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Schützensteuerung für elektrische Triebfahrzeuge
Bei wechselstromgespeisten Triebfahrzeugen, insbesondere bei elektrischen Vollbahnlokomotiven, verwendet man häufig Schützensteuerungen, bei denen zwei über eine dritte miteinander verbundene spannungsteilende Zwei-oder auch Mehrfach-Drosselspulen abwechselnd entlang den Transformatoranzapfungen um je einen Schritt weitergeschaltet werden. Eine solche Schaltung ist beispielsweise in Fig. 1 dargestellt, in der die Transformator-Sekundärwicklung mit T, die
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den Schützen angebrachter Hilfskontakte einen sowohl beim Hängenbleiben (Festbrennen) als auch beim fehlerhaften Nichteinschalten eines Schützes wirksam werdenden Verriegelungsschutz zu erzielen, wobei die Einschaltung eines Schützes (z.
B. des Schützes 7 beim Weiterschalten der den ungeradzahligen Schützen zugeordneten Drosselspule D, von 3, 5 auf 5, 7) vom Ausgeschaltetsein
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folge vorhergehenden Schützes 5 abhängig ist.
Dadurch wird jedoch im Störungsfall nur das
Weiterschalten der einen Drosselspule D, ver- hindert, so dass infolge des Weiterschaltens der anderen D2 die Klemmenspannung der dritten
Drosselspule Da, die, wie man sich leicht überlegt, normalerweise zwischen Null und der Stufen- spannung abwechselt, über die Sättigungsgrenze hinaus immer weiter ansteigt und ein kurzschluss- ähnlicher Zustand eintritt.
Es wurde deshalb schon eine Schaltung vorgeschlagen (deutsche
Patentschrift Nr. 598674) bei der zusätzliche
Hilfskontakte der Schütze das Weiterschalten der anderen Drosselspule verhindern, indem sie die Einschaltung eines Schütze 8 (zugehorig zu D2), des weiteren auch noch vom Aus- geschaltetsein des beim vorhergehenden Schalt- schritt auszuschalten gewesenen Schützes der ;
anderen Drosselspule. ? (zugehörig zu D,), ab-
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Die Erfindung hat eine Schützensteuerung der im vorsteheiiden angegebenen Art zum Gegenstand, die den Vorteil hat, dass die Anordnung dieser zusätzlichen Hilfskontakte zur Vermeidung des Weiterschaltens einer Drosselspule allein nicht erforderlich ist und die Zahl der vom Betätigungsstrom der Schütze zu durchlaufenden Hilfskontakte sehr klein gehalten werden kann. Erfindungsgemäss wird nämlich die Einschaltung eines Schützes 7 ausser vom Ausgeschaltetsein der feindlichen Schütze (insbesondere des in der vorhergehenden Stufe noch eingeschaltet gewesenen Schützes 3) vom Eingeschaltetsein des der jeweils anderen Drosselspule D2 zugeordneten, ihm in der Gesamt-Schaltreihenfolge unmittelbar vorhergehenden Schützes 6 abhängig gemacht.
Auf diese Weise wird am einfachsten der einzuhaltenden Schaltfolge (... 3,4, 5, 6 ; 4, 5, 6, 7 ;. ..) Rechnung getragen.
Die Fig. 2 und 3 zeigen schematisch ein Aus- führungsbeispiel m zwei Varianten. Die einzelnen
Schützenbetätigungsspulen (im Falle von Druck- luftsteuerung die Ventilspulen) sind wie in Fig. 1 die Schütze als solche mit 1-20 und der sie steuernde, als Fahrschalter dienende Walzen- schalter mit W bezeichnet. Auf ein und dem- selben Schütz angeordnete Hilfskontakte sind längs ein und derselben, oben mit der Nummer des betreffenden Schützes versehenen Vertikalen gezeichnet. Die Hilfskontakte der Reihen a-a, d-d und e-e öffnen sich, die Hilfskontakte der
Reihen b-b und c-c schliessen sich bei Ein- schaltung der betreffenden Schütze. Wie er- sichtlich liegen im Betätigungsstromkreis eines
Schützes, z.
B. des beim Aufschalten in der "sechsten"Fahrstufe zuzuschaltenden Schützes 7, ein Öfhungskontakt des in der vorhergehenden
Stufe 3, 4, 5, 6 noch eingeschaltet gewesenen feindlichen Schützes 3 sowie ein Schliesskontakt des in der Reihenfolge unmittelbar vorhergehenden
Schützes 6. Um auch für die in umgekehrter
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zunächst deutlich aus Fig. 3 erkennbar, analoge Hilfskontakte auch für diese Schaltrichtung vorgesehen sein, d. h. es liegt z. B. im Betätigungskreis des Schützes 7 auch ein Öffnungskontakt des Schützes 11 imid ein Schliesskontakt des Schützes 8.
Sinngemäss sind dabei je ein Schliesskontakt der beiden einem Schütz 7 benachbarten Schütze 6 und 8 zueinander parallel geschaltet.
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Die erfindungsgemässe Verriegelungsschaltung arbeitet bei Störungen wie folgt : Fchlerhaftes Nichtausschalten eines Schützes : Schaltet z. B. beim Aufschalten das Schütz 3 nicht ordnungsgemäss aus, so kann das Schütz 7 nicht einschalten, d. h. an Stelle der Schütze 4, 5, 6, 7 bleiben die Schütze 3, 4, 5, 6, also dieselben Schütze wie in der vorhergehenden Stufe geschlossen. Beim Weiterschalten auf die nächste Stufe schaltet zwar ordnungsgemäss das Schütz 4 aus, aber das Schütz 8 kann nicht einschalten, da das vorhergehende Schütz 7 (und auch das andere ihm benachbarte Schütz 9) nicht geschlossen sind. Es sind also jetzt nurmehr die Schütze 3, 5, 6 eingeschaltet. Schliesslich schaltet im nächsten Schaltschritt zwar ordnungsgemäss das Schütz 5 aus, aber nicht das Schütz 9 ein.
Ausserdem fällt jetzt schon in dieser Stufe auch das Schütz 6 heraus, da nunmehr keines seiner beiden Nachbarschütze 5 und 7 eingeschaltet und somit sein Betätigungskreis unterbrochen ist.
Fehlerhaftes Nichteinschalten eines Schützes : Bleibt z. B. das Schütz 6 beim Aufschalten auf die
Stufe 3,4, 5, 6 fehlerhafterweise geöffnet, so kann beim Weiterschalten auf die folgenden
Stufen kein Schütz höherer Ordnungszahl mehr einschalten, wohl aber öffnen sich dabei zunächst das Schütz 3 und dann in der nächsten Stufe praktisch zugleich die Schütze 4 und 5, so dass die Stromzufuhr von da ab ganz aussetzt.
Beim Abschalten arbeitet die erfindung- gemässe Verriegelung in gleicher Weise wie vor- stehend für das Aufschalten erläutert. Das
Wesentliche ist in beiden Fällen, dass die er- findungsgemässe Verriegelung mit einem Minimum an Verriegelungskontakten im Fehlerfalle beim
Weiterschalten in derselben Richtung die Zu- schaltung weiterer Schütze verhindert und die eingeschaltet gewesenen (natürlich mit Ausnahme eines festgebrannten) ausschaltet. Es wird so einerseits durch schrittweisen Zugkraftabfall der Eintritt der Störung sinnfällig gemacht, anderseits eine übermässig hohe Beanspruchung der Drosseln und des Transformators verhindert.
Der Fahrzeugführer kann dann in der Regel Fahrstufen aufsuchen, in deren Bereich der Fehler nicht in Erscheinung tritt und die es gestatten, die Fahrt, wenn auch meist nur mit begrenzter Geschwindigkeit, einstweilen fortzusetzen.
Die Verriegelungsschaltung nach Fig. 2 ist im Gegensatz zu der nach Fig. 3 insofern "un- symmetrisch"aufgebaut, als statt der der
Reihe a-a vollkommen entsprechenden schrägen Öffnungskontaktreihe e-e der Fig. 3 eine aus lauter in Reihe geschalteten Öffnungskontakten bestehende Reihe d-d vorgesehen ist, u. zw. aus folgendem Grund :
Während die Einschaltung der Schütze J ?-20 stets in Abhängigkeit vom
Eingeschaltetsein eines benachbarten Schützes (und vom Ausgeschaltetsein der feindlichen
Schütze) erfolgt, ist es beim Einschalten von der
Nullstellung aus natürlich erforderlich, dass das
Schütz 1 unabhängig vom Eingeschaltetsein anderer Schütze einschaltet (worauf dann im Ausführungsbeispiel noch in derselben Stufe das Schütz 2 einschaltet). Es entfällt also hier der sonst durch die Kontinuität der Schaltvorgänge bei der erfindungsgemässen Ver- riegelungsschaltung erzielte Schutz.
Die Kontaktreihe d-d hat nun hinsichtlich des Schützes 1 den Zweck, zur Vermeidung von Schäden dessen Einschaltung zu verhindern, wenn eines der niemals zugleich mit ihm einzuschaltenden Schütze 5 bis 20 z. B. infolge Festbrennens eingeschaltet
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Fig. 3.
Der Nachteil der Anordnung nach Fig. 2 besteht darin, dass die Betätigungsströme der Schütze mit niedrigen Ordnungszahlen eine grosse Anzahl von Kontakten durchlaufen müssen, was wegen des Kontaktübergangswiderstandes und überhaupt aus Gründen der Betriebssicherheit unerwünscht ist. Für die Schütze 2-20 lässt sich dieser Nachteil dadurch beheben, dass ihre Betätigungskrcise statt über die bereits wegen des
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geführt werden.
Ganz vermeiden lässt sich die Kontaktreihe d-d dann, wenn die Einschaltung des ersten Schützes unabhängig von Hilfskontakten auf einer Vielzahl anderer Schütze, aber z. B. in Abhängigkeit vom Ansprechen oder Nichtansprechen eines Relais erfolgt. Eine solche Anordnung, die den wichtigen Vorteil hat, dass in den Betätigungskreisen nicht mehr als höchstens drei Hilfskontakte in Reihe liegen, ist die in Fig. 3 dargestellte. Bei dieser Schützensteuerung ist eine Überwachungsanordnung nach dem österreichischen Patent 1 Nr. 164732 vorgesehen, bei der der Summenbetätigungsstrom der Schütze überwacht wird.
Diesem Zweck dient das Relais R. Sinkt bei einer Störung der Summenbetätigungsstrom infolge des Wirksamwerdens der erfindungsgemässen Ver-] riegelungsschaltung unter einen dem Vierfachen des Betätigungsstromes eines einzelnen Schützes entsprechenden Wert, so schaltet der Anker dieses Relais ausser einem optischen und einem akustischen Warnsignal 81 bzw. 82 die Spule eines : vor oder nach dem Ansprechen verklinkten Re- lais Sa, z. B. eines Fallklappenrelais, ein, welches seinerseits den Betatigungsstrom des Schützes 1 so lange unterbricht, bis es von Hand oder etwa auf elktromagnetischem Wege mittels eines
Druckknopfschalters rückgestellt wird. Auf diese
Weise wird u. a. ein unachtsames Wieder- einschalten nach einer Störung wirkungslos ge- macht.
Damit die Überwachungsanordnung nicht in den ersten Fahrstun anspricht, in denen auch im störungsfreien Betrieb weniger als vier Schütze eingeschaltet sind, wird der Stromkreis der
Geräte Si, S2 und 83 erst von der dritten Fahr- stufe an durch den zusätzlichen Kontaktfinger z des Steuerschalters W an den einen Pol der
Stromquelle angeschlossen.
Statt vom unterbliebenen Ansprechen einer Überwachungsanordnung nach dem öster-
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reichischen Patent Nr. 164732 könnte die Ein- schaltung des Schützes 1 von der Nullstellung aus gegebenenfalls auch vom unterbliebenen An- sprechen eines Spannungs-oder Stromrelais abhängig gemacht werden, welches auf un- symmetrische Stromanspeisung der Drossel- spulen anspricht.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die
Einschaltung des Schützes 1 davon abhängig zu machen, ob die Verriegelung wirksam geworden ist oder nicht, als Kriterium dafür jedoch nicht die Höhe des Summenbetätigungsstromes der
Schütze zu verwenden, sondern statt dessen in bestimmten, vorzugsweise niedrigen Fahrstufen, insbesondere in der dritten oder/und vierten
Fahrstufe zu überprüfen, ob alle zugehörigen
Schütze eingeschaltet sind. Wenn infolge irgend- einer Störung ein oder mehrere dieser Schütze durch die wirksam gewordene Verriegelung aus- geschaltet sind, wird über Öffnungshilfskontakte dieser Schütze ein Relais mit Verklinkung (bei- spielsweise 83 nach Fig. 3) betätigt, durch das der Betätigungskreis des Schützes 1 so lange unterbrochen bleibt, bis das Relais rückgestellt wird.
Die Anspeisung der Relaisspule erfolgt hiebei über den Fahrschalter nur auf der bzw. den vorgenannten bevorzugten Fahrstufen (drei bzw. vier).
Auch bei den beiden vorstehend beschriebenen, nicht auf der Überwachung des Summen- betätigungsstromes der Schütze beruhenden
Schaltungen kann zusätzlich zu der Unter- brechung des Betätigungskreises des Schützes 1 oder auch alternativ eine Signaleinrichtung ein- geschaltet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schützensteuerung für elektrische Trieb- fahrzeuge mit zwei abwechselnd um je einen
Schritt entlang den Transformatoranzapfungen weiterzuschaltenden Zwei-oder MehrfachDrosselspule, die durch eine dritte Drosselspule miteinander verbunden sind, und mit einem durch
Hilfskontakte der Schütze erzielten Verriegelungs- schutz, bei dem auch das Einschalten der Schütze durch sich dabei schliessende und im Betätigungskreis bestimmter anderer Schütze liegender Hilfs- kontakte überwacht ist, dadurch gekennzeichnet, dass diese Hilfs-Schliesskontakte der Schütze im Betätigungskreis der in der Schaltreihenfolge unmittelbar benachbarten, also jeweils der anderen Drosselspule zugeordneten Schütze liegen,
so dass durch sie in Störungsfällen gleichzeitig ein fortgesetztes Weiterschalten nur einer Drosselspule allein verhindert wird.