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Niederspannungsregeltransformator für +-Regelung Aufgabe der Erfindung
ist es, einen Niederspannungsregeltransförmator für ± -Regelung mit zwei gegenläufig
bewegten, auf .der blank gemachten Regelwicklung oder auf einer besonderen Kontaktbahn
gleitenden oder rollenden Stromabnehmern zu schaffen, mit dem eine besonders feine
und möglichst stufenlose Spannungsregelung vom positiven zum negativen Höchstwert
und 'umgekehrt unter Vermeidung von unerwünscht hohen Streuungen durchgeführt werden
kann.
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Bei einer bekannten Regeleinrichtung, die zwei gegenläufig bewegte
Stromabnehmer besitzt, bewegt sich zunächst der eine Stromabnehmer, während der
andere stillsteht, über den ganzen Regelbereich. Hierauf bewegt sich der zunächst
stillgestandene Stromabnehmer, während der vorher bewegte Stromabnehmer in seiner
neuen Stellung stehenbleibt. Einer derartigen Einrichtung haftet aber der Nachteil
einer unerwünscht großen Streuung an, denn der unter Last befindliche Teil der Regelwicklung
liegt bei dem vorerwähnten Regelvorgang unsymmetrisch zur Erregerwicklung des Transformators.
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Bekannt sind auch Regeleinrichtungen, bei denen zwei Stromabnehmer
gleichzeitig gegenläufig bewegt werden. Hierbei ist nachteilig,
daß
die Regelschritte doppelt so groß ausfallen, als wenn sich nur ein Stromabnehmer
bewegt.
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Bekannt sind schließlich auch Hochspannungsregeleinrichtungen, die
mit Lastschalter und Stufenwähler arbeiten und bei denen zwei gegenläufig bewegliche
Stromabnehmer abwechselnd miteinander sich bewegen lassen. Für Niederspannungsregeleinrichtungen,
die möglichst stufenlos regeln sollen, sind derartige Einrichtungen aber ungeeignet,
weil bei ihnen nach jedem Regelschritt eine Pause für die Umschaltung des Lastschalters
eingeschaltet ist. Eine kontinuierliche Spannungsregelung ist daher mit solchen
Einrichtungen nicht erreichbar.
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Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, die gegenläufige Bewegung
der beiden Stromabnehmer in dem Sinne vor sich geben zu lassen, daß zunächst der
eine Stromabnehmer um einen bestimmten Kontaktweg und unmittelbar anschließend dann
der andere Stromabnehmer um den gleichen Kontaktweg verstellt wird.
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Mit einem derartig ausgeführten -N iederspannungsregeltransformator
kann man, da die Bewegung der Stromabnehmer pausenlos hintereinander folgt, nicht
nur eine stufenlose Spannungsregelung erreichen, sondern es sind gleichzeitig ungünstige
Streuverhältnisse wegen der praktisch symmetrisch zur Erregerwicklungsmitte vorgenommenen
Ab-und Zuschaltung von Windungen weitgehend vermieden. Den von einem Stromabnehmer
in einem Zug durchlaufenen Kontaktbereich kann man ohne nachteilige Folgen verhältnismäßig
groß machen. Er kann beispielsweise ein Zehntel bis ein Fünftel der gesamten Kontaktbahnlänge
betragen. Sogar bei sehr ungleichmäßigen Windungs- bzw. Kontaktabständen läßt sich
die angegebene Regiungsart noch gut verwenden. Selbstverständlich muß dabei dafür
gesorgt werden, daß Windungskurzschlü sse durch die eventuell in beliebiger Stellung
zwischen den einzelnen Kontakten oder Windungen betriebsmäßig stehenbleibenden Stromabnehmer
vermieden «-erden. In bekannter Weise kann dies dadurch geschehen. daß man die Stromabnehmer
aus zwei oder mehreren Lamellen, Rollen od. dgl. herstellt, die immer nur eine Windung
berühren und die durch Widerstände miteinander verbunden sind.
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Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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In den Fig. i bis 6 sind Antriebseinrichtungen für die Stromabnehmer
dargestellt, die ausschließlich mechanisch arbeiten. Nach Fig. 2 wird der intermittierende
Antrieb der Stromabnehmer durch ein intermittierend I arbeitendes Getriebe erzielt,
während bei der Ausführungsform nach Fig..I und 5 der abwechselnde Antrieb der Stromabnehmer
durch Überlagerung einer Zusatzbewegung weckselndenVorzeichens über eineGrundbewegung
erfolgt. In den Fig. 7 bis i i sind Wechselantriebe mit zum Teil elektrischer Steuerung
dargestellt, während die Fig. 12 bis 14. weitere Einzelheiten der Stromabnehmerantriebe
zeigen.
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In Fig, i sind i und 2 die beiden gegenläufig bewegten Stromabnehmer,
die über die blank gemachte Regelwicklung 3 und über Stromschienen .4 laufen. 5
ist die Erregerwicklung, die auch in Sparschaltung mit der Wicklung 3 zusammengefaßt
sein kann. Jeder Stromabnehmer ist an einem endlosen Zugorgan 6 befestigt. Jedes
der beiden Zugorgane läuft über Rollen 7 und B.
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In Fig. 2 ist das Zugorgan des Stromabnehmers i mit 61, das des Stromabnehmers
2 mit 62 bezeichnet. Die entsprechenden Antriebsrollen für die Zugorgane haben die
Bezeichnung 71 bzw. 72. Die Rolle 71 ist mit dem Malteserkreuz g1, die Rolle 72
über ein Zwischengetriebe 9 mit dem Malteserkreuz 92 verbunden. Mit dem Kreuz gi
arbeiten die Triebe ioi zusammen, die auf der einen Seite der Antriebsscheibe io
sitzen, während für den Antrieb des Kreuzes 92 die auf der anderen Seite der Scheibe
io angebrachten und um 9o° dagegen versetzten Triebe 102 dienen.
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Zwecks Erläuterung der Wirkungsweise wird auf die Fig. i und 3 Bezug
genommen. Dreht sich die Scheibe io im Pfeilsinne, dann kommt einer der Triebe ioi
mit dem Kreuz gi in Eingriff. Dadurch wird der Stromabnehmer i um den Regelbereich
a (Fig. i) fortbewegt. Seine Fortschaltgeschwindigkeit v ist in Fig. 3 in Abhängigkeit
von der Zeit t aufgetragen. Sobald der Trieb ioi das Kreuz gi verlassen hat. greift
einer der Triebe io2 in das Kreuz 92 ein. Dadurch wird der Stromabnehmer 2 um den
Bereich b (Fig. i) verstellt. Hierauf folgt wieder eine Verstellung des Stromabnehmers
i um den Bereich c, dann wieder eine Verstellung des Stromabnehmers 2 um den Bereich
d usw. Die Windungen des eingeschalteten, unter Last befindlichen Teils der Regelwicklung
liegen deshalb stets praktisch symmetrisch zur Mitte der Erregerwicklung 5. Die
Regelschritte sind ebenso fein, wie wenn durchwegs nur ein Stromabnehmer verstellt
würde. Statt Malteserkreuzgetriebe können auch andere bekannte, intermittierend
arbeitende Getriebe, z. B. Zahnradgetriebe mit nur teil-«-eise verzahnten Rädern
usw., treten.
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In Fig. 4. treibt die Antriebswelle i i mittels des Zahnrades 12 über
das Rad 131 den ersten
Teil 141 eines Differentialgetriebes an,
dessen zweiter Teil 151 mit der Antriebsrolle 71 für den einen Stromabnehmer verbunden
ist, während der dritte Teil 161 dieses Getriebes mittels, eines Schiebers 13 in
hin und her gehende Bewegung versetzt wird. Der Schieber 13 wird durch ein über
Rollen laufendes Zugorgan 14 betätigt, das über das Rad 15 und ein endloses Zugorgan
von dem auf der Antriebswelle i i sitzenden Rad 16 angetrieben wird. Die Übersetzungsverhältnisse
sind dabei so gewählt, daß der Teil ihr mit der halben Winkelgeschwindigkeit des
Teils 141 bewegt wird. Eine ähnliche Anordnung 1322, 142, 162 ist für den zweiten
Stromabnehmer vorgesehen, der außer über das Rad 132 noch überein Zwischenrad 133
angetriebenwiird:. Die Arbeitsweise des Getriebes ergibt sich aus Fig. 6. K zeigt
die Geschwindigkeit des einen von dem Rad 71 angetriebenen Stromabnehmers, h die
Geschwindigkeit des anderen Stromabnehmers in Abhängigkeit von der Zeit t. Würden
die Teile 161, 162 stillstehen, dann würden sich die beiden Stromabnehmer mit gleichwertiger
Geschwindigkeit nach der Linie G bewegen. Bewegt sich nun z. B. der Teil 161 im
gleichen Drehsinn wie der Teil 141, aber mit halber Geschwindigkeit, dann bleibt
das Rad 71 stehen, denn es wird jetzt eine der Linie G entsprechende negative Geschwindigkeit
überlagert. Bewegt sich dagegen der Teil 161 in einem dem Teil 141 entgegengesetzten
Sinn mit halber Geschwindigkeit, dann würde beim Festhalten des Teils 141 der Teil
161 das Rad 71 mit dem doppelten Wert seiner Geschwindigkeit antreiben. Da nun aber
der Teil 141 mit diesem Wert der Geschwindigkeit läuft, ergibt sich für das Rad
71 eine resultierende Geschwindigkeit, die gleich dem doppelten Wert der Geschwindigkeit
des Teils 141 ist. Es wird hier also eine positive Geschwindigkeitskomponente überlagert.
Da die Teile 141, 142 gegenläufig bewegt werden, ergibt sich der in Fig. 6 dargestellte
Wechsel des Antriebs. An Stelle des gezeichneten Seiltriebs 14 kann auch eine Spindel
mit Links- und Rechtsgewinde oder ein Koppelgetriebe verwendet werden, so daß ein
scharf ausgeprägter Wechsel des Antriebs der Stromabnehmer erzielt wird.
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In Fig. 7 und 8 werden zur Erzielung eines wechselnden Antriebs elektrisch
ein- und ausschaltbare Kupplungen verwendet. Hier treibt ein MotorJ7 über ein Vorgelege
die beiden ersten Hälften 18, 2o von Kupplungen an, deren zweite Hälften 1g, 21
durch Relais 22, 22o ein- und ausgerückt werden können. Die Relais 22, 220 sind
in Fig. 8 im Schaltbild dargestellt. Der Motor 17 treibt außerdem noch ein Schaltsegment
23 an, das mit den feststehenden Kontakten 2q. zusammenarbeitet. Der Motor 17 hat
zwei Anschlüsse für Vor-und Rückwärtslauf, die durch die Druckknopfschalter 25,
26 einschaltbar sind. .Die Kontaktanordnung 23, 24 kann durch einen Schalter 27
überbrückt werden. Eine Motorklemme 28 ist an das Schaltsegment 23 angeschlossen.
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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Wird beispielsweise der Druckknopf
25 niedergedrückt, dann dreht sich der Motor 17 im Pfeilsinn. In der gezeichneten
Stellung erhält über das Segment 23 das Relais 22 Strom und rückt die Kupplung 2o,
21 ein. Dadurch wird der eine Stromabnehmer mit dem Motor 17 gekuppelt. Nachdem
er etwa ein Zehntel der Kontaktbahn durchlaufen hat, hat das Segment 23 den nächsten
der Kontakte 2q. erreicht, und es wird dann das Relais 22o eingeschaltet, das die
Kupplung 18, 1g einrückt und damit den zweiten Stromabnehmer mit dem Motor kuppelt.
Kurz vorher wurde das Relais 22 abgeschaltet, die Kupplung 2o, 21 ausgerückt und
dadurch der erste Stromabnehmer stillgesetzt. Nach .einer weiteren Drehung um 9o°
wird wieder das Relais 22 eingeschaltet und der erste Stromabnehmer in Bewegung
gesetzt, während der zweite zum Stillstand kommt usw. Das Kontaktsegment 23 kann
auch durch einen besonderen Hilfsmotor angetrieben werden.
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Ist eine schnellere Regelung beabsichtigt, dann wird der Schalter
27 geschlossen. Es werden dann beide Kupplungen eingerückt, und beide Stromabnehmer
laufen dann gleichzeitig im entgegengesetzten Sinn, solange der eine oder andere
der Druckknöpfe 25, 26 niedergedrückt wird.
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Während bei der Ausführungsform nach Fig. 7 und 8 für den Antrieb
beider Stromabnehmer nur ein einziger Motor verwendet wird, werden bei der Ausführungsform
nach Fig.9 zwei Motoren verwendet, die abwechselnd eingeschaltet werden. 29 und
30 sind die beiden je auf Vor- und Rücklauf mittels der Druckknöpfe 25, 26 einschaltbaren
Motoren. In jedem Druckknopfstromkreis liegt eine Weiche 25o bzw. 26o. Jede Weiche
kann durch ein Relais 251 bzw. 261 in die eine oder andere Stellung gekippt werden.
In der gezeichneten Stellung sind die Weichen 250, 26o auf den Motor 29 umgelegt,
in der anderen Stellung arbeiten sie mit dem Motor 30 zusammen. 291,
301 sind die Antriebswellen für die beiden Stromabnehmer. Jeder Motor treibt
über ein Zwischengetriebe einen Momentumschalter 292 bzw. 302 mit einem Kontaktsegment
an. Die feststehenden Kontakte 293 liegen im Stromkreis des Relais 251, die feststehenden
Kontakte 303 im Stromkreis des Relais 261. Die dargestellten Lagen sind Dauerstellungen
der Momentumschalter. Beim
Übergang voll der einen zur anderen Dauerstellung
verbindet das entsprechende Kontaktsegment kurzzeitig benachbarte feststehende Kontakte
und erzeugt dadurch kurze Stromimpulse, die dem Relais 251 bzw. 261 zugeführt werden.
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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Wird der Druckknopf 25 gedrückt,
dann läuft der ;Motor 29 vorwärts, wird der Druckknopf 26 gedrückt, dann läuft er
rückwärts. Wenn der Motor 29 ein Stück weit gelaufen ist, springt der Schalter 292,
293 um eine Stufe weiter. Das Relais 251 erhält dabei einen kurzen Stromimpuls und
wirft die Weichen 2c:0, 26o in die andere Stellung um. Der Motor 29 wird dadurch
abgeschaltet, und der mit ihm verbundene Stromabnehmer kommt zur Ruhe, während der
Motor 30 eingeschaltet wird, der nun den anderen Stromabnehmer antreibt.
Sobald der Motor 3o ein Stück weit gelaufen ist, springt der Schalter
302, 303 um einen Schritt weiter. Dabei erhält das Relais 26I einen Stromimpuls
und legt die Weichen 250, 26o wieder in die gezeichnete Stellung um. Dadurch
wird der Motor 3o abgeschaltet, während der Motor -29 wieder eingeschaltet wird
usw.
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Fig. io zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig. g. Hier "werden bei
Druckknopfbedienung die Motoren 29 und 30 immer gleichzeitig eingeschaltet,
aber der Antrieb für die Stromabnehmer findet nur dann statt, wenn eine Kupplung
eingerückt wird. Die Kupplungen werden durch Relais 22, 220 eingerückt, denen der
Strom über eine vom Kipprelais 251, -26i betätigte Weiche 265 abwechselnd
zugeführt wird. In der Zeichnung ist der Einfachheit halber nur die eine Kupplung
18, ig dargestellt. Statt mittels einer Stromweiche -a65 können die Relais 22, 2ao
auch durch von den Motoren 29, 3o angetriebene Segmentschalter 31, 31o abwechselnd
eingeschaltet werden (Fig. I i).
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In Fig. 12 sind nur Seilantriebe für die Stromabnehmer 1. 2 dargestellt.
31, 32 sind die Antriebswellen, auf denen die fest angeordneten Antriebsscheiben
320, 310 sitzen. 311, 321 sind die beiden gegenläufig bewegten Seilzüge.
Die Gegenrollen 312, 322 sitzen lose auf einer durchlaufenden Achse 33. Die Welle
31 ist parallel zur Welle 32 derart verschoben. daß sie zwischen den Seilzügen 3-a1
hindurch-reift.
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Um mit zwei Achsen auszukommen, kann man. wie die Fig. 13 zeigt, die
Gegenrollen 312. 322 lose auf den die Antriebsrollen 310,
Sao tragenden Antriebswellen
31, 3 2 anordnen. Man erhält dabei eine geringere Bauhöhe. Die gleiche geringe Bauhöhe
ergibt sich gemäß Fig. i-. dadurch, daß man die Antriebswellen 31, 32 nicht übereinander,
sollder n nebeneinander anordnet und die Seilzüge 311, 321 im Viereck
führt. Für die Teile 312,
322 und 33 ergibt sich dadurch eine Verdoppelung.
und die Seilzüge müssen außerdem noch auf der antriebsfremden Welle durch lose auf
dieser Welle sitzende Rollen 331. 332 geführt werden. Durch die Seilführungen
nach den Fig. 1-2 bis 14 ist man in der Lage, die beiden Stromabnehmer abwechselnd,
also unabhängig voneinander, zu verstellen.
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Wie bei Fig. 8 durch Schließen des Schalters 27 der wechselseitige
Stromabnehmerantrieb auf gleichzeitigen Antrieb umgeschaltet werden kann, so kann
man auch bei den übrigen Ausführungsbeispielen eine Schaltvorrichtung vorsehen,
durch deren Betätigung beide Stromabnehmer gleichzeitig und gegenläufig verstellt
«-erden. So kann beispielsweise bei Fig. io die Stromweiche a65 durch einen Schalter
überbrückt «erden.
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Erhält jeder Stromabnehmer einen eigenen Antriebsmotor und ist der
Motor so ausgeführt, daß er auch unter Spannung stillstehen kann, dann kann man
den wechselweisen Antrieb der Stromabnehmer auch dadurch erzielen, daß man abwechselnd
einen der beiden Motoren festbremst. Statt dessen kann man zwischen dem gemeinsamen
Antriebsmotor oder den beiden Antriebsmotoren und den Stromabnehmern Rutschkupplungen
einschalten, deren dem Stromabnehmer zunächst liegende Kupplungshälfte mit abwechselnd
betätigten Bremsen oder Gesperren versehen ist. Als Rutschkupplungen können dabei
auch Differentialgetriebe dienen, deren erster Teil mit dem Antrieb, deren zweiter
Teil mit dem Stromabnehmer und deren dritter Teil mit der Bremse oder mit dem Gesperre
verbunden ist. Der Antriebsmotor kann dann bei Stillstand des betreffenden Stromabnehmers
unbelastet weiterlaufen.