DE106438C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 20: Eisenbahnbetrieb.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 10. August 1897 ab.

Fig. ι der Zeichnung zeigt eine schaubildliche Darstellung eines mit der Neuerung versehenen Schalters. Fig. 2 zeigt das Arbeitsbild der Schaltung in schematischer Darstellung.

Für Motoren in Bahnanlagen und dergl. ist es wünschenswerth, dafs beim Ingangsetzen des Motors eine beständige Beschleunigung des Ankers eintritt, bis die gewünschte Geschwindigkeit erreicht wird. Bei den gewöhnlichen Hauptstrommotoren entsteht in dem Anker eine gegenelektromotorische Kraft, welche den durch den Motor fliefsenden Strom schwächt. Diese Verminderung der Stromstärke hat eine Abnahme der. Zugkraft des Motors zur Folge, so dafs auch dessen Beschleunigung eine geringere wird, bis zu dem Zeitpunkt, wo die zum gleichmäfsigen Antrieb des Motors erforderliche Zugkraft vorhanden ist. Diese Verringerung der Beschleunigung des Motors oder des Zuges bedeutet einen Zeitverlust bei der Erzielung der gewünschten Geschwindigkeit. Durch vorliegende Erfindung wird eine Regelung von Bahnmotoren erstrebt, bei welcher die Beschleunigung eine gleichmäfsige oder annähernd gleichmäfsige ist, bis die erforderliche oder gewünschte Geschwindigkeit erzielt wird. Von diesem Zeitpunkt an hört die Beschleunigung auf, und es tritt eine gleichmäfsige Geschwindigkeit ein. Eine derartige gleichmäfsige Beschleunigung ergiebt, ,dafs die Zuggeschwindigkeit um ein bestimmtes Mafs pro Secunde zunimmt. Würde die gleichmäfsige Beschleunigung beibehalten, so würde sehr bald die Geschwindigkeit eine zu hohe sein. Die Beschleunigung hört daher nach vorliegender Erfindung auf, sobald die gewünschte Geschwindigkeit erreicht ist, und diese wird dann gleichmäfsig erhalten. Dadurch soll erreicht werden, dafs die eigentliche Geschwindigkeit, mit welcher der Zug fahren soll, in einem kürzeren Zeitraum und mit einem geringeren Arbeitsaufwand erzielt wird.

In Fig. 2 ist M ein Motor, „welcher durch den Stromabnehmer T Strom empfängt. Der Feldmagnet ist mit einer Anzahl Spulen F, F¹, F'² und F^s versehen, und in den Stromkreis können Widerstände R\ R-, R³, Rⁱ und i?⁵ eingeschaltet werden. Den festen Contacten 1 bis g stehen bewegliche Contacte 1^A bis α,^Λ gegenüber, ' welche mit den ersteren in geeigneter und verschiedenartiger Weise in Berührung kommen. Die Contacte 1^A bis g^A sind als Streifen auf der Mantelfläche eines Cylinders angeordnet und in Fig 2 abgewickelt dargestellt. Der Theil D des Cylinders ist von dem Theil E, wie durch die Linie X-X angedeutet, isolirt.

Der Motor M ist mit einem grofsen Feldmagneten ausgestattet, dessen Eisenkern -nicht vollständig gesättigt ist, so dafs irgend eine beliebige Aenderung in der Anzahl der Amperewindungen die Geschwindigkeit des Ankers wesentlich beeinflufst. Bei vorliegender Erfindung ist es erforderlich, dafs der Widerstand des magnetischen Stromkreises sehr niedrig ist, und dafs die Windungen des Feldmagnelen verändert werden können, ohne dafs, selbst bei grofser Belastungsschwankung, Funkenbildung am Commutator auftritt. Mit anderen Worten, der Motor mufs für eine gröfsere Leistung gebaut sein als diejenige, welche von ihm verlangt wird.

Die erste Handhabung des Reglers zum Anlassen des Motors ist die, dafs der Schaltcylinder DE in die Stellung gemäfs Fig. 1

gedreht wird, die durch die Linie A¹ (Fig. 2) angedeutet ist. Dadurch wird folgender Stromkreis geschlossen: von dem Stromabnehmer T durch die Windungen des Feldmagneten, den AnkerM, die Widerstände R⁵, R\ R³, R*, R¹, Contact 3, Contactstreifen 3·*- und weiter nach dem Streifen 9^A, da die Streifen 3^A bis 9^A mit einander in elektrischer Verbindung stehen. Von dem Streifen 9^A gelangt der Strom nach 9 und von da nach einer Vorrichtung zum selbstthätigen Bewegen des Reglercylinders. Diese Vorrichtung besteht aus einem Schaltwerk, dessen Schaltrad G sich auf der Welle der Schaltwalze befindet. Die Bewegung des Schalthebels H kann selbtthätig in verschiedener Weise erzielt werden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Hebel H drehbar an dem zweiarmigen Hebel / befestigt, dessen anderes Ende mit einem Magnetkern / verbunden ist, der von der Spulet umgeben wird. Die Spule K ist in die Leitung α eingeschlossen, welche von dem Contactstück 9 abzweigt. Das selbstthätige Aus- und Einschalten der Spule K kann in folgender Weise geschehen: Die Leitung α schliefst aufser der Spule K den Draht b ein, welcher zu' Windungen für den Magneten Q. ausgebildet ist und durch den Draht g an Erde liegt. Gegenüber dem Kern des Magneten ζ) ist ein als Anker dienender Hebel N drehbar angeordnet, welcher bei der Anziehung durch den Magneten Q. an dem Contactstück O einen Anschlag findet, welches Contactstück durch einen Draht c mit dem Draht a in Verbindung steht. Dadurch wird der Stromkreis von dem Contactstück 9 ab durch den Draht a, die Verbindung c, das Contactstück O, den Hebel N, den Draht b, die Spulen des Magneten Q. und den Draht g bis zur Erde geschlossen. Am Hebel η greift eine Feder ρ an, welche den Hebel nach dem Anschlag 5 und aufser Berührung mit dem Contactstück 0 zu ziehen strebt. Wird also der Cylinder durch den Wagenführer in die Stellung A¹ (Fig. 2) gedreht, so wird der Strom durch den Motor und sä'mmtliche Widerstände geschlossen, so dafs er weiter durch das Contactstück 9, den Draht a, die Spule K, den Draht b, die Windungen des Magneten Q. und den Draht g nach der Erde fliefst. Sobald der Strom durch die Windungen der Spule K läuft, wird der Kern J in die Spule hineingezogen und somit der Hebel / in schwingende Bewegung versetzt, entgegen der Wirkung der Feder L, so dafs der Schalthebel H in der Pfeilrichtung (Fig. 2) vorwärts bewegt wird. Diese erste Bewegung des Hebels H hat keinen Einfiufs auf die Steuerungswalze, da an der betreffenden Stelle des Schaltrades G vor der Spitze des Schalthebels sich kein Zahn befindet. Bei dem durch Feder L veranlafsten Rückgang des Hebels I legt sich die Spitze des Schalthebels H hinter den ersten Zahn des Schaltrades G. Unter diesen Umständen beginnt der Motor seine beschleunigte Bewegung. Sofort kommt auch eine gegenelektromotorische Kraft im Motor zur Wirkung, welche, falls dieselbe unbehindert bleibt, eine Abnahme der Beschleunigung bewirkt. Das Entstehen dieser elektromotorischen Gegenkraft im Motor veranlafst auch eine Verminderung der Stromstärke in den Windungen des Magneten Q.. Die Spannung der Feder P ist derart gewählt oder geregelt, dafs, wenn die Stromstärke bis zu einer gewissen Grenze sinkt, die Feder ihrer Spannung nachgiebt und den Ankerhebel N von dem Contactstück O abzieht. Dadurch wird der Strom an dieser Stelle unterbrochen und die Spule K in den Stromkreis wieder eingegeschaltet. Die Folge hiervon ist, dafs der Kern J wieder in die Spule K hineingezogen und der Schalthebel H vorwärts bewegt wird. Dieser Hebel erfafst hierbei den ersten Zahn des Schaltrades G und dreht diesen und somit auch den Schaltcylinder derart, dafs der Contactstreifen 4^A mit dem Contact 4 in Berührung kommt, wodurch der Widerstand R¹ ausgeschaltet wird. Dieses hat zur Folge, dafs der den Motor durchfliefsende Strom seine erste Stärke wieder annimmt, so dafs während dieser Zeit eine annähernd gleichmäfsige Beschleunigung erzielt wird. Infolge der gröfseren Stromstärke wird der Magnet Q genügend stark erregt, um den Hebel N wieder gegen das Contactstück O ziehen zu können, wodurch wieder die Spule K kurz geschlossen wird. Die Folge davon ist, dafs der Schalthebel H unter Einwirkung der Feder L wieder in seine frühere Stellung zurückgezogen wird und seine Spitze sich hinter den nächsten Zahn des Schaltrades legt. Dieser Zustand wird so lange aufrecht erhalten, bis die Stromstärke im Motor M bis zu einer gewissen Grenze verringert wird, so dafs alsdann die Anziehungskraft des Magneten Q. auf den Hebel JV von der Feder P überwunden wird. Diese zieht wiederum den Hebel von dem Anschlage O ab, so dafs der Kurzschlufs der Spule K wieder unterbrochen und letztere wirksam wird. Das Schaltrad G wird daher um einen Zahn weiter gedreht, wodurch das Contactstück 5 mit dem Streifen 5^A in Berührung tritt. Diese selbstthätige Weiterschaltung setzt sich so lange fort, bis der Streifen 8^A mit dem Contactstück 8 in Berührung kommt, wobei dann sämmtliche Widerstände ausgeschaltet sind. Schon bei der ersten Stellung A¹ sind der Contactstreifen ι ^A und der Streifen 2 ^A mit dem Contactstück ι bezw. dem Contactstück 2 in Berührung gekommen. Die beiden Streifen 1^A und 2^A stehen mit einander in leitender Verbindung. Die Contactstücke 1 und 2 bilden die Endpole

der Wickelungen F bezw. F¹ des Feldmagneten, so dafs, so lange die Streifen ι^A und 2^A mit den Contactstücken 1 und 2 in Berührung stehen, die Drahtwindungen Fund F¹ kurz geschlossen werden, in welchem Zustande sie während der ganzen Zeit bleiben, in welcher die Widerstände i?¹, R'² u. s. w. nach einander ausgeschaltet werden. Während dieser Zeit verbleiben also nur die Wickelungen F², F³ u. s. w. im Stromkreise, um in dem Eisen des Ankers magnetische Kraftlinien zu erzeugen. Die von der Reglerwalze getragenen Streifen besitzen eine solche Länge und die übrige Anordnung ist derartig getroffen, dafs die gewünschte Geschwindigkeit des Motors erreicht wird, wenn der Reglercylinder, wie oben beschrieben, in seine letzte Stellung gelangt, welche durch die Linie B¹ (Fig. 2) angedeutet ist. Während dieser Zeit nimmt die Beschleunigung annähernd gleichmäfsig zu; indessen überschreitet die letztere das gewünschte oder normale Mafs um ein Geringes, während die einzelnen Widerstände nach einander ausgeschaltet werden, worauf die Beschleunigung unter der Einwirkung der gegenelektromotorischen Kraft um ein Geringes unter das normale oder gewünschte Mafs fällt. Würde der. Motor in diesem Zustande verbleiben können, so würde seine Geschwindigkeit bedeutend gröfser werden, als erforderlich ist. Durch die geeignete Anordnung und Wahl der Zähne am Schaltrade G hört die selbstthätige Wirkung des Reglers an dieser Stelle auf, wobei zu beachten ist, dafs bis zu dieser Stelle ein grofser Theil der Feldmagnetwickelung kurz geschlossen und unthätig ist. Um die weitere Beschleunigung des Motors zu verhindern und den Motor mit gleichmäfsiger Geschwindigkeit weiter arbeiten zu lassen, dreht der Wagenführer den Cylinder in die Lage C¹ (Fig. 2). Dadurch werden die Wickelungen F und F¹ eingeschaltet, sobald die Contactstreifen i^A und 2^A die Contacte 1 und 2 verlassen. Der durch den Stromabnehmer T zugeführte Strom durchfliefst dann sämmtliche Windungen des Magnetfeldes, so dafs die Feldstärke des Motors M vergröfsert und die Stromstärke durch die gegenelektromotorische Kraft des Ankers vermindert wird, bis der Motor und somit auch der Zug eine gleichmäfsige Geschwindigkeit besitzen. Die Bewegung des Cylinders in die Stellung C^l hat keinen Einflufs auf die Widerstände. Der Strom durchfliefst die Feldmagnetwickelung und gelangt nach dem Contactstück 8, von da nach den Streifen 8^A und 9^A, dem Contactstück 9 und zur Erde, und zwar entweder auf dem Wege a,c, O, N, b, Q., g oder a, K, b, Q, g, wobei zu beachten ist, dafs die selbsttätige Verstellung des Reglercylinders aufgehört hat und es gleichgiltig ist, ob der Strom den einen oder den anderen Weg von dem Contactstück 9 ab verfolgt.

Aus dem beschriebenen Vorgang wind man erkennen, dafs die in bekannter Weise zu zeichnende Beschleunigungscurve etwas zackig und ungleichmäfsig ausfällt infolge der Schwankungen der Stromstärke. Dieser Zustand kann durch Anwendung einer gröfseren Anzahl von Widerständen vortheilhaft geändert werden. Ist nämlich die Anzahl auszuschaltender Widerstände eine verhältnifsmäfsig grofse, so wird dementsprechend auch die Beschleunigung eine verhältnifsmäfsig constante. Wird der Cylinder nach der Stellung C gedreht, infolge dessen eine gröfsere Anzahl von Wickelungen eingeschaltet, so wird die Beschleunigung unterbrochen. Soll der Zug zum Stillstand gebracht werden, so ist der Cylinder in die Stellung D¹ zu drehen (Fig. 2), in welcher Stellung die Contacte 1 bis 9 keinem Contactstück des Cylinders gegenüberstehen, so dafs der Strom abgestellt ist.

Die Beschleunigung des Motors kann also entweder dadurch erreicht werden, dafs die im Motorstromkreise eingeschalteten Widerstände ausgeschaltet, oder dadurch, dafs die Wickelungen des Magnetfeldes ausgeschaltet werden.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist angenommen worden, dafs nur ein einziger Motor in Anwendung kommt. Offenbar kann die Vorrichtung auch vortheilhaft da Anwendung finden, wo zwei oder mehrere Motoren auf jeder Wagenachse sitzen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Vorrichtung zum Regeln der Beschleunigung beim Anlassen von Elektromotoren, dadurch gekennzeichnet, dafs Widerstände selbsthätig ein- oder Feldmagnetwickelungen ausgeschaltet werden, indem die Steuerungstrommel durch ein Schaltwerk (G, H) absatzweis bewegt wird, dessen Hebel (I) mit einem von dem Hauptleitungsdraht umwickelten und unter der Einwirkung einer Rückzugsfeder (L) stehenden beweglichen Kern (J) in Verbindung steht, so dafs beim freien Durchfliefsen des Stromes der genannte Kern zum Vorschub der Schaltklinke (H) angezogen wird, worauf unmittelbar durch eine selbsttätige Kurzschlufsvorrichtung (N, O, Q) die Wickelungen desselben Kerns stromlos werden und das Vorschubwerk (H, I, J) durch die Rückzugsfeder in die Ausgangslage gebracht wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.