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Einrichtung zur Steuerung des Stromes in Verbraucheranlagen, insbesondere
für Zugbeleuchtung Für gewisse Zwecke, beispielsweise für Zugbeleuchtung, verwendet
man zweckmäßigerweise Gleichrichter, die von einem Wechselstromnetz oder von besonderen
Wechselstromerzeugern gespeist werden und durch Transduktoren (gleichstromvormagnetisierte
Drosselspule) gesteuert werden und mit Sammlerbatterien zusammenarbeiten, die abwechselnd
geladen und entladen werden. Hierbei ist es bekannt, den Steuertransduktor für den
Gleichrichter durch eine Gleichstromamperewindungszahl zu magnetisieren, die dem
Verbraucherstrom im wesentlichen entspricht. Gemäß der Erfindung läßt man hierbei
einen Steuertransduktor für einen mit der Batterie parallel arbeitenden Gleichrichter
auch durch einen mit dem Belastungsstrom nicht steigenden Strom in positiver Richtung
vormagnetisiert werden, um einen entsprechenden Ladestrom an die Batterie abzugeben.
Ein gemeinsamer Gleichrichter und gegebenenfalls ein gemeinsamer Steuertransduktor
können hierbei für beide Aufgaben benutzt werden, aber öfters kann es zweckmäßig
sein, verschiedene Gleichrichter oder wenigstens verschiedene Steuertransduktoren
für die Belastungs- und für die Ladestromkomponente zu verwenden.
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Die Zeichnung zeigt Schaltbilder für fünf verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung.
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In Fig. i bezeichnet i einen Trockengleichrichter und 2 eine Batterie.
Der Gleichrichter wird von zwei Wechselstrompolen 15 durch einen Transduktor
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und einen Transformator 3 gespeist. Der Gleichrichter und die Batterie sind parallel
an eine Belastung 12 angeschlossen, die durch Glühlampen dargestellt ist. Die Spannung
über der Belastung wird durch einen Kohlensäuleregler 8 im wesentlichen konstant
gehalten, und der Strom des Gleichrichters wird durch eine Drosselspule 14 geglättet.
Der Transduktor 7 hat drei in üblicher Weise angedeutete Gleichstromwicklungen 4,
5, 6, deren Wicklung 5 vom Belastungsstrom durchflossen wird und den Transduktorstrom
so steuert, daß der Gleichrichter immer eine Stromkomponente abgibt, die dem Belastungsstrom
im wesentlichen gleich ist. Damit der Gleichrichter außerdem einen hauptsächlich
konstanten Ladestrom an die Batterie abgibt, führt man durch die Wicklung 4, die
in demselben Sinn wie die Wicklung 5 wirkt, eine hauptsächlich konstante, jedoch
von Hand einstellbare Amperewindungszahl zu, indem die Wicklung 4 an die durch den
Regler 8 konstant gehaltene Belastungsspannung durch einen von Hand verstellbaren
Widerstand io angeschlossen ist. Die dritte Wicklung 6 hat zur Aufgabe, den Ladestrom
herabzusetzen, wenn die Batterie sich ihrem vollen Ladezustand nähert. Zu diesem
Zweck wirkt sie den beiden übrigen Wicklungen entgegen und ist parallel zum Kohlenregler
8 geschaltet, der eine immer steigende Spannung aufnimmt, je nachdem die Spannung
der Batterie bei voller Ladung ansteigt. Hierdurch wird der vom Gleichrichter abgegebene
Strom entsprechend herabgesetzt.
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Die Batterie kann auch einen Amperestundenzähler oder sogenannten
Sangamometer 13 besitzen, um ihren Ladezustand festzustellen. Wenn dieser Zähler
zeigt, daß die Batterie vollgeladen ist, kann er einen Kontakt 9 im Stromkreis der
Wicklung .4 unterbrechen, so daß die von der genannten Wicklung bedingte, zur Ladung
dienende Stromkomponente auf Null herabgesetzt wird.
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Die Belastung kann durch einen Schalter i i abgeschaltet werden, der
vorzugsweise einen Hilfskontakt hat, der bei der Abschaltung den Widerstand io kurzschließt.
Hierdurch wird der Ladestrom der Batterie erhöht, so daß man für ihre Ladung die
Zeitabschnitte wirksam ausnutzt, wenn die Belastung abgeschaltet ist.
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In Fig. 2 entsprechen die Teile i bis 3 und 8 bis 14 den mit den entsprechenden
Zahlen bezeichneten Teilen in Fig. i. i bezeichnet also einen Gleichrichter, 2 die
Batterie, 3 einen Transformator, 12 eine Lampenbelastung, 8 einen Lampenspannungsregler,
13 einen Ladungszähler, z. B. einen sogenannten Sangamometer, 9 einen vom .letzteren
betätigten Kontakt, 14 eine Glättungsdrossel, i i einen Belastungsschalter mit Hilfskontakt
und io einen verstellbaren Widerstand. Anstatt eines einzigen Transduktors für die
Steuerung des Gleichrichters i verwendet man hier zwei parallel geschaltete Transduktoren
7, 17, von denen der Transduktor 7 zwei Gleichstromwicklungen 5, 6 und der Transduktor
17 eine Gleichstromwicklung 4 hat. Diese Wicklungen sind in derselben Weise wie
die entsprechenden Wicklungen in Fig. i eingeschaltet und wirken in entsprechender
Weise, d. h., die Wicklung 5 wird vom Belastungsstrom durchflossen, die Wicklung
6, die der ersteren entgegenwirkt, wird von der Spannung über den Widerstand des
Lampenreglers 8 gespeist, und die Wicklung 4 des Transduktors 17 wird von einer
konstanten Spannung über den verstellbaren Widerstand io gespeist. Dieser Widerstand
kann wie in Fig. i durch einen Hilfskontakt des Schalters i i bei Abschaltung der
Belastung kurzgeschlossen werden, und andererseits kann der ganze Stromkreis durch
die Wicklung 4 durch den Kontakt 9 unter dem Einfluß des Sangamometers 13 unterbrochen
werden, wenn die Batterie voll geladen ist. Da der Gleichrichter i hier für beide
Transduktoren gemeinsam ist, kann auch der Transformator 3 gemeinsam sein.
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In Fig. 3 werden getrennte Gleichrichter i, 22 verwendet, um den Belastungsstrom
und den wesentlichen Ladestrom der Batterie zu liefern. Außerdem ist die hiervon
im wesentlichen unabhängige Vereinfachung vorgenommen, daß der den Ladungsstrom
liefernde Gleichrichter durch eine einfache Drossel 18 anstatt eines Transduktors
gesteuert wird. In diesem Fall werden, falls der Transduktor 7 und die- Drossel
18 primärseitig angeschlossen sind, wie es dargestellt wurde, zwei getrennte Transformatoren
3, 16 für die beiden Gleichrichter erforderlich. Die Möglichkeit der Regelung des
Ladestromes der Batterie in einfacher Weise fällt weg, und die Unterbrechung der
Ladung erfolgt am besten durch die Unterbrechung des ganzen Kreises durch die Drossel
i8 mittels eines Kontaktes ig, der unmittelbar oder mittelbar durch den Sangamometerkontakt
gesteuert wird. Der Transduktor 7 hat zwei Gleichstromwicklungen 5, 6, die in derselben
Weise wie die entsprechenden Wicklungen der Fig, 2 angeschlossen sirid.
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In Fig. 4 verwendet man wieder einen gemeinsamen Gleichrichter i mit
Transformator 3, aber zwei getrennte Transduktoren für dessen Steuerung. Diese beiden
Transduktoren stellen' in Fig. 4 jedoch nur Vortransduktoren dar, die ihrerseits
auf einen gemeinsamen Haupttransduktor wirken. Der Haupttransduktor ist mit 4o bezeichnet.
Die mit 2o und 3o bezeichneten Vortransduktoren haben eine Sparselbstmagnetisierung,
die durch einen kurzen waagerechten Pfeil an der Wechselstromwicklung angedeutet
ist, d. h., jede Wicklung besteht aus zwei Wicklungsteilen, die übel Ventile an
die Wechselstromklemmen angeschlossen sind, so daß jede Wicklungshälfte vom Wechselstrom
nur in einer Richtung durchflossen wird. Der Transduktor 2o hat eine Gleichstromwicklung
25, die vom Belastungsstrom durchflossen wird, und eine dieser Wicklung entgegenwirkende
Wicklung 26, die von der Spannung über den Widerstand des Lampenspannungsreglers
8 beeinflußt wird. Außerdem hat er eine in üblicher Weise bezeichnete Selbstmagnetisierung.
Der Transduktor 3o kann nur eine einzige Gleichstromwicklung 34 besitzen, die zur
Erzeugung einer von den Schwankungen der Belastung unabhängigen, von Hand einstellbaren
Magnetisierung
dient, <il.er er kann gegebenenfalls auch eine der Wicklung 34 entgegenwirkende,
von einem Zweig des Belastungsstromes durchflossene Wicklung 24 besitzen, die dazu
dient, den Transduktorstrom bei steigendem Belastungsstrom etwas herabzusetzen.
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Der Haupttransduktor 40, der über Gleichrichter 21, 31 gespeist
wird, ist spargeschaltet, aber nicht selbstmagnetisiert, da er einen den beeinflussenden
Gleichstromamperewindungen im wesentlichen proportionalen Strom liefern soll. Die
Teile i bis 3, 8 bis 15 entsprechen im wesentlichen den Teilen in Fig. i. Die beiden
Transduktoren 20 und 30 sind hier an die Wechselspannung auf der 1` iederspannungsseite
des Transformators 3 angeschlossen.
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Falls man in einer der beschriebenen Weisen den Ladestrom für die
Batterie durch einen besonderen Transduktor steuert, kann man auf diesen eine gegenmagnetisierende
Komponente einführen, die dem Belastungsstrom im wesentlichen entspricht, wodurch
der Ladestrom etwas abnimmt, wenn die Belastung steigt, und der gesamte Gleichrichterstrom
also annähernd konstant gehalten wird. Eine derartige Komponente wird in Fig. 4
durch die Wicklung 24 geschaffen, die parallel zur Wicklung 25 liegt, aber eine
kleinere Amperewindungszahl als die letztere vertritt. Eine entsprechende Wirkung
kann bei einer Schaltung nach Fig. i dadurch erhalten werden, daß der Transduktor
so bemessen wird, daß die vom Belastungsstrom abhängige Stromkomponente im Gleichrichter
etwas kleiner als der Belastungsstrom selbst wird.
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Falls der mit der Batterie zusammenwirkende Gleichrichter von einem
Wechselstromerzeuger gespeist wird, was besonders in Zugbeleuchtungssystemen vorkommen
kann, wo der Wechselstromerzeuger durch eine Wagenachse angetrieben werden kann,
ist es gegebenenfalls zweckmäßig, den oder die transduktorgesteuerten. Gleichrichter
im Erregerkreis des Wechselstromerzeugers anzubringen, wobei die Erregung von den
Klemmen des Stromerzeugers selbst gespeist werden kann.
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Eine derartige Schaltung ist in Fig. 5 dargestellt. Der Wechselstromerzeuger
ist hier mit 43 und der seine Erregung steuernde Transduktor mit 47 bezeichnet.
Dieser Transduktor hat drei Gleichstromwicklungen 44, 45, 46. Die Wicklung 44 ist
an die Lampenspannung angeschlossen und gibt deshalb eine ziemlich konstante Magnetisierung,
die Wicklung 45 wird vom Belastungsstrom und die Wicklung 46 vom Ladestrom der Batterie
42 durchflossen. Der Strom durch die Wicklung 4.4 kann durch den vom Sangamometer
53 gesteuerten Kontakt 49 unterbrochen werden, wenn die Batterie voll aufgeladen
ist. Die Lampen werden mit 52 und ihr Kohlensäuleregler mit 48 bezeichnet. Der den
Transduktor 4.7 durchfließende Wechselstrom wird in 5o gleichgerichtet und der Erregerwicklung
des Wechselstromerzeugers 43 zugeführt, und der Strom des letzteren wird in 41 gleichgerichtet.