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Elektrische Hochspannungs-Heizeinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Hochspannungs-Heizeinrichtung, insbesondere für Schienenfahrzeuge.
Hochspannungs-Heizeinrichtungen finden vor allem im internationalen Zugverkehr Verwendung, wo die einzelnen Reisezugwagen mit sogenannten Mehrsparnungs-Heizeinrichtungen ausgerüstet werden, u. zw. für einen Betrieb mit Nennspannungen von 1000 Volt, 1500 Volt und 3000 Volt. Die Einstellung der Heizeinrichtung auf die jeweilige Betriebsspannung kann entweder on Hand aus oder durch automatisch betätigte Spannungswähleinrichtungen erfolgen.
Bei diesen Mehrspannungsheizeinrichtungen besteht in hohem Masse die Gefahr, dass sie einer Überspannung unterliegen, insbesondere dann, wenn eine Fehlschaltung vorliegt. Solche Überspannungen können aber auch im Fahrleitungsnetz auftreten. Auf alle Fälle aber bedingt das Vorliegen von Überspannungen einen vorzeitigen Verschleiss oder eine Zerstörung der elektrischen Heizeinrichtung und deren Bestandteile.
Um solchen Überspannungen, bei denen ein spannungsabhängiges Glied noch nicht in die. nächsthöhere Spannungsstufe umgeschaltet ist, Rechnung zu tragen, sind Heizeinrichtungen bekannt geworden, bei welchen im Hochspannungskreis ein durch einen Steuerstromkreis betätigtes Hochspannungsschütz liegt und dieser Steuerstromkreis durch einen voll einem Relais gesteuerten Schalter betätigt wird, wobei die- ses im Hochspannungskreis liegende Relais in Abhängigkeit vom Vorliegen einer Überspannung arbeitet.
Diese Einrichtungen genügen den an sie gestellten Forderungen jedoch besonders dann nicht, wenn die Frequenz der Überspannungen zu gross ist. In diesen Fällen wird die Steuereinrichtung zu sehr beansprucht und es können als Folge davon Betiiebsstörungen auftreten.
Andere bekannt gewordene Konstruktionen haben hingegen den Nachteil, dass bei ihnen, bei sich wieder normalisierende Spannung, der der höheren Spannung zugehörende Stromkreis bis zur Erreichung der Abfallspannung für das spannungsabhängige Glied eingeschaltet bleibt und dabei die Heizleistung unter ein erträgliches Mindestmass absinkt.
Ziel der Erfindung ist nun eine elektrische Hochspannungs-Heizeinrichtung, welche die aufgezeigten Mängel vermeidet und die in erster Linie für diejenigen Fälle bestimmt ist, in denen eine vorübergehen- de Überspannung die Heizeinrichtung zerstören könnte, wenn das spannungsabhängige Glied noch nicht in die nächsthöhere Spannungsstufe umgeschaltet ist.
Erreicht wird dies bei der erfindungsgemässen Heizeinrichtung dadurch, dass in einem ersten Steuerstromkreis, in welchem der, von dem in Abhängigkeit vom Vorliegen einer Überspannung betätigte Schalter liegt, ein mit einer Verzögerungseinrichtung ausgerüstetes Relais geschaltet ist, das einen in einem zweiten Steuerstromkreis für die Magnetspule des Hochspannungsschützes liegenden Schalter betätigt und nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit das Hochspannungsschütz wieder selbsttätig einschaltet.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemässen Heizeinrichtung liegt vor allem darin, dass das mit einer Verzögerungseinrichtung ausgestattete und im ersten Stromkreis liegende Relais bei länger anhaltender Überspannung einen sich periodisch wiederholenden Abschaltvorgang verhindert, wodurch nicht nur die Betriebssicherheit der Anlage gegenüber bekannten Einrichtungen wesentlich erhöht, sondern auch die Schaltgeräte vor einem vorzeitigen Verschleiss weitgehend geschützt werden.
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Nach einem Merkmal der Erfindung liegt im zweiten Steuerstromkreis ein zweiter Schalter, der durch ein zweites, im Hochspannungskreis angeordnetes und in Abhängigkeit vom Vorliegen einer Überspannung betätigtes Relais gesteuert ist, wobei dieses zweite Relais gegenüber dem ersten im Hochspannungskreis liegenden Relais anzugsverzögert und mit einer Verriegelungseinrichtung versehen ist, durch welche das zweite Relais in seiner Ausschaltstellung verriegelt wird.
Die Erfindung ist im folgenden an einem in der Zeichnung dargestellten Schaltschema näher erläu- tert. Gemäss diesem liegen im Hochspannungskreis 1, 2 hintereinander ein Hochspannungsschütz 3 und die elektrische, durch. einen Widerstandsdraht gebildete Heizeinrichtung 4. Die Leitung 2 ist geerdet. Am Widerstand der elektrischen Heizeinrichtung 4 ist eine Leitung 5 abgezapft, die über einen Gleichrichter 6 geerdet ist. Im Stromkreis 7 der beiden Gleichrichterpole liegt ein Relais 8, das einen Schalter 9
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aus einer Stromquelle 15, z. B. einer Batterie bezieht. In diesem ersten Hilfsstromkreis 10, 11, 12, 13, 14 liegt ausser dem Schalter 9 ein Relais 16, das einen Schalter 17 betätigt. Der Schalter 17 befindet sich normalerweise in der Schliesslage.
Das Relais 16 ist mit einer Verzögerungseinrichtung versehen, die nach Ablauf einer einstellbaren Zeit, zirka 5-10 Minuten, nach erfolgtem Öffnen die Rückkehr des Schalters 17 in die Schliesslage bewirkt. Der Schalter 17 liegt in einem zweiten Steuerstromkreis 10, 18,19, 20. 14. In diesem zweiten Steuerstromkreis befindet sich eine Magnetspule 21 des Hochspannungsschützes 3, die den normalerweise geschlossenen Hochspannungsschalter 3 zu öffnen bestimmt ist.
Die erfindungsgemässe Heizeinrichtung funktioniert in folgender Weise :
Befindet sich die Heizeinrichtung 4 in Betrieb, so ist normalerweise der Hdchspannungsscnalter 3 geschlossen, der Schalter 9 geöffnet und der Schalter 17 ebenfalls geschlossen. Liegt eine Überspannung vor, so wird das Relais des gleichgerichteten Stromkreises 7 im Sinne des Schliessens des Schalters 9 erregt.
Durch Schliessen des Schalters 9 wird das Relais 16 an den Stromkreis 10, 11, 12,. 13. 14 angeschlossen und als Folge davon der Schalter 17 geöffnet. Das Öffnen des Schalters 17 bewirkt eine Unterbrechung des Stromkreises 10, 18, 19, 20, 14 und hat zur Folge, dass der unter der Wirkung einer Feder stehende Hochspannungsschalter 3 geöffnet wird. Damit wird die Heizeinrichtung 4 vom Strom abgeschaltet.
Nach Ablauf einer einstellbaren Zeit von zirka fünf bis zehn Minuten schliessen das Relais 16 und der Schalter 17 selbsttätig. Ist der Hochspannungskreis l, 2 in der Zwischenzeit auf den Normalwert zurückgegangen, so bleibt das Hochspannungsschütz eingeschaltet, im andern Falle erfolgt eine erneute Ausrückung des Hochspannungsschützes 3 in der beschriebenen Weise.
Da nun Störungen in den verschiedenen Steuerstromkreisen auftreten könnten, ist eine weitere Schutzeinrichtung vorgesehen.
Die Leitung 5 ist über eine Leitung 22 zur Erde 23 weitergeführt. In diesem Stromkreis 22. 23 liegt ein Gleichrichter 24. Im Stromkreis 25 dei beiden Gleichrichterpole befindet sich ein Relais 26. Das Relais 26 ist mit einem Schalter 27 verbunden, der im zweiten Hilfsstromkreis 10, 18, 19, 20, 14 liegt. Der Schalter 27 ist normalerweise geschlossen. Das Relais 26 ist gegenüber dem Relais 8 um einige Sekunden anzugsverzögert und kommt nicht zum Ansprechen, solange die Steuerstromkreise 10, 11, 12, 13,
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beim Vorliegen einer Überspannung erregt und öffnet den normalerweise geschlossenen Schalter 27. Damit wird der Stromkreis 10, 18, 19, 20, 14 der Magnetspule 21 des Hochspannungsschützes unterbrochen und dieses begibt sich unter Federwirkung in die Offenstellung. Die Heizeinrichtung 4 wird vom Strom abgeschaltet.
Dem Relais 26 ist eine Verriegelungseinrichtung 28 zugeordnet, die nach erfolgter Erregung des Relais 26 den Schalter 27 in Offenstellung hält. Die Verriegelung kann erst durch Lösen von Hand aus beseitigt werden, um sicherzustellen, dass auf alle Fälle zuerst der Schaden an der Heizeinrichtung 4, oder an den Steuerstromkreisen, beseitigt wird.
Das Relais 26 ist mit einem zweiten Schalter 29 verbunden, der in einem dritten Hilfsstromkreis 10, 30, 31, 32 liegt. Der Schalter 29 ist geöffnet, wenn der Schalter 27 geschlossen ist und umgekehrt. Im dritten Steuerhilfsstrotnkreis 10. 30. 31. 321iegt. ausserdem noch eine elektrische Signaleinrichtung 33, z. B. eine Glühlampe, die die vorliegende Störung sofort an geeigneter Stelle ersichtlich macht.
Es sind Vorkehrungen dafür getroffen, dass die Abschaltung der Heizstromkreise sehr rasch erfolgt, damit die Überlastung der Hochspannungsgeräte nur kurze Zeit wirksam sein kann.
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