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Schutzschaltung für Wechselstromlokomotiven mit mehreren Fahrmotoren
oder Fahrmotorgruppen, die in Parallelschaltung arbeiten Auf elektrischen Triebfahrzeugen,
insbesondere für Wechselstrom, wird in der Regel ein Motorschutz für die einzelnen
Fahrmotoren vorgesehen. Dieser Fahrmotorschutz besteht dabei aus einem Überstromrelais,
das beim Auftreten eines übermäßigen Fahrmotorstrornes, z. B. infolge eines Motorschadens
oder Kurzschlusses, das Fahrmotortrennschütz ausschaltet. Die Einrichtung ist hierbei
so getroffen, daß durch das Ansprechen eines Fahrmotor-Überstromrelais in der Regel
der Lokomotivhauptschalter nicht auslöst. Die Leistungssteigerung der Lokomotiven,
insbesondere die Erhöhung der Fahrmotorströme, die sich bei Fahrzeugen für
50, Hz ergibt, führt nun dazu, daß dieFahrmotor-Trennschütze immer größere
Abmessungen erhalten müssen, wenn sie den gestellten Anforderungen bei der Einzelabschaltung
eines Fahrmotors infolge von Kurzschlüssen oder Störungen entsprechen sollen. Dies
ist aber einerseits unerwünscht, weil sich eine bedeutende Gewichtssteigerung für
die Trennschütze ergibt, andererseits ist der Lokomotivraum auf das äußerste beschränkt,
so daß die Unterbringung immer größerer Trennschütze erhebliche Schwierigkeiten
bereitet.
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Es ist unter anderem bereits ein Überstromschutz für Bahnbetrieb bekannt,
bei dem ein mit zwei Wicklungen ausgeführter Kurzschlußschalter vorgesehen ist,
der beim Ansprechen einer Schmelzsicherung eine Schaltverbindung so lange aufrechterhält,
bis das Netz als solches an anderer Stelle abgeschaltet ist. Bei einem anderen bekannten
Überstromschalter für Triebwagen, der gleichfalls mit zwei getrennten Wicklungen
ausgeführt ist, wird die eine dieser Wicklungen mit Hilfe eines Zeitrelais erst
dann eingeschaltet, wenn der überstrom eine bestimmte Zeit hindurch andauert, so
daß auch dann noch eine Abschaltung erfolgt, wenn der Überstrom in der Hauptwicklung
für sich allein nicht zu einem Ansprechen des Überstromschalters ausreicht. Bei
solchen Einrichtungen wird also die Ab-
schaltung in manchen Fällen nicht
gleich beim Auftreten des Kurzschlusses, sondern erst dann durchgeführt, wenn noch
eine zweite Bedingung 'erfüllt is't.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Wechselstromtriebfahrzeuge,
bei denen mit einem Hauptschalter noch besondere Fahrmotor-Trennschütze zusammenarbeiten,
den Aufwand für die Trennschütze herabzusetzen und auf diese Weise ein für die schweren
Bedingungen des Bahnbetriebes geeignetes Schutzsysteinzu schaffen, das trotz des
geringen Aufwandes einen wirksamen Fahrmotorschutz beim Auftreten von Überlastungen
und Störungen er-Möglicht.
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Eine Schutzschaltung für Wechselstromlokornotiven mit mehreren Fahrmotoren
oder Fahrmotorgruppen, die in Parallelschaltung arbeiten, bestehend aus einem Hauptschalter
für alle Fahrmotoren und aus den einzelnen Fahrmotoren oder Fahrmotorgruppen zugeordneten
Trennschützen, wird nach der Erfindung dadurch verbessert, daß die den Auslösestromkreisen
der einzelnen Fahrmotoren bzw. Fahrrnotorgruppen zugeordneten Trennschütze nur für
einen Bruchteil der Kurzschlußleistung des zugehörigen Fahrmotors bzw. der zugehörigen
Fahrmotorgruppe bemessen und mit magnetisch arbeitenden Zeitkreisen für die Verzögerung
ihres Ansprechens ausgerüstet werden.
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Eine Schutzschaltung nach der Erfindung macht es beispielsweise möglich,
bei Überlastungen der einzelnen Fahrmotoren die Abschaltung der zugehörigen Trennschalter
so zu verzögern, daß bei kurzzeii.igen überlastungen von nur wenigen bzw. einigen
Sekunden die Trennschütze noch eingeschaltet bleiben; eine Abschaltung wird erst
dann herbeigeführt, wenn die Überlastung längere Zeit anhält. Außerdem ermöglicht
aber die Schutzschaltung nach derErfindung, daß bei Kurzschlüssen und größeren Überströmen
mit Sicherheit eine Fahrmotorabschaltung durch den Hauptschalter vor Ausschaltung
der Trennschütze herbeigeführt wird. Dabei hat die Schutzschaltung nach der Erfindung
den Vorteil, daß die Trennschütze nicht mehr für die auftretende Kurzschlußleistung
bemessen zu werden brauchen. Sie können vielmehr mit wesentlich verringerten Abmessungen
un - d für eine verhältnismäßig kleine Schaltleistung ausgeführt werden.
Ein weiterer Vorteil der Schutzschaltu - ng nach der Erfindung besteht darin,
daß infolge der Anwendung
elektrischer Zeitkreise zur Verzögerung
des Ansprechens eine größtmögliche Unempfindlichkeit gegen Störungen erreicht ist.
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Vorzugsweise kan die Schutzschaltung nach der Erfindung so ausgeführt
werden, daß in dem die Spule eines AuslÖserelais enthaltenden Stromkreis über ein
elektrisches Ventil eine Zähldrosselspule eingeschaltet ist, die durch Impulse eines
Sättigungswandlers beim Ansprechen eines Überstrornrelais innerhalb einer gewissen
Zeit ummagnetisiert wird, wobei sich beim Erreichen der Sättigungsgrenze eine die
Betätigung des Auslöserelais ermöglichende Stromsteigerung in dem Auslösestromkreis
ergibt.
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Im folgenden soll eine Schutzschaltung nach der Erfindung an Hand
eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden: In der Zeichnung bedeutet
1 eine Fahrleitung, von der über den Stromabnehrner2 und den mit einer stromabhängigen
Auslöseeinrichtung versehenen Hauptschalter 3 der Lokomotivtransforrnator
4 gespeist wird. An die nicht näher bezeichnete Sekundärwicklung des Lokomotivtransformators
4 sind über das Regelschaltwerk5 und die Schaltdrosselspule5a in Parallelschaltung
die Fahrmotoren 6 angeschlossen. Im Stromkreis jedes der Fahrmotoren
6 liegt ein Trennschütz 7, durch das der zugehörige Fahrmotor-Stromkreis
geöffnet wird und Störungen durch Ab-
schaltung des Fahrrnotors vermieden
werden. 10 sind den einzelnen Fahrmotor-Stromzweigen zugeordnete Stromwandler,
die auf Überstromrelais 11 einwirken. Außerdem ist noch Vorsorge getroffen,
daß eine Auslösespule 3a des Hauptschalters 3 über nicht näher bezeichnete
Wandler, von denen nur einer dargestellt ist, mit den einzelnen Fahrmotor-Stromkreisen
bzw. den Stromkreisen der Wandler 10 so gekoppelt ist, daß beim Auftreten
von Kurzschlußströmen oder größeren Überströmen durch die Auslösespule3a der Hauptschalter
3 zur Auslösung gebracht wird.
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Der Auslösestromkreis weist im wesentlichen den Stromwandler
10, der den Strom eines Fahrmotors erfaßt, das Überstromrelais
11, einen Zeitkreis 14 und ein Hilfsrelais 15 mit einer Schaltspule
15 a und einer Haltespule 15 d auf. Der Schaltkontakt 11 b
des Überstromrelais 11 liegt dabei nicht unmittelbar in dem Auslösestromkreis
für das Trennschütz 7, sondern in dem zwischengeschalteten Zeitkreis 14,
der die Schaltspule 15a des Hilfsrelais 15 zur Abschaltung des Trennschützes
7 enthält. Der Zeitkreis 14 weist eine Zähldrosselspule 16 mit Eisenkern,
einen Gleichrichter 17 sowie einen Sättigungswandler 18 auf. Der Sättigungswandler
18 ist primärseitig in den von dem Stromwandler 10 gespeisten Stromkreis
der Spule 11 a des Überstromrelais 11 eingeschaltet. Das Hilfsrelais
15 ist mit dem Auslösekontakt 15 b für das Trennschütz 7 und
mit dem Haltekontakt 15 c für einen Haltestromkreis mit der Haltespule
15 d versehen, durch den das Hilfsrelais 15 nach seinem Ansprechen
in der Atisschaltstellung gehalten wird, wodurch eine Wiedereinschaltung des zugeordneten
Trennschützes 7
blockiert ist. In dem Haltestromkreis liegt ein mehrpoliger
Druckknopfschalter20, der nach Wiederherstellung der Betriebsfähigkeit des Fahrmotors
gestattet, das die Blockierung des Trennschützes 7 bewirkende Hilfsrelais
15 mit Hilfe des Kontaktes 20 a
wieder auszuschalten und gleichzeitig
die Zähldrosselspule zu entmagnetisieren, um die Auslöseeinrichtung mit dem Zeitkreis
14 wieder betriebsfähig zu machen. Hierzu dient das obere Kontaktpaar 20b-20t des
Druckknopfschalters 20, durch das die Zähldrosselspule 16 vorübergehend so
an eine Gleichspannungsquelle + - angeschlossen wird, daß die Zähldrosselspule
wieder bis auf einen bestimmten Remanenzwert entrnagnetisiert wird.
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Nachfolgend soll die Wirkungsweise der Schutzschaltung nach der Erfindung
erläutert werden: Tritt während der Fahrt der Lokomotive an einem der Fahrmotoren
6 eine Überlastung auf, so wird - sobald der Fahrstrom einen bestimmten
Wert überschreitet - die Erregung des Überstromrelais 11 auf den Ansprechwert
gebracht und dadurch mit Hilfe des Schaltkontaktes 11 b der Zeitkreis
geschlossen. Ist die Überlastung, z. B. bei Schaltstößen, nur von kurzer Dauer und
fällt diese weg, bevor die im Zeitkreis eingestellte Zeit abgelaufen ist, so tritt
keine Wirkung ein. Wenn dagegen die Überlastung länger andauert, so spricht dasHilfsrelais
15 an, sobald dieZähldrosselspule 16 ausreichend entmagnetisiert ist.
Diese Entmagnetisierung der Zähldrosselspule 16 erfolgt dabei durch Spannungs-
bzw. Stronistöße des Sättigungswandlers 18. Die Bemessung der Zähldrosselspule
16
im Verhältnis zur Bemessung des Sättigungswandlers 18 ist so getroffen,
daß erst nach einer größeren Anzahl von Spannungsimpulsen, die von der Sekundärwicklung
des Sättigungswandlers 18 gegeben werden, die Entmagnetisierung der Zähldrosselspule
16 erreicht wird und der in dem Zeitkreis 14 auftretende Strom nach Überschreitung
des Sättigungsknickes für den Eisenkern der Zähldrosselspule stark ansteigt. Hierdurch
aber werden ein Ansprechen des Hilfsrelais 15 und eine Unterbrechung des
Haltestromkreises des zugeordneten Trennschützes 7 herbeigeführt. Das Hilfsrelais
15 hält sich über den Haltekontakt 15 c in in der Auslösestellung
fest.
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Tritt an Stelle einer geringfügigen Überlastung in einem der Fahrmotor-Stromkreise
ein Kurzschluß auf, so wird hierdurch unabhängig von dem Ansprechen des Überstrornrelais
11 über die Auslösespule 3 a eine Schnellauslösung des Hauptschalters
3 herbeigeführt. Die Ausschaltung des Hauptschalters 3 vor der Ausschaltung
des Trennschützes 7 ist auch in diesem Fall sichergestellt, da durch die
Wirkung des Zeitkreises 14 das Ansprechen des Trennungsschützes 7 verzögert
wird.
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Der Erfindungsgedanke ist nicht auf die an Hand des Ausführungsbeispieles
erläuterte Schutzschaltung beschränkt. Auch könnenEinzelheiten der angegebenen Schaltung
in vorteilhafter Weise abgeändert oder ergänzt werden. Mit Vorteil werden den Relais
Anzeigeeinrichtungen zugeordnet, durch die beispielsweise das Ansprechen der Hilfsrelais
15 sowie der Überstromrelais 11 angezeigt und dem Lokomotivführer
sichtbar gemacht wird. Durch gleichzeitiges Ansprechen der den Relais
15 und 11 zugeordneten Anzeigevorrichtung wird, wenn der Hauptschalter
3 nicht ausgelöst worden ist, dem Lokomotivführer angezeigt, daß einer der
Fahrmotoren aus irgendeinem Grunde eine gewisse Zeit überlastet war. Hat jedoch
nur eine der den Überstrornrelais 11 zugeordneten Anzeigevorrichtungen angesprochen
und ist gleichzeitig der Hauptschalter 3 ausgelöst, so ist dies für den Lokomotivführer
ein Zeichen dafür, daß in einem der Fahrmotoren-Stromkreise ein Kurzschlußstrom
aufgetreten war. Eine erneute Einschaltung der Fahrmotoren darf daher erst nach
Überprüfung des abgeschalteten Fahrmotor-Stromkreises erfolgen.