DE186311C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi 186311 KLASSE 20/. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. Mai 1906 ab.

Gegenstand der Erfindung ist ein Regler für abwechselnd mit Gleich- und Wechselstrom zu betreibende Elektromotoren, insbesondere für derartige Bahnmotoren. Bei elektrischen Bahnen wird jetzt immer mehr auf solchen Strecken, welche über Land führen oder eigenen Bahnkörper besitzen, hochgespannter Wechselstrom verwendet, während man solche Strecken, die durch städtische Straßen führen, mit niedriggespanntem Gleichstrom betreibt. Man benutzte hierbei bisher entweder für beide Stromarten getrennte, der Stromart angepaßte Regelungsvorrichtungen mit je einem Fahrschalter, oder man bediente sich eines einzigen Fahrschalters, indem man bei beiden Stromarten die Widerstandsregelung anwendete ; diese ist aber für den Wechselstrombetrieb nicht die geeignetste Regelung.

Durch die Erfindung wird ermöglicht, die Motoren bei beiden Stromarten in passender Weise zu regeln, nämlich bei Gleichstrom durch Widerstandsregelung und bei Wechselstrom durch Transformatorregelung, und dabei doch nur einen einzigen, gemeinschaftlichen Fahrschalter zu verwenden. Dies wird dadurch erreicht, daß der Fahrschalter mit den Regelungselementen (Widerstands- bezw. Transformatorstufen) nicht unmittelbar, sondern zunächst mit einem Umschalter verbunden ist, durch welchen je nach seiner Stellung die Widerstandsstufen oder die Transformatorstufen an den Fahrschalter angeschlossen werden. Der Umschalter kann gleichzeitig" auch zur Vornahme anderer Umschaltungen dienen, die etwa beim Übergang von der einen Stromart zur anderen erforderlich sein mögen, was bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Letzteres zeigt die elektrische Ausrüstung eines Bahnwagens mit vier Motoren, dessen Regler gemäß der Erfindung ausgebildet ist.

In der Zeichnung bedeutet 1, 1 je einen Stromabnehmer, 2 und 3 je einen Hauptschalter; 2 dient für den Gleichstrombetrieb, 3 für den Wechselstrombetrieb. Jeder der beiden Hauptschalter besitzt eine Magnetspule, welche ihn, wenn sie erregt wird, im geschlossenen Zustande erhält. Der Fahrschalter 4 besitzt zehn feststehende, schematisch durch Kreise dargestellte Kontaktfinger 5 bis 14 und verschiedene bewegliche Kontaktstücke. Er hat außer der Nullstellung fünf Fahrstellungen, welche durch die gestrichelten Linien angedeutet sind, und dazwischen Übergangsstellungen. Zwischen den Kontaktfinger 11 einerseits und die untereinander ver-

bundenen Kontaktfinger 7 und 14 andererseits ist die Spule 15 für den Funkenblasmagneten nebst einem Widerstand 16 geschaltet. Der Umschalter 17 besitzt 23 feststehende Kontaktfinger 18 bis 40 und zwei Reihen beweglicher Kontaktstücke 41 bis 48 und 49 bis 55. Die Kontaktfinger 27, 30, 33, 36 und 39 sind in der angegebenen Reihenfolge durch die Leitungen 56 bis 60 mit den Fahrschalterkontaktfingern 8,12,9,13 und 10 verbunden, welch letzterer mit dem zweiten Kontaktfinger 6 des Fahrschalters 4 verbunden ist, während dessen oberster Kontaktfinger 5 an den Gleichstromhauptschalter 2 angeschlossen ist.

Von den Kontaktfingern des Umschalters 17, welche den bereits genannten benachbart liegen, ist je einer (26 bezw. 29, 32, 35 und 38) zum Anfang bezw. Ende einer der Stufen 62 bis 65 des Widerstandes 61 und der andere (28 bezw. 31, 34, 37 und 40) zu einer der Abzweigungen 67 bis 71 des Autotransformators 66 geführt. Letzterer ist an dem der Abzweigung 6y nahen Ende an Erde gelegt, am anderen Ende an den Wechselstromhauptschalter 3 angeschlossen. Je nach der Stellung des Umschalters 17 ist der Fahrschalter 4 mit dem Widerstand 61 oder mit dem Autotransformatör verbunden. .

Jeder der vier Motoren 72 bis 75 besitzt einen Anker 76, eine Kompensationswicklung "JJ und je zwei Feldwicklungen 78 bezw. 79. Die Anker sind untereinander und mit den Kompensationswicklungen dauernd in Reihe geschaltet und einerseits durch die Leitung 90 an den Kontaktfinger 14 des Fahrschalters 4, andererseits durch die Leitung 91 an den Kontaktfinger 81 des Fahrtrichtungsschalters

. 80 angeschlossen, welcher vier feststehende Kontaktfinger 81 bis 84 und fünf bewegliche Kontaktstücke 85 bis 89 besitzt. Die Feldwicklungen 78 und 79 sind getrennt je unter sich in Reihe geschaltet. Jede solche Reihe ist einerseits durch eine Leitung 92 bezw. 93 an den Kontaktfinger 82 bezw. 84 des Fahrtrichtungsschalters 80 und andererseits durch eine Leitung 94 bezw. 95 an den Kontaktfinger 23 bezw. 24 des Umschalters 17 angeschlossen, von deren benachbarten Kontaktfingern 22 bezw. 25 die Leitungen 96 bezw. 97 zu den Leitungen 93 bezw. 92 führen. Durch die Kontaktfinger 22 bis 25 und die zugehörigen beweglichen Kontaktstücke 50 bezw. 42 und 43. des Umschalters 17 können die Feldwick-Inngen 78 und 79 untereinander in Reihe oder parallel geschaltet werden; ersteres erfolgt beim Gleichstrombetrieb, um hierbei das Feld zu verstärken und eine Überlastung der Motoren zu vermeiden.

Unter Vermittlung des beweglichen Kontaktstückes 49 und der Kontaktfinger 18 und 19, von denen letzterer an den Gleichstromhauptschalter 2, ersterer an dessen Magnetspule 98 angeschlossen ist, kann diese Magnetspule bei der einen Stellung des Umschalters 17 erregt werden, während bei der anderen Stellung des Umschalters die Magnetspule 99 des Wechselstromhauptschalters 3 unter Vermittlung des an sie angeschlossenen Kontaktfingers 20, des an die Transformatorabzweigung 67 angeschlossenen Kontaktfingers 21 und des beweglichen Kontaktstückes 41 erregt wird. Jeder Magnetspule ist ein einpoliger Handschalter vorgeschaltet, welcher beim Betrieb mit der betreffenden Stromart geschlossen sein muß.

Zur Erklärung der Wirkungsweise werde davon ausgegangen, daß der Umschalter 17 nach links umgelegt sei, wobei die beweglichen Kontaktstücke 49 bis 55 vor die feststehenden Kontaktfinger gelangen und hierdurch der Fahrschalter 4 mit dem Widerstand 61 verbunden wird, und daß der Gleichstromhauptschalter 2 geschlossen sei. Dieser Avird dann durch die Magnetspule 98 geschlossen erhalten, da letztere bei der angegebenen Stellung des Umschalters vom Stromabnehmer ι über Hauptschalter 2 und Umschalter 17 (19-49-18) erregt wird. Wird nun der Fahrschalter 4 aus der Nullstellung in die erste Übergangsstellung (zwischen der Nullstellung und der ersten, durch gestrichelte Linie angedeuteten Fahrstellung) gedreht, so wird folgender Stromlauf hergestellt: von den Stromabnehmern 1 durch den Gleichstiomhauptschalter 2 zum Kontaktfinger 5 des Fahrschalters 4, durch seine beiden oberen beweglichen Kontaktstücke zu den Kontaktfingern 6 und 10, durch Leitung 60 zum Kontaktfinger 39 des Umschalters 17, durch Kontaktstück 55 zum Kontaktfinger 38, dann durch den ganzen Widerstand 61 zum Kontaktfinger 26, durch Kontaktstück 51 zum Kontaktfinger 27, durch Leitung 56 zum Kontaktfinger 8 des Fahrschalters, durch dessen bewegliche Kontaktstücke zum Kontaktfinger 11, durch den Widerstand 16 und die Blasmagnetspule 15 zum Kontaktfinger 14, von hier über Leitung 90 hintereinander durch sämtliche Anker 76 und Kompensationsspulen JJ der Motoren, dann durch Leitung 91 zum Kontaktfinger 81 des Fahrtrichtungsschalters 80 und, wenn dieser beispielsweise nach rechts umgelegt ist, über Kontaktstück 85, Kontaktfinger 82, Leitung 92, Feldwicklungen 78 der Motoren, Leitung 94, Kontaktfinger 23, Kontaktstück 50, Kontaktfinger 24, Leitung 95, Feldwicklungen 79 der Motoren und Leitung 93 wieder zurück zum Fahrtrichtungsschalter, und zwar zum Kontaktfinger 84, endlich durch Kontaktstück 86 und Kontaktfinger 83 zur Erde. Wird der Fahrschalter 4 weiter in die

erste dauernde, durch die gestrichelte Linie angedeutete Fahrstellung gedreht, so wird der Kontakt am Finger ii unterbrochen, dagegen am Finger 7 hergestellt, so daß nun der Strom von der Leitung 56, ohne den Widerstand 16 und die Blasmagnetspule 15 zu berühren, unmittelbar zur Leitung 90 fließt, während der übrige Stromlauf der gleiche wie früher bleibt. Der Widerstand 16 ist beim Gleichstrombetrieb nicht erforderlich, sondern nur beim Wechselstrombetrieb, wie noch gezeigt werden wird.

Wenn der Fahrschalter 4 in die zweite Fahrstellung gebracht wird, durchfließt der Strom nicht den ganzen Widerstand 61, sondern wendet sich schon vor der Widerstandsspule 62 zum Kontaktfinger 29 des Umschalters 17 und fließt dann über Kontaktstück 52, Finger 30, Leitung 57, Finger 12 des Fahrschalters und die beweglichen Kontaktstücke des letzteren zum Finger 14 und zur Leitung 90, worauf der weitere Stromverlauf derselbe wie früher ist. Bei der dritten' Fahrstellung ist auch die Widerstandsstufe-63 ausgeschaltet, bei der vierten die Widerstandsstufe 64 und bei der letzten Fahrstellung endlich der ganze Widerstand. In den Übergangsstellungen wird \^rorübergehend immer die Blasmagnetspule 15 mit dem Widerstand 16 eingeschaltet.

Für den Wechselstrombetrieb wird der Hauptschalter 2 offen gelassen und der Hauptschalter 3 geschlossen, nachdem der Umschalter 17 nach rechts umgelegt worden ist. Wenn nun der Fahrschalter 4 in die erste Übergangsstellung gedreht wird, fließt der Strom von der Abzweigung 67 des Autotransformators 66 über Kontaktfinger 28 des Umschalters 17, Kontaktstück 44, Finger 27, Leitung 56, Finger 8 des Fahrschalters 4, dessen bewegliche Kontaktstücke, Finger 11, Widerstand 16, Blasmagnetspule 15, Finger 14, Leitung 90, sämtliche Anker 76 und Kompensationsspulen JJ, Leitung 91, Finger 81 des Fahrtrichtungsschalters 80, Kontaktstück 85, Finger 82, Leitung 92, Feldwicklungen 78, Leitung 94, Finger 23 des Umschalters 17, Kontaktstück 42, Finger 22, Leitungen 96 und 93, Finger 84 des Fahrtrichtungsschalters 80, Kontaktstück 86 und Finger 83 zur Erde. Gleichzeitig zweigt von der Leitung 92 beim Punkt 100 ein Zweigstrom ab, welcher über Leitung 97, Finger 25 des Umschalters 17, Kontaktstück 43, Finger 24, Leitung 95 und die Feldwicklungen 79 ebenfalls zur Leitung 93 und dann über den Fahrtrichtungsschalter 80 zur Erde fließt. Bei der ersten Dauerstellung des Fahrschalters sind wieder, wie beim Gleichstrombetrieb, die Blasmagnetspule 15 und der Widerstand 16 ausgeschaltet. Die Motoren, sind also unter Parallelschaltung der Feldwicklungen 78 und 79 an einen kleinen Teil der Transformatorspannung angeschlossen. Bei der zweiten Dauerstellung des Fahrschalters sind die Motoren an die Abzweigung 68 des Autotransformators 66 an- ■ geschlossen, wobei ihre Spannung höher ist usw., bis bei der letzten Fahrstellung mit der Abzweigung 71 die größte Spannung erreicht wird. .

Beim Übergang von einer Fahrstellung zur nächsten ist es wünschenswert, die Unterbrechung des Hauptstromes zu vermeiden. Außerdem ist beim Wechselstrombetrieb erforderlich, beim Übergang von einer Spannungsstufe zur nächsten die Kurzschließung· der dazwischen liegenden Transformatorspule 'zu vermeiden. Zu diesem Zwecke dienen die Übergangsstellungen, in welchen der Widerstand 16 und die Blasmagnetspule 15 zwei aufeinander folgende Transformatorabzweigungen verbinden. Der Widerstand 16 ist so groß zu wählen, daß in der dazwischen liegenden Transformatorspule kein schädlicher Strom auftritt. Da die Blasmagnetspule 15 selbst als Widerstand dient, so fällt der Widerstand 16 kleiner aus, als es der Fall wäre, wenn er allein den Nebenschluß zu den Transformatorspulen zu bilden hätte.

Infolge der oben angegebenen Reihenfolge in den Verbindungen zwischen den Kontaktfingern des Umschalters 17 und des Fahrschalters 4 entsprechen den ungeraden Transformatorabzweigungen 67, 69, 71 die benachbarten Kontaktfinger 8, 9, 10 am Fahrschalter 4 und den geraden Abzweigungen 68, 70 die benachbarten Kontaktfinger 12, 13, welche nicht zwischen den früher genannten Kontaktfingern liegen, sondern unterhalb dieser. Diese Gruppierung ermöglicht eine wesent- i_Oo liehe Vereinfachung im Aufbau der Fahrschalterwalze ; denn es muß nun letztere, um eine Isolierung solcher beweglicher Kontaktstücke zu erzielen, mit welchen die zu benachbarten Transformatorabzweigungen gehörenden Kontaktfinger aufeinander folgend in Berührung kommen, nur aus einer geringen Anzahl voneinander isolierter Teile bestehen, und es erhalten diese Teile überdies eine einfache Gestalt, so daß sie leicht und billig herzustellen und einfach und sicher zu befestigen sind. So sind bei der Walze des gezeichneten Fahrschalters nur vier voneinander isolierte Teile vorhanden; der erste hätte die beweglichen Kontaktstücke für die Kontaktfinger 5 lind 6 zu tragen, der zweite diejenigen für die Kontaktfinger 7 bis 11. Der dritte und vierte Teil tragen Kontaktstücke für die Finger 11 bis 14.

Zur Umkehrung der Fahrtrichtung wird der Fahrtrichtungsschalter 80 auf die andere Seite umgelegt, wobei die Kontaktstücke 87 bis 89

Claims (3)

1. mit den Kontaktfingern 8i bis 84 Kontakt j bilden und die Stromrichtung in den Feldwicklungen der Motoren umgekehrt wird, während die Stromrichtung in den Ankern und Kompensationsspulen ungeändert bleibt.

   Die Widerstands- und Transformatorspulen

   können so gewählt sein, daß bei beiden Stromarten der gleichen Stellung des Fahrschalters ungefähr die gleiche Geschwindigkeit entspricht.

   Patent-Α ν sprüche:

   i. Einrichtung zum Regeln abwechselnd mit Gleich- und Wechselstrom zu betreibender Motoren, insbesondere Fahrzeugmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Gleichstrom zu benutzenden Widerstandsstufen und die bei Wechselstrom zu benutzenden Transformatorstufen an einen besonderen Umschalter (17) angeschlossen sind, durch welchen je nach seiner Stellung die einen oder die anderen Regelungsstufen mit dem Fahrschalter (4) verbunden werden können, zum Zwecke, bei beiden Stromarten trotz Verschiedenheit des Regelungsmittels denselben Fahrschalter benutzen zu können.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Umschalter (17) gleichzeitig weitere ¹Umschaltungen hergestellt werden, welche beim Übergang von der einen Stromart zur anderen erforderlich sind.
3. 3. Fahrschalter für die Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den ungeraden Transformatorabzweigungen (67,69,71) zugehörigen festen Kontaktfinger (8,9, 10) des Fahrschalters (4) unmittelbar nebeneinander liegen und ebenso die den geraden Transformatorabzweigungen (68, 70) zugehörigen Kontaktfinger (12, 13) zwecks Vereinfachung des Aufbaues der Fahrschalterwalze, i

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.