Regelbare Widerstandsanordnung. Bei dem Anlassen von Elektromotoren mit Vorschaltwiderstand ist es seit langem bekannt, dass für eine möglichst grosse An fahrbeschleunigung eine möglichst kontinu ierliche Widerstandsveränderung wünschens wert ist. Aus diesem Grunde sind Versuche mit Flüssigkeitswiderständen gemacht wor den, die eine vollständige stufenlose Ände rung zulassen. Diese Art von Widerständen hat sich jedoch insbesondere bei ortsbeweg lichen Anlagen nicht bewährt. Man hat daher versucht, mit einzelnen Widerständen abgestufte Widerstandsänderungen vorzu nehmen, wobei eine möglichst grosse Stufen zahl mit einer geringen Anzahl von Elemen ten erreicht werden sollte.
So sind beispiels weise mit einzelnen Grobstufenwiderständen der Reihe nach Feinstufenwiderstände in Reihe geschaltet worden, wobei nach Er schöpfung des Regelbereiches des Feinwider standes an dessen Stelle ein annähernd gleichwertiger Grobwiderstand eingeschaltet wurde.
Diese Anordnungen haben jedoch den Nachteil, dass sich verhältnismässig kompli zierte Schalteinrichtungen ergeben, sowie dass in den meisten Fällen vorübergehende Unterbrechungen des Stromkreises und un erwünschte Sprünge insbesondere beim Über gang von Fein- auf Grobwiderstand nicht zu vermeiden sind.
Nach der Erfindung lässt sich mit einer sehr geringen Anzahl von Grob- und Fein.- widerständen dadurch eine einwandfreie Re gelung erreichen, dass ein- und derselbe stufenweise regelbare Feinwiderstand der Reihe nach Grobstufenwiderständen von ver schiedenem Wert parallel geschaltet wird.
Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt. Hierbei sind mit 1, 2 und 3 drei Grobwiderstände bezeichnet, zu denen mit Hilfe zweier Um schalter 5 und 6 ein abgestufter Feinwider stand 4 parallel geschaltet werden kann.
Beim Anfahren des Motors, wobei es sich also darum handelt, den Widerstand mög lichst fein abgestuft zu verkleinern, wird der Widerstand 4 in offener Stellung, also mit unendlich grossem Widerstandswert, zu nächst dem Widerstand 1 parallel geschaltet und sodann dieser Widerstand stufenweise verringert, bis endlich als letzte Stufe ein Kurzschluss des Widerstandes 1 etwa an einem diesem parallel geschalteten Schalter 7 erfolgt. Infolge dieser Überbrückung kann der Widerstand 4 nunmehr ohne jede Unter brechung des Stromkreises wieder geöffnet und dem Widerstand 2 parallel geschaltet werden, worauf in gleicher Weise eine stufenweise Verkleinerung des Widerstandes 4 erfolgt. Dasselbe wiederholt sich beim Wi derstand 3, sowie bei einer beliebigen An zahl etwa vorhandener Widerstände.
Auf diese Weise ist also mit einer sehr geringen Anzahl von Schaltelementen die Möglichkeit gegeben, eine sehr feinstufige Widerstands änderung durchzuführen. Nach einer weite ren Ausführungsform der Erfindung kann die Abstufung des Feinwiderstandes, sowie auch der Grobwiderstände in der Weise durchgeführt werden, dass die Widerstands änderung praktisch .der für den jeweilig zu steuernden Apparat, beispielsweise Motor, erforderlichen Charakteristik entspricht. Die Ermittlung der Abstufung der einzelnen Widerstände erfolgt hierbei am besten gra phisch, da nach der in Fig. 3 gezeichneten Konstruktion eine einfache Bestimmung der für einen gewünschten Kombinationswider stand erforderlichen Widerstandselemente möglich ist.
Wenn die beiden rechts und links gezeichneten vertikalen Abschnitte die Grösse der einzelnen parallel zu schaltenden Widerstände darstellen, so -ergibt der in der Mitte bis zum Schnittpunkt der Verbin dungslinien gezeichnete Abschnitt die Grösse des wirksamen Kombinationswiderstandes. Wenn also der rechts gezeichnete Abschnitt als der vorhandene Grobwiderstand (1) an gesehen wird, und der in der Mitte gezeich nete Abschnitt den beabsichtigten Gesamt widerstand (w) andeutet, so lässt sich auf diese Weise konstruktiv der erforderliche Parallelwiderstand (4) (als der links ge zeichnete Abschnitt) leicht ermitteln.
Die Anwendung dieser Widerstands ermittlung für einen praktischen Fall ist an hand .der Fig. 4 angedeutet. Hierin ent spricht die Linie a der für den Anlauf eines Motors erforderlichen Charakteristik des An lasswiderstandes, das heisst demjenigen Ver lauf des Widerstandes in Abhängigkeit von der Zahl der eingeschalteten Schaltstufen, der für eine grösstmögliche Anfahrbeschleu- nigung ohne Überschreitung bestimmter Stromwerte erforderlich ist.
Diese Charak teristik ist hierbei der Zahl der verwendeten Grobwiderstände entsprechend in- mehrere Abschnitte (1; 2, 3) unterteilt, die dem Ein schalten der Grobwiderstände entsprechen den Abschnitten (1', 2', 3') der Abszissen achse zugeordnet sind. Für die Bestimmung der Widerstandsabschnitte des Parallelwider standes (4) ist hierbei der mittlere Abschnitt (b-c) der Charakteristik (a) herausgegrif fen, da auf diese Weise der Fehler bei der Anwendung desselben Parallelwiderstandes in den beiden benachbarten Abschnitten möglichst klein bleibt.
Der mittlere Teil der Charakteristik wird zur Bestimmung der Widerstandsabschnitte seinerseits in eine Zahl von Teilabschnitten zerlegt, die der Stufenzahl des Parallelwiderstandes (4) ent spricht. Da der erste Grobwiderstand 1 hier bei mit der aus den Widerständen 2 und 4 gebildeten Gruppe in Reihe geschaltet ist, entspricht derjenige Teil der Ordinaten ober halb einer durch den Punkt b gelegten Horizontalen dem erforderlichen Gesamt widerstand der Gruppe 2 und 4.
Der hierzu erforderliche Wert des Parallelwiderstandes 4 lässt sich nach der in Fig. 3 erläuterten Konstruktion dadurch ermitteln, dass die ein zelnen herausgegriffenen Punkte der Cha rakteristik horizontal auf eine durch die Punkte c und f gezogene gerade Linie g pro jiziert werden, worauf durch die so entstan denen Schnittpunkte von dem Punkt d aus, das ist dem Schnittpunkt, der durch die bei den Endpunkte des mittleren Abschnittes b und c gelegte Ordinaten und Abszissen, Strahlen bis zum Schnittpunkt mit der durch den Punkt f gelegten Vertikalen gezogen werden.
Die einzelnen Abschnitte auf dieser Vertikalen vom Punkt f aufwärts geben die Werte der erforderlichenParallelwiderstände an.
Wenn man hierauf die wirksamen Wi derstände ermittelt, die sich unter Parallel schaltung eines derart abgestuften Wider standes 4 zu den Abschnitten 1 und 3 er geben, so zeigt sich, dass diese nur sehr wenig von der Charakteristik a abweichen. Es kann jedoch nachträglich die Abstufung ohne wei teres noch etwas korrigiert werden, so dass in allen drei Abschnitten die mittlere Abwei chung von der beabsichtigten Charakteristik möglichst gering ist.
Die Steuerung der ein zelnen Widerstandsabschnitte kann in be liebiger Weise durch Hebelschalter, Um schalter, Kurzschlussschalter und einen an den Widerstandsanzapfungen entlang ge schalteten Widerstandskontakt bewirkt wer den, wobei die einzelnen Schaltelemente zweckmässig von einer gemeinsamen Schalt walze in der erforderlichen Reihenfolge be tätigt werden.
In Fig. 2 ist eine schematische Anord nung dargestellt, für eine Ausführung, bei der die Schaltung der Grobwiderstände mit Hilfe einer Schaltwalze erfolgt, während die Feinwiderstände an einem Kollektor geregelt werden, der in der Weise mit der Schalt walze gekuppelt ist, dass nach jeder Kollek- torumdrehung die Schaltwalze um eine Stufe weiter geschaltet wird. Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht auf das dargestellte Ausführungs beispiel beschränkt.
So kann beispielsweise nicht bloss die Regelung eines Widerstandes für das Anlassen eines Motors, sondern auch eine Widerstandsregelung beim Bremsen, bei der Feldregelung von elektrischen Maschi nen, sowie bei Messbrücken und ähnlichem in der angegebenen Weise durehgeführtwerden. Ebenso ist die Anwendung der Widerstands regelung nicht auf Gleichstromkreise be schränkt, sondern kann auch für Wechsel- strom, Drehstrom und auch pulsierenden Strom von Vorteil sein.
Je nach der in dem Einzelfall erforderlichen Widerstandscharak teristik kann es auch zweckmässig sein, an schliessend an eine Gruppe von Grobwider ständen mit gemeinsamem Feinwiderstand eine weitere Gruppe von Grobwiderständen mit besonderem, diesen angepasstem Fein widerstand zu verwenden.
Unter Umständen wird die beabsichtigte Charakteristik noch besser dadurch eingehalten werden können, dass bei der Parallelschaltung des für eine bestimmte Grobwiderstandsstufe bemessenen Feinwiderstandes zu einem der benachbarten Grobwiderstände zu dem Feinwiderstand noch besondere dem entsprechenden Grob widerstand zugeordnete Widerstandsteile in Reihe oder parallel geschaltet werden.' Es ist nun allerdings nicht ausgeschlos sen, dass bei der Umschaltung zwischen den einzelnen Feinstufen doch noch plötzliche Widerstandsänderungen entstehen, denen jedesmal Stromspitzen entsprechen,
die erst allmählich abklingen. Diese Stromspitzen können erheblich abgedämpft werden, indem in die beiden parallel geschalteten Wider standskreise eine Doppeldrossel eingeschaltet wird.
Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig. 5 dargestellt. Mit 1, 2, 3 sind wie in. Fig. 1 die Grobwiderstände, mit 4 der Fein widerstand bezeichnet, der durch die Um schalter 5 und 6 zu den einzelnen Grobwider ständen parallel geschaltet werden kann. Parallel zu letzteren liegen Kurzschlussschal- ter 7. Mit 8 sind Doppeldrosselspulen be zeichnet, deren beide Zweige in die Zufüh rungsleitung zu den Grobwiderständen einer seits und zum Umschalter 6 anderseits ge legt, und deren Mitten an den Umschalter 5 anzuschliessen sind.
Die Arbeitsweise ent spricht genau derjenigen der Schaltung nach Fig. 1, jedoch ergibt sich jetzt durch die Verkettung der entsprechenden Kreise beim Einschalten eine Drosselwirkung, durch die die Einschaltstösse ganz erheblich gedämpft werden. Es ist also auf diese Weise der Stromverlauf wesentlich gleichmässiger ge- staltet, was einer weiteren Verfeinerung in der Abstufung gleichkommt.
Eine Vereinfachung kann noch dadurch erreicht werden, dass für sämtliche Grob widerstände eine einzige Doppeldrossel ver wendet wird. Ein Ausführungsbeispiel hier für zeigt Fig. 6. Hierbei ist die Drossel 8 einerseits an den Feinwiderstand 4 ange schlossen, ihre ATittelanzapfung und ihr an deres Ende liegen an zwei Sammelleitungen 9 und 10, die an die verschiedenen Enden der Grobwiderstände 1, 2 und 3 angeschlos sen werden können. Mit der Sammelleitung 10 sind die Schalter 11, 12 -und 13, mit der Sammelleitung 9 die Schalter 14, 15 und 16 verbunden.
Die Schalter 12 und 13 sind als Umschalter ausgebildet, durch die es ermög licht wird, den zugehörigen Widerstand 2 bezw. 3 entweder mit der Sammelleitung 10 oder mit dem benachbarten Widerstandsan- schluss zu verbinden.
Wenn sämtliche Widerstände eingeschal tet sind und der Widerstandswert stufen weise verringert werden soll, so sind zunächst die Schalter 11 und 14 geschlossen, so dass die beiden Widerstände 1 und 2 miteinander verbunden sind, während die Umschalter 12 und 13 die Verbindung mit dem Widerstand 3 und der zugehörigen Leitung herstellen. Sodann wird die erste Anzapfung am Wi derstand 4 geschlossen und dadurch der Wi derstand 4 mit seinem vollen Wert dem Wi derstand 1 parallel geschaltet, hierauf wird stufenweise an dem Widerstand 4 weiter geschaltet, bis der Widerstand 1 an dem zu gehörigen Schalter 7 kurzgeschlossen wird.
Hierauf wird der Schalter 14 geöffnet, der Schalter 15 geschlossen und der Umschalter 12 auf die Sammelleitung 10 umgeschaltet. Hierdurch ist die Verbindung zwischen den Widerständen 2 und 3 über die eine Hälfte der Doppeldrossel geführt, worauf der Wi derstand 4 wieder in gleicher Weise stufen weise verringert wird. Sodann wird der Wi derstand 2 an dem entsprechenden Schalter 7 kurzgeschlossen und der Schalter 15 geöff net, der Schalter 16 geschlossen und durch Umlegen des Umschalters 13 die Drossel- spule auf den Widerstand 3 umgeschaltet, worauf durch stufenweises Kurzschliessen des Widerstandes 4 auch der Widerstand 3 allmählich überbrückt wird.
Adjustable resistor arrangement. When starting electric motors with a series resistor, it has long been known that a resistance change as continuous as possible is desirable for the greatest possible acceleration. For this reason, attempts have been made with fluid resistances that allow a complete stepless change. However, this type of resistance has not proven itself particularly in the case of mobile systems. Attempts have therefore been made to vorzu with individual resistors graduated changes in resistance, the largest possible number of steps should be achieved with a small number of elements.
For example, fine stage resistors have been connected in series with individual coarse resistors in series, with an approximately equivalent coarse resistor being switched on after it had exhausted the control range of the fine resistance.
However, these arrangements have the disadvantage that relatively complex switching devices result, and that in most cases temporary interruptions in the circuit and undesired jumps, especially when transitioning from fine to coarse resistance, cannot be avoided.
According to the invention, with a very small number of coarse and fine resistors, perfect control can be achieved in that one and the same stepwise adjustable fine resistor is connected in parallel in series with coarse step resistors of different values.
An exemplary embodiment for this is shown in FIG. 1 of the drawing. Here are denoted with 1, 2 and 3 three coarse resistors, to which with the help of two order switches 5 and 6, a graded fine resistance 4 can be connected in parallel.
When starting the engine, which means reducing the resistance as finely as possible, the resistor 4 in the open position, i.e. with an infinitely large resistance value, is first connected in parallel with the resistor 1 and then this resistance is gradually reduced until finally, as the last stage, a short circuit of the resistor 1 takes place at a switch 7 connected in parallel with it. As a result of this bridging, the resistor 4 can now be opened again without any interruption of the circuit and the resistor 2 can be connected in parallel, whereupon the resistor 4 is gradually reduced in the same way. The same is repeated with the resistance 3, as well as with any number of possible resistances.
In this way, with a very small number of switching elements, it is possible to carry out a very fine change in resistance. According to a further embodiment of the invention, the grading of the fine resistance, as well as the coarse resistances, can be carried out in such a way that the change in resistance practically corresponds to the characteristic required for the respective apparatus to be controlled, for example motor. The determination of the gradation of the individual resistances is best done graphically, since according to the construction shown in FIG. 3, a simple determination of the resistance elements required for a desired combination resistance is possible.
If the two vertical sections drawn on the right and left represent the size of the individual resistors to be connected in parallel, the section drawn in the middle up to the intersection of the connecting lines gives the size of the effective combination resistance. If the section drawn on the right is seen as the existing coarse resistance (1), and the section drawn in the middle indicates the intended total resistance (w), the required parallel resistance (4) (as the section drawn on the left).
The application of this resistance determination for a practical case is indicated on hand .der Fig. 4. Here, the line a corresponds to the characteristic of the starting resistance required for starting a motor, that is to say that course of the resistance as a function of the number of switched-on switching stages which is required for the greatest possible acceleration without exceeding certain current values.
This characteristic is divided into several sections (1; 2, 3) according to the number of coarse resistors used, which are assigned to the sections (1 ', 2', 3 ') of the abscissa axis when the coarse resistors are switched on. To determine the resistance sections of the parallel resistance (4), the middle section (b-c) of characteristic (a) is picked out, since this way the error when using the same parallel resistance in the two adjacent sections remains as small as possible.
In order to determine the resistance sections, the middle part of the characteristic is in turn broken down into a number of subsections that correspond to the number of stages in the parallel resistor (4). Since the first coarse resistor 1 is connected in series with the group formed by the resistors 2 and 4, that part of the ordinates above a horizontal line drawn through point b corresponds to the required total resistance of groups 2 and 4.
The value of the parallel resistance 4 required for this can be determined according to the construction explained in FIG the intersection points arose from the point d, that is, the intersection point drawn through the ordinates and abscissas laid at the end points of the middle section b and c, rays up to the intersection with the vertical laid through the point f.
The individual sections on this vertical from point f upwards indicate the values of the required parallel resistances.
If you then determine the effective resistances that result from the parallel connection of such a graded resistance 4 to the sections 1 and 3, it shows that they deviate very little from the characteristic a. However, the gradation can be corrected a little later without further ado, so that the mean deviation from the intended characteristic is as small as possible in all three sections.
The control of the individual resistance sections can be effected in any manner by lever switches, order switches, short circuit switches and a resistance contact switched along the resistance taps, the individual switching elements being conveniently operated by a common switching cylinder in the required sequence.
In Fig. 2 is a schematic Anord voltage is shown for an embodiment in which the switching of the coarse resistors takes place with the help of a switching drum, while the fine resistors are controlled on a collector that is coupled to the switching drum in such a way that after each Collector revolution the shift drum is shifted one step further. The application of the inventive concept is not limited to the illustrated embodiment, for example.
For example, it is not only possible to regulate a resistor for starting a motor, but also to regulate the resistance during braking, during the field control of electrical machines, as well as measuring bridges and the like in the specified manner. Likewise, the use of resistance control is not restricted to direct current circuits, but can also be advantageous for alternating current, three-phase current and also pulsating current.
Depending on the resistance characteristics required in the individual case, it can also be appropriate to use a further group of coarse resistors with a special fine resistance adapted to this after a group of coarse resistors with a common fine resistance.
Under certain circumstances, the intended characteristic can be maintained even better if, when the fine resistor dimensioned for a certain coarse resistance level is connected in parallel to one of the adjacent coarse resistors to the fine resistor, special resistor parts assigned to the corresponding coarse resistance are connected in series or in parallel. However, it cannot be ruled out that when switching between the individual fine levels, sudden changes in resistance may occur, which each time correspond to current peaks.
which only gradually fade away. These current peaks can be significantly attenuated by switching on a double choke in the two parallel opposing circuits.
An exemplary embodiment for this is shown in FIG. With 1, 2, 3 as in. Fig. 1, the coarse resistors, with 4 denotes the fine resistance, which can be connected in parallel to the individual coarse resistors by the order switch 5 and 6. Short-circuit switches 7 are located parallel to the latter. 8 are double inductors, the two branches of which are placed in the supply line to the coarse resistors on the one hand and to the changeover switch 6 on the other hand, and whose centers are to be connected to the changeover switch 5.
The mode of operation corresponds exactly to that of the circuit according to FIG. 1, but now the chaining of the corresponding circuits when switching on results in a throttling effect through which the switch-on surges are considerably dampened. In this way, the course of the current is made much more uniform, which is equivalent to a further refinement in the gradation.
A simplification can be achieved in that a single double throttle is used for all coarse resistances. An exemplary embodiment is shown in FIG. 6. Here, the throttle 8 is connected to the fine resistor 4 on the one hand, its ATittelanzapfung and its end on two manifolds 9 and 10, which are connected to the different ends of the coarse resistors 1, 2 and 3 can be sen. The switches 11, 12 and 13 are connected to the bus line 10, and the switches 14, 15 and 16 are connected to the bus line 9.
The switches 12 and 13 are designed as a changeover switch, through which it is made light, the associated resistor 2 BEZW. 3 to be connected either to the collecting line 10 or to the neighboring resistor connection.
When all resistors are switched on and the resistance value is to be reduced in stages, the switches 11 and 14 are initially closed, so that the two resistors 1 and 2 are connected to one another, while the changeover switches 12 and 13 connect to the resistor 3 and the associated line. Then the first tap on the resistor 4 is closed and thereby the resistor 4 is connected to its full value in parallel with the resistor 1, then the resistor 4 is switched on in stages until the resistor 1 is short-circuited at the associated switch 7.
The switch 14 is then opened, the switch 15 is closed and the changeover switch 12 is switched to the bus 10. As a result, the connection between the resistors 2 and 3 is made over one half of the double throttle, whereupon the Wi resistance 4 is again gradually reduced in the same way. Then the resistor 2 is short-circuited at the corresponding switch 7 and the switch 15 is geöff net, the switch 16 is closed and the choke coil is switched to the resistor 3 by flipping the switch 13, whereupon the resistor 3 is gradually short-circuited is gradually bridged.