DE900945C - Feinreglersteuerung fuer Einphasen-Reihenschluss-Kollektormotoren, insbesondere von Wechselstrom-Triebfahrzeugen - Google Patents

Feinreglersteuerung fuer Einphasen-Reihenschluss-Kollektormotoren, insbesondere von Wechselstrom-Triebfahrzeugen

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DE900945C
DE900945C DEL10610A DEL0010610A DE900945C DE 900945 C DE900945 C DE 900945C DE L10610 A DEL10610 A DE L10610A DE L0010610 A DEL0010610 A DE L0010610A DE 900945 C DE900945 C DE 900945C
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DE
Germany
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regulator
transformer
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collector
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Expired
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DEL10610A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Karl-Sigismu Stoetzer
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/10Commutator motors, e.g. repulsion motors
    • H02P25/12Commutator motors, e.g. repulsion motors with shiftable brushes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Description

  • Feinreglersteuerung für Einphasen-Reihenschluß-Kollektormotoren, insbesondere von Wechselstrom-Triebfahrzeugen Bei der allgemein bekannten und üblichen Feinreglersteuerung für Wechselstrom-Triebfahrzeuge wird die Überschaltung von einer Stufe des Haupttransformators zur anderen mittels eines Zusatztransformators und eines Spannungsteilers, dessen einzelne Windungen an die Segmente eines Kollektorreglersgeführt sind, bewirkt. Eine Feinreglersteuerung dieser Art ist in Fig. i der Zeichnung schematisch dargestellt. Darin bezeichnen i den Fahrdraht, z den Stromabnehmer, 3 die Primärwicklung -und 4. die Sekundärwicklung des Haupttransformators. Die Sekundärwicklung ist mit einer Anzahl von Anzapfungen Ti, T2 ... versehen, die über Stufenschalter Si, S2 ... abwechselnd. an das eine bzw. andere Ende der Sekundärwicklung 5 eines Zusatztransformators 6 angeschlossen wer-.den. Die Primärwicklung 7 dieses Zusatztransformators ist über einen Kollektorregler 8 mit einem Spannungsteiler g verbunden, dessen eines Ende geerdet ist, während das andere Ende an die Mitte der Sekundärwicklung 4. des Haupttransformators geführt ist. Auf dem Kollektorregler schleifen zwei diametral angeordnete Bürsten i o und i i, und er besitzt an zwei diametral .gelegenen Stellen zwei breite Segmente. Diese breiten Segmente liegen in der Leerlaufstellung unter den Bürsten, wie in der Zeichnung dargestellt ist. Die Fahrmotoren 1a, i3, 1q. und. 15 sind zwischen Erde und die .Mitte der Sekundärwicklung 5 des Zusatztransformators 6 geschaltet. Jede Hauptstufe wird durch zwei zusammengehörige Stufenschalter, z. B. S1 und S2, gebildet. Die n-te Hauptstufe wird. gebildet durch zwei geschlossene Stufenschalter Sn_i und S", die an den beiden Enden der Sekundärwicklung 5 des Zusatztransformators 6 liegen. Diese Sekundärwicklung wirkt in der Hauptstufe als Doppeldrosselspule und bildet an ihrem Mittelleiter den Mittelwert der Spannungen der Anzapfungen T"-1 und T".
  • Soll von der n-ten zur (n+ i)-ten Stufe übergegangen werden, so wird beim Öffnen des Stufenschalters S"-1 die halbe Stufenspannung durch den Zusatztransformator 6 von der Anzapfung T, abgesetzt. Mittels des Kollektorregl-ers 8 wird diese abgesetzte halbe Stufenspannung feinstufig verringert bis auf den Wert o in .der Kurzschlußstellung (nach go° Drehwinkel der Bürsten) und dann ,in Gegenphase wieder vergrößert, so daß zur Spannung an .der Anzapfung T" jetzt Spannung zugesetzt wird.
  • Ist die in .der Sekundärwicklung 5 des Zusatztransformators 6 zugesetzte Spannung auf die halbe Stufenspannung ,angewachsen, so kann der nächstfolgende Stufenschalter S"1 theoretisch spannungs-und stromlos geschlossen werden, und die nächste Hauptstufe n-+ i ist erreicht. Der Feinregler in der beschriebenen Ausführung ist in seiner Leistung, die der halben Stufenleistung des Haupttransformators entspricht, begrenzt, und zwar im Strom durch die .aktive Kollektorschleiflänge und in der Spannung durch die zulässige Lamellenspannung, da nur knapp 50% des Kollektorumfanges für Regellamellen zur Verfügung stehen, von denen auch noch jeweils zwei zueinander parallelgeschaltet sind, während die restlichen mehr als 5o°/o des Kollektorumfanges für die breiten Segmente auf den Hauptstufen, etwa 2 X 8d.°, und für die schmaleren Zwischenstufensegmente, etwa 2-X 12° 3o, benötigt werden.
  • Man hat ,daher mehrfach versucht, andere Feinreglerschaltungen zu entwickeln, bei welchen entweder der Strom oder die Spannung des Feinreglers auf den halben Wert verringert wird, um :auch bei .den :heutigen hohen Leistungen der elektrischen Triebfahrzeuge den Feinregler betriebssicher bauen zu können. Alle .diese Schaltungen haben aber den Nachteil, daß sie auf den Halb- und den Vollstufen oder ,aber mindestens ,auf einer von beiden Feinreglerstellungen Umschaltungen im Erregerstromkreis des Feinreglerspannungsteilers oder im Primärstromkreis des Zusatztransformators erforderlich machen. Es ist also eine zusätzliche Umsch.altvorrichtung mit meist vier Schaltern erforderlich, welche ziemlich hoch beansprucht werden, und zwar einerseits durch die Schalthäufigkeit, da sie auf jeder Voll- bzw. Halbstufe betätigt werden, andererseits durch die Schaltgeschwindigkeit, da beim Schnellauf- und -abschaltendes Schaltwerkes bei .dem kleinen Schaltwinkel auf dem Feinregler in allerkürzester Zeit diese Umschaltung bewerkstelligt werden muß. Darüber hinaus ist es bei den meisten der vorgeschlagenen Schaltungen notwendig, die M.agnetisierungsleistung .des Feinreglerspannungsteilers oder des Zusatztransformators zu unterbrechen, was starken Kontaktabbrand zur Folge bat.
  • Die Erfindung betrifft eine Feinreglersteuerung für Einphasen-Reihenschluß-Kollektormotoren, insbesondere von Wechselstrom-Triebfahrzeugen, mit einem Haupt- -und einem Zusatztransformator, dessen Sekundärwicklung über Stufenschalter und dessen Primärwicklung über einen Kollektorregler von dem Haupttransformator gespeist wird. Die Anordnung ist erfindungsgemäß so getroffen, d.aß an jeder Anzapfung des Haupttransformators zwei Stufenschalter vorhanden sind, welche zu je einem Ende der Sekundärwicklung .des Zusatztransformators geführt sind, und @daß die Primärwicklung des Zusatztransformators aus zwei Teilwicklungen besteht, welche einerseits je an eines der breiten Stufensegmente und andererseits an je eine Bürste des Kollektorreglers angeschlossen sind. Die Primärwicklung des Zusatztransformators ist in zwei Teilwicklungen .aufgeteilt, welche für die halbe Spannung und den vollen Strom ausgelegt sind. Jede dieser beiden Teilwicklungen ist mit ihrem einen Ende an eine Bürste ,des Kollektorreglers und mit dem anderen Ende an eines der beiden breiten Stufensegmente desselben ;geführt. Beim Haupttransformator sind an jeder Stufenan.zapfung zwei Stufenschalter für den halben Strom angeordnet, welche über zwei Sammelleitungen an die beiden Enden der Sekundärwicklung des Zusatztransformators angeschlossen sind. Wenn bei dieser Anordnung an Stelle eines Stufenschalters nunmeihr zwei Stufenschalter für den halben Strom benutzt werden, so -ist dies kein Nachteil, da man bei den Bestrebungen, den Feinregler nicht nur auf den Hauptstufen, ,sondern auch auf den Halbstufen beliebig lange stehenlassen zu können, ohnehin einen Stufenschalter für den vollen Strom bzw. zwei Stufenschalter für den halben Strom für jede Transformatoranzapfung anordnen müßte.
  • Ein Ausführungsbeispiel .dieser Schaltung ist in Fig.2 schematisch dargestellt. Soweit die Schaltungselemente mit denen der Fig. i übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet. Die Pri= märwicklung des Zusatztransformators 6 besteht aus zwei Teilwicklungen: 7 a und 7 b. Von jeder Teilwicklung ist ein Ende. an eine,der Bürsten io bzw. i i des Kollektorreglers 8 geführt, während das andere Ende an eines,der breiten Segmente 16 bzw. 17 des Kollektorreglers 8 angeschlossen ist. An jede .der Anzapfungen T1, T2 ... der Sekundärwicklung q. .des Haupttransformators sind zwei zusammengehörige Stufenschalter, z. B. S1, Si" usw., angeschlossen. Die Stufenschalter mit den Indizes 1,:2, 3 ... führen über eine Sammelleitung an das eine Ende, die Stufenschalter mit den Indizes 1 a, 2 a, 3 ca ... über eine zweite Sammelleitung an das andere Ende der Sekundärwicklung 5 des Zusatztransformators 6.
  • Der Umschaltvorgang vonder si.-ten zur (n -i- i) -ten Hauptstufe vollzieht sich folgendermaßen: Auf der n-ten Hauptstufe sind die Stufenschalter S(n-i) a und S" geschlossen. Nach Öffnung des Stufenschalters S",-1> a werden die Bürsten des Kollektorreglers aus .der gezeichneten Leerl.aufstellung herausgedreht. Nach i8o° Drehung ist die Kurzschlußstellung erreicht, und der Stufenschalter S" kann geschlossen werden. Damit wird der Feinregler vom Kurzschlußstrom entlastet, und die Sekundärwicklung 5 des Zusatztransformators 6 wirkt genau wie auf .den Hauptstufen als Stromteilerdrosselspule. Diese Halbstufe kann also genau wie die Hauptstufe beliebig lange beibehalten werden.
  • Soll zur nächsten Hauptstufe weitergeschaltet werden, so wird der Stufenschalter S, geöffnet und dann das Bürstenjoch des Kollektorreglers 8 um weitere iSo° gedreht. Damit ist die nächste Vollstufe erreicht, und der Stufenschalter S" ,. 1 kann geschlossen «-erden.
  • Der Vorteil dieser Schaltanordnung besteht darin, daß der Kollektorregler und der Spannungsteiler nur für die halbe Leistung bemessen zu werden brauchen, d. h. man kann die mittlere Lamellen-Spannung, die bisher häufig etwa 3 bis 3,5 Volt betrug, auf etwa 1,5 bis 1,75 Volt erniedrigen, ohne dabei im Erregerstromkreis des Feinreglersp.annungsteilers 9 oder im Primärstromkreis des Zusatztransformators 6 unangenehme Umschaltungen vornehmen zu müssen. Der Winkel am Kollektorregler 8 beträgt für eine Halbstufe i8o° gegenüber bisher 9o°; daher kann auch der bisher für die schmalen Halbstufensegmente benötigte Platz von 2 X 12° 30' auf dem Kollektorumfang für weitere Regelsegmente verwendet werden, wodurch die mittlere Segmentspannung nochmals um etwa 13'/ü gesenkt werden kann, oder aber man verwendet diesen gewonnenen Raum dazu, eine oder mehrere Zwischenstellungen durch paarweise Anordnung etwas breiterer Segmente zu schaffen (s. Fig. 3). Auf diesen zusätzlichen Zwischenstellungen kann dann vorübergehend, und zwar bis zu einer Zeit von etwa 30 Sekunden, verharrt werden, wie dies bisher bei den Halbstufen ,der Fall war, so d:aß die Stufenzahl hierdurch verdoppelt bzw. verdreifacht werden kann. Außerdem ergibt sich die Möglichkeit, durch Vereinigung dieser Schaltungsanordnung mit anderen an sich bekannten Schaltungen, welche ebenfalls die Herabsetzung der Feinreglerleistung oder der Stufenspannung auf die Hälfte bewirken, die Lamellenspannung nochmals auf die Hälfte herabzusetzen, so daß diese dann nur noch etwa o,7 bis o,8 Volt beträgt. Dann hat man die Möglichkeit, die Bürstendes Feinreglers in jeder beliebigen Stellung anzuhalten, ohne daß störende Kurzschlußströme am Feinreglerspannungsteiler 9 auftreten. Als Beispiel hierfür ist in Eig. 4 eine Schaltung angegeben.
  • Gemäß Fig. 4 wird die Herabsetzung der Stufenspannung .dadurch bewirkt, daß nur ein Teil 2o der Sekundärwicklung 4. des Haupttransformators mit Anzapfungen und Stufenschaltern versehen wird und als Regelwicklung dient und mit .den anderen gleich groß-en Sekundärwicklungsteilen 2i und 22 jeweils in Reihe geschaltet ist. Die Stufenschalter am Wicklungsteil 20 sind genau so geschaltet wie in der Anordnung gemäß Eig.2, der Übersicht halber jedoch nicht bezeichnet. Durch diese Anordnung werden entweder Stufenschalter gespart, oder es wird umgekehrt bei gleicher Stufenschalterzahl die Stufenspannung erheblich herabgesetzt.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Feinre.glersteuerung für Einphase.n-Reihenschluß-Kollektormotoren, insbesondere von Wechselstrom-Triebfahrzeugen, mit einem Haupt- und einem Zusatztransformator, dessen Sekundärwicklung über Stufenschalter und dessen Primärwicklung über einen Kollektorregler von dem Haupttransformator gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Anzapfung des Haupttransformators zwei Stufenschalter vorhanden sind, welche zu je einem Ende der Sekundärwicklung des Zusatztransformators geführt sind, und daß die Primärwicklung des Zusatztransformators aus zwei Teilwicklungen besteht, «-elche einerseits je an eines der breiten Stufensegmente und andererseits an je eine Bürste des Kollektorreglers angeschlossen sind.
  2. 2. Feinreglersteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Teilwicklungen der Primärwicklung des Zusatztransformators für die halbe Spannung und den vollen Strom ausgelegt ist.
  3. 3. Feinreglersteuerung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Haupttransformator an jeder Anzapfung zwei Stufenschalter für den halben Strom angeordnet sind, ,die abwechselnd je eine von zwei Sammelleitungen ,anschließen, die mit den beiden Enden der Sekundärwicklung des Zusatztransformators verbunden sind.
  4. 4. Feinreglersteuerung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch paarweise Anordnung bei breiteren Lamellen auf dem Kollektorregler ein oder mehrere Zwischenstellungen zwischen Haupt- und Halbstufen geschaffen werden, auf welchen zeitlich begrenzt verweilt werden kann.
  5. 5. Feinreglersteuerung nach Anspruch i bis 4., dadurch gekennzeichnet, .daß in Verbindung mit gegebenenfalls an sich bekannten Schaltungen, welche zur Verminderung der Stufenspannung des Haupttransformators dienen, die Lamellenspannung ,am Feinregler so gering gehalten wird, daß ein Stehenbleiben der Bürsten in jeder beliebigen Stellung des Feinreglers ohne unzulässig hohe Kurzschlußströme möglich ist.
DEL10610A 1951-11-09 1951-11-09 Feinreglersteuerung fuer Einphasen-Reihenschluss-Kollektormotoren, insbesondere von Wechselstrom-Triebfahrzeugen Expired DE900945C (de)

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