DE129949C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es ist gebräuchlich, Widerstände in den Ankerstromkreisen von Motoren für Reihenparallelschaltung anzuwenden, um zu plötzliche Geschwindigkeitsänderungen, Funkenbildung an den Bürsten und zu starkes Funkensprühen an den Regelungscontacten zu vermeiden. Diese Widerstände sind insbesondere dann nothwendig, wenn die Aenderung von Reihenschaltung in Parallelschaltung erfolgt. Allen diesen Ankerwiderständen haften jedoch schwerwiegende Uebelstände an, die hauptsächlich in dem Energieverluste und in dem je nach der Belastung verschiedenen Spannungsabfall in den Regelungswiderständen liegen. Thatsächlich sind die Widerstände nur für eine bestimmte Belastung des Motors richtig, da eine · geringe Belastung einen zu geringen Spannungsabfall in dem Widerstände und eine hohe Belastung einen gröfseren Spannungsabfall hervorrufen wird, als für die richtigen Geschwindigkeitsänderungen erforderlich ist. Diese Nachtheile sollen durch das im Folgenden zu beschreibende Regelungsverfahren vermieden werden.

In der beiliegenden Zeichnung, in welcher der vorliegende Erfindungsgegenstand schematisch zur Darstellung gebracht ist, bezeichnen α und b die beiden Stromhauptleitungen einer nicht dargestellten Stromquelle von constanter Spannung und c und d die beiden Anker eines kleinen Motorgenerators, dessen Capacität annähernd 75 pCt. des gröfsten Energieverlustes in den Feldwickelungen aller Motoren ist, welche in Reihenparallelschaltung verbunden werden sollen, während ef die entsprechenden Feldnebenschlufswickelungen dieses Motorgenerators sind. ghij stellen die Ankerstromkreise von vier Motoren mit einfach gewickelten Ankern oder von zwei Motoren mit doppelt gewickelten Ankern vor. k stellt alle Hauptstromfeldwickelungen der einzelnen Motoren dar; diese Wickelungen sollen ständig in Reihenschaltung und die beiden Enden wie in der Zeichnung dargestellt verbunden sein. Die Buchstaben / bis \ und die Zahlen 1 bis 4 bezeichnen feststehende Regelungscontacte, von denen die Contacte 1 bis 4 zum Umsteuerungsschalter 5 und die übrigen, / bis ^, zur drehbaren Regelungsvorrichtung gehören. 6 bis 10 stellen bewegliche Contacte an dem Hauptschalter und 11 bis 14 an dem Umsteuerungsschalter dar und sind in Grundrifsabwickelung veranschaulicht, während sie in der Wirklichkeit in der üblichen Weise auf cylindrischen Regelungstrommeln angeordnet sind. Diejenigen Contacte, welche gleiche Bezugszeichen haben, sind oder können elektrisch mit einander verbunden sein. 15 ist ein kleiner Widerstand für grofse Stromstärken und ist für gewöhnlich, wie dargestellt, kurzgeschlossen, während 16 und 17 Feldregelungswiderstände für die Generatorseite des Motorgenerators sind und, wie in der Zeichnung veranschaulicht, mittelst des Hauptregelungsschalters in den Stromkreis ein- oder aus demselben ausgeschaltet werden. 18 und 19 bezeichnen Anlafswiderstände für den Motoranker des Motorgenerators, die mittelst des Reglers ausgeschaltet werden, bevor die Hauptmotoren angelassen werden, und 20 ist ein Anlafswiderstand für die Hauptmotoren und dient lediglich dazu, die Ausübung eines Stofses auf die Vorrichtung im Augenblicke

des Anlassens zu verhindern. 21 bis 29 stellen Leiter dar, und die strichpunktirten Linien A-A bis H-H bezeichnen die einzelnen Stufen oder Absätze am Hauptregelungsschalter bezw.. deren Stellungen.

Eine Betrachtung der Zeichnung ergiebt, dafs die Ankerklemmen (oder Bürsten) auf der Generatorseite des Motorgenerators mittelst Leiter 21, 24 und 22 mit den beiden Contacten 1 und 4 des Umsteuerungsschalters verbunden sind, welche ihrerseits durch die beweglichen Contacte der Schaltvorrichtung mit den Klemmen 2 und 3 der Feldwickelungen k verbunden sein können. Ferner ist der Leiter 24 durch den Leiter 21 mit dem positiven Hauptleiter α verbunden und die Polarität des Motorgenerators derartig, dafs während des Betriebes die mit dem Leiter 24 verbundene Ankerklemme gleichfalls positiv ist. Der Anker d des Motorgenerators ist derart zu wickeln, dafs er bei voller Erregung seines Feldmagneten f den einzelnen, durch k dargestellten Feldwickelungen die normale Erregung mitzutheilen im Stande ist. Wenn beispielsweise der Gesammtwiderstand aller Feldspulen in Reihe gleich -¹J₂ Ohm und der für normale oder volle Erregung benöthigte Strom 50 Ampere beträgt, so mufs die elektromotorische Kraft von d gleich 25 Volt sein (bei vollerregtem Felde). Wird dagegen der Feldmagnet f in solchem Mafse (durch die Feldwiderstände 16 und 17) geschwächt, dafs die Spannung an den Ankerklemmen von d auf die Hälfte vermindert wird, so wird naturgemäfs auch die Erregung der Feldwickelungen k nur die Hälfte der normalen betragen; in anderen Worten, das Verhältnifs der Erregung von k ändert sich in Uebereinstimmung mit der elektromotorischen Kraft des Ankers d. Dies trifft selbst noch dann zu, wenn der Strom vom Hauptleiter α durch den Leiter 21 und die Feldwickelungen k u. s. w. fliefst und durch die Ankerstromkreise g h ij nach dem negativen Hauptleiter b, vorausgesetzt jedoch, dafs der Widerstand des Ankers d klein ist und gegenüber dem Widerstände von k vernachlässigt werden kann. In diesem Falle ist nämlich die Klemmenspannung von d ziemlich unabhängig von der Ankerstromstärke. Es wird mithin für eine bestimmte Felderregung des Motorgenerators unabhängig von dem aus den Speiseleitungen fliefsenden Strome die Spannung an den Enden der Feldwickelung k und damit die Stromstärke in k constant bleiben. Die Feldwickelungen verhalten sich also so, als wenn sie aus einer besonderen Stromquelle gespeist würden, wodurch die einzelnen, durch die Stellung des Reglers herbeigeführten Geschwindigkeiten fast unabhängig von der Belastung gemacht werden. Um die Geschwindigkeiten weniger unabhängig von der Belastung zu machen, braucht nur der Widerstand des Ankerkreises durch Hinzufügung eines Hülfswiderstandes 15 verstärkt zu werden, welcher den gerade vorliegenden Bedingungen angepafst werden kann.

Der obere Contact r des Hauptschalters ist durch den Leiter 23 mit der einen Klemme des Ankers g und mit dem schon erwähnten Leiter 22 verbunden, während der untere Contact \ mittelst Drahtes 25 mit dem negativen Hauptleiter b in Verbindung steht.

Angenommen, der Umsteuerungsschalter 5 sei geschlossen, so dafs die Contacte 11 und 14 die Verbindung von 1 nach 2 und von 3 nach 4 herstellen, dann ergiebt sich die Wirkung der ganzen Vorrichtung, indem man die Hauptschaltungsvorrichtung zunächst in die erste, durch Linie A-A gegebene Stellung bewegt und darauf weiter bis zu der letzten, durch Linie H-H angegebenen Lage. Die erste Bewegung des Regelungscylinders bringt die Platte 6 in Berührung mit den feststehenden Contacten q und r, wodurch der Feldmagnet e des Motorgenerators voll erregt wird. Bei einer weiteren Bewegung des Reglers wird der Contact jp geschlossen und der Motorgenerator geht an, da Strom vom Contact ρ durch die Anlafswiderstände 19 und 18 und durch den Anker c sowie durch die Feldwickelung f geht. Sobald bei Berührung von η die beiden Widerstände 19 und 18 völlig kurzgeschlossen sind, hat der Motorgenerator seine gröfste Geschwindigkeit erreicht, wobei der Feldmagnet^ allmählich voll erregt worden ist, da die Feldwiderstände 17 und 16 ausgeschaltet sind. In diesem Zeitpunkte führen die Contacte 7, 8 und 9 die Verbindung zwischen den einzelnen Ankerstromkreisen ghij herbei und schalten dieselben in Reihe. Der durch die Feldwickelungen k und die einzelnen Ankerstromkreise fliefsende Strom mufs zunächst durch den Widerstand 20 fliefsen, um ein zu plötzliches Einschalten zu vermeiden; dieser Widerstand wird jedoch kurzgeschlossen, sobald die Stellung A-A (erste Geschwindigkeit) erreicht ist. Bei dieser Stellung des Reglers werden die Feldwickelungen k am stärksten vom Anker d erregt, da die beiden Feldwiderstände 16 und 17 ausgeschaltet sind. Der vom positiven Hauptleiter α durch die Feldwickelungen k fliefsende Strom ist bei dieser Stellung natürlich schwach, und der Anker d liefert den Hauptantheil des Stromes für die Feldwickelungen k. Die zweite Stellung B-B (zweite Geschwindigkeit) läfst die Hauptankerstromkreise in Reihe wie zuvor, aber die Feldstärke von f ist durch den Widerstand 16 verringert worden, der seinerseits die elektromotorische Kraft von d und den durch die Feldwickelungen k fliefsenden Strom derart verringert hat, dafs die gewünschte Erhöhung der Geschwindigkeit der Hauptmotoren erreicht wird.

Die dritte Stellung C-C (dritte Geschwindigkeit) schwächt noch weiter die Feldwickelungen und "erhöht noch''weiter die Geschwindigkeit in der eben beschriebenen Weise, und zwar durch Einschalten des Widerstandes 17, der derart bestimmt ist, dafs die Geschwindigkeit der der^nächsten Stellung D-D (vierte Geschwindigkeit) entsprechenden Geschwindigkeit genügend nahe kommt. In dieser Stellung D-D sind die Ankerstromkreise ghij in Reihenparallelschaltung verbunden, wie man beim Verfolgen der Verbindungen ersieht, und die Felder f und k sind wieder voll erregt, da die Widerstände 16 und 17 kurzgeschlossen sind. In dieser Stellung fliefst natürlich mehr Strom von dem Hauptleiter α durch die Anker g h ij, als wenn dieselben alle in Reihe verbunden wären, und infolge der Stärke dieses Stromes braucht der Anker d nicht mehr so viel Strom den Feldwickelungen k zu liefern, wie bei der ersten Stellung der Schaltvorrichtung.

Die fünfte Stellung E-E (fünfte Geschwindigkeit) und die sechste Stellung F-F (sechste Geschwindigkeit) lassen die Ankerverbindungen wie in der vierten Stellung D-D, aber die Feldströme durch / und k sind in der oben angegebenen Weise geschwächt, und die Geschwindigkeit der Motoren ist in entsprechendem Mafse vergröfsert worden. In der siebenten Stellung G-G (siebente Geschwindigkeit) sind alle Ankerstromkreise g h ij in Parallelschaltung verbunden, und der vom Hauptleiter α aus fliefsende Strom erfährt eine weitere Steigerung, so dafs der Anker d noch weniger als früher an der Stromlieferung für die Felderregung theilnimmt. In der achten Stellung wird wie früher eine Steigerung der Geschwindigkeit durch Schwächung der Feldstärke erzielt. Die Feldwickelungen noch weiter zu schwächen, ist nicht rathsam, da die Gefahr der Funkenbildung an den Bürsten der Anker ghij bei dieser letzten Zusammenstellung der Ankerstromkreise vorliegt, wenn für jeden Anker volle elektromotorische Kraft vorhanden ist.

Der ganzen Betrachtung hat die Annahme zu Grunde gelegen, dafs die entgegenwirkende elektromotorische Kraft von d den durch k fiiefsenden Strom an ganz bestimmte Stärken gebunden hat, die nur von der Feldstärke von / abhängig sind; daraus folgt naturgemäfs, dafs bei einer Bewegung des Reglers von einer einer grofsen Geschwindigkeit entsprechenden Stellung nach einer solchen von geringerer Geschwindigkeit eine unmittelbare Verringerung der Geschwindigkeit eintreten mufs. Verursacht das Trägheitsmoment der sich drehenden Anker und der von ihnen getriebenen Vorrichtung eine bedeutend gröfsere Geschwindigkeit, als die für die Stellung des Reglers richtige Geschwindigkeit, dann wirken die Anker als Generatoren und liefern Strom an die Hauptleiter zurück mit derselben Wirkung, als ob zeitweise mechanische Bremsen angewendet werden. Je kleiner die Widerstände der Ankerstromkreise cdhgij sind, desto genauer ist die durch irgend eine Stellung, des Reglers bestimmte Geschwindigkeit. Sollte es sich aber, beispielsweise für eine bestimmte Art von Bahnbetrieb, als wünschenswerth erweisen, diese Eigenschaft der Motoren derart zu ändern, dafs sie wie gewöhnliche Hauptschlufsmotoren wirken, so kann dies, wie bereits oben gesagt, in einfacher Weise durch die Einschaltung des kleinen Widerstandes 15 geschehen.

Sollte es sich als nothwendig erweisen, eine ständige Aenderung in der Geschwindigkeit herbeizuführen, sollten beispielsweise höhere Geschwindigkeiten sich als vortheilhaft erweisen, so kann dies durch Verstärkung der Widerstände 16 und 17 und durch Hinzufügung eines ständigen Widerstandes in den Stromkreis des Leiters 26 geschehen.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Regelungsverfahren für die Reihenparallelschaltung von Hauptstrommotoren, dadurch gekennzeichnet, dafs die Geschwindigkeitsänderung der Motoren in den verschiedenen Gruppirungen derselben lediglich durch Aenderung der Feldstärke und damit der Spannung eines parallel zu den Feldwickelungen der Motoren geschalteten, stromliefernden Ankers eines aus den Betriebsleitungen gespeisten Motorgenerators bewirkt wird, zum Zwecke, die Nachtheile der Regelung mittelst im Hauptstromkreise liegender Widerstände zu vermeiden.

2. Regelungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafs der Widerstand des stromerzeugenden Ankers im Verhältnifs zum Widerstände der Feldwickelung der zu regelnden Motoren klein ist, zum Zwecke, die Felderregung der Motoren ausschliefslich von der Spannung des Motorgenerators abhängig zu machen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.