Przedmiotem niniejszego wynalazku jest elektryczne urzadzenie trakcyjne z sil¬ nikami glównikowo-bocznikowemi, które u- mozliwia zmniejszenie strat w opornikach rozruchowych podczas rozruchu, ekono¬ miczny bieg przy niewielkich i stalych szyb¬ kosciach, hamowanie elektryczne, odzyski¬ wanie energji na pochylosciach z chwila zwalniania lub zatrzymywania biegu, zwiek¬ szenie szybkosci handlowej oraz upro¬ szczenie i zmniejszenie wagi urzadzen na- stawczych przy silnikach.Stosowanie silników elektrycznych o wzbudzeniu glównikowo-bocznikowem do trakcji elektrycznej pradem stalym po szy¬ nach, przy zalozeniu odzyskiwania energji na pochylosciach oraz w czasie zwalniania i zatrzymywania biegu, bylo dotychczas o- graniczone do kilku bardzo szczególnych przypadków, wymagajacych poslugiwania sie ciezkiemi i skomplikowanemi urzadze¬ niami, a to wskutek wad, cechujacych te sil¬ niki w uzyciu, z których najglówniej sze sa nastepujace, a) Stosowane zwykle regulowanie szyb¬ kosci silników przez laczenie ich szeregowo lub równolegle wymaga, w przypadku za¬ stosowania silników glównikowo-boczniko-Wych, przeryw&nia obwodów glównych w chwili przejscia od jednego ukladu do dru- giago^ mianowfcie W celu przeszkodzenia przejsciu zwartego nagle silnika glówniko- wo-bocznikowego do dzialania w charakte¬ rze pradnicy. Skutkiem tego jest brak cia¬ glosci trakcji, przynoszacej szkode tworzy¬ wom i nieprzyjemny dla podróznych, który zmusza do stosowania bardziej skompliko¬ wanego sprzetu w celu lagodzenia zjawisk, zachodzacych przy przerywaniu pradu i przy powstawaniu extrapradów. b) Osiagniecie równomiernego rozkladu obciazenia na poszczególne silniki jest pod¬ czas pracy równoleglej praktycznie niemoz¬ liwe, zwlaszcza wtedy, gdy pole wzbudza¬ jace jest slabe. ej Stosowanie biegunów zwrotnych u- mozliwia w razie nieznacznego ich nasyce¬ nia równy bieg silników w jednym kierun¬ ku obrotu, nie mozna jednak osiagnac tej samej stalosci biegu w kierunku odwrot¬ nym, skad wynika trudnosc komutacji i iskrzenie. d) Magnesnice bocznikowe, pracujace przy pelnem napieciu zasilajacem, sa trud¬ ne do wykonania.Rózne znane urzadzenia, budowane o- becnie, usuwaja powyzsze niedogodnosci tylko czesciowo, i to kosztem zwiekszenia wagi i wymiarów przy bardzo zawilym u- kladzie.Pewne uklady, wprowadzajace stosowa¬ nie silników, stale polaczonych szeregowo, nie utrzymaly sie w praktyce z powodu niedostatecznego zakresu szybkosci, jaki te silniki pozwalaly otrzymywac, wobec czego wynalazcy tych ukladów powrócili do sto¬ sowania ukladów szeregowo-równoleglych, obarczonych wszystkiemi wspomnianemi wadami.Zreszta urzadzenia z silnikami szerego- weml, te zwlaszcza, w których w celu zmniejszenia zuzycia energji stosuje sie przylaczanie boczników do uzwojen magne- snicy, wymagaja stosowania zawilych kon¬ strukcyjnie przelaczników i licznych prze¬ wodów polaczeniowych, które powoduja straty energji i zwiekszenie wagi elektro¬ wozu.Wynalazek usuwa wszystkie powyzsze wady, wprowadzajac stosowanie specjal¬ nych silników glównikowo-bocznikowych, posiadajacych nastepujace wlasciwosci: a) uzwojenia tworników, uzwojenia sze¬ regowe magnesnicy oraz uzwojenia biegu¬ nów zwrotnych lub kompensacyjnych sa stale polaczone w szereg i znajduja sie pod normalnem napieciem linji, przyczem opor¬ niki wlacza sie wylacznie na poczatku roz¬ ruchu; b) bocznikowe uzwojenia magnesnicy oraz opornik do regulowania wzbudzenia sa równiez polaczone w szereg i znajduja sie pod normalnem napieciem linji; c) szybkosc jest zmieniana w duzych granicach przez regulowanie wzbudzenia bocznikowego.Wlasciwosci a) i b) silników zapewnia¬ ja: 1) ciaglosc sily trakcyjnej w czasie trwania rozruchu i podczas biegu normal¬ nego, 2) ciaglosc sily hamowania podczas od¬ zyskiwania energji, 3) samoczynny równomierny rozklad obciazenia na poszczególne silniki, 4) uproszczona budowe silników wobec zmniejszonego napiecia na zaciskach uzwo¬ jenia kazdego silnika i na kolektorach, 5) komutacje bez iskrzenia i bez pry¬ skania oraz 6) unikniecie zawilej budowy przelacz¬ ników i licznych przewodów laczacych, spo¬ tykanych przy zwyklem laczeniu szerego- wo-równoleglem.Wlasciwosc silników, oznaczona powy¬ zej litera c i polegajaca na wytwarzaniu bardzo silnego pola przy maksymalnem wzbudzeniu bocznikowem oraz na wielkim W § "".zakresie zmian szybkosci, regulowanej wzbudzeniem, pozwala osiagnac 1) na poczatku rozruchu bardzo duzy moment o stalej wartosci, 2) zmniejszenie strat w opornikach dzieki mniejszej liczbie styków, koniecz¬ nych przy wlaczaniu silnika na pelne na¬ piecie, 3) bardzo mala i stala szybkosc wozu bez potrzeby wlaczania oporników pomie¬ dzy silniki a linje, a zatem duza sprawnosc ogólna, 4) normalny zakres szybkosci, jak przy silnikach zwyczajnych z uniknieciem jed¬ nak laczenia szeregowo-równoleglego, 5) duzy odsetek odzyskanej energji na¬ wet przy niewielkich szybkosciach oraz 6) zmniejszenie liczby i wagi przewo¬ dów oraz oporników w porównaniu z inne- mi urzadzeniami, stosowanemi do tegoz celu.Powyzsze wyniki otrzymuje sie przy calkowitem nasyceniu pola silników na po¬ czatku rozruchu przez zastosowanie bardzo wielkiej liczby amperozwojów wzbudzaja¬ cych glównikowych i bocznikowych, których stosunek amperozwoje glównikowe amperozwoje bocznikowe powinien byc ustalony oddzielnie w kazdym poszczególnym przypadku w zaleznosci od warunków eksploatacji (profil linji, odle¬ glosc miedzy postojami i t. d.), od tego sto¬ sunku bowiem zalezy odsetek odzyskanej energji i stalosc ruchu.Silniki wedlug wynalazku posiadaja w najwyzszym stopniu wlasciwosci zadowala¬ jacego dzialania przy niecalkowitem nasy¬ ceniu pola, przyczem zboczenia pola pod dzialaniem strumienia poprzecznego zosta¬ ja sprowadzone do minimum, to znaczy sil¬ niki dzialaja bez iskrzenia szczotek, bez wzrostu maksymalnego napiecia pomiedzy dzialkami kolektora i bez narazenia na pryskanie. Wskutek tego mozliwe jest o- trzymywanie zakresu szybkosci, stosowa¬ nych normalnie przy silnikach zwyklych przez regulowanie wzbudzenia boczniko¬ wego.Wlasciwosci powyzsze polegaja glów¬ nie na a) zwiekszeniu wartosci stosunku amperozwoje magnesnicy amperozwoje twornika, b) zastosowaniu duzej szczeliny po¬ wietrznej, c) zastosowaniu nabiegunników odpo¬ wiedniego ksztaltu, d) zastosowaniu biegunów zwrotnych i kompensacyjnych, e) zwiekszeniu liczby dzialek kolektora.Przy trakcji elektrycznej z silnikami glównikowo-bocznikowemi, zasilanemi pra¬ dem o napieciu stalem, silniki powinny za¬ pewniac bardzo lagodny rozruch, duzy za¬ kres szybkosci oraz hamowanie przy rów- noczesnem odzyskiwaniu energji podczas zwalniania lub zatrzymywania albo przy stalej szybkosci na pochylosciach.Trzy zalozenia, mianowicie miekkosc rozruchu, duzy zakres szybkosci oraz znacz¬ ny odsetek odzyskanej energji, moga byc o- siagniete jednoczesnie tylko przy uzyciu ur rzadzen specjalnych.Miekkosc rozruchu wymaga wzbudzenia glównikowego bardzo znacznego w porów¬ naniu do wzbudzenia bocznikowego, co mo¬ ze byc osiagniete tylko przez zastosowania duzej liczby zwojów w glównikowem uzwo¬ jeniu magnesnicy.Osiagniecie bardzo duzego zakresu szyb¬ kosci jestnaodwrót mozliwe tylko przy nie- znacznem wzbudzeniu glównikowem przy koncu rozruchu, gdyz zanik wzbudzenia w uzwojeniu bocznikowem wywoluje przy nie^ zmiennym momencie, przeciwdzialajacym na walku silnika, wzrost natezenia pradu, pobieranego przez twornik i przez uzwoje¬ nie glównikowe magnesnicy, w ten sposób, ze wieksza czesc amperozwojów boczniko- — 3wych, wylaczona w celu zwiekszenia szyb¬ kosci, zostaje zastapiona przez amperozwo- Je glównikowe, Jezeli liczba zwojów wzbu¬ dzenia glównikowego nie jest mala.Szybkosc powyzsiza zmienia sie bardzo malo podczas dzialania, odpowiadajacego nieznacznemu wzbudzeniu bocznikowemu.Poniewaz dzialanie wzbudzenia glówni- kowego podczas odzyskiwania energji jest róznicowe w stosunku do dzialania wzbu¬ dzenia bocznikowego, wazne jest przy da¬ zeniu do najwiekszego odzyskania energji uzycie jak najmniejszej liczby zwojów glównikowych, mianowicie w celu osiagnie¬ cia stalosci dzialania silników jako pradnic.Sposób regulowania biegu silników po¬ lega wedlug wynalazku na kilkustopniowem bocznikowaniu glównikowego wzbudzenia podczas zwiekszania szybkosci silnika, po¬ czynajac od pewnej jego szybkosci, i na sta¬ lem podtrzymywaniu najwiekszej wartosci tego bocznikowania .podczas zmniejszania lub zmiany szybkosci az do zatrzymania sil¬ nika, umozliwiajac w ten sposób utrzymy¬ wanie maksymalnego wzbudzenia glówni¬ kowego na poczatku rozruchu, zapewniaja¬ cego lagodnosc rozruchu przy bafldzo du¬ zym zakresie szybkosci, wynikajacym ze zmniejszenia wzbudzenia glównikowego. Z thrugiej strony, przy zmniejszaniu szybko¬ sci zapewniony jest wysoki odsetek odzy¬ skanej energji dzieki utrzymaniu stalej naj¬ mniejszej wartosci wzbudzenia glówniko¬ wego, W tym celu wzbudzenie glównikowe, po¬ siadajace najwieksza wartosc na poczatku rozruchu, jest zbocznikowane w jednym lub kilku stopniach, poczawszy od okreslonego polozenia walca nastawnika, przy wszyst¬ kich nastepnych polozeniach, odpowiadaja¬ cych coraz to wiekszym szybkosciom, przy- czem przy kazdym ruchu walca nastawnika w kierunku odwrotnym otrzymywane jest najsilniejsze zbocznikowanie wzbudzenia glównikowego az do polozenia nastawnika, odpowiadajacego pierwszemu polozeniu na¬ stawienia na ruch normalny. Pomiedzy tern ostatniem polozeniem a polozeniem, odpo¬ wiadajacem calkowitemu zatrzymaniu, boczniki sa nieczynne.Rysunek przedstawia przyklady wyko¬ nania wynalazku.Fig. 1 przedstawia schematycznie przy¬ klad ukladu polaczen urzadzenia w zasto¬ sowaniu do dwóch silników; fig. 2 przedsta¬ wia schematycznie przyklad ukladu pola¬ czen urzadzenia w zastosowaniu ido dowol¬ nej parzystej lub nieparzystej liczby silni¬ ków,' fig. 3 przedstawia przyklad wykona¬ nia urzadzenia w przypadku elektrowozu, uruchomianego z dwóch róznych miejsc; fig. 4 przedstawia schematyczne urzadzenie do nastawiania silnika w zastosowaniu do jednego silnika o dwóch stopniach bocznikowania wzbudzenia glównikowego; fig. 5 przedstawia schematycznie elektrycz¬ ne urzadzenie trakcyjne z odzyskiwaniem energji o dwóch silnikach glównrkowo-bocz- nikowych, polaczonych stale w szereg. W tym przypadku przewidziany jest tylko je¬ den stopien bocznikowania; fig. 6 przedsta¬ wia widok zprzodiu czesci walca do nasta¬ wiania boczników, czesciowo w przekroju; fig. 7 przedstawia przekrój wzdluz linji A— B na fig, 6.Fig. 1 przedstawia przyklad ukladu po¬ laczen urzadzenia wedlug wynalazku w za¬ stosowaniu do dwóch silników.Silniki 1 i 2, polaczone stale w szereg, sa zasilane z linji 3 zapomoca zbieracza 4—5, który doprowadza prad do odpowiednich oporników rozruchowych 6.Uzwojenia tworników 7t — 72 jak rów¬ niez uzwojenia glównikowe 81 — 82 oraz uzwojenia biegunów zwrotnych i kompensa¬ cyjnych 91 — 92 sa polaczone, jak to jest widoczne na rysunku, w szereg.Uzwojenia bocznikowe 10± — 102 sa po¬ laczone szeregowo wraz z opornikiem li.Fig. 2 przedstawia przyklad ukladu po- — 4 —laczen urzadzenia wedlug wynalazku w za¬ stosowaniu do n silników, przyczem n moze byc liczba dowolna, np. 1, 2, 3,4, 5 i t. d.Fig. 3 przedstawia przyklad wykonania ukladu wedlug wynalazku w zastosowaniu do elektrowozu, uruchomianego z dwóch miejsc i posiadajacego dwa silnikii nastaw¬ niki o 13 polozeniach, z których 10 sluzy do ruchu normalnego, a 2 do hamowania opo¬ rowego. W opisanym typie silnika hamowa¬ nie oporowe nie wymaga zmiany biegunów uzwojenia twornika w stosunku do uzwoje¬ nia magnesnicy, co jest warunkiem koniecz¬ nym przy silnikach glównikowych.Obwody, przedstawione limja gmba, do¬ tycza przewodów roboczych trakcji, nato¬ miast obwody, oznaczone linja cienka, do¬ tycza wzbudzenia bocznikowego i apara¬ tury.Bocznik A, przylaczony do konców glównego uzwojenia magnesnicy, jest zmienny w zaleznosci od szczególnych wa¬ runków rozmaitych litaij sieci i umozliwia w sposób prosty dobranie najodpowiedniej¬ szej wartosci stosunku amperozwoje iglównikowe amiperozwoje bocznikowe.Przekaznik napieciowy B wlacza do ob¬ wodu wzbudzenia bocznikowego opornosc C o wartosci, dostatecznej do ograniczania przepiec, które moglyby byc zbyt duze pod¬ czas ruchu z odzyskiwaniem energji, np. w chwili wylaczenia na podstacji.Dwa zespoly wylaczników D1 i D2 u- mozliwiaja wylaczanie pradu w przypadku uszkodzenia twornika i magnesnicy silnika, przyczem zasilanie jedynego silnika, pozo¬ stajacego w ruchu, odbywa sie przy pelnem napieciu przy zastosowaniu opornika E o wartosci, równej opornosci uzwojenia bocz¬ nikowego magnesnicy wylaczonego silnika.Zaryglowanie tych wylaczników, nie- przedstawione na rysunku , uzaleznione od ruchu glównego walka nastawnika, uniemoz¬ liwia nastawienie go w polozenie, odpowia¬ dajace wylaczonemu wzbudzenia boczniko¬ wemu.Powyzsze urzadzenie jest .przedstawione schematycznie i moze byc zmienione lub u- zupelnione kazdesn innem urzadzeniem, odpowiednio do warunków trakcji.Wynalazek moze byc zastosowany do elektrycznej trakicji po szynach w róznych przypadkach i moze byc rozszerzony z pew- netmi zmianami, majacemi na celu nadanie silnikowi cech wyzej opisanych na niektóre silniki istniejace W przykladzie wykonania wedlug iig, 4 silnik glównjkowo4yocznikowyf posiadajacy {warnik 12, uzwojenie glównikowe 13 i u- zwojenie bocznikowe 14 wraz z opornikiem regulacyjnym 15, jest wlaczony pomiedzy zaciski 16x i 162 zródla enjergji elektrycznej.Raczka 17 nastawnika posiada dwa zde¬ rzaki 181 i /82f które przestawiaja zapomo- ca ostrogi 19, sprzezonej z przedluzeniem 20, kontakt 21 na zaciski 22 — 23, które odpowiadaja koncom opornika bocznikowe¬ go 24, sluzacego do wzbudzenia glówniko- wego.Jak widac z fig. 4, kontakt 21, zawdzie¬ czajac zderzakowi 1S19 laczy sie tylko wte¬ dy z zaciskiem 22, gdy raczka nastawcza 17 zajmie polozenie 253.Gdy raczka nastawcza zajmuje poloze¬ nie 251 lub 252, wzbudzenie glównikowe jest najwieksze; w polozeniu 253 raczki uzwoje¬ nie glównikowe jest zbocznikowane zapo- moca oporników 24x i 242; w polozeniu 254 raczki uzwojenie glównikowe jest zboczni¬ kowane tylko zapomoca opornika 24^ Widoczne jest równiez, ze uzwojenie glównikowe pozostaje zbocznikowane przy wszystkich polozeniach raczki od 254 do 25lf odpowiadajacych przesuwaniu raczki w kierunku przeciwnym.Dzieki zderzakowi 182 boczniki sa wyla¬ czone pomiedzy polozeniem 25x a poloze¬ niem 25Q wzmiankowanej raczki.W przykladzie wykonania urzadzenia — 5 —wedlug fig. 5, 6 i 7 opornik bocznikowy 26 (fig. 5) uzwojen glównikowych 21\ i 21r2 ma- gnesnicy jest przylaczony do ich zacisków, poczawszy od polozenia V walka nastawni¬ ka, co odpowiada nastawianiu go na szyb¬ kosci wzrastajace. Opornik ten, przeciwnie, pozostaje wlaczony przy ruchu raczki w kierunku przeciwnym az do polozenia III, które odpowiada pierwszemu polozeniu raczki do ruchu normalnego, przyczem po¬ lozenia I i II sa polozeniami chwilowemi podczas rozruchu przy uzyciu oporników Ri R$ i R* ^3- Kolowy wycinek 28 z materjalu przewo¬ dzacego (fig. 6 i 7), osadzony na tarczy 29, obracajacej sie z malem tarciem na walku 30 nastawnika, jest polaczony elektrycznie w sposób staly zapomoca gietkiego kabelka 31 z wycinkiem R3, który odpowiada jednej koncówce uizwojenia glównikowego.Wycinek 28 posiada na jednym koncu nasadke 32 z materjalu izolacyjnego i jest odizolowany od wycinka kolowego 34, umie¬ szczonego tuz pod nim, zapomoca pierscie¬ nia 33 z materjalu izolacyjnego.Wskutek tarcia kontaktu 35 (fig. 7) o nasadke 32 wycinek 28 pozostaje bez ruchu tak dlugo, dopóki walek nastawnika jest obracany w kierunku wzrastajacych szybko¬ sci az do polozenia V. Poczawszy od tego polozenia, zderzak 36, polaczony z walkiem 30, stykajac sie z wystepem 37 wycinka 28, wprawia w ruch tarcze 29, wskutek czego wohry koniec uzwojenia bocznikowego 26 zostaje polaczony z koncem R3 uzwojenia glównikowego.Uzwojenie glównikowe jest wiec zbocz¬ nikowane w polozeniach od V do VIII na¬ stawnika, odpowiadajacych szybkosciom wzrastajacym.Owrolnie, gdy walec nastawnika jest obracany w kierunku przeciwnym, wycinek 28 pozostaje nieruchomy dzieki naciskowi, jaki wywiera nan kontakt 35. Wycinek 28 zaczyna sie obracac w kierunku przeciwnym dopiero z chwila, gdy zderzak 36 zetknie sie z wystepem 3?2 wycinka 28.Wobec powyzszego uzwojenie glówniko¬ we pozostaje zbocznikowane, dopóki walec nastawnika nie zajmie polozenia III, które jest ostatniem polozeniem przy normalnem odzyskiwaniu energji.Podczas dalszego ruchu walca pomiedzy polozeniem III a polozeniem II kontakt 35 przesuwa sie z wycinka 28 na nasadke izo¬ lacyjna 32, z której nastepnie zeslizguje sie.Od tej chwili wzbudzenie glównikowe nie jest zbocznikowane, a nastawnik, po obró¬ ceniu raczki w polozenie poczatkowe, jest gotów do nowego rozruchu.Do nastawiania kontaktu 21 (fig. 4) albo wycinka 28 (fig. 5) nastawnika mozna oczy¬ wiscie zastosowac kazde inne odpowiednie urzadzenie mechaniczne, elektryczne lub podobne.Wynalazek moze byc uzyty do silników glównikowo-bocznikowych w kazdem zasto¬ sowaniu i moze byc rozszerzony na nasta¬ wianie zapomoca jednego nastawnika do¬ wolnej liczby silników, polaczonych w sze¬ reg lub równolegle albo tez szeregowo-rów- nolegle. PL