DE750829C

DE750829C - Switching device for the windings of self-excited electric tractors

Info

Publication number: DE750829C
Application number: DE1937750829D
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl-Ing Depser
Priority date: 1937-11-21
Filing date: 1937-11-21
Publication date: 1945-01-29

Description

Umschaltvorrichtung für die Wicklungen von selbsterregten elektrischen Zuglichtmaschinen Damit bei Zuglichtmaschinen mit wechselnder Drehrichtung die Batterien immer im gleichen Sinne angeschlossen bleiben, hat man für die Wicklungen der Zuglichtmaschinen Umschaltvorrichtungen vorgeschlagen, bei denen die Nebenschlußwicklung der Maschine derart über einen Umpolsch.alter in den Hauptstromkreis der Maschine eingeschaltet. ist, daß sie auch bei wechselnder Drehrichtung der Maschine zwecks Aufrechterhaltung der Selbsterregung stets die gleiche elektrische und damit auch magnetische Polarität beibehält. Diese Umschaltvorrichtungen sind mechanisch mit der Generatorwelle verbunden und polen unter Zuhilfenahme von Trägheits-, Brems- und Verschiebekräften usw. den Generator je nach der Drehrichtung in dem einen oder anderen Sinne um. Infolge ihrer mechanischen Verbindung mit dem Generator haben diese Umschaltvorrichtungen erhebliche Nachteile, insbesondere arbeiten sie nicht einwandfrei, da sie den stoßartigen Beanspruchungen durch die Generatorwelle und die Fahrstöße ausgesetzt sind. Außerdem iSt die Überwachung .der Einrichtung wegen ihrer Unzugänglichkeit nur schwer durchzuführen.Switching device for the windings of self-excited electrical Towing alternators This means that the batteries of towing alternators with alternating directions of rotation always remain connected in the same sense, one has for the windings of the tractor alternators Switching devices proposed in which the shunt winding of the machine in this way switched into the main circuit of the machine via a pole reversal switch. is that it can also be used for maintenance purposes when the direction of rotation of the machine changes the self-excitation always has the same electrical and thus also magnetic polarity maintains. These switching devices are mechanically connected to the generator shaft and poling with the help of inertia, braking and displacement forces, etc. den Generator in one sense or another depending on the direction of rotation. As a result of her mechanical connection with the generator, these switching devices have considerable Disadvantages, in particular, they do not work properly because they can withstand shock loads are exposed to the generator shaft and the driving shocks. In addition, there is surveillance . Difficult to carry out of the facility because of its inaccessibility.

Die Erfindung beseitigt diese und ähnliche Schwierigkeiten solcher Umschaltvorrichtungen. Erfindungsgemäß ist mit der Zuglichtmaschine ein mehrphasiger Synchronhilfsgenerator verbunden, der zur übertragung der Drehrichtung einen den Pol-,vechsler betätigenden Synchron- oder Asynchronmotor speist.The invention overcomes these and similar difficulties Switching devices. According to the invention, the traction generator is a multi-phase one Synchronous auxiliary generator connected to the one to transmit the direction of rotation Pole, Vechsler operating synchronous or asynchronous motor.

Man hat zwar schon bei Wechselstromgeneratoren, deren Drehzahl starken Schwankungen unterworfen ist, und die zum Aufladen von Sammlern dienen, die Umkehrung des Stromflusses bei .niedrigen Drehzahlen dadurch verhindert, daß man zwischen die Ankerwicklung des Generators und der Batterie Gleichrichter in Graetzscher Schaltung eingeschaltet hat. Da der Wechselstromgenerator Selbsterregung besitzt, muß auch die -N@ebenscliltißwickluihg über einen Gleichrichter mit der Ankerwicklung verbunden sein. Die für die Selbsterregung beim Anlauf dc r @:@Iaschine erforderliche Reinanenzspannung wird jedoch durch den Widerstand der Gleichrichter und der Schleifringe zum großen Teil verbraucht. Würde daher diese be= kannte Einrichtung auf Fahrzeugen aufgestellt und durch die auftretenden Erschütterungen die Renianenz noch weiter geschwächt werden, so würde schließlich eine Selbsterregung überhaupt nicht mehr auftreten. Diese Einrichtung wäre daher wegen der Abhängigkeit der Remanenzspannung von der Umschaltvorrichtung für die Umschaltung der Wicklungen von Zuglichtinascliirien bei Drehrichtungswechsel völlig angeeignet. Im Gegensatz dazu ist bei der Erfindung die Remanenz für die Selbsterregung der Zugliclitmaschine völld unabhängig von der Utiischaltvorrichtung.It is true that with alternators, their speed is strong Is subject to fluctuations, and the charging from collectors serve, the reversal of the current flow at .low speeds thereby prevents, that one rectifier between the armature winding of the generator and the battery has switched on in Graetzsch circuit. Because the alternator self-excitation owns, the -N @ ebenscliltißwickluihg must also have a rectifier with the Be connected armature winding. The one for self-excitation when starting dc r @: @ Iaschine However, the required purity voltage is determined by the resistance of the rectifier and the slip rings are largely used up. So would this well-known institution placed on vehicles and the resulting vibrations caused reniancy If it were weakened even further, then self-excitement at all would eventually no longer occur. This device would therefore be because of the dependence of the remanent voltage of the switching device for switching the windings of Zuglichtinascliirien completely appropriated when changing the direction of rotation. In contrast, in the invention the remanence for the self-excitation of the tensile machine is completely independent of the Utiischaltvorrichtung.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing.

i ist eine Zuglichtmaschine, die unmittelbar auf der Fahrzeugwelle sitzt oder überein Zwischenglied, z. D. Treibriemen, von ihr angetrieben wird. Mit der Maschine i ist ein kleiner dreiphasiger Synchrongenerator -2 verbunden, der über die Leitung 3 und dem Schalter .I mit dem Synchron - oder Asynchronkleinmotor 5 in Verbindung steht. Diese Verbindung kann durch Öffnen des Schalters.[ unterbrochen werden. Der Motor 5 treibt über eine Rutschkupplung ö eine Schaltscheibe 7 an, die -wie in Fig. i schematisch dargestellt, einen Schalter 8 betätigt. Der Schaltweg der Scheibe ist durch die Anschläge 9 begrenzt. Der Schalter.[ ist mit dein Batterieschalter 1o derart gekuppelt, dar in :der Offenstel,lung des Schalters 1o der Schalter d. geschlossenist, und umgekehrt. Im übrigen entspricht die Zeichnung den üblichen Schaltverhältnissen von Zuglichtmaschinen. Da diese Schaltungen in ihrer Wirkungsweise bekannt sind, sollen sie hier nur so weit erläutert werden, als es zum Verständnis der Erfindung erforderlich ist. i i ist die Batterie. 1-2 die Beleuchtungsanlage des Wagens, 13 ist die Erregung des Generators i. Durch i.[ ist der selbsttätige Spannungsregler für die Generatorspannung angedeutet. Der Schalter 1o wird durch einen Elektromagneten 15 mit Hauptstrom- und spannttngswicklung in bekannter Weise derart gesteuert, daß er ge:chl@@s#en wird, sobald die Spannung des Generators i nach dein Anfahren des Wagens die erforderliche Höhe erreicht hat und geöffnet wird, wenn bei zu starkem Absinken der Spannung des Generators i Rückstrom aus der Batterie i i auftritt.i is a towing generator that is directly on the vehicle shaft sits or an intermediate member, z. D. Drive belt, driven by it. With the machine i is connected to a small three-phase synchronous generator -2, the via line 3 and switch .I with the synchronous or asynchronous small motor 5 communicates. This connection can be interrupted by opening the switch will. The motor 5 drives a switching disk 7 via a slip clutch - As shown schematically in Fig. i, a switch 8 is actuated. The switching path the disc is limited by the stops 9. The switch. [Is with your battery switch 1o coupled in this way, in: the open position of the switch 1o the switch d. is closed and vice versa. Otherwise the drawing corresponds to the usual ones Switching ratios of tractor alternators. Since these circuits in their mode of operation are known, they should only be explained here as far as it is necessary for understanding of the invention is required. i i is the battery. 1-2 the lighting system of the car, 13 is the excitation of the generator i. I. [Is the automatic Voltage regulator for the generator voltage indicated. The switch 1o is through an electromagnet 15 with main current and tension winding in a known manner controlled in such a way that it will ge: chl @@ s # en as soon as the voltage of the generator i has reached the required height after the car has started up and is opened, if the generator voltage drops too much i reverse current from the battery i i occurs.

Die Umschaltvorrichtung arbeitet folgendermaßen Läuft die Maschine r im Sinne des Pfeiles an, dann wird durch den Synchrongenerator 2, der am besten eine Dauermagneterregung hat, der Motor 5 in der Pfeilrichtung gedreht. Dadurch wird die Schaltscheibe 7 ebenfalls in der Pfeilrichtung angetrieben und der Schalter 8 in die gestrichelte Lage 8o gebracht. Wenn er sich schon vorher in dieser Lage befunden hat, wird sein Schaltzustand nicht geändert. In der Schaltstellung 8o würde bei der angegebenen Drehrichtung der Generator 1 im richtigen Sinne angeschlossen sein. Zunächst hat aber der Generator i praktisch noch keine Spannung geliefert. Die Spannung baut sich erst auf, wenn durch Umlegen des Schalters 8 in die Stellung So die Erregerwicklung 13 an die Maschine gelegt wird. Sobald die Spannung auf den gewünschten Wert angestiegen ist, schließt der Magnet 15 den Schalter 1o und legt dadurch die Batterie 1i an den Generator i, der sie nun auflädt. Gleichzeitig ist dabei der Sehalter d. geöffnet worden. Der Generator 2 läuft jetzt leer weiter, der 1Iotor 5 ist abgeschaltet und bleibt stehen, ohne an dem Schaltzustand des Schalters 8 etwas zu ändern. Damit ist der normale Betrieb während der Fahrt hergestellt. -Nimmt die Fahrtgeschwindigkeit des Wagens mehr und mehr bis zum Stillstand ab. dann tritt bei einer gewissen Geschwindigkeit. infolge laclilassens i ,der Gen:eratorspannung, Rückstrom auf, und der Schalter 1o wird geöffnet. Dadurch wird auch der Schalter .I wieder geschlossen und der Motor,5 wieder eingeschaltet, ohne aber am Schaltzustand des Schalters 9 etwas zti ändern.The switching device works as follows: Runs the machine r in the direction of the arrow, then by the synchronous generator 2, the best has permanent magnet excitation, the motor 5 is rotated in the direction of the arrow. Through this the switching disk 7 is also driven in the direction of the arrow and the switch 8 brought into the dashed position 8o. If he was in this position before has found, its switching status is not changed. In the switch position 8o would with the specified direction of rotation, the generator 1 is connected in the correct sense be. Initially, however, the generator i has practically not yet supplied any voltage. The voltage only builds up when the switch 8 is turned to the position So the excitation winding 13 is placed on the machine. As soon as the tension on the the desired value has risen, the magnet 15 closes the switch 1o and sets thereby the battery 1i to the generator i, which now charges it. At the same time is while the Sehalter d. has been opened. Generator 2 now continues to run empty, the 1Iotor 5 is switched off and stops without affecting the switching status of the switch 8 to change something. This ensures normal operation while driving. -Decreases the driving speed of the car more and more until it comes to a standstill. then occurs at a certain speed. as a result of laclilassens i, the gene: erator tension, Reverse current on, and the switch 1o is opened. This also turns the switch .I closed again and the motor, 5 switched on again, but without the switching status of switch 9 change something zti.

Der Generator i ist von der Batterie i r losgetrennt. seine Spannung bricht beim Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl zusammen. Im Stillstand ist dann der Getieratorkreis stroin- und spannungslos. - Entsprechendes gilt für die Teile 2, 3 und 5. Fährt nun der Wagen wieder in der gleichen Richtung an, dann wird am Schaltzustand des Schalters 8 nichts geändert, es wird lediglich nach Erreichung einer bestimmten Drehzahl wieder der Schalter.zo geschlossen und der Schalter .I geöffnet. Fährt dagegen der Wagen in entgegengesetzter Richtung an. dann kehrt sich der Drehsinn der Generatoren i und 2 um, ebenso der Drehsinn des Motors 3 und der Schaltscheibe 7. Der Schaltei- 8 wird dann in die Stellung 8i umgelegt, d. h. der Generator i wird umgepolt. Im übrigen bleibt der Schaltvorgang während des weiteren Hochlaufens des Generators i der gleiche wie vorher. Eine Umlegung des Schalters von der Stellung 8i nach der Stellung 8o kommt erst dann wieder zustande, wenn die Fahrtrichtung des Wagens wechselt.The generator i is separated from the battery ir. its voltage collapses when the speed falls below a certain level. At a standstill, the controller circuit is then without power or voltage. - The same applies to parts 2, 3 and 5. If the car starts up again in the same direction, then nothing is changed in the switching state of switch 8, only after a certain speed has been reached the switch.zo is closed again and the switch .I open. If, on the other hand, the car starts in the opposite direction. then the direction of rotation of the generators i and 2 is reversed, as is the direction of rotation of the motor 3 and the switching disk 7. The switching 8 is then switched to the position 8i, ie the polarity of the generator i is reversed. Otherwise, the switching process remains the same as before while the generator i continues to run up. The switch is only moved from position 8i to position 8o when the direction of travel of the car changes.

Der Schalter 8 wird, wie Fig. 2 schematisch zeigt, am besten als Kippschalter ausgeführt. -indem z. B., ein Stift 71 der Scheibe 7 mit dem Schalter 82 des Schalters 8 derart verhunden und der Drehpunkt 83 des Schaltarmes gegen die Drehachse 72 des -Schalters 7 so angeordnet wird, daß in einer. bestimmten Zwischenstellung der Scheibe 7, in der die Längsachse der Feder in die Richtung des Schaltarmes :2i gelangt, ein Lahllzustand eintritt, während in allen übrigen Stellungen der Scheibe 7 der Schaltarm 82- sich in der einen oder anderen Endstellung befindet.' An Stelle eines solchen Labilschalters kann auch irgendein anderer Kippschalter mit Kraftspeicher treten. Da solche Kraftspeicherschalter nach Bauart und Wirkungsweise an sich bekannt sind, sollen sie hier nicht näher erläutert werden. Die Rutschkupplung kann wegfallen,. wenn der Motor 5 so ausgeführt ist,- daß er auch bei festgehaltenem Läufer unter Spannung bleiben kann.As shown schematically in FIG. 2, the switch 8 is best used as a toggle switch executed. - by z. B., a pin 71 of the disc 7 with the switch 82 of the switch 8 so connected and the pivot point 83 of the switching arm against the axis of rotation 72 of the -Switch 7 is arranged so that in a. certain intermediate position of the disc 7, in which the longitudinal axis of the spring goes in the direction of the switching arm: 2i, a Lahllstatus occurs, while in all other positions of the disc 7 of the Switching arm 82- is in one or the other end position. ' Instead of one Such an unstable switch can also be any other toggle switch with energy storage step. Since such energy storage switches are known per se in terms of design and mode of operation are, they should not be explained in more detail here. The slip clutch can be omitted. if the motor 5 is designed so, - that it is under Tension can remain.

Der Schalter q. kann, falls überhaupt ein besonderer Schütz des Mortors 5 gegen höhere Spannungen nötig ist, durch eine Drosselspule oder eine ähnlich wirkende Kombination frequenzabhängiger Widerstände (Spannungsbegrenzer u. dgl.) ersetzt werden.The switch q. can, if at all, a special contactor of the Mortor 5 against higher voltages is necessary by a choke coil or a similar acting one Combination of frequency-dependent resistors (voltage limiter, etc.) replaced will.

Die Erfindung bietet u. a. folgende Vorteile: ' Der Polwechsler kann getrennt vom Generator an den verschiedensten Teilen des Wagens, insbesondere in dem Reglerkasten der Zuglichtmaschine, untergebracht werden, läßt sich infolgedessen leicht überwachen Und ist gegen stoßartige Beanspruchungen weitgehend geschützt. Eine mechanische Verbindung von dem Generator nach dem Polwechsler fällt fort. Der Polwechsler arbeitet einwandfrei und hat eine. große Lebensdauer. Dadurch, daß oberhalb bestimmter Drehzahlen die Verbindung zwischen dem Hilfsgenerator und dem -Polwechslermotor unterbrochen wird, sind diese Maschinen keinen überlastungen ausgesetzt.The invention provides, inter alia. the following advantages: 'The pole changer can separated from the generator on various parts of the car, especially in the control box of the alternator, can be accommodated as a result easy to monitor and is largely protected against shock loads. There is no mechanical connection from the generator to the pole changer. Of the Pole changer works flawlessly and has one. great lifespan. By being above At certain speeds, the connection between the auxiliary generator and the pole changer motor is interrupted, these machines are not exposed to overloads.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch Ausbildung des Polwechslers als Kipp-oder Kraftspeicherschalter- ein verhältnismäßig schwacher Antriebsmotor ausreicht, weil der Polwechslermotor mehrere Umdrehungen bei der Aufladung des Speichers zurücklegen 'kann und sein kleineres Drehmoment. durch einen entsprechend größeren Umlaufweg wettgemacht wird. Infolgedessen kann auch der Synchrongenerator :2 klein und leicht gebaut werden. Entsprechendes gilt für den Schalter q...Another advantage is that by training the pole changer as a toggle or energy storage switch - a relatively weak drive motor is sufficient because the pole changer motor revolves several times when charging the accumulator travel 'and its smaller torque. by a correspondingly larger one Circular route is made up for. As a result, the synchronous generator can also be: 2 small and be easily built. The same applies to switch q ...

Claims

PATENT CLAIMS: i. Switching device for the windings of self-excited electric tractors, in which the shunt winding of the machine is so is switched on via a polarity reversal switch in the main circuit of the machine, that they del-machine in order to maintain even with changing direction of rotation of self-excitation always the same electrical and thus also the same magnetic Maintains polarity, characterized in that the tractor (i) is a polyphase synchronous auxiliary generator (-2) is connected, which is used to transmit the Direction of rotation of a synchronous or asynchronous motor that actuates the pole changer (7, 8) (5) feeds.

2. Switching device according to claim i, characterized in that between your Polwechsell, ermotor () and the pole changer (7, 8) either a freewheel gear, z. B. slip clutch (6), is, blow after switching of the Poa,% Nrechsler allows the pole changer motor to continue running, or that the @ `rHerstan: ds- and scatter ratios and dimensions of the pole changer motor are selected so that it is also in the braked state can be permanently under tension.

3. Switching device according to claim i, characterized by an interrupter circuit (q.) in the connection between the auxiliary generator and the pole changer motor after the switchover of the pole changer (7, 8) or after the circuit of the direct current generator (i) a battery or a network is opened and automatically, z. B. when sinking the generator speed, closes again below a certain limit value.

4. Switching device according to claim i, characterized in that the pole changeover switch (7, 8) consists of one. There is a toggle or energy storage switch, the drive element of which is connected to the pole change motor connected is.

5. Switching device according to claim i and 3, characterized in that that the circuit breaker (d :) is so connected to the battery switch (io) is. that in the closed position of the battery switch, the circuit breaker is open and vice versa.

6. Switching device according to claim i, characterized in that a choke coil or a similar frequency-dependent or voltage-limiting resistor combination is switched on between the auxiliary generator (2) and the pole% vechslermotor (5). To distinguish the subject of the application from the state of the art, the following documents were considered in the granting procedure: German patents .... No. 83 215, 171 373. 184 087, 6 1 3779; Swiss patent lift. , - 180,788; British -. , - 12 639 from 1913; U.S. Patent. . . . . . . . - 1921841.