DE425337C - Verfahren zur Reglung von Wechselstrom-Lokomotivmotoren mit Hilfe eines Transformators mit Kollektor und Buerstenverstellung - Google Patents

Description

• Verfahren zur Reglung von Wechselstrom-Lokomotivmotoren mit Hilfe- eines Transformators mit Kollektor und Bürstenverstellung. Das Hauptpatent 4.2¢78j gibt ein Verfahren an zur Reglung von Wechselstroni-Lokomotivinotoren mit Hilfe eines Transformators mit Kollektor und Bürstenverschiebung, kurz, »Regler« genannt. Die vorliegende Erfindung ist eine weitere. Ausbildung des dort geschilderten Verfahrens. Es soll u. a. die Bürstenzahl des Reglers vermindert, die Bürstenschleiffläche vergrößert und seine Transformatorspannung in vielen Reglerstellungen verringert werden. Durch jeden einzelnen dieser Vorteile wie auch durch ihre Verbindung wird das Regelverfahren besonders für die Steuerung von Wechselstromfahrzeugen praktisch brauchbarer. Der technische Fortschritt liegt in der Möglichkeit, Regler kleinerer Bauart mit wenigen und durch Funkenspannungen gering beanspruchten Bürsten zu verwenden.
• Die Schaltung Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel nach dem Hauptpatent. Die Abb. 2 gibt die Schaltung mit auf die Hälfte verminderter Bürstenzahl. Ersichtlich werden nur Bürsten gleicher Polarität verschoben. Der andere Pol des Arbeitskreises ist an den Regler fest angeschlossen und in diesem Beispiel zugleich mit einem Pol der Speise-(Erreger-) Spannung des Reglers verkettet. Die Arbeitsspannung des Reglers kann zwischen Null und ei der Größe nach geändert werden. Um sie auch der Richtung nach zu ändern, ist ein Umschalter L' vorgesehen. Dann kann die Arbeitsspannung am Motor .zwischen e2-el und e2+e, geändert werden. Die Abb. 16 zeigt ein Ausführungsbeispiel für halbe Bürstenzahl ohne die Verwendung eines Umschalters und ohne Verkettung zwisehen Arbeits- und Erregerkreis.
• Die Schaltung nach Abb. 2 vermindert nicht nur die Bürstenzahl auf die Hälfte, sie gibt gleichzeitig den noch verbleibenden Bürsten gleicher Polarität auch die doppelte Schleiffläche frei. Die Kollektorbreite kann daher bei gleicher Stromstärke auf die Hälfte vermindert werden.
• Sind zwei oder mehr Motoren oder Apparate an den Regler angeschlossen, so kann die Bürstenzahl noch weiter auf einen Bruchteil vermindert werden. Nach dein Beispiel der Schaltung Abb. 3 und d soll nämlich der Regler für die Sumfne der Regelbereiche der Motoren bemessen werden. Und trotzdem die Regelbereiche am Regler in Reihe liegen, können die Motoren davon unabhängig in Reihe miteinander (Abb..l) oder parallel zueinander (Abb.3) liegen. Gerade (las letzte wird im Bahnbetrieb der Schleudergefahr wegen oft gefordert. Der erreichte Fortschritt ergibt sich deutlich aus dem Beispiel der Abb.4. Dort erhält man am Regler nur die halbe Stromstärke beider Motoren und benötigt für die halbe Stromstärke überdies nur die Bürsten einer Polarität. Dafür steht die doppelte Schleiffläche zur Verfügung. Insgesamt benötigt man also nur 1,14 aller Bürsten und nur l1$ der Kollektorbreite.
• ' Man kann die Bürstenzahl noch weiter ver= mindern, wenn man den Regler für eine größere Spannung und dafür kleinere Stromstärke, als erforderlich ist, bemißt und die Arbeitsspannung und -stromstärke mit Hilfe eines Transformators auf die richtigen Werte bringt, wie Abb.5 zeigt. Man kann noch weiter gehen und den Regler nur für einen Bruchteil des geforderten Regelbereichs bemessen, dieses aber mit Hilfe eines Stufentransformators, an dem sich der Regler durch Bürstenverschiebung abrollt, beherrschen (Abb.6 und 7).
• Um die Bürsten zu schonen, die die Windungsspannung des Reglers am Kollektor kurzschließen, soll seine Windungsspannung durch Änderung seiner Speise- (Erreger-) Spannung oder durch Änderung der 'an der Speisespannung in Reihe liegenden Windungen verändert und in vielen Reglerstellungen vermindert werden. Die Abb. 9 gibt ein Ausführungsbeispiel. Die Bürsten werden nur innerhalb des Regelbereichs r verschoben. Der Regler wird mit der Spannung e1 gespeist. Sie liegt zwischen dem Punkt C und den verschiebbaren Bürsten B. Mit der Bürstenverschiebung ändert sich zugleich die an der Speisespannung in Reihe liegende Windungszahl, und zwar höchstens im Verhältnis der gesamten Windungszahl des Reglers zur Windungszahl zwischen dem Punkt C und F. Die Schalter i und 2 dienen dazu, um die Speisespannung in ihrer Richtung zu ändern. Die Abb. io zeigt die gleiche Schaltung wie die Abb. 9. In diesem Beispiel ändert sich die an der Speisespannung in Reihe liegende Windungszahl äußerst im Verhältnis 1::2. Ersichtlich ist nämlich der Regelbereich r gleich der halben Windungszahl. Ist allgemein RT die gesamte in Reihe liegende Windungszahl des Reglers und n die kleinste Windungszahl, die während der Bürstenverschiebung noch in Reihe an der Speisespannung liegen bleibt, dann vermindert sich für diese Schaltung die Windungsspannung äußerst im Verhältnis AT: n. Es ist nicht notwendig, die Windungszahl des Reglers, die außerhalb des Regelbereichs s- der Bürstenverschiebung liegt, ebenfalls zu Kollektorsegmenten zu führen oder selbst als solche auszubilden. Abb. i i zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen z. B. nach der Mantel- oder Kerntype gebauten Regler, an dem nur die im Regelbereich y, also nur die im Arbeitskreis liegenden Windungen zu Kollektorsegmenten führen. Man kann auch, wenn man die runde Form des Transformators beibehält, die Transformatorwindungen, die nicht zu -Kollektorsegmenten führen, unmittelbar um den Eisenkern schlingen und darüber die als Kollektorsegmente ausgebildeten anderen Windungen anordnen, so daß man einen Eisenring mit gewissermaßen zwei zueinander konzentrischen Wicklungen erhält, von denen die eine, z. B. die äußere, als Kollektorschleiffläche ausgebildet ist. Das ist in Abb. 12 durch die beiden konzentrischen Kreise angedeutet. In -dieser Darstellung ist der innere Kreis die Kollektorwicklung. Das Regelbereich erstreckt sich auf seinen ganzen Umfang. Die als äußerer Kreis dargestellte Wicklung ist eine normale Transformatorwicklung.
• Es ist nicht notwendig, die Windungsspännung des Transformators durch Veränderung der Windungszähl oder dadurch allein zu vermindern. Man kann auch der gleichen oder einer veränderlichen Windungszahl eine veränderliche Spannung aufdrücken. Man kann den Regler z. B. mit Hilfe von Schaltern mit Spannungen verschiedener Größe speisen. Man kann die Speisespannung aber auch selbsttätig in Abhängigkeit von der Bürstenverstellung ändern. Man kann den Regler mit seiner eigenen veränderlichen Arbeitsspannung oder in Verbindung mit einer anderen konstanten oder ebenfalls veränderlichen Spannung speisen. Man kann ihn auch mit der Summe oder Differenz aus einer konstanten Spannung und aus der Motorspannung speisen. Die Abb. 13 bis 17 sind Beispiele dafür.
• In Abb. 13 wird der nicht zu Kollektorlamellen führende Wicklungsteil des Reglers in der gezeichneten Bürstenstellung mit der konstanten Spannung e,. gespeist. Haben die Bürsten B und BB aber ihre Stellungen vertauscht, dann wird die gleiche Windungszahl mit einer Spannung gespeist, die gleich der (vektoriellen) Summe aus der veränderlichen Motorspannung -und aus konstanten Spannungen e1 und e2 ist. In Zwischenstellungen wird auch noch die Windungszahl geändert. Im Beispiel Abb. 18 wird die gesamte Windungszahl des Reglers in den Endsteilungen durch die Summe aus einer konstanten Spannung und aus seiner eignen Arbeitsspannung gespeist. In Zwischenstellungen wird zugleich auch die Windungszahl geändert.
• Die Abb. 15 zeigt einen Regler mit veränderlicher Windungsspannung in Verbindung mit einem Stufentransformator, und zwar mit zwischengeschaltetem Hilfstransformator HT. Die Abb. 17 und 18 geben Beispiele eines Reglers in Verbindung mit zwei Motoren oder Apparaten.
• In allen Fällen, insbesondere in Verbindung mit Stufentransformatoren (Abb.8 und 15), ist es vorteilhaft, die Dauerstellungen im Betrieb mit Reglerstellungen verminderter Windungsspannung zusammenfallen zu lassen. Es ist auch vorteilhaft, den Regler in den Ruhestellungen durch vorhandene oder besondere Umschalter von der Speisespannung abzutrennen.
• Die angegebenen Beispiele erschöpfen nicht alle Möglichkeiten, die das geschilderte Verfahren in verschiedener Richtung bietet. Es ist ebensowohl möglich, die angegebenen Beispiele miteinander zu vereinigen und neue Kombinationen daraus zu bilden, wie auch das geschilderte Verfahren auf andere beki;nnte Verfahren anzuwenden, insbesondere auf alle bekannten Reglungsverfahren, die Stufen-, Zusatz- oder Hilfstransformatoren und Drosselspulen welcher Art immer verwenden. In allen Fällen verfeinert der Regler die Übergänge zwischen den Stufen und vermindert die Funkenbildung an den Schaltern.
• In den Beispielen sind die Regler mit zwei parallelen Kreisen dargestellt. Sie können natürlich auch mit beliebig vermehrter Zahl paralleler Kreise ausgebildet werden.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Reglung von Wechselstrom-Lokomotivmotoren mit Hilfe eines Transformators mit Kollektor und Bürstenverstellung (Regler) nach dem Hauptpatent 424785, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Arbeitsspannung auch die Windungsspannung des Reglers geändert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürstenverstellung zugleich die Arbeitsspannung und die an der Speise- (Erreger-) Spannung in Reihe liegende Windungszahl ändert.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler mit einer Spannung gespeist wird, die sich mit der Bürstenverstellung nach Größe oder Richtung oder nach beiden ändert. q.. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler mit Hilfe von Schaltern mit einer nach Größe oder Richtung oder nach beiden veränderlichen Spannung gespeist wird. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler mit einer Spannung gespeist wird, die gleich ist der Summe oder Differenz aus einer konstanten Spannung und aus einer mit der Bürstenverstellung veränderlichen Spannung. 6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderliche Speisespannung gleich ist der Motorspannung oder der Arbeitsspannung des Reglers. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauerstellungen des Reglers vorzugsweise im Regelbereich verminderter Windungsspannung, kurzzeitig benötigte (Anfahr-) Stellungen aber im Gebiet höherer Windungsspannung liegen. B. Verfahren nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung des Reglers mit seiner Arbeitsspannung verkettet ist. 9. Verfahren nach Anspruch i bis 8 in Verbindung mit einem Stufentransformator, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Regler am Stufentransformator durch Bürstenverstellung abrollt, daß die einzelnen Stufen erst dann geschlossen oder geöffnet werden, wenn die Spannung durch Bürstenverstellung zwischen den Polen des Stufenschalters angenähert Null geworden ist und daß die Dauerstellungen des Stufenschalters vorzugsweise Reglerstellungen mit verminderter Windungsspannung entsprechen. io. Verfahren nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nur die im Arbeitskreis liegenden Transformatorwindungen zu Kollektorsegmenten führen oder selbst als Bürstenschleiffläche ausgebildet sind. ii. Verfahren nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht im Arbeitskreis liegenden Transformatorcvindungen innerhalb der als Kollektorsegmente ausgebildeten Windungen um den Eisenkern gewunden sind. 12. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nur Bürsten einer Polarität verschoben werden, die Pole anderer Polarität aber fest angeschlossen werden. 13. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler für die Summe des Regelbereichs zweier oder mehrerer Apparate oder Motoren, die zueinander parallel oder in Reihe liegen, bemessen ist. 1.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler in der Anfahrstellung von der Speisespannung abgetrennt wird.