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Kollektorregler der Anfahr- und Bremswiderstände für elektrisch angetriebene
Fahrzeuge Das Schalten der Anfahr- und . Bremsividerstände elektrisch angetriebener
Fahrzeuge, deren Anfahrt und Bremsen -weich und fließend erfolgen. soll, -wird häufig
mit Hilfe von Kollektorreglern durchgeführt. Die Kollektoren dieser Regler, die
zylindrisch oder eben ausgebildet sind, haben durch-veg eine hohe Lamellenzahl,
und -zwar aus dem Grunde, damit die Lamellenspannung möglichst tief herabgesetzt
und daher die Bildung eines Lichtbogens zwischen Bürste und Lamellen beim Schalten
der Widerstände verhindert und damit das Abbrennen der Bürsten und des Kollektors
beim Übergang der Bürste von einer Lamelle auf die andere vermieden -wird. Da die
Lamellenzahl, d. i. die Zahl der Anfahr- und Bremsstufen, um ein Vielfaches höher
ist, als es das weiche und fließende Anfahren und elektrische Bremsen erfordert,
besteht das Bestreben, die Lamellenzahl zu verringern, um eine einfachere Bauausführung
der Widerstände und dadurch auch der Regler zu erreichen.
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Es ist z. B. eine Einrichtung bekannt, die zur Herabsetzung der Lamellenzahl
zwei Bürsten benutzt, die miteinander über einen Widerstand leitend verbunden sind.
Die Bürsten sind gegeneinander ungefähr um eine Lamellenteilung verschoben. Der
Widerstand, der dauernd zwischen den Bürsten eingeschaltet ist, hat den gleichen
Ohmschen Wert -wie der zwischen denjenigen Lamellen eingeschaltete Widerstand, mit
denen die beiden Bürsten in Berührung stehen. Die Stromzuführung erfolgt durch die
letzte Bürste, wodurch man erreicht, daß jede Bürste nur vom halben Fahrstrom durchflossen
wird und beim übergang von einer Lamelle auf die andere nur die halbe Lamellenspannung
unterbricht.
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Die Lamellenzahl des mit zwei derart angeordneten Bürsten versehenen
Widerstandsreglers kann im Vergleich mit :einem normalen
Regler,
der nur mit einer Bürste ausgerüstet ist, auf die Hälfte verringert «erden, ohne
daß die durch die Bürsten zum Unterbrechen gelangende Spannung verändert wird.
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Die Verbindung der Bürsten durch einen dauernd eingeschalteten Widerstand
ist jedoch unvorteilhaft; denn mit Rücksicht auf diesen Widerstand muh der Ohmsche
Wert aller Widerstandszweige der Anfahr- und Bremswiderstände der gleiche seift;
die Ausführung des die Bürsten verbindenden Widerstandes ist daher nicht vorteilhaft.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Kollektorregler der Anfahr- und
Bremswiderstände für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, dessen Bürsten nicht dauernd
über einen Widerstand miteinander verbunden sind, -wodurch der ohenerwähnte Nachteil
vollständig beseitigt wird. Es handelt sich dabei um eineu Kollektorregler. der
aus zwei selbständigen, in Reihe geschalteten Widerstandsgruppen bestellt, die entweder
wie in Abb. i veranschaulicht, mit ebener Kontaktbahn oder, wie in Abb. 2 der Zeichnung
dargestellt, mit kreisförmiger Kontaktbahn ausgeführt sein können. Der Abb. 2 gemäß
sind die Gruppen der leitenden Lamellen durch Isolationslamellen t 8 voneinander
getrennt.
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Die Erfindung besteht darin, daß beide Widerstandsgruppen elektrisch
durch zwei mechanisch gekuppelte Paare von leitend verbundenen Bürsten miteinander
kreuzweise so verbunden werden, daß, auf der Lamellengruppe der einen Widerstandsgruppe
eine Bürste des einen. Bürstenpaares und auf der Lamellengruppe der anderen Widerstandsgruppe
eine Bürste des zweiten Bürstenpaares voreilt. Dabei sind die Bürsten auf jeder
Lamellengruppe um mehr als eine Lamellenteilung voneinander entfernt, und beim Verschieben
auf dem Kollektor verlassen sie die Lamellen in einer solchen Reihenfolge, daß sieh
die Zahl der Widerstandsstufen zwischen den Bürsten ändert. d. h. daL> der Ohmsche
Wert des zwischen den Bürsten biegenden Verbindungswiderstandes sich ändert.
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In Abb. i ist ein ebener Widerstandskollektorregler dargestellt, dessen
Wirkungsweise übersichtlicher ist. Die in beiden Abbildungen als Rollen angedeuteten
Bürsten sind in vorgeschobener Stellung eingezeichnet, so daß ein Teil der Widerstände
abgeschaltet ist.
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Die am -häufigsten gebauten Widerstandskollektorregler sind wegen
der Stromzuführung zu den Kollektorbürsten noch mit einem Schleifring und einer
Bürste versehen. In der Ausführung gemäß} Abb. i und a entfällt der Schleifring
und die -zugehörige Bürste; denn an die Lamellen i bis 6, welche die Gruppe I bilden,
ist der Anfahrwiderstandsteil III samt der Stromzuführung angeschlossen, -wogegen
die Lamellen 7 bis 12 der Gruppe 1I mit dem Widerstandsteil IV verbunden
sind. an den sich dann weiter der Motor 13 und der übrige Stromkreis anschließen.
Die Bürste 14 ist mit der Bürste 15 und die Bärste 16 mit der Bürste
i; elektrisch leitend verbunden, so dah die Bürsten, -welche beide Widerstandsgruppen
miteinander verbinden, zwei.' Bürstenpaare V, IV der leitend miteinander paarweise
verbundenen Bürsten 14, 15 und 16, i; bilden. Die Bürstenpaare V,
VI kreuzen sich gegenseitig. (Abb. i i, so daß beim Durchlaufen der Bürsten in der
Pfeilrichtung das Bürstenpaar VI (Bürste 14) auf der Lainellengruppe II und das
Bürstenpaar V (Bürste 16) auf der Lamellengruppe I eine Voreilung haben.
Im folgenden sei diese Bürstenanordnung, wenn dies auch nicht auf den ersten Blick
erkennbar ist, wie z. B. in Abb. 2, als sog. Bürstenkreuzschaltung bezeichnet.
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Der gegenseitige Abstand der Bürsten 16, 15 und 14, i j auf
der zugehörigen Lamellengruppe ist nie kleiner als die Lamellenteilung.
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Die Bürsten 14 bis i; sind miteinander mechanisch gekuppelt und gegeneinander
so verschoben, daß, wenn sie z. B. eine Schaltbewegung im Pfeilsinne ausführen,
stufenweise (nicht auf einmal) in der Reihenfolge 14, 15, 16, 17 von
einer Lamelle auf die benachbarte Lamelle übergehen.
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Der eingeschaltete Widerstand besteht aus Teilwiderständen A B und
J G, die finit Hilfe der Bürstenpaare V, VI hintereinandergeschaltet sind. Durch
die Kreuzschaltung der Bürsten wird erreicht, daß die Teilwiderstände
A B
und J G nicht unmittelbar miteinander verbunden sind. sondern über einen
Widerstand, der im folgenden als Verbindungswiderstand bezeichnet -wird. Dieser
Verbindungswiderstand besteht aus zwei nebeneinander verbundenen Widerstandszweigen
B D und I< J, die sich gerade zwischen den Bürsten 15, 1
6 und 14, 17 befinden. Der eingeschaltete Widerstand ist daher die Summe
von drei hintereinandergeschalteten Widerständen, von denen der mittlere (Verbindungswiderstand)
aus zwei parallel verbundenen Widerstandszweigen besteht.
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Während des Ein- und Ausschaltens ändernsich beide Zweige des Verbindungswiderstandes,
und im Laufe des vollständigen Ausschalten, oder Einschaltens der N%'iderstände
bildet jeder Widerstandszweig kurzzeitig einen Bestandteil des Verbindungswiderstandes.
Aus Einfachheitsgründen versieht man alle Zweige des Anfahr- bzw. Bremswiderstandes
mit gleichem Wider standswert r. Bei der Schaltbewegung der Bürsten in der Pfeilrichtung
läuft die Bürste 14 auf die Lamelle S auf, -wodurch zu dem Widerstand F( J in Reihe,
d. h. in Reihe mit einem Zwei- des Verbindungswiderstandes
der
Widerstand L J( geschaltet wird. Dadurch wird der Verbindungswiderstand und daher
auch der Wert des eingeschalteten Widerstandes um die Größex vergrößert, was auch
Ursache einer Änderung der Strombelastung der einzelnen Bürsten bedeutet (Stromverteilung
auf die Bürsten). Durch weiteres Verschieben der Bürstenyin der Pfeilrichtung, d.
h. durch Auflaufen der Bürste 15 auf die Lamelle q. wird der Widerstand r
= B C von dem Zweig B D, des Verbindüngswiderstandes abgeschaltet,
so daß sich der Verbindungswiderstand um den Wert x verringert. Diese Verkleinerung
des Verbindungswiderstandes erfolgt jedoch gleichzeitig mit der Zuschaltung .des
Zweiges B C in Reihe mit dem WiderstandAB, so daß. der eingeschaltete Widerstand
um den Wert Y - x anwächst. Daraus ist ersichtlich, daß der zunächst eingeschaltete
Widerstand nicht auf einmal auf seinen vollen Wert y anwächst, sondern höchstens,
bedingt durch die Bürstenverteilung, wie sie in Abb. 1 und a angedeutet ist, den
Wert 2/s r.erreicht.
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Durch -weitere Betrachtung kann ermittelt werden, daß die Bürsten
höchstens die Spannung E = i/3 J # Y unterbrechen, wobei J den vollen
Strom bedeutet, den der Widerstandsregler führt.
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Der Vorteil dieses Kolleh-torreglers mit Bürstenkreuzschaltung besteht
nicht nur in der niedrigen Spannung, die durch die Bürsten zur Unterbrechung gelangt,
sondern auch in der einfachen Bürstenbauart und in der Möglichkeit, die Widerstandszweige
noch auf verschiedene Weise zu unterteilen, was praktisch eine weitere Verminderung
der Lamellenzahl des Widerstandsreglers bedeutet.
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Schließlich sei noch bemerkt, daß die Zahl der zwischen den Bürsten
1q., 17 und 15, 16 eingeschalteten Widerstandszweige mit Rücksicht auf die Bürstenbauart
erhöht werden kann.