Stufenschalter-Vielfachsteuerung fär nicht automatischen, halbautomatischen und vollautomatischen Betrieb von. elektrischen Triebfahrzeugen. Bei elektrischen Triebfahrzeugen, die ihr Zugsgewicht unter annähernd gleichbleiben den Bedingungen zu fördern haben, ist es von wirtbchaftlichein Vorteil, die Steuerung für selbsttätigen Anfahrvorgang einzurichten, einmal um während desselben keine unnütze Zeit zu verlieren und anderseits um den Energieverbrauch auf ein Mindestmass herab zusetzen. Diese Gesichtspunkte spielen bei Stadtbahnbetrieb, wo es hauptsächlich auf das Anfahren ankommt, eine grosse Rolle.
Bei Lokomotiv- und Motorwagenbetrieb für Überlandbahnen hingegen müssen diese Ge sichtspunkte zugunsten einer grösseren An passungsfähigkeit dieser Triebfahrzeuge an die stets wechselnden Betriebsbedingungen zurücktreten. Eine automatische Steuerung führt hier im allgemeinen nur zu einer un nötigen Komplikation in der Steuerung ohne von grösserem Nutzen zu sein.
Während nun aber bei der erstern Trieb fahrzeuggattung ein nicht selbsttätiges An fahren in aussergewöhnlichen Fällen zur Not wendigkeit wird (Rangieren, abnormales Zugs- gewicht etc.); kann es bei der zweiten Gat tung unter Umständen von Nutzen sein, die nichtautomatische Steuerung auch für auto matischen Betrieb einzurichten.
Die Entscheidung _ für eine gemischte Steuerung wird natürlich erleichtert, wenn dieselbe nicht wesentliche Komplikationen mit sich bringt und die Betriebssicherheit daher nicht beeinträchtigt.
Die Steuereinrichtung nach vorliegender Erfindung sucht diesen- Gesichtspunkten zu entsprechen.
In den Fig. 1 bis 3 ist das Schema und das Schaltdiagramm eines Ausführungsbei spiels des Erfindungsgegenstandes für ein Gleichstromfahrzeug dargestellt, dessen beide Motoren bezw. Motorgruppen in der üblichen Serieparallelschaltung betrieben werden.
In Fig. 1 bedeutet T einen Hauptschalter (Schütz) ; 1-8 deuten die Stufenkontakte eines funkenlosen Stufenschalters an,<B>8</B>, P, G die mit den Widerstandskontakten 1-8 me chanisch auf dem gleichen Stufenschalter vereinigten Gruppierungskontakte für die fun- kenlose Umschaltung der Motoren .3h und 1h, und l6 IR bezw. SR Schutz- bezw. Steuer relais. R ist der Anfahrwiderstand.
Fig. 2 veranschaulicht in üblicher Dar stellung die Schaltstellungen der einzelnen Kontakte des Stufenschalters auf den ver schiedenen Stufen. Diese Kontakte schalten, wie erwähnt, funkenlos, was heissen will, dass immer der Hauptschalter T Strom un terbricht und niemals die Stufenschalterkon- takte.
Fig. 3 ist das Steuerstromschema, auf Grund dessen die Schalterstellungen gemäss Fig. 2 erzielt werden.
FS bedeutet den Fahrschalter mit den Kontaktbelagen Ci-Co und den Fingern <I>f</I> i-f <I>c,<B>S IV</B></I> die mit der Stufenschalterwelle direkt gekuppelte Steuerwalze mit den Kon taktbelägen C,-Cso und den Fingern fi-l'16. S"-11 ist der Steuermotor, U der Umschalt apparat zu letzterem mit den Betätigungs spulen V und R und den Kontakten<I>v</I> und r, KR das Bremsrelais zum Steuermotor 8-41I,
und SR das Steuerrelais mit Hauptstrom spule I32 und zwei weitern Betätigungsspulen TV, und IV, . A S deutet eine Sperrscheibe auf der Stufenschalterwelle an, in welche die vom Bremsrelais bewegte Sperrklinke einfällt. A ist die Betätigungsspule des Hauptschalters T und Csi dessen Haltekontakt; C32 und Css sind Verriegelungskontakte auf demselben; AR ist das Auslöserelais zum Hauptschalter, 1141R ein Schutzrelais.
Für das automatische Anfahren vollzieht sich der Steuervorgang nun folgendermassen: Die Fahrschalterkurbel kann entweder auf Stellung S oder auf P eingestellt wer den. Im ersteren Falle läuft der Stufen schalter bis auf seine Stellung S nach.
Es ergeben sich hierbei die folgenden zeitlich aufeinanderfolgenden Steuerstromwege: 1. : (<B>+</B>); l'16; <B>C31;</B> Kontakt von SR; Spule von KR. Die Erregung der letzteren bewirkt ein Öffnen des Ankerkurzschlusses vom Steuermotor SM und zugleich das Frei geben der Sperrscheibe<I>AS.</I> Dieser Steuer stromverlauf ist bereits auf Stellung 0 des Fahrschalters FS vorhanden.
<I>2. .</I> f(+); Cl; C', <I>; f 2</I> (Fahrschalter) ; Steuerleitung 2 ; f 2 (Steuerwalze), Cio ; Cs ; Cs; V: Cs.i; (-). Dieser Stromkreis bewirkt bei geschlossenem Kontakt Cai die Erregung der Spule V des Umschaltapparates U und weiterhin das Schliessen der entsprechenden Kontakte V.
3. : (+); fic; Cai; <I>F</I> und An (Steuer motor).
Der Stufenschalter kann sich also vor wärts bewegen. Ist er auf Stellung I ange langt, so werden die Triebmotoren einge schaltet und es nehmen dieselben einen vom Widerstand R abhängigen Stromstoss auf. Ist dieser genügend gross, um über Spule ll'2 des Steuerrelais SR dessen Kontakt zu öffnen, so wird durch die Kontakte des Bremsrelais KR der Ankerkurzschluss des Steuermotors bewirkt und derselbe infolgedessen elektrisch abgebremst. Gleichzeitig mit dem Anker kurzschluss fällt die Sperrklinke des Brems relais KR in das Sperrad AS und begrenzt den Auslauf des Steuermotors.
Der Triebmotor kommt nun auf Umdre hungen und bewirkt ein Fallen des Haupt stromes. Ist dieser auf einen bestimmten kleinsten Wert gefallen, so vermag die Spule Z42 die Kontakte des Steuerrelais SR nicht mehr offen zu halten; dieselben schliessen und der Ankerkurzschluss des Steuermotors SH wird wieder aufgehoben und die Sperr scheibe A S freigegeben.
Der Stufenschalter bewegt sich dann nach Massgabe des Steuer relais SR bezw. dessen Hauptstromspule über die Stufen 0, I-VI hinweg, tun auf Stellung VII angehalten zu werden.
Die Steuerkon takte des Steuerrelais werden dabei auf den Widerstandsstellungen I-VI jedesmal ge öffnet bezw. wiederum kurzgeschlossen und der Steuermotoranker vermittelst des Brems relais kurzgeschlossen, wenn der Motorstrom stoss eine genügende Grösse erreicht. bezw. dessen Kurzschluss geöffnet, wenn der Motor strom auf einen gewissen Wert gesunken ist.
Das Kurzschliessen des Steuermotorankers be wirkt ein sofortiges Stillsetzen des Motors und damit auch des Stufenschalters, sei es bei verstärktem Steuerinotorfeld wie in den Stellungen I-IV oder nur bei Remanenzfeld- wirkung auf Stellung VII. Auf letzterer Stellung ist nämlich Finger 2 vom Kontakt Co abgelaufen, und das Steuermotorfeld infolge dessen stromlos.
Nach Erreichen der ersten Stellung des Stufenschalters wird der Haupt schalter T über Finger 12, Kontakt Ci7, Finger 10, Auslösekontakt -des Auslöserelais, Betätigungsspule <I>A</I> des Hauptschalters<I>T</I> und Verriegelungskontakt <B>035</B> des .Schutzrelais eingeschaltet. Einmal eingeschaltet, wird der Stufenschalter mittelst des Kontaktes Cai in -ingeschalteter Stellung gehalten, so dass die Vinger 10 und 12 wieder ablaufen können.
Wird der Fahrscbalterhebel von Stellung S auf P gebracht, so wird dessen Finger 2 spannungslos. Kontakt C3 und Finger 3 er halten Spannung, und es ergibt sich der sonst gleiche Steuerstromverlauf über die Vorwärts spule des Ausschaltapparates U wie in den vorgängigen Seriestufen. Da der Stufen schalter ganz ohne Funkenlöschung gedacht ist, so muss vor dem Motorgruppierungswechsel der Hauptschalter T herausfallen und nach demselben wieder einfallen.
Dies wird da durch bewirkt, dass kurz nach Verlassen der Stellung VII der Stufenschalter mittelst der Finger 9 und 13 das Auslöserelais des Haupt schalters betätigt. Letzterer fällt also heraus und ermöglicht durch seinen Kontakt Csa und Finger 11 der Steuerwalze S <I>W</I> eine Weiterspeisung der Vorwärtsspule des Um schaltapparates U, trotzdem Finger 7 vom Kontakt Cs abgelaufen ist. Der Finger 7 muss nämlich deshalb abgeschaltet werden, damit der Stufenschalter auf Stellung a so lange stehen bleibt, bis der Hauptschalter T ausgeschaltet ist.
Auf Stellung VIII angelangt, schaltet die Steuerwalze S <I>W</I> den Hauptschalter mittelst Finger 10 wieder ein, da inzwischen Finger 9 vom Kontakt Cic abgelaufen ist und Fin ger 7 läuft auf Kontakt C7 auf.
Der Über gang von Stufe VIII über Stufen I%, X, XI auf XII geschieht wiederum vermittelst des Steuerrelais SR in gleicher Weise wie auf den Seriestufen. Auf Stellung XII ange langt läuft Finger 3 des Stufenschalters von Kontakt C ab, und der- Steuermotor -wird wieder im remanenten Feld abgebremst.
Der Fahrschalter kann natürlich anstatt zunächst auf Stellung b' auch direkt von 0 auf P gestellt werden, worauf der Stufen schalter stufenweise direkt bis in Stellung P nachläuft, im Tempo, das vom Steuerrelais vorgeschrieben wird.
Soll nun anstatt automatisch nicht auto matisch angefahren werden, so wird mit der Fahrsehalterkurbel nicht direkt von 0 auf S gefahren, sondern zunächst auf I, worauf der Stufenschalter nur bis auf Stellung I nach läuft und dort stehen bleibt. Das Stehen bleiben wird bewirkt durch die Erregung der obern Steuerstromspule Wi des Steuerrelais SR über Kontakt<I>C2, C4</I> und Finger 4, bezw. Finger 4, Kontakt Cis und Finger 14 des Fahrschalters bezw. Steuerwalze des Stufen schalters.
Da aber gleichzeitig über Kon takt CE und Finger 6 des Fahrschalters die untere Steuerstromspule Ws des Steuerrelais erregt und die Hauptstromspule W2 in ihrer Wirkung neutralisiert wird, bezw. die Wir kung der Spulen Wi und TW2 diejenige der Spule W3 überwiegt, wird der Steuerrelais kontakt unterbrochen und der Steuermotor samt Stufenschalter mittelst des Bremsrelais abgebremst. Zugleich wird der Hauptschal ter wie bereits beschrieben eingeschaltet.
Wird die Fahrschalterkurbel um eine Stel lung weiter auf H bewegt, so wird die obere Steuerspule des Steuerrelais so lange strom los, bis der Stufenschalter auf Stellung II nachgelaufen ist, und wird dann neuerdings erregt, was ein Stillsetzen des Stufenschälters zur Folge hat.
Durch zweimaliges Zurück- und wieder Vorwärtsbewegen der Fahrschal terkurbel werden dann auf gleiche Weise wie auf I und II nacheinander die Stufen III-VI eingestellt unter Benützung der Kon takte C2o-C24. Stufe VII oder S wird mit Stellung S' der Fahrschalterkurbel erzielt, wobei das Steuerrelais über Finger 12, Kontakt Cis, Ces und Finger 14 betätigt wird.
Hauptstromspule und obere Steuerstrom spule wirken im Moment, wo die Stufe VII erreicht ist, allein, da die untere Steuerstrom spule infolge Ablaufens von Finger G vom Kontakt C6 des Fahrschalters stromlos ge worden ist. In ähnlicher Weise wie von Stufe 0 bis VII (8) kann bis auf Stufe KII oder P des Stufenschalters hochreguliert wer den, indem die Fahrschalterkurbel über 8 hinaus auf Stellung VIII und IX, bezw. K KI auf KII oder P bewegt wird.
Der Über gang von Serie auf Parallel vollzieht sich wieder bei stromlosem Stufenschalter.
Wird der eben beschriebene Vorgang bei offenem Schalter .S' durchgeführt, so kann eine halbautomatische Anfahrt erzielt wer den, derart, dass nicht schneller aufgeschaltet werden kann, als es die Hauptstromspule erlaubt. Es entspricht dies einer nach oben begrenzten Beschleunigung, während nach unten dieselbe durch langsameres Schalten des Fahrschalters beliebig erniedrigt werden kann.
Eine Aufhebung der Wirkung der Hauptstromspule des Steuerrelais findet näm lich durch die untere Steuerstromspule nicht mehr statt, so dass für das Schliessen und Öffnen der Steuerkontakte obere Steuerstrom spule und Hauptstromspule miteinander allein in Funktion treten.
Die Rückwärtsregulierung ist durchaus eindeutig; es kann von P bis auf 8" oder direkt bis 0 zurück geschaltet werden, wenn der Fahrschalterhebel in die entsprechende Stellung gebracht wird.
Wird derselbe von P aus nur um eine oder zwei Stellungen zurückgedreht, so bewegt sich der Stufen schalter nicht rückwärts. Bedingung hierfür ist mindestens das Erreichen einer Stellung .S\ mit dem Fahrschalterhebel, weil erst auf einer Stellung S des Fahrschalters Finger 2 der Steuerwalze Spannung bekommt, und somit die Spule R des ITmschaltapparates U erregt werden kann, was eine Rückwärtsbewegung des Stufenschalters nach sich zieht. Über .S hinaus bewegt sich der Stufenschalter aber in keinem Fall.
Erst finit der 0-Einstellung des Fahrschalterhebels geht der Stufenschalter auf 0 zurück. Ein stufenweises Zurückstellen des Stufenschalters ist nicht möglich. Ist der Stufenschalter in der Stellung P, und wird der Fahrschalter in die Stellung S gebracht, so ergibt sich folgender Steuerstromverlauf:
Kontakte ci, G'_2, Finger 2 des Fahrschalters - Leitung 2 und Finger ?,Kontakt Cii-C,4, Finger 9 der Steuerwalze - Auslüserelais des Hauptschalters.
Der Hauptschalter fällt also heraus und ermüglicht damit die Erre gung der Rückwärtsspule des Steuerselialters <I>U</I> über den Kontakt Csu, des Hauptschalters<I>T.</I> Solange nämlich der Hauptschalter T noch eingeschaltet ist, kann die Spule P nicht er regt werden, weil der Kontakt 032 offen ist. Der Schalter T muss also zuerst ausgeschaltet werden. Der Stufenschalter bewegt sich nun rückwärts bis auf Stellung<B>S</B>. Ist der Stufen schalter auf<B>S</B> angelangt, so wird der Haupt schalter über Finger 12 und 10 wieder ein geschaltet.
Wird der Fahrschalter auf Stel lung 0 zurückgestellt, so läuft der Stufen schalter, nachdem der Hauptschalter wiederum herausgefallen ist, auf 0 zurück.
Spricht das Schutzrelais JIR auf irgend einer Stellung an, so wird zunächst der Hauptschalter über Finger 9 ausgeschaltet und zugleich der Steuermotor auf Rückgang gesteuert. Das Schutzrelais wird dann erst wieder auf Stellung 0 des Stufenschalters freigegeben. Sobald der Kontakt Cjc ge schlossen ist, kann das Ausliiserelais AR über (-]-) ; Csa ; f@ <I>;</I><B>f</B> q, erregt werden und also den Hauptschalter T ausschalten lassen.
Ist die Ursache des Schutzrelaisansprechens nach Erreichen der Stellung 0 des Stufen schalters verschwunden, so geht der Stufen schalter wiederum hoch bis in die voni Fahr schalter vorgezeichnete Stellung. Das oder die Schutzrelais sind noch mit Hilfskontak ten 034; Css versehen, die einerseits ein Hoch gehen des Stufenschalters, sowie das Ein schalten des Hauptschalters nach Ansprechen der Schutzrelais verhindern.
Die eben beschriebene Steuerung für ein Gleichstromfahrzeug mit funkenloseni Stufen schalter kann natürlich derart geändert wer den, dass sie sich auch für Stufenschalter mit Funkenlüschung eignet, sei es für Gleich- oder Wecliselstromfahrzeuge, in weich ersterem Falle dann der Übergang von Serie- auf Pa- rallel unter Strom vorgenommen werden kann.
Insbesondere ist der stufenweise Rückgang des Stufenschalters unter Strom, wie er bei Wechselstromfahrzeugen erwünscht ist, durch eine entsprechende Änderung am Kontakt belag des Fahrschalters leicht zu erreichen.