DE293096C

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Publication number: DE293096C
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KAISERLICHES

PATENTAMT,

Die. Erfindung betrifft eine Schützsteuerung für vier Gleicbstromserienmotoren, insbesondere für Bahnzwecke, welche in Serien-, Serienparallel- und Parallelschaltung gesteuert werden. Sie besteht im wesentlichen darin, daß die Übergänge von einer Schaltungsform zu einer anderen dadurch ohne Leistungsunterbrechung erfolgen, daß die Stromrichtung in einem Teile der Motoren umgekehrt wird.

Die Erfindung sei an Hand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben, die weitere Einzelheiten der Neuerung erkennen lassen. Bei dem Beispiel der Fig. 1 bis 9 findet nur der Übergang von Serienparallel- auf Parallelschaltung unter Stromumkehr statt. Hierbei ist auch Vorsorge getroffen, daß ein geringer Strombetrag in der siebenten Kontrollerstellung fließt, so daß das Feld der Motoren stabilisiert wird. Ferner Zeigt dieses Ausführungsbeispiel eine Schaltanordnung mit nur einem Anlaßwiderstand, mit Hilfe dessen die Geschwindigkeitsregelung der Motoren in sämtlichen Stellungen stattfindet. Die Schaltungsänderungen werden mit Hilfe von nur acht Schützen und sechs Unterbrechern in äußerst einfacher Weise durchgeführt.

Die Fig. 1 bis 8 zeigen die Schaltungen, die in den entsprechenden Kontrollerstellungen hergestellt sind. Fig. 9 Zeigt schematisch das ganze System. In der letzteren zeigen die stark ausgezogenen Linien die Motorstromleitungen und die dünn ausgezogenen die Steuerleitungen. Der Linienstrom kommt vom Stromabnehmer t zum Kontakt t' des Kontrollers und zu den Schaltarmen der Schütze α und b. Der feste Kontakt des Schützes α ist an einen Widerstand R angeschlossen, der anderseits mit dem festen Kontakt des Schützes b verbunden ist. Mit dem letzteren ist auch der Schaltarm des Schützes c verbunden. Vom festen Kontakt des Schützes α führt eine Leitung zu den Schältarmen der Schütze e und h. Der Motor A ist einerseits an den festen Kontakt des Schützes c und den Schaltarm des Schützes d und anderseits mit der einen Klemme des Motors B und dem festen Kontakt des Schützes' e verbunden. Die andere Klemme des Motors B liegt am festen Kontakt des Schützes f, dessen Schaltarm geerdet ist, und an dem Schaltarm des Schützes g. Die eine Klemme des Motors C ist verbunden mit dem festen Kontakt des Schützes gv seine andere Klemme mit dem festen Kontakt des Schützes h und der einen Klemme des Motors D, dessen andere Klemme geerdet ist. Der feste Kontakt des Schützes d ist mit der einen Klemme des Motors C und dem festen Kontakt des Schützes g verbunden und über einen großen Widerstand R¹ geerdet, der im übrigen nicht zur Geschwindigkeitssteuerung, sondern als Überschaltwiderstand

wirkt und nicht notwendig vorgesehen sein muß. Im Erdungsstromkreis sind zwei Unterbrecher 9 und io angeordnet, welche durch die Schütze α bzw. g gesteuert werden. Der Unterbrecher ii wird durch das Schütz g gesteuertund ist im Steuerstromkreis des Schützes/" angeordnet. In gleicher Weise steuert das Schütz f einen Unterbrecher 12, der in die Erdverbindung des Schützes g gelegt ist. Jede dieser Erdleitungen hat einen Nebenschluß zu diesen Unterbrechern, welche ebenfalls geerdet sind und in denen Unterbrecher 13, 14 angeordnet sind, welche beide vom Schütz c gesteuert werden.

Eine Abwicklung des Kontrollers ist gleichfalls in Fig. 9 gezeigt. Das Segment t₂ erstreckt sich über alle acht Kontrollerstellungen und ist mit einem zweiteiligen Segment «₂ verbunden, das einesteils die Stellungen 1, 2, 3 und andern-

ao teils die Stellungen 7 und 8 deckt. Das Segment 5₂ erstreckt sich über die Stellungen 2 bis 6, das Segment c₂ über die Stellungen 1 bis 6, das Segment d₂ über die Stellungen 4 bis 8, das Segment e₂ über die Stellungen 3 und ferner 6 bis 8, das Segment f₂ über die Stellungen 5 bis 8, das Segment g₂ über die Stellungen 1 bis 4 und 8 und das Segment A₂ über die Stellungen 6 bis 8. Alle diese Segmente sind verbunden mit dem Segment t₂ und arbeiten mit den bezüglichen Kontaktfmgern a¹ bis h¹ zusammen, die ihrerseits wieder mit den Spulen der Schütze α bis h verbunden sind. Der Kontaktstreifen i₂ arbeitet mit dem Finger t¹ zusammen. Die Spulen der Schütze sind geerdet..-In der ersten Stellung des Kontrollers werden die Schütze a, c und g geschlossen. Der Linienstrom fließt über den Widerstand R in Reihe durch die vier Motoren (Fig. 1). In Stellung 2 sind die Schütze a, b, c und g geschlossen; der Widerstand R wird kurzgeschlossen (Fig. 2): In Stellung 3 sind die Schütze a, b, c, e, g geschlossen. Der Motor A ist ebenso wie der Widerstand R kurzgeschlossen, die übrigen drei Motoren liegen in Reihe unmittelbar am Netz (Fig. 3). In Stellung 4 sind die Schütze b, c, d, g geschlossen. Der Widerstand R ist abgeschaltet, und die Motoren^ und B sind kurzgeschlossen (Fig. 4). In der fünften Stellung sind die Schütze b, c, d, f geschlossen. Eine Klemme des Motors B ist geerdet ; die vier Motoren liegen-in zwei Gruppen parallel Unmittelbar am Netz (Fig. 5, Serienparallelschaltung). In Stellung 6 sind die Schütze b, c, d, e, f, h geschlossen. Die Motoren A und C sind parallel zum Widerstand R geschaltet, und in Serie mit dieser Gruppe liegen die beiden einander parallel geschalteten Motoren B und D (Fig. 6). In Stellung 7 sind die Schütze a, d, e, f, h geschlossen. Der Widerstand R ist abgeschaltet, die Stromrichtung in den Motoren A und C ist umgekehrt, wenn diese, wie zweckmäßig ist, über den hohen Widerstand R¹ an Erde liegen (Fig. 7).' In Stellung 8 sind die Schütze a, d, e, f, g, h geschlossen, * der Widerstand R¹ ist abgeschaltet, und alle Motoren liegen parallel (Fig. 8).

Die Unterbrecher 9 und 10 sind nie zu gleicher Zeit geschlossen, außer in Stellung 7, so daß der Stromkreis über den großen Widerstand R¹ in allen anderen Kontrollerstellungen unterbrechen ist. Der Steuerstromkreis des Schützes f ist durch die Unterbrecher 11 und 13 in den Stellungen 1, 2, 3, 4 geöffnet, so daß die Möglichkeit der Erdung des Motors B ausgeschlossen ist. Der Steuerstromkreis des Schützes g ist durch die Unterbrecher 12 und 14 in den Stellungen 5 und 6 unterbrochen, um eine zufällige Verbindung der Motoren B und C zu verhindern.

Beim Übergang von Serienschaltung (Fig. 2) auf Serienparallel (Fig. 5) liegen drei Motoren am Netz (Fig. 3), so daß der Übergang auf den Kurzschluß eines Motorpaares (Fig. 4) und schließlich auf den Anschluß beider Motorpaare, an das Netz (Fig. 5) ermöglicht ist.. Der Strom fließt hierbei durch alle Motoren in gleicher Richtung.

Bei der Schaltung der Fig. 6 ist der Anlaßwiderstand R parallel zu zwei Motoren A, C geschaltet, während die anderen Motoren B₁ D je in Serie mit dieser Gruppe verbunden sind. Es ergibt, dies einen glatten Übergang und gewährleistet eine gute Kommutierung. In der nächsten Stellung (Fig. 7) fließt ein geringer Strom durch die beiden Motoren A und C, in denen die Stromrichtung geändert ist, so daß ihr Feld bereits umgekehrt ist, sobald sie vollständig ans Netz gelegt werden.

Die Fig. 10 bis 19 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem findet eine Stromumkehr bei beiden Übergängen statt. Ferner ist eine halbselbsttätige Steuerung gezeigt, bei der der Kontroller nur drei Stellungen aufweist, eine für Serien-, eine für Serienparallel- und eine für Parallelschaltung. In jeder Stellung des Kontrollers erfolgen selbsttätig drei Wechsel in den Verbindungen der Steuerleitungen hintereinander.

Die Fig. 10 bis 18 zeigen die einzelnen Schaltungen, Fig. 19 ist ein Schema der gesamten Schaltung. In letzterer sind die stark ausgezogenen Linien . die Motorstrom- und die schwach ausgezogenen die Steuerleitungen.

Der Linienstrom wird vom Stromabnehmer t zum Kontaktfinger t¹ geführt und auch zum Schaltarm des Linienschützes L. Es sind acht Schütze 11 bis 18 für die vier Motoren A, B, C, D vorgesehen. Die ersten beiden Schütze 11 und 12 sind besonderer Art und sprechen erst an, wenn der Strom eine bestimmte Mindestgröße erreicht

hat, bei deren Überschreitung sie offen bleiben. Der Magnet dieser Schütze ist mit einer Serienwicklung 19 ausgestattet. Eine doppelarmige Armatur hat zwei Luftspalte bei 20 und 21, und ferner einen magnetischen Nebenschluß 22. Diese Teile sind so bemessen, daß ein großer Strom den Kern des Magneten in solcher Richtung magnetisiert, daß der längere Arm 23 die Armatur in ihrer Stellung festhält. Ist der Strom geschwächt, so überwiegt der Zug des anderen Armes des Ankers, und der bewegliche Kontakt 24 berührt den festen Kontakt 25. Diese ersten beiden Schütze 11 und 12 sollen hier ferner Serienschütze genannt werden. Die Wicklung 19 des Schützes 11 liegt in Reihe mit einem Widerstand R¹ und ist an den beweglichen Arm des Schützes 17 angeschlossen. Der Kontakt 24 ist auch an die Wicklung 19 angeschlossen, so daß beim Berühren des Kontakt es 25 ein Nebenschluß zum Widerstand R¹ hergestellt ist. Von einem mittleren Punkt der Wicklung 19 des Serienschützes 11 geht eine Leitung zum Widerstand R², alsdann zur Wicklung des Serienschützes .12 und von einem mittleren Punkt der letzteren zum Schaltarm des Schützes 13. Die Kontakte des Schützes 12 schließen die Widerstände R² und R¹ und den zwischen ihnen liegenden Teil der Wicklung 19 kurz.

Eine Klemme des Motors A ist angeschlossen an den festen Kontakt des Schützes 13 und den Schaltarm des Schützes 14, dessen fester Kontakt geerdet ist. Gegenüberliegende Klemmen der Motoren A und B sind an den festen Kontakt, des Schützes 15 angeschlossen. Die benachbarten Klemmen der Motoren B und C, der feste Kontakt des Schützes 17 und der Schaltarm des Schützes 18 sind miteinander verbunden. Der feste Kontakt des Schützes 18 ist geerdet. Die benachbarten Klemmen· der Motoren C und D sind an den festen Kontakt des Schützes 16 angeschlossen. Die andere Klemme des Motors D ist geerdet.

Eine mechanische Kupplung 26 zwischen den Serienschützen 11 und 12 verhindert, daß das

. zweite Schütz arbeitet, bevor das erste geschlossen ist. Elektrische Unterbrecher α bis m sind in verschiedenen Steuerstromkreisen an-. geordnet und werden in bestimmter Weise durch die Schütze gesteuert.

Das Segment t₂ des Kontrollers arbeitet zusammen mit dem Finger t¹ und erstreckt sich über alle drei KontiOllerstellungcn. Das Segment z₂ arbeitet mit dem Finger z¹ zusammen, welcher das Linienschütz L steuert und auch an die Spule des Schützes 13 angeschlossen ist. Das Segment s₂ umfaßt die Kontrollerstellungen II, III und arbeitet mit dem Finger s¹ zusammen. Von diesem geht eine Steuerleitung s zu den Einzelunterbrechern e und in und dem Doppelunterbrecher i. Das Segment ft₂ arbeitet zusammen mit dem Finger ft¹, welcher mit der Leitung ft verbunden ist, die zum Doppelunterbrecher f führt. Die drei Kontrollerstellungen entsprechen der Serien-, Serienparallel- und Parallelschaltung der Motoren.

In Stellung I (Serienschaltung) sind die Schütze L und 13 geschlossen. Der Linienstrom fließt (vgl. auch Fig. 10) über den Widerstand R¹, einen Teil der Wicklung des Serien-Schützes 11, den Widerstand R², einen Teil der Wicklung des Serienschützes 12 und die vier Motoren zur Erde. Gehen die Motoren an, so wächst deren Gegen-E. M. K. und der Strom sinkt. Bei einem bestimmten Mindestwert des Motorstromes zieht das Schütz 11 an und der Widerstand R¹ wird kurzgeschlossen (Fig. 11). Hierdurch steigt der Strom wieder an, die Motoren laufen schneller, bis die dadurch abermals steigende Gegen-E. M. K. den Strom auf einen kleineren Mindestwert als vorher herabdrückt, bei dem auch das Serienschütz 12 einfällt und die Widerstände R² und R¹ und den stromdurchflossenen Teil der Wicklung 19 kurzschließt. Die Motoren liegen dann unmittelbar am Netz (Fig. 12). Das Schütz 11 öffnet sich wieder, da seine Wicklung durch das Schütz 12 kurzgeschlossen ist.

Der Steuerstromkreis des Schützes 13 ist über die Unterbrecher f und k bzw. c geschlossen. Das Schütz 13 öffnet, sobald · es anzieht, den Unterbrecher d im Stromkreis des Schützes 14. Das Serienschütz 11 wirft in geschlossener Stellung den Doppelunterbrecher a vom oberen Kontaktpaar auf das untere Kontaktpaar. Das Serienschütz 12 schließt die beiden Unterbrechungsstellen b und c, wobei die letztere das Schütz 13 geschlossen hält, unabhängig von der Stellung des Unterbrechers k.

In' Stellung II des Kontrollers wird die Serienparallelschaltung hergestellt. Der Steuerstrom fließt vom Segment s₂ zu dem Finger s\ von dort über Leitung s, Unterbrecher m zu der Spule des Schützes 17 und von dort über den Einzelunterbrecher g zum Unterbrecher b, der durch das Serienschütz 12 geschlossen ist, und über Unterbrecher α zur Erde. Schütz 17 springt an, schließt die oberen Kontaktpaare der Unterbrecher k und i und stellt einen Haltestromkreis für sich selbst über die Unterbrecher k und h her. Der Schaltarm des Schützes 17 stellt einen Nebenschluß zu den Motoren A und B her; in diesem liegt der Widerstand R¹ und ein Teil der Wicklung des Schützes 11 parallel . zum Widerstand i?² und zu dieser ganzen Gruppe der andere Teil der Wicklung des Schützes-ii in Reihe (Fig. 13). Der geringe Strom, der durch den Nebenschluß fließt, schließt das Serienschütz 11 (Fig. 14), wodurch die Motoren C, D unmittelbar ans Netz gelegt

und die Motoren A, B und das Serienschütz 12 kurzgeschlossen werden. Hierdurch wird letzteres (12) aberregt und seine Öffnung bewirkt. Diese unterbricht bei c den Haltestromkreis des Schützes 13 (bei k war er kurz vorher unterbrochen worden), Schütz 13 fällt ab und schließt' den Unterbrecher d; das Schütz 14 wird jetzt erregt, da. das obere Kontaktpaar des Unterbrechers i geschlossen ist, wenn das Schütz 17 erregt ist. Das Anspringen des Schützes 14 führt die Erdung des Motorpaares A, B unter Umkehr der Stromrichtung durch dieses herbei (Fig. 15).

In Stellung III wird die Parallelschaltung der Motoren hergestellt. Der Steuerstrom fließt vom Segment ^₂ über den Finger ft¹ und den Leiter fi. Das Schütz 14 hat das obere Kontaktpaar des Unterbrechers f geschlossen, so daß die Schütze 15 und 16 Strom bekommen können. Das Schütz 15 schließt den Motor B parallel zu dem Widerstand R² und der Wicklung des Serienschützes 12, während das Schütz 16 den Motor C parallel zum Widerstand R² schaltet (Fig. 16). Beim Schließen des Schützes 16 wird der Haltestromkreis des Schützes 17 beim Unterbrecher h unterbrochen, aber der Stromkreis wird über den Unterbrecher α aufrechterhalten, der bei geschlossenem Serienschütz π ebenfalls geschlossen ist. Der kleine, durch die Wicklung des Schützes 12 fließende Strom führt dessen Schluß herbei (Fig. 17). Dies führt wieder den Kurzschluß des Schützes ' 11 herbei, das geöffnet wird und den Haltestromkreis des Schützes 17 beim Unterbrecher a

öffnet. Das Schütz 17 schließt bei seiner öffnung die unteren Kontakte des Unterbrechers i, so daß das Schütz 18 über die Unterbrecher f und h (obere Kontaktpaare) und i-(untere Kontaktpaare) Strom bekommt. Wenn das Schütz 18 einfällt, so werden die benachbarten Klemmen der Motoren B und C geerdet, wobei die Stromrichtung in beiden umgekehrt wird (Fig. 18). Alle Motoren sind nun parallel geschaltet.

Die Erfindung ist noch weiterer Ausdehnung fähig.

Claims

Patent-An Sprüche:

I. Schützsteuerung für vier Gleichstromserienmotoren, die in Serien-, Serienparallel- und Parallelschaltung gesteuert werden, insbesondere für elektrische Bahnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge von einer Schaltungsform zu einer anderen ohne Leistungsunterbrechung dadurch erfolgen, daß die Stromrichtung in einer Anzahl (zwei) der Motoren umgekehrt wird.
2. Schützsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren mittels eines einzigen Widerstandes (R) geregelt werden.
3. Schützsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Motoren (A, B bzw. C, D) stets miteinander verbunden sind. Beim Übergang von Serienschaltung (Fig. 2) auf Serienparallel (Fig. 5) wird ein Motor (A) und darauf beide Motoren (A, B) des einen Paares kurzgeschlossen, hierdurch das andere Paar (C, D) ohne Widerstand an das Netz gelegt und schließlich das erste Paar hinzugeschaltet (Fig. 3 bis 5). Beim Übergang von Serienparallel (Fig. 5) auf Parallel (Fig. 8) wird je ein Motor (A, C) der beiden Motorpaare zu dem Widerstand (R) parallel geschaltet, hierauf werden diese zwei Motoren (A, C) aufeinander kurzgeschlossen und die anderen Motoren (B, D) parallel ohne Widerstand ans Netz gelegt, wobei die kurzgeschlossenen Motoren zweckmäßig über einen; hohen Widerstand (R¹) geerdet werden, und schließlich wird die Erdung ohne Widerstand (T?¹) hergestellt (Fig. 6 bis 8).
4. Schützsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren mittels zweier Widerstände (R¹, R²) geregelt und diese Widerstände einzeln oder gemeinsam selbsttätig kurzgeschlossen werden.
5. Schützsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle vier Motoren stets miteinander verbunden sind. Nach Kurzschließen der Widerstände (Serienschaltung, Fig. 12) werden diese untereinander und mit zwei der Motoren (A₁B) parallel geschaltet und diese ganze Gruppe in Reihe mit den anderen beiden Motoren (C, D) geschaltet, hierauf die ersten beiden Motoren (A, B) kurzgeschlossen und somit die anderen beiden (C, D) ans Netz gelegt, dann wird der Kurzschluß der ersten beiden Motoren (A, B) aufgehoben, und diese werden geerdet, so daß die Serienparallelschaltung hergestellt ist (Fig. 15); hierauf wird je ein Motor (B, C) der beiden Motorgruppen mit einem, der Widerstände (R²) parallel geschaltet und sodann dieser Widerstand (R²) kurzgeschlossen, danach werden die beiden Motoren (B, C) geerdet, so daß alle Motoren parallel am Netz liegen (Fig. 18).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.