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Umschaltvorrichtung für die Wicklungen von selbsterregten elektrischen
Zuglichtmaschinen Damit bei Zuglichtmaschinen mit wechselnder Drehrichtung die Batterien
immer im gleichen Sinne angeschlossen bleiben, hat man für die Wicklungen der Zuglichtmaschinen
Umschaltvorrichtungen vorgeschlagen, bei denen die Nebenschlußwicklung der Maschine
derart über einen Umpolsch.alter in den Hauptstromkreis der Maschine eingeschaltet.
ist, daß sie auch bei wechselnder Drehrichtung der Maschine zwecks Aufrechterhaltung
der Selbsterregung stets die gleiche elektrische und damit auch magnetische Polarität
beibehält. Diese Umschaltvorrichtungen sind mechanisch mit der Generatorwelle verbunden
und polen unter Zuhilfenahme von Trägheits-, Brems- und Verschiebekräften usw. den
Generator je nach der Drehrichtung in dem einen oder anderen Sinne um. Infolge ihrer
mechanischen Verbindung mit dem Generator haben diese Umschaltvorrichtungen erhebliche
Nachteile, insbesondere arbeiten sie nicht einwandfrei, da sie den stoßartigen Beanspruchungen
durch die Generatorwelle und die Fahrstöße ausgesetzt sind. Außerdem iSt die Überwachung
.der Einrichtung wegen ihrer Unzugänglichkeit nur schwer durchzuführen.
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Die Erfindung beseitigt diese und ähnliche Schwierigkeiten solcher
Umschaltvorrichtungen. Erfindungsgemäß ist mit der Zuglichtmaschine ein mehrphasiger
Synchronhilfsgenerator verbunden, der zur übertragung der Drehrichtung einen den
Pol-,vechsler betätigenden Synchron- oder Asynchronmotor speist.
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Man hat zwar schon bei Wechselstromgeneratoren, deren Drehzahl starken
Schwankungen unterworfen ist, und die zum Aufladen
von Sammlern
dienen, die Umkehrung des Stromflusses bei .niedrigen Drehzahlen dadurch verhindert,
daß man zwischen die Ankerwicklung des Generators und der Batterie Gleichrichter
in Graetzscher Schaltung eingeschaltet hat. Da der Wechselstromgenerator Selbsterregung
besitzt, muß auch die -N@ebenscliltißwickluihg über einen Gleichrichter mit der
Ankerwicklung verbunden sein. Die für die Selbsterregung beim Anlauf dc r @:@Iaschine
erforderliche Reinanenzspannung wird jedoch durch den Widerstand der Gleichrichter
und der Schleifringe zum großen Teil verbraucht. Würde daher diese be= kannte Einrichtung
auf Fahrzeugen aufgestellt und durch die auftretenden Erschütterungen die Renianenz
noch weiter geschwächt werden, so würde schließlich eine Selbsterregung überhaupt
nicht mehr auftreten. Diese Einrichtung wäre daher wegen der Abhängigkeit der Remanenzspannung
von der Umschaltvorrichtung für die Umschaltung der Wicklungen von Zuglichtinascliirien
bei Drehrichtungswechsel völlig angeeignet. Im Gegensatz dazu ist bei der Erfindung
die Remanenz für die Selbsterregung der Zugliclitmaschine völld unabhängig von der
Utiischaltvorrichtung.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
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i ist eine Zuglichtmaschine, die unmittelbar auf der Fahrzeugwelle
sitzt oder überein Zwischenglied, z. D. Treibriemen, von ihr angetrieben wird. Mit
der Maschine i ist ein kleiner dreiphasiger Synchrongenerator -2 verbunden, der
über die Leitung 3 und dem Schalter .I mit dem Synchron - oder Asynchronkleinmotor
5 in Verbindung steht. Diese Verbindung kann durch Öffnen des Schalters.[ unterbrochen
werden. Der Motor 5 treibt über eine Rutschkupplung ö eine Schaltscheibe 7 an, die
-wie in Fig. i schematisch dargestellt, einen Schalter 8 betätigt. Der Schaltweg
der Scheibe ist durch die Anschläge 9 begrenzt. Der Schalter.[ ist mit dein Batterieschalter
1o derart gekuppelt, dar in :der Offenstel,lung des Schalters 1o der Schalter d.
geschlossenist, und umgekehrt. Im übrigen entspricht die Zeichnung den üblichen
Schaltverhältnissen von Zuglichtmaschinen. Da diese Schaltungen in ihrer Wirkungsweise
bekannt sind, sollen sie hier nur so weit erläutert werden, als es zum Verständnis
der Erfindung erforderlich ist. i i ist die Batterie. 1-2 die Beleuchtungsanlage
des Wagens, 13 ist die Erregung des Generators i. Durch i.[ ist der selbsttätige
Spannungsregler für die Generatorspannung angedeutet. Der Schalter 1o wird durch
einen Elektromagneten 15 mit Hauptstrom- und spannttngswicklung in bekannter Weise
derart gesteuert, daß er ge:chl@@s#en wird, sobald die Spannung des Generators i
nach dein Anfahren des Wagens die erforderliche Höhe erreicht hat und geöffnet wird,
wenn bei zu starkem Absinken der Spannung des Generators i Rückstrom aus der Batterie
i i auftritt.
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Die Umschaltvorrichtung arbeitet folgendermaßen Läuft die Maschine
r im Sinne des Pfeiles an, dann wird durch den Synchrongenerator 2, der am besten
eine Dauermagneterregung hat, der Motor 5 in der Pfeilrichtung gedreht. Dadurch
wird die Schaltscheibe 7 ebenfalls in der Pfeilrichtung angetrieben und der Schalter
8 in die gestrichelte Lage 8o gebracht. Wenn er sich schon vorher in dieser Lage
befunden hat, wird sein Schaltzustand nicht geändert. In der Schaltstellung 8o würde
bei der angegebenen Drehrichtung der Generator 1 im richtigen Sinne angeschlossen
sein. Zunächst hat aber der Generator i praktisch noch keine Spannung geliefert.
Die Spannung baut sich erst auf, wenn durch Umlegen des Schalters 8 in die Stellung
So die Erregerwicklung 13 an die Maschine gelegt wird. Sobald die Spannung auf den
gewünschten Wert angestiegen ist, schließt der Magnet 15 den Schalter 1o und legt
dadurch die Batterie 1i an den Generator i, der sie nun auflädt. Gleichzeitig ist
dabei der Sehalter d. geöffnet worden. Der Generator 2 läuft jetzt leer weiter,
der 1Iotor 5 ist abgeschaltet und bleibt stehen, ohne an dem Schaltzustand des Schalters
8 etwas zu ändern. Damit ist der normale Betrieb während der Fahrt hergestellt.
-Nimmt die Fahrtgeschwindigkeit des Wagens mehr und mehr bis zum Stillstand ab.
dann tritt bei einer gewissen Geschwindigkeit. infolge laclilassens i ,der Gen:eratorspannung,
Rückstrom auf, und der Schalter 1o wird geöffnet. Dadurch wird auch der Schalter
.I wieder geschlossen und der Motor,5 wieder eingeschaltet, ohne aber am Schaltzustand
des Schalters 9 etwas zti ändern.
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Der Generator i ist von der Batterie i r losgetrennt. seine Spannung
bricht beim Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl zusammen. Im Stillstand ist
dann der Getieratorkreis stroin- und spannungslos. - Entsprechendes gilt für die
Teile 2, 3 und 5. Fährt nun der Wagen wieder in der gleichen Richtung an, dann wird
am Schaltzustand des Schalters 8 nichts geändert, es wird lediglich nach Erreichung
einer bestimmten Drehzahl wieder der Schalter.zo geschlossen und der Schalter .I
geöffnet. Fährt dagegen der Wagen in entgegengesetzter Richtung an. dann kehrt sich
der Drehsinn der Generatoren i und 2 um, ebenso der Drehsinn des Motors 3 und der
Schaltscheibe 7. Der Schaltei- 8 wird dann in
die Stellung
8i umgelegt, d. h. der Generator i wird umgepolt. Im übrigen bleibt der Schaltvorgang
während des weiteren Hochlaufens des Generators i der gleiche wie vorher. Eine Umlegung
des Schalters von der Stellung 8i nach der Stellung 8o kommt erst dann wieder zustande,
wenn die Fahrtrichtung des Wagens wechselt.
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Der Schalter 8 wird, wie Fig. 2 schematisch zeigt, am besten als Kippschalter
ausgeführt. -indem z. B., ein Stift 71 der Scheibe 7 mit dem Schalter 82 des Schalters
8 derart verhunden und der Drehpunkt 83 des Schaltarmes gegen die Drehachse 72 des
-Schalters 7 so angeordnet wird, daß in einer. bestimmten Zwischenstellung der Scheibe
7, in der die Längsachse der Feder in die Richtung des Schaltarmes :2i gelangt,
ein Lahllzustand eintritt, während in allen übrigen Stellungen der Scheibe 7 der
Schaltarm 82- sich in der einen oder anderen Endstellung befindet.' An Stelle eines
solchen Labilschalters kann auch irgendein anderer Kippschalter mit Kraftspeicher
treten. Da solche Kraftspeicherschalter nach Bauart und Wirkungsweise an sich bekannt
sind, sollen sie hier nicht näher erläutert werden. Die Rutschkupplung kann wegfallen,.
wenn der Motor 5 so ausgeführt ist,- daß er auch bei festgehaltenem Läufer unter
Spannung bleiben kann.
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Der Schalter q. kann, falls überhaupt ein besonderer Schütz des Mortors
5 gegen höhere Spannungen nötig ist, durch eine Drosselspule oder eine ähnlich wirkende
Kombination frequenzabhängiger Widerstände (Spannungsbegrenzer u. dgl.) ersetzt
werden.
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Die Erfindung bietet u. a. folgende Vorteile: ' Der Polwechsler kann
getrennt vom Generator an den verschiedensten Teilen des Wagens, insbesondere in
dem Reglerkasten der Zuglichtmaschine, untergebracht werden, läßt sich infolgedessen
leicht überwachen Und ist gegen stoßartige Beanspruchungen weitgehend geschützt.
Eine mechanische Verbindung von dem Generator nach dem Polwechsler fällt fort. Der
Polwechsler arbeitet einwandfrei und hat eine. große Lebensdauer. Dadurch, daß oberhalb
bestimmter Drehzahlen die Verbindung zwischen dem Hilfsgenerator und dem -Polwechslermotor
unterbrochen wird, sind diese Maschinen keinen überlastungen ausgesetzt.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch Ausbildung des Polwechslers
als Kipp-oder Kraftspeicherschalter- ein verhältnismäßig schwacher Antriebsmotor
ausreicht, weil der Polwechslermotor mehrere Umdrehungen bei der Aufladung des Speichers
zurücklegen 'kann und sein kleineres Drehmoment. durch einen entsprechend größeren
Umlaufweg wettgemacht wird. Infolgedessen kann auch der Synchrongenerator :2 klein
und leicht gebaut werden. Entsprechendes gilt für den Schalter q...