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.