien.
3 ist der feinstufige Widerstand mit seinem Kollektor d.. 5 ist ein die Kollektorbiirste
6 verschiebender Elektromotor, der in Fig. i ein Reihenschlußtnotor und an der jeweils
z:i schaltenden Stufenspannung angeschlossen ist, in Fig. -2 dagegen ein Nebenschlußmotor
mit konstant erregtem Feld, während nur der Anker die jeweils zu schaltende Stufenspannung
erhält.
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In Fi.g. ia ist der Straniverlauf in der Einschaltstufe gezeichnet,
in welcher der Kontakt a. geschlossen ist. Fig. i b zeigt den Stromverlauf im übergang
von Stufe i auf Stufe 2, wobei die Kontakte a und b geschlossen sind
und die Kollektorbürste in der angegebenen Pfeilrichtung läuft.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Durch Schliel:len des Funkenkontaktes
a verläuft der Strom nach Fig. i a über den grob- und feinstufigen Widerstand, wodurch
die am feinstufigen Widerstand herrschende Spannung die Bürste von -r aus bis ans
andere Widerstandsende r treibt, wobei die Spannung am Steuermotor 9 \till
wird. 'Nun wird durch Schließen des Kontaktes b der feinstufige Widerstand 3 zur
ersten Grobstufe parallel geschaltet, wodurch nach Fig. 11) der Steuermotor
5 die Spannung der ersten Stufe erhält und die Bürste 6 antreibt, bis der Widerstand
3 wieder durchlaufen ist, wodurch der Steuermotor spannungslos wird und stillsteht.
Wird nun der Kontakt c geschlnssen, wobei der Kontakt u geöffnet werden kann, so
erhält der Steuermotor die Spannung der zweiten Stufe, wobei er jedoch jedesmal
in entgegengesetzter Richtung als vorher vom Stroin durchflossen wird. Der Reiliensclilitlaniotnr
in Fig. i treibt die Kollektorbi.irste immer in der bisherigen Drehrichtung «-eiter,
da sein Anker und auch sein Feld umgekehrt vom Strom durchflossen werden, während
der \ebenschlußinotor in Fig. 2, dessen Feld unverändert blieb, die Kollektorbürste
zurücktreibt. In beiden Fällen wird dadurch jeweils die Grobstufe allmählich kurzgeschlossen,
wodurch der Steuermotor wieder spannungslos wird iiiil stillsteht, bis der folgende
Kontakt geschlossen wird usw.
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Wird aus irgendeiner Grolistufenstellung eine beliebigeAnzahl Stufen
zurückbeschaltet, so unterbrechen die Funkenkontahte, und die Kollektorbürste 6
bleibt stehen oder läuft, den feinstufigen Widerstand überbrückend, also nicht den
Strom abschaltend, ans andere Ende des feinstufigen Widerstandes 3; ersteres, wenn
von einer geraden auf eine gerade oder von einer ungeraden auf eine ungerade Stufe
geschaltet wird, wobei der Steuermotor keine Spannung erhält, und letztere:, wenn
von einer geraden auf eine ungerade Stufe geschaltet wird oder umgekehrt.
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Erfolgt die Aufschaltung der Grobregelung so rasch, daß die selbsttätige
Feinregehing nicht folgen kann, so wird sie ganz oder teilweise unwirksam: die Kollektorbürste
stellt sich aber immer in die für die nächste Stufens s clialtun- richtige Lage
ein.
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Diese selbsttätige Feinregelvnrriclitun". bestehend aus Kollektor
finit feinstufigem Widerstand und Steuermotor, kann an vorhandenen Grobregelvorrichtungen.
wie z. I'). Anlassern, insbesondere auch Fahrzeugsteuerungen finit Fahrschalter,
allenfalls nachträglich hinzugefügt werden.
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Das Beispiel Fig. i eignet sich besonders für größere Fahrzeuge, bei
denen ein sorgfältiges Aufschalten erfolgt, da die Abstufungen der Feinregelung
vollkommener gehalten «-erden können als in Fig. a, nach welcher infolge des Hin-
und Herlaufes der Bürste alle Feinstufen gleich groll zu halten sind. Auch kann
in den grö Uren (_,rol)stufen die gröl:@ere Drehzahl des @eihenschlullmntor s durch
Jlere Belastung mittels eines Henim«-erl;e, ausgeglichen werden, oder es kann in
nticli
vollkommenerer Weise an Stelle des -Motors ein Relais angeschlossen
werden, das einen an konstante Spannung gelegten Reihenschluß-oder dauernd erregten
Nebenschlußmotor schaltet, der dann in allen Stufen mit konstanter Drehzahl ebenfalls
in gleichbleibendem Drehsinn läuft.
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Es ist auch denkbar, in Fig. i an Stelle des Motors die Betätigungsspule
eines elektromagnetischen oder elektropneuniatischenKlinkenantriebs anzuschließen.
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Das Beispiel Fig. 2 hingegen eignet sich für häufige und unregelmäßig
rasche Auf- un.d Abschaltungen, z. B. für Straßenbahnbetrieb, denn wenn die Feinregelung
der Grobregelung nicht folgen kann, läuft die Bürste nicht bis ans Ende des Feinregelwiderstands,
sondern kehrt gegebenenfalls sofort um, läuft also auch bei unregelmäßigem Schalten
immer sofort nach Einstellung der Grobstufe in der erforderlichen Richtung.
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Damit nach Fig. 2 in den ersten Stufen die Bürstengeschwindigkeit
nicht zu groß wird, ist dem Anker des Steuermotors ein Widerstand vorgeschaltet,
der in deli letzten Stufen durch ein Relais kurzgeschlossen wird. Es ist aber auch
denkbar, den Anker an konstante Spannung und das Feld an die veränderliche Stufenspannung
zu legen, wobei sich dieDrehzahl weniger verändert und in den ersten Stufen am kleinsten
ist.
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Bei vollständiger Abschaltung bleibt, je nachdem z. B. eine gerade
oder eine ungerade Anzahl Stufen abgeschaltet wurden, die Kollektorbürste 6 in der
einen oder anderen Elidstellung stehen, so daß beim Wieder einschalten die Feinregelung
zwischen den Stellungen o und i nicht immer wirkt, was aber, wenn nötig, mittels
einer zusätzlichen Vorrichtung erreicht werden kann, z. B. einer nur in der Nullstellung
angelegten Magnetspule, welche die Bürste nur in der Nullstellung unmittelbar oder
allenfalls elektropneumatisch in die gewünschte Stellung bringt. Gemäß Fig.3 erfolgt
letzteres durch eine i\TullspannungssPule 7, die, solange sie Spannung führt, eine
Feder 8 gespannt hält und, durch die Abschaltung spannungslos geworden, die Rückstellung
der Bürste 6 durch die Federkraft einleitet. Beim Einschalten auf Stufe i hat dann
der Motor 5 nicht nur die Bürste 6 zu treiben, sondern auch die Feder 8 zu spannen.
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Besonders im Bahnbetrieb werden immer mehr feinstufige Steuerungen
verlaligt, was oft zti sehr teuren*indirekten Hüpfersteuerungeil führt. Gemäß der
Erfindung kann durch unmittelbare Fahrschaltersteuerung mit noch kleinerer Anzahl
Grobstufenschalter als bisher in Verbindung mit der selbsttätigen Feinregelung auf
viel billigere Weise die gewünschte Feinsteuerung erreicht werden. Im Vergleich
zu bisherigen Feinregelungseinrichtungen ist der Aufwand für die Instandhaltung
der nicht abschaltenden Feinstufenkontakte verschwindend klein.
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Die Erfindung bietet also nicht nur die technische Möglichkeit, geeignete
bestehende Anlagen durch Einbau der selbsttätigen Feinregelung zu vervollkommnen,
sondern weist auch technische und wirtschaftliche Vorteile für Neuanlagen auf.