-
Schalter für Anlaßmotordynamos. Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist eine Anlaßvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen mit Motordynamo mit doppelter
Feld- und Ankerwicklung verschiedenen Widerstandes, bei welcher während des Anlassens
neben der Motorwicklung die Stromerzeugerwicklung über ihre Feldwicklung und einen
Widerstand im Nebenschluß geschlossen ist, während bei Stromerzeugung die Motorwicklung
in Reihe mit der Stromerzeugerwickluug liegt. Die Erfindung hat den Zweck, in möglichst
einfacher Weise eine zuverlässige und sichere Wirkung der Motordynamo zu ermöglichen.
-
Diese Wirkung soll unter denkbar größter Vereinfachung des Schaltbildes
und unter Vermeidung der sonst bei derartigen Vorrichtungen üblichen mechanischen
Übertragungsgestänge erzielt werden. Damit soll die Übersicht der Schaltung erleichtert
und die Anbringung der Gezamtvorrichtung auch durch wenig geübte Leute ermöglicht
werden. Schließlich soll eine gefahrlose Bedienung der Anlage gewährleistet werden,
die auch bei fehlerhafter Handhabung des Schalters eine Störung der -Betriebssicherheit
ausschließt.
-
Dieser Zweck wird erfindungsgemäß zunächst dadurch erreicht, daß die
an die Positivpole der Ankerwicklungen angeschlossenen Stromleitungen mittelbar
oder unmittelbar zu den Kontakten eines gemeinschaftlichen Schaltorgans geführt
sind, das zwischen dem Pluspol der Batterie und dem Anker der Motordynamo angeordnet
ist, wobei der Pluspol der Motorankerwicklung mit dem Minuspol der Dynamoankerwicklung
unmittelbar und beide mit dem Schaltorgan durch eine gemeinsame Leitung verbunden
sind. Die Betriebssicherheit wird dabei dadurch erzielt, daß an das Schaltorgan
außerdem ein die Abschaltung der Batterie beim Sinken der Ladespannung unter die
Batteriespannung selbsttätig bewirkender Automat angeschlossen ist. Die von dem
gemeinschaftlichen Schaltorgan zur positiven Bürste der Motorwicklung bzw. zur negativen
Bürste der Dynamowicklung führende Leitung dient beim Motorbetrieb sowohl als Hauptleitung
wie auch als Rückleitung des Nebenstromes. Ebenso dient sie als Rückleitung des
Erregerstromes beim Generatorbetrieb. Es wird dadurch eine besondere Verbindungsleitung
zwischen der negativen Dynamobürste und dem Schaltorgan vermieden, also sowohl eine
Vereinfachung der Schaltung wie auch eine Ersparnis an Kabel erzielt. Die sämtlichen
zum Anschluß der Kabel dienenden Kontaktklemmen sind samt dem Kontaktrelais dcs
Automaten und dem Widerstand des Erregerstromkreises in einem gemeinschaftlichen
Schaltkasten angeordnet, welcher nur einen Handgriff aufweist, durch welchen sämtliche
Stromkreise beherrscht werden.
-
Auf den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
-
Abb. r zeigt das Gesamtschaltungsschema der Anlaßvorrichtung mit Stellung
des gemeinschaftlichen
Schaltorgans auf Stromerzeugung (Normalstellung),
jedoch bei von der Batterie abgeschalteter Dynamo (Stillstand der Verbrennungsmaschine
oder langsamer Gang).
-
Abb. 2 zeigt das gleiche Schaltschema mit Stellung des Schaltorganes
auf Motorbetrieb. Abb. 3 zeigt das Schaltschema nach Abb. i bei eingeschalteter
Batterie (normaler Gang der Kraftmaschine).
-
Abb. 4. zeigt schematisch die Zusammenstellung der im gemeinschaftlichen
Schaltkasten vereinigten Teile.
-
Abb. 5 ist ein Schnitt durch den Schaltkasten mit Seitenanscht des
Schalters, Abb. 6 eine Draufsicht auf den Schalter bei abgenommenen Deckel des Schaltkastens
und Abb. -7 eine Oberansicht der am entfernt gedachten Deckel angeordneten Teile.
-
Gemäß Abb. i bis 3 ist der Minuspol einer Batterie e an Masse angelegt.
Der Pluspol ist durch die Leitung g mit einer Kontaktklemme P verbunden, an welche
ein Kontakt Q des nachstehend näher beschriebenen Schalters L, i, T und ein
Kontaktrelais Si, S2, w, NI,
1V, Y angeschlossen sind. Die den Kern
w, W umgebenden Spulen des Relais, von welchen die eine, S1, S2, aus starkem, die
andere N1, N2 aus dünnem Draht besteht, sind bei w miteinander und mit dem Kern
leitend verbunden. Anderseits ist die Spule S1, SZ an eine Kontaktklemme S angeschlossen,
während die Spule N1, N., mit einem Kontakt U des Schalters
L, i, T in Verbindung steht. Mit dem vorgenannten Kontakt Q wirkt
der Arm i
des Schalters zusammen, welcher mit der Achse L leitend verbunden
ist. Mit dem Kontakt U dagegen steht in der Normallage der Arm T des Schalters in
Verbindung. Der Arm T sitzt isoliert auf der leitenden Drehachse L und ist an Masse
gelegt. Gemäß Abb.4, in welcher das Relais schematisch, jedoch mehr schaubildlich
dargestellt ist, kann die Verbindung der Wicklungen unter sich auch bei N, stattfinden.
Wie die Abb. i bis 3 erkennen lassen, ist der bewegliche Kern ü-, W mit einem Anschlag
versehen, gegen den sich eine Feder y legt, und sein fre=es Ende IV ist als Kontakt
ausgebildet. Diesem steht ein ortsfester Kontakt X gegenüber, welcher seinerseits
an die Kontaktklemme P angeschlossen ist. An die leitende Drehachse I. des Schalters
T, L, i ist über die Leitung la großen Querschnitts die positive Bürste A
1 der Motorankerwicklung f angeschlossen. Die negative Bürste B1 der Wicklung f
ist über die entsprechend starke Leitung h mit den starken Feldwicklungen L verbunden,
welche wiederum an Masse gelegt sind. Die Bürste Al ist mit der negativen Bürste
B.= der dünnen Dynamowicklung f, des Ankers ve: bunden, und zwar durch die Leitung
nrl. Von der positiven Bürste A2 dieser Wicklung führt einmal eine Leitung s1 zur
Reglerwicklung z, welche über die Leitung s; mit der Polklemme S des Automaten verbunden
ist, und eine zweite dünne Leitung q führt zu den dünnen Feldwicklungen P. Letztere
sind über eine dünne Leitung o mit der Kontaktklemme R bzw. über diese und einen
im Bereich des Schalterarmes i liegenden Kontakt R1 mit einem Widerstand n verbunden,
der anderseits an die Drehachse L des Schalters angeschlossen ist.
-
Eine von P abgezweigte Leitung V kann zum Anschluß von Lampen usw.
dienen, wobei die Rückleitung einfach an Masse gelegt werden kann.
-
Die Bedienung der gesamten Anlaßvorrichtung erfolgt lediglich durch
den mit einem Handgriff versehenen Schalter T, L, i. Dieser ist, wie in Abb.
q. schematisch angedeutet, mit den zugehörigen Kontakten Q, U, R1 und den Anschlußklemmen
S, R, L1, P, V, für die einzelnen Kabel sowie mit dem Kontaktrelais X,
W, w, S1, SZ, N1, N2 und dem Widerstand n in einem gemeinschaftlichen Kasten
angeordnet, wie dies in einer praktischen Ausführung aus den Abb. 5 bis 7 ersichtlich
ist.
-
Gemäß diesen Darstellungen ist auf der Drehwelle eines aus dem Deckel
8 des Kastens herausragenden Handgriffes J eine Scheibe 3 aus leitfähigem Material
befestigt. Dieselbe ist mit Ausschnitten 2 versehen und trägt einen vorspringenden
Arm 5. An den Arm 5 greift eine am Kastendeckel 8 befestigte Feder i an, die ihn
dac:ernd gegen einen am Deckel festen Anschlag 6 zu ziehen sucht (Abb. 7). Ein Anschlag
7 auf der anderen Seite des Armes 5 begrenzt dessen Bewegungsmöglichkeit nach dieser
Richtung. Die Scheibe 3 steht durch die Feder i mit dem selbstleitenden Kasten bzw.
seinem Deckel 8 in leitender Verbindung und ist über diesen an Masse gelegt. An
ihrer Unterseite trägt die Scheibe 3 einen Kontaktarm T, der in der Normalstellung
(Abb. 7) mit dem Kontakt U in Berührung steht An letzteren ist die den Kern w, W
umgebende dünne Wicklung INTi, AT2 des Relais durch das Kabel g angeschlossen. Der
Kontakt U ist auf der Isolierplatte io befestigt, auf welcher gleichfalls die nachstehend
angeführten Teile angeordnet sind. Der als Zylindersegment ausgebildete Kontaktstreifen
des Schalthebels i ist mittels der Scheiben ii auf der Drehachse L befestigt. Er
steht durch in die Aussparungen 2 der Scheibe 3 eingreifende Mitnehrrerstifte q.
aus Isoliermaterial mit der Scheibe 3 und dadurch mit dem Handgriff J in nichtleitender
Verbindung. Durch eine auf der unteren Scheibe ii befestigte Schleifbürste 12 steht
der Schalthebel i, L mit der an die Klemme L1 angeschlossenen ortsfesten
Kontaktscheibe 13 in leitender Verbindung
(Abb. 5, 6). An die Klemme
L1 ist die zur positiven Bürste der starken Ankerwicklung führende Leitung h angeschlossen.
In der dargestellten Normalstellung steht der Kontaktstreifen des Schalthebels i,
I. mit dem Federkontakt R1 in Berührung, welcher an die Kontaktklemme R angeschlossen
ist, mit welcher die zur dünnen Feldwicklung p führende Leitung o verbunden ist.
Der Federkontakt R1 steht außerdem mit dem Widerstand n in Verbindung. Letzterer
ist anderseits durch eine nicht sichtbare Leitung an die Kontaktklemme L1 bzw. an
die Leitung k angeschlossen. Neben der KontaktklemmeR liegt die Klemme S, an welche
einerseits die Leitung i4. angeschlossen ist, die zur dünnen, in der Abbildung durch
die Spule IV, N2 verdeckten Spule des Relais führt. Anderseits dient die Klemme
S zum Anschluß der zur Reglerwicklung z führenden Leitung s'. Die Leitungen o, s;
sind zu einem Zweiseelenkabel 15 vereinigt, um die Anzahl der Kabel möglichst zu
verringern. Neben der Klemme L1 sind ferner noch die miteinander verbundenen Klemmen
P, L'1 angeordnet. Letztere dient zum Anschluß des Kabels T', während die Klemme
P mit dem Kabel g und dem Federkontakt Q verbunden ist, der im Drehbereich des Kontaktstreifens
des Schalthebels i, L liegt.
-
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: In der in Abb. 5 bis
7 dargestellten Normalstellung des Schalters zieht die Feder r den Arm 5 gegen den
Anschlag 6. Dabei ruht der Kontaktarm Tauf dem Kontakt U, und der
Kontaktstreifen des Schalters i steht mit dem Federkontakt R 1 in Berührung. In
der Ruhestellung der Verbrennungsmaschine ergibt sich somit das Schaltungsbild nach
Abb. r. Der Widerstand n ist über R1, i, L (bzw. L1, Abb. 6) kurzgeschlossen,
und die Batterie e ist sowohl bei Q wie auch bei W, A ausgeschaltet. Die ganze Anlage
ist demnach stromlo =.
-
Zwecks Anlassens der Verbrennungsmaschine wird jetzt der Schaltergriff
J in Richtung des Pfeiles (Abb. 7) unter Spannung der Feder z gedreht. Dabei gleitet
der an Masse liegende Kontaktarm T von dem Kontakt U ab, der Kontaktstreifen i des
Schalthebels J verläßt den Federkontakt R1 und kommt mit dem Federkontakt Q in Berührung,
wobei die Bürste 12 auf der Kontaktscheibe 13 der j Klemme L1 schleift Es ergibt
sich somit das aus Abb. 2 ersichtliche Schaltungsbild für Motorbetrieb mit folgenden
Stromkreisen a) Hauptstromkreis: P1u;poI der Batterie e, Leitung g, Schaltkastenklemme
P, Federkontakt Q, Hauptschalthebel i, Drehachse L (bzw. j Bürste
12, Kontaktscheibe 13, Schaltkastenklemme L1, Abb. 6), Leitung h., Bürste .41, starke
Ankerwicklung f, Bürste B1, Leitung k,
starke Erregerwicklung 1, Masse,
Minuspol der Batterie e. Gleichzeitig ist auch der Stromkreis der dünnen Anker-
undy Feldwicklung geschlossen, wirkt aber als b) Nebenstromkreis. Der Widerstand
ist eingeschaltet und der Strom verläuft folgendermaßen: Bürste Al, Leitung ml,
Bürste B2, dünne Ankerwicklung f1, Bürste A2, Leitung q, dünne Feldwicklung P, Leitung
o, Schaltkastenklemme R, Federkontakt R1, Widerstand n, mit L verbundene Kontaktklemme
L1, Leitung h, Bürste Al.
-
Besonders bemerkenswert ist hierbei, daß dank der Anordnung des Hauptschalters
i zwischen Batterie e und Maschinenankern und dank der unmittelbaren Verbindung
der Bürsten Al, B2 eine besondere Leitung zwischen dem Schalter i und der Bürste
BZ nicht erforderlich ist, die Hauptstromleitung 1a vielmehr auch als -Rückleitung
des Nebenstromes benutzt werden kann.
-
Der Automatenstromkreis bleibt beim Motorenbetrieb offen, da sowohl
der Schaltarm T wie auch der Kernkontakt W sich in Offenstellung befinden.
-
Nach dem Anspringen der Verbrennungskraftmaschine läßt man den Schaltergriff
J los, und die Feder = zieht denselben und damit die Schalthebel i, T in
die Ausgangslage zurück. Damit ergibt sich zunächst wieder das Schaltbild nach Abb.
r, gemäß welchem zunächst der A) Erregerstromkreis der dünnen Feldwicklung p unter
Kurzschluß des Widerstandes n geschlossen ist. Der Strom verläuft alsdann von Bürste
A2 durch die dünne Leitung q,
die @Gicklung P, Leitung o; SchaltkastenklemmeR,
Federkontakt R1, Hauptschalter i, L i (bzw. Klemme L I, Abb. 6), Leitung
lt, Bürste Al, Leitung rn1, Bürste B2, dünne Ankerwicklung f1, Bürste A2. Es ergibt
sich also ein Nebenschlußgenerator, dessen Selbsterregung gewährleistet ist, wobei
die starke Leitung h hier wieder als Rückleitung des Erregerstromes dient, wie sie
zuvor schon beim Motorbetrieb als Rückleitung des Nebenstromes gedient hat.
-
Gleichzeitig mit dem Erregerstromkreis ist aber auch B) der Automaten-Relaiskreis
durch den an Masse liegenden, im übrigen aber von 1. i4olierten Schaltarm T geschlossen.
Der Strom fließt von Bürste A2 über Leitung s1, Reglerwicklung z, Leitung s', Schaltkastenklemme
B, Wicklung S1, S2, Verbindung w-, dünne Wicklung N1, @'V2; Kontakt U, Schaltarm
T, Masse, dicke Feldwicklung 1, Leitung k, Bürste B1, dicke
Ankerwicklung f, Bürste Al, Leitung in, Bürste B2, dünne Wicklung f1, Bürste A2.
Die Bürste B. der Wicklung f1 ist also über
ml, Al, B1,
k und l an die Masse gelegt und f liefert eine zusätzliche Spannung,
welche mit der zunehmenden Drehzahl wächst. An dieser Spannung liegt aber auch der
die Wicklungen S1, S2, N1, N, enthaltende Stromkreis, so daß diese Wicklungen in
gleichem Sinne von Strom durchflossen werden. Dadurch wird im Kern der Spulen eine
magnetische Kraft erzeugt, die bei der normalen Tourenzahl der Verbrennungsmaschine
groß genug ist, die Gegenkraft der Feder y zu überwinden und den Kontakt W mit dem
ortsfesten Kontakt X in Berührung zu bringen. Somit schließt sich C) der Haupt-
oder Ladestromkreis und es ergibt sich das Schaltbild nach Abb. 3 mit folgendem
Stromverlauf: Masse, starke Feldwicklung 1, Leitung k, Bürste B1,
starke Ankerwicklung f, Bürste Al. Leitung ml, . Bürste B2, dünne Ankerwicklung
f1, Bürste A2, Reglerwicklung z, Leitung s._`., Schaltkastenklemme S, dicke Relaisspule
S1, S2, Kern w, W, Kontakt X, Schaltkastenklemme P, Leitung g, Batterie e,
Masse.
-
Der Automat- oder Relaisschalter, der an sich bekannt ist, bildet
auch die Sicherung gegen unerwünschtes Rückwärtsanlaufen der Motordynamo beim Stillstand
oder Langsamlaufen der Verbrennungskraftmaschine. Die Sicherung wirkt wie folgt:
Wenn beim Abstellen der Verbrennungskraftmaschine oder beim Langsamlaufen derselben
die Ladespannung abnimmt und unter die Batteriespannung sinkt, so hat die Batterie
das Bestreben, den Strom in die Motordynamo zurückzuliefern. Der Strom verläuft
dabei von der Batterie e über g, P, X, W, teilt sich bei w und geht teils
zum an Masse liegenden Schaltarm T, teils zu der an Masse liegenden Maschine. Während
aber in den Relaisspulen S1, S2 und N1, 1'2 der Stromverlauf bisher gleichgerichtet
war, führen jetzt die beiden Spulen entgegengesetzt gerichteten Strom. Ihre Wirkung
auf den Kern und damit die in diesem erzeugte magnetische Kraft werden also mehr
oder weniger aufgehoben, und letztere ist der Gegenkraft der Feder y nicht mehr
gewachsen. Die Feder y trennt also die Kontakte W, X, und die Batterie
e
wird selbsttätig abgeschaltet.
-
Wie aus Vorstehendem hervorgeht, bietet also die Anlaßvorrichtung
hinsichtlich Montage und Bedienung den Vorzug größter Einfachheit und Sichert eit.
Der den Schutzwiderstand und den Sicherungsautomaten enthaltende eingriffige Schaltkasten
wird in der Fabrik voll- ' ständig anschlußfertig hergestellt und zugleich mit der
Maschine geliefert. Er enthält die Schaltklemmen in übersichtlichster Anordnung,
und von jeder geübten Hand können die Anschlüsse der wenigen mit entsprechenden
Marken leicht zu versehenden Kabel einfach angeschlossen werden. Selbst: bei unrichtiger
Handhabung des Schaltergriffes, z. B. beim Umschalten auf Motorbetrieb während des
Laufens der Kraftmaschine, leidet die Betriebssicherheit keinen Schaden, da weder
die elektrische Maschine noch das Getriebe dabei leiden, weil eine Stromentnahme
aus der Batterie durch den Automaten sofort unterbunden wird.