DE149100C - - Google Patents

Description

PATENTAMT.

- JVl 149100 KLASSE 21 c.

in LONDON.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsweise zum'Regeln elektrischer Motoren mit Verbundwicklung, die beispielsweise für Motorwagen Anwendung finden.
Man hat bereits früher für derartige Zwecke ein System vorgeschlagen, bei welchem die Ankerwicklungen eines oder mehrerer Motoren mit Verbundwicklung zunächst beim Anlassen in Reihe geschaltet und bei wachsender Geschwindigkeit in Parallelschaltung gebracht werden. Hierbei ändert sich während des Steigens der Geschwindigkeit die Stromverteilung zwischen den Feldwicklungen allmählich in der Weise, daß beim Anlassen eine starke Nebenschluß- und schwache Reihenwicklung und bei höheren Geschwindigkeiten eine schwache Nebenschluß- und starke Reihenwicklung vorhanden ist. Man bezweckte hiermit erstens, ' daß die Motoren während der Verlangsamung der Fahrt und beim Abwärtslaufen des Fahrzeuges Strom an die Linie zurückgeben sollten, zweitens suchte man dadurch die Geschwindigkeit der Fahrt allmählich zu ändern und zu plötzliche Änderungen während des Anlassens zu vermeiden, wodurch auch die an den Bürsten oder Fahrschalterkontakten auftretende Funkenbildung möglichst vermindert wird.

Die vorliegende Erfindung verfolgt die gleichen Z\vecke; ist aber insofern vollkommener, als sie eine selbsttätige Regelung der Feldstärke des Motors oder der Motoren zu dem Zeitpunkte bewirkt, wo die Ankerwicklungen aus der Reihenschaltung in die Parallelschaltung, oder umgekehrt, übergeführt werden, so daß Stromstöße dabei vermieden ode;r doch wesentlich gemindert werden.

Im allgemeinen genommen erfolgt das Anlassen des Motors oder der Motoren mit allen Ankerwicklungen in Reihenschaltung, so daß beispielsweise bei vier Wicklungen jede Wicklung nur.etwa ein Viertel der Gesamtspannung erhält. Die Feldwiderstände werden dann so verändert, bis die gewünschte Geschwindigkeit erreicht ist. Zur A^orbereitung der Reihenparallelstellung werden hierauf die Kurzschlußwiderstände für die Reihenwicklungen ausgeschaltet, so daß in dem Augenblicke, wo die Reihenparallelschaltung (d. h. zwei Gruppen in Reihe) eintritt, auch die Feldstärke am größten ist. Das gleiche Verfahren wird auch beobachtet bei dem Übergang zur reinen Parallelschaltung. Zunächst werden die Feldregelungswiderstände wieder parallel zu den Reihenfeldwicklungen geschaltet, bis die gewünschte Geschwindigkeit erreicht ist. Dann werden die Nebenschließungen der Reihenfeldwicklungen wiederum ausgeschaltet, so daß die Feldstärke wiederum am größten ist, wenn sämtliche Anker par-

allel geschaltet werden. Die weitere Regelung der Geschwindigkeit geschieht dann wie früher durch Schwächung der Feldwicklungen.

In der beiliegenden Zeichnung ist
Fig. ι eine schematische Ansicht der Stromkreisschaltungen zwischen den erwähnten Teilen, bei zwei Motoren mit je zwei Ankerwicklungen.

Fig. 2 verbildlicht in schematischer Weise

ίο die einzelnen Schaltungen bei den verschiedenen Stellungen des Fahrschalters.

In Fig. ι ist der obere linke Teil eine Abwicklung der Schaltwalze des Fahrschalters, der obere rechte Teil eine Abwicklung des Umkehrschalters, α b und c sind die beweglichen Kontakte der Hauptschaltwalze in Form dreier Reihen, entsprechend den weiter unten zu erwähnenden Schaltstadien oder Zonen; d bezeichnet die zugehörigen ortfesten Kontakte, und die senkrechten Punktlinien veranschaulichen die einzelnen Kontaktstellungen zwischen der beweglichen und den festen Kontaktreihen bei den verschiedenen Fahrstellungen. Die beweglichen Kontakte des Umkehrschalters sind mit e und f, deren entsprechende ortfeste Kontakte mit h bezeichnet. .

AA sind zwei gleiche Ankerstromkreise oder Wicklungen auf dem gleichen Ankerkern, A¹ A² die bezüglichen Reihen- und Nebenschlußwicklungen für die Feldmagnete, in denen der erwähnte Ankerkern läuft. B B sind zwei andere, gleiche Ankerstromkreise oder Wicklungen auf einem zweiten, im Felde eines zweiten Feldmagneten laufenden Ankerkernes und B¹ B² die bezüglichen Reihen- und Nebenschlußwicklungen. Mit a^l a² sind Ablenkungswiderstände oder Nebenschließungsspulen bezeichnet, die in Verbindung mit der Reihenfeldwicklung A¹ zum Zwecke des teilweisen Kurzschließens und Ausschaltens oder der Wirkungsverminderung der Wicklung benutzt werden. Die gleichen Ableitungsspulen b¹ b~ dienen demselben Zwecke bei der Wicklung B¹. Die hohen Widerstände c¹ d¹ e¹ dienen zum Regeln der durch die Nebenschlußwicklungen IJ und B² gehenden Strommenge. C ist ein Anlaßwiderstand. Alle diese genannten Teile kommen besonders bei den Stromkreisverbindungen und der Regelung des Motors in Betracht.

In Fig. 2 stellt der obere Teil die einander folgenden Verbindungen während des Anlassens dar, und der untere Teil verbildlicht die Stromkreise, wie sie schließlich bei der letzten Stellung des Kontrollhebels oder der Höchstgeschwindigkeit des Motors angeordnet sind. Fig. 2 ergänzt den oberen Teil der Fig. ι und die Stufenziffern 1 bis 10 auf der linken Seite der Fig. 2 entsprechend den Ziffern 1 bis IO am unteren Ende von abc der Fig. 1.

Da die hauptsächlichen Merkmale dieses Regelungsverfahrens im wesentlichen aus der deutschen Patentschrift 111123 bekannt sind, so erübrigt sich eine eingehende Beschreibung derselben sowie der einzelnen Stromkreisverbindungen. Hervorzuheben ist indessen, daß dabei drei unterschiedliche »Zonen« oder Regelungsgruppen auftreten; die erste Zone ist die, bei welcher alle vier Ankerwicklungen in Reihe gruppiert sind, die zweite Zone die, bei der zwei Ankerstromkreise, in Reihe parallel geschaltet sind, und die dritte Zone endlich ist die, bei welcher alle vier Ankerstromkreise einfach parallel geschaltet sind.

Die erste Regelungszone erstreckt sich bis einschließlich zur vierten Stellung des Schalthebeis. Die Zeichnung (Fig. 2) verbildlicht deutlich die den verschiedenen Stellungen entsprechenden Stufen; sie läßt erkennen, daß die bei der zweiten Stellung besonders starke Nebenschlußerregung bei der dritten und vierten Stellung allmählich infolge der Widerstände c¹ und if¹ abnimmt, die mit den Nebenschlußwicklungen in Reihe geschaltet worden sind. Das Hauptstromfeld ist in dieser Zone sehr schwach, da sämtliche Anker und Feldwicklungen in Reihe liegen.

Die zweite Regelungszone umfaßt die fünfte, sechste und siebente Stellung des Schalthebels. Die Nebenschlußerregung ist hier dieselbe, wie bei der zweiten, dritten und ■vierten Stellung; nur die Reihenerregung ist infolge des Umstandes, daß der Hauptstrom fast verdoppelt ist, erhöht; die Ankerstromkreise sind in Reihe parallel geschaltet und erzeugen daher eine geringere gegenelektromotorische Kraft.

Die dritte Zone umfaßt die achte, neunte _; und zehnte Stellung. Die Nebenschlußerregung wird genau so, wie für die zweite, dritte und vierte Stellung geändert, aber die Reihenerregung ist nunmehr beträchtlich. In der achten Stellung werden überhaupt für alle Reihenwicklungen keine Ablenkungswiderstände benutzt und in der neunten und zehnten Stellung sind die Ablenkungswiderstände a^l a¹ und b¹ b² so bemessen, daß sie die Stärke der Reihen wicklungen nicht wesentlich schwächen.

Ih der ersten Regelungszone wird das Drehmoment infolge des überwiegenden Neben-Schlußfeldes praktisch unabhängig von der Belastung. Während der zweiten Regelungszone macht sich die Reihenfelderregung im Verhältnis zur gesamten Felderregung bemerkbar und in der dritten Zone ist die Reihen-

erregung so stark, daß die Feldstärke von der Belastung abhängt.

Angenommen, die Motoren treiben einen Straßenbahnwagen mit Stromzuführung durch das Rad G und den Stromabnehmer T bezw. die Stange und der Wagen läuft mit höchster Geschwindigkeit, so werden beim Zurücklegen des Schalthebels von der zehnten zur zweiten Stellung die Motoren als Stromerzeuger

ίο arbeiten und Strom in das Leitungsnetz zurücksenden, während sie zu gleicher Zeit im Sinne einer Verminderung der Geschwindigkeit des Wagens wirken, wobei aber infolge der schrittweisen Überführung der Ankerwicklungen in Reihenschaltung die Zurücksendung von Strom auch während des Sinkens der Geschwindigkeit anhält. In dieser Beziehung stimmt die Neuerung mit der in der deutschen Patentschrift 111123 beschriebenen überein. Wie in der Einleitung erwähnt wurde, besteht der Zweck der Neuerung darin, die Feldstärke zu der Zeit sebsttätig zu regeln, wo die Ankerstromkreise aus der Reihenschaltung in die Parallelschaltung oder umgekehrt übergeführt werden. Um diese Mittel klar zu erkennen, wird auf die Fig. 2 und den eine Abwicklung des Hauptregelungszylinders darstellenden, linken oberen Teil der Fig. 1 hingewiesen. Wie die Zeichnung erkennen läßt, werden die Ankerstromkreise zwischen der vierten und fünften Stellung aus der Reihenschaltung in die Reihenparallelschaltung und aus dieser zwischen der . siebenten und achten Stellung in die Parallelschaltung umgeschaltet.

Es ist zu beachten, daß die gesamte Feldstärke von der vereinigten Wirkung der Nebenschluß- und Reihenwicklungen abhängt. Der Strom in den Nebenschlußwicklungen wird stets in gleicher Richtung fließen, der Strom der Reihenwicklungen jedoch in einer von beiden Richtungen, je nachdem die Motoren als Motoren oder Stromerzeuger laufen, also zusammen eine kleinere oder größere gegenelektromotorische Kraft als die Netzspannung liefern. Die Stärke des Nebenschlußfeldes wird allein durch den Schalthebel geregelt; die Stärke des Reihenfeldes dagegen regelt sich selbst zur Zeit der Reihenparallelwechsel, wie in nachstehendem erläutert werden soll. Der Schaltzylinder ist so eingerichtet, daß er die Reihenwicklungen in bestimmten Stellungen kurzschließt oder in Nebenschluß zu Widerständen schaltet, aber Stärke und Richtung des Stroms in den Reihenwicklungen hängt (wenn sie nicht kurzgeschlossen sind) allein vom Unterschiede zwischen der gegenelektrornotorischen Kraft der Motoren und der Netzspannung ab. Die Reihenwicklungen kommen hauptsächlich in den Übergangsstellungen zur Wirkung, wo sie ganz im Stromkreise liegen. Ihre Wirkung ist folgende: Wenn die E. M. K. der Motoren zur Zeit, wo die Ankerwicklungen aus der Reihenschaltung in die Parallelschaltung oder umgekehrt übergeführt werden, gleich der Netzspannung wird, dann ist die Wirkung der Reihenwicklungen gleich Null. Wenn aber die E. M. K. der Motoren geringer ist als die Netzspannung (zur Zeit der Beschleunigung der Fahrt), so wird die Wirkung der Reihenfeldwicklungen selbsttätig die gesamte Feldstärke erhöhen; wird sie größer als die Netzspannung (zur Zeit der Verlangsamung der Fahrt), so wird die Wirkung der Reihenfeldwicklungen die Gesamtfeldstärke selbsttätig vermindern. In anderen Worten, die Reihenfeldwicklungen regeln die Feldstärke des Motors oder der Motoren während der Übergangsstellungen selbsttätig. -

Angenommen, der Wagen ist angelassen worden und seine Geschwindigkeit wird durch Bewegung des Fahrschalters allmählich erhöht, so wurden nach Überschreiten der ersten Regelungszone die die Reihenfeldwicklungen A¹ B¹ kurzschließenden Spulen a^[ b¹ allmählich ausgeschaltet (Zwischenstellungen zwischen 4 uud 5). Es ist daraus ersichtlich, daß die Motoren während der Übergangsstufen und insonderheit zur Zeit des Über- ganges von einer Zone zur nächsten Motoren mitVerbundwicklung bilden, deren Feldstärke sich zu der Zeit erhöht, wo der Hauptstrom durch die Anker in der ersten Reihenparallelschaltung fließt, und abnimmt, wenn der Schalthebel rückwärts von der fünften zur vierten Kerbe eingestellt wird. In anderen Worten, die Reihenwicklungen unterstützen selbsttätig das Nebenschlußfeld in der Erzeugung eines kräftigen Feldmagneten während der Beschleunigung und erniedrigen selbsttätig die Stärke des Feldmagneten während der Verzögerung der Fahrt. Auf diese Weise werden die Motoren Stromstöße zur Zeit der Umschaltung der Ankerwicklungen selbsttätig verhindern, gleichviel nach welcher Richtung hin der Schalthebel bewegt wird.

Das vorstehend Gesagte gilt auch ohne wesentliche Änderung für die Übergangsstufen zwischen der siebenten und achten Stellung oder vielmehr zwischen der siebenten und neunten Stellung.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Schaltungsweise zur Regelung mehrerer elektrischer Motoren mit Verbundfeldwicklung, bei der zufolge der Überführung der Ankerwicklung aus der Reihenschaltung über die Reihenparallelschaltung in die Parallelschaltung bei geringen Gesch.w-indig'-

   keiten die Nebenschlußwicklung, bei hohen Geschwindigkeiten die Hauptstromwicklung überwiegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstromwicklungen der Motoren bei einem Wechsel der Ankerverbindungen (d. h. in den Übergangsstellungen aus der Reihenschaltung in die Reihenparallelschaltung oder aus dieser in die Parallelschaltung- oder umgekehrt) voll zur Wirkung gebracht werden, wodurch, gleichgültig ob die Motoren als solche laufen oder als Stromerzeuger angetrieben werden, eine selbsttätige Regelung der Geschwindigkeit bewirkt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.