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Einrichtung zum Speisen von Schienenbremsen mit je einer einzigen
Erregerwicklung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Speisen von Schienenbremsen
mit je einer einzigen Erregerwicklung, die an das Netz und einer davon durch Sperrzellen
abgesperrten, unabhängigen zweiten Spannungsquelle mit niedrigerer Spannung angeschlossen
sind und bei Ausfall der Speisung aus dem Netz von der anderen Spannungsquelle unterbrechungslos
und unter Beibehalten der Polarität gespeist werden.
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Es ist bekannt, mit einer einzigen Erregerwicklung ausgerüstete Schienenbremsen
über einen Vorwiderstand an das Fahrleitungsnetz und gleichzeitig über einen zweiten
Vorwiderstand unter Beibehalten der Polarität an den generatorischen Bremsstromkreis
parallel zu dem Bremsregelwiderstand so anzuschließen, daß bei Ausbleiben der Spannung
der einen oder anderen Spannungsquelle keine Unterbrechung des Stromes in den Schienenbremsen
eintritt. Dabei verhindert eine gegen die Fahrdrahtspannung geschaltete Sperrzelle
einen Stromfluß aus der Fahrleitung in den generatorischen Bremsstromkreis. Diese
bekannte Schaltung ist aber störanfällig, weil die generatorische Bremsspannung
beim Überbremsen der Motoren so stark heruntergeht, daß die Schienenbremsen dann
keine ausreichende Bremswirkung hervorrufen können. Zudem hängt die Bremsspannung
der Motoren auch von der jeweiligen Geschwindigkeit ab. Obgleich in diesen beiden
Fällen eine Kompensation dadurch eintritt, daß die Schienenbremsen aus der Fahrleitung
gespeist werden, wenn deren Spannung größer als die Spannung der bremsenden Motoren
ist, muß damit gerechnet werden, daß die Fahrdrahtspannung gelegentlich ausfällt,
beispielsweise bei Überlastung des Fahrleitungsnetzes, bzw. so weit heruntergeht,
daß die Schienenbremsen dann keine nennenswerte Bremskraft ausüben können. Zudem
wirkt es sich bei dieser bekannten Bremsschaltung nachteilig aus, daß bei jedem
Bremsvorgang infolge der abnehmenden Geschwindigkeit die generatorische Spannung
unter die Netzspannung bis auf Null abfällt, so daß immer selbsttätig von der generatorischen
Spannung auf Erregung der Schienenbremsen mit Netzspannung übergegangen werden muß.
Vom Zeitpunkt des überganges an ist dann keine Sicherheit mehr bei einem gleichzeitigen
Ausbleiben der Fahrdrahtspannung vorhanden. Bei hoher Bremsgeschwindigkeit werden
die Schienenbremsen übererregt und damit unzulässig stark thermisch belastet, obgleich
ihre magnetische Zugkraft schon bei Speisung aus der Fahrleitungsspannung im Bereich
der Sättigung des magnetischen Kreises liegt. Von Nachteil ist es auch, daß bei
Auftreten eines Motordefektes keine Ankerspannung mehr vorhanden ist. Ein Motordefekt
kann aber auch einen Kurzschluß im Fahrleistungsnetz verursachen und somit zum Ausfall
des Fahrleitungsnetzes führen. Das hätte aber zur Folge, daß die Schienenbremsen
überhaupt keine Bremswirkung hervorrufen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile dieser bekannten
Schienenbremsschaltung zu vermeiden und eine Einrichtung zum Speisen von Schienenbremsen
zu schaffen, die eine große Betriebssicherheit gewährleistet, wobei die Einrichtung
so auszubilden ist, daß die zweite Spannungsquelle in Form einer im Fahrzeug schon
vorhandenen Kleinspannungsbatterie nur bei Ausfall der ersten Spannungsquelle in
Form der Fahrleitungsspannung zur Stromlieferung für die Schienenbremsen herangezogen
wird.
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Als Lösung der Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die
Erregerwicklung oder Gruppen mehrerer paralleler Erregerwicklungen unter Vorschalten
von Sperrzellen bei Netzspeisung in Reihenschaltung an das Netz sowie über weitere
Sperrzellen an eine Sammlerbatterie anschließbar sind und daß die einzelnen Erregerwicklungen
bzw. die Gruppen ohne Unterbrechen und Richtungsänderung des Stromflusses durch
ein bei Ausfall der Speisung aus dem Netz ansprechendes Relais parallel an die Sammlerbatterie
anschaltbar sind.
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Auf Grund des Zusammenwirkens der Erregerwicklungen mit zwei konstanten
und voneinander unabhängigen Spannungsquellen ist die Anlage unabhängig von der
jeweiligen beim Bremsen vorhandenen Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Nach einem weiteren Merkmal gemäß der Erfindung werden die Gruppen
von Erregerwicklungen
durch je einen Relaiskontakt parallel geschaltet.
Erfindungsgemäß können die Relaiskontakte durch Sperrzellen ersetzt werden, wobei
dann im Parallelstromkreis nur ein einziger Relaiskontakt in der gemeinsamen Rückleitung
vorgesehen ist. Es ist nach der Erfindung weiterhin vorgesehen, ein Differentialrelais
anzuordnen, dessen beide Wicklungen bei Netzbetrieb von der Netzspannung und der
Batteriespannung in einander entgegenwirkender Weise so erregt sind, daß das Relais
in Ruhe bleibt, und daß bei Ausfall der Netzspannung allein die Sammlerbatterie
ihre Relaiswicklung erregt und das Relais zum Ansprechen bringt und daß zum Ausgleich
der Spannungsabfälle in den weiteren Sperrzellen Ausgleichswiderstände in den betreffenden
Teilstromkreisen vorgesehen sind.
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Ein wesentlicher Vorteil des Gegenstandes nach der Erfindung besteht
darin, daß bei Speisung aus dem Fahrleitungsnetz die stromsparende Reihenschaltung
bzw. Reihenparallelschaltung angewendet wird, während die einzelnen Schienenbremsen
bzw. Gruppen von Schienenbremsen gleichzeitig zueinander parallel an die Sammlerbatterie
angeschlossen sind. Die Schienenbremsen erhalten also bei entsprechender Bemessung
ihres Vorwiderstandes bei Speisung aus der Sammlerbatterie eine gleich große magnetische
Durchflutung wie bei Speisung aus dem Fahrleitungsnetz. Es ist charakteristisch
für die Einrichtung nach der Erfindung, daß durch die Einschaltung von Sperrzellen
zwischen den miteinander in Reihe liegenden Schienenbremswicklungen trotz der angewendeten
Reihenschaltung ein Kurzschluß der Sammlerbatterie verhindert wird. Im Hauptbremskreis,
d. h., in der Reihenschaltung der Schienenbremsen, liegen keine Schaltkontakte des
Differentialrelais, sondern nur kontaktlose Bauelemente, wodurch ein Maximum an
Betriebssicherheit erreicht wird. Sollte ein Defektwerden des Differentialrelais
eintreten, so daß dieses bei Ausbleiben der Fahrdrahtspannung seine Umschaltkontakte,
welche die Schienenbremswicklungen an die Spannung der Sammlerbatterie schalten,
nicht schließen kann, tritt trotzdem die volle Bremswirkung eines Teiles der Schienenbremsen
ein. Die als kontaktlose Bauelemente dienenden Sperrzellen ergeben darüber hinaus
den Vorteil, daß sie die Induktionsspannungsspitzen beim Ein- und Ausschalten der
Schienenbremsen, die bekanntlich zum Durchschlag der Wicklungsisolation führen können,
auf einen ungefährlichen Wert herabsetzen und somit die Sehienenbremswicklungen
besser als parallelgeschaltete und Energie verbrauchende Schutzwiderstände vor überspannungen
schützen.
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Nachstehend ist die Erfindung an Hand einiger in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen F i g. 1 bis 3 Schaltungsanordnungen
für Schienenbremsen.
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Gemäß F i g. 1 sind vier Schienenbremswicklungen S1, S2, S3 und S4
bei Fahrdrahtspeisung in Reihe geschaltet. Der Fahrdraht F führt beispielsweise
eine Spannung von 600 V, die über einen zum Schutz der gesamten Einrichtung vorgesehenen
Selbstschalter A an die Anlage angeschlossen wird. Ein Brernssehalter B ist mit
zwei Kontakten Bi und B2 versehen. Während der Kontakt Bi dazu dient, die vier Schienenbremswicklungen
an den Fahrdraht F zu schalten, wird mit Hilfe des Kontaktes B2 eine Sammlerbatterie
C eingeschaltet, aus welcher die Schienenbremswicklungen bei Ausbleiben der Fahrdrahtspannung
gespeist werden. Mit Hilfe eines Vorschaltwiderstandes W wird beim Schließen des
Kontaktes B des Bremsschalters B die den Schienenbremsen zugeführte
Fahrdrahtspannung herabgesetzt.
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Sperrzellen V1, V2 und V3 sind zwischen den in Reihe liegenden Schienenbremswicklungen
S1 bis S4 eingeschaltet. Weitere Sperrzellen V11, V12 und V13 liegen in einer von
der Sammlerbatterie C über den Schaltkontakt B2 führenden Leitung, derart, daß die
Spannung der Sammlerbatterie C auf den Verbindungspunkt eines Vorwiderstandes W
mit der Schienenbremswicklung S1, den Verbindungspunkt der Sperrzelle Vl mit der
Schienenbremswicklung S2 und außerdem auf den Verbindungspunkt der Sperrzelle V2
mit der Schienenbremswicklung S3 gegeben wird. Zum selbsttätigen Umschalten der
Schienenbremswicklungen vom Fahrdraht F auf die Sammlerbatterie C dient ein Differentialrelais
D, dessen Schaltkontakte mit D2, D4 und D6 bezeichnet sind. Das Differentialrelais
D besitzt zwei einander entgegenwirkende Spannungswicklungen Da und Db. Diese
beiden in Reihe geschalteten Wicklungen Da
und Db sind an einen Teil der dem
Fahrdraht F entnommenen Spannung angeschlossen und liegen mit ihrem anderen Ende
an Erde. Bei dem Ausführungsbeispiel sind diese miteinander in Reihe geschalteten
Wicklungen Da und Db an die Verbindungen zwischen den Schienenbremswicklungen
S2 und S3 angeschlossen, die bei 600 V Fahrdrahtspannung und geeigneter Bemessung
des Vorwiderstandes W eine Spannung von 60 V führt. Außerdem ist der mittlere Anzapfpunkt
X zwischen den beiden Relaisspulen Da und Db über eine Sperrzelle V, und
den Verbindungkpunkt y mit der Sammlerbatterie C verbunden. Die Spannungsverhältnisse
sind hierbei so gewählt, daß normalerweise die dem Anzapfpunkt X zugeführte Spannung
gleich der Hälfte der den beiden in Reihe geschalteten Relaiswicklungen ist, d.
h. 30 V beträgt.
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Wird nun der Bremsschalter B mit seinen Kontak@-ten Bi und B2 geschlossen,
so erhalten zunächst die in Reihe geschalteten Schienenbremswicklungen Si bis S4
vom Fahrdraht einen Strom JF, der durch die ausgezogenen Pfeile angedeutet ist.
Das Differentialrelais befindet sich, da die Wirkung seiner Spannungswicklungen
Da und Db sich gegenseitig aufhebt, in der Ausschaltstellung. Dann kann,
wenn die Fahrdrahtspannung auch unter 600 V absinken sollte, kein wesentlicher Strom
aus der Sammlerbatterie C, deren Nennspannung bei dem gewählten Ausführungsbeispiel
24 V beträgt, durch die Wicklung Db nach Erde fließen. Das Differentialrelais bleibt
daher im ausgeschalteten Zustand, demzufolge sind seine Kontakte D2, D4 und Dg geöffnet.
Bleibt nun aber die Fahrdrahtspannung aus, beispielsweise wenn, der überstromschalter
A abgeschaltet hat, so wird der Stromfluß durch die beiden einander entgegengeschalteten
Relaiswicklungen Da und Db unterbrochen. Das hat zur Folge, daß nunmehr über die
Sperrzelle V5 und die Mittelanzapfung X von Da
und Db von der Sammlerbatterie
C ein Strom I,1 (gestrichelt gezeichnet) durch die Wicklung Db fließt, der das Differentialrelais
D zum Ansprechen bringt. Infolgedessen werden die Kontakte D2, D4 und D., geschlossen.
Dadurch werden alle Schienenbremswicklungen Sf bis S4 in Parallelschaltung von der
Sammlerbatterie
C gespeist (vgl. die gestrichelten Pfeile für 1c1 in der Relaiswicklung Db und
1, [gestrichelt gezeichnet] in allen vier Schienenbremswicklungen), wobei
die Ausbildung der Schaltung bewirkt, daß der Strom 1c in allen vier Schienenbremswicklungen
bei Speisung aus der Sammlerbatterie C im gleichen Sinne verläuft wie bei der vorher
erfolgten Speisung aus dem Fahrdraht F.
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In F i g. 2 ist eine Schaltung für einen sechsachsigen Gelenkwagen
dargestellt, der mit insgesamt sechs Schienenbremsen bzw. Schienenbremswicklungen
Si bis S6 ausgerüstet ist. Hierbei sind jeweils die beiden parallelgeschalteten
Schienenbremsen S1, S2 und S3, S4 sowie S5, S" gruppenweise in Reihe geschaltet,
wobei zwischen den einzelnen Gruppen Sperrzellen V21 und V22 vorhanden sind. Zur
Umschaltung von Fahrleitungsspeisung auf Speisung aus der Sammlerbatterie C dient
wieder ein Differentialrelais D, welches in gleicher Weise, wie bereits an Hand
der F i g. 1 erläutert worden ist, arbeitet und dessen Mittelanzapfung X über die
Sperrzelle V5, die Klemme y und den Bremsschalterkontakt B2 mit der Sammlerbatterie
C verbunden ist. Bei dieser Schaltung werden insgesamt nur zwei Kontakte D11 und
D12 an dem Differentialrelais D benötigt, wobei die Stromzufuhr von der Sammlerbatterie
C über die Sperrzellen V14 und V13 erfolgt. Zum Ausgleich der Spannungsabfälle in
den Sperrzellen V14 und V13 können Ausgleichswiderstände AWl und A W2 vorgesehen
werden.
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In F i g. 3 ist eine Abänderung der Schaltung nach F i g. 2 dargestellt,
bei der das Differentialrelais D nur einen einzigen Kontakt D21 in der gemeinsamen
Rückleitung aufweist. Hierbei sind jedoch an Stelle der Relaiskontakte D11 und D12
(vgl. F i g. 2) in den Zuleitungen zu den Verbindungen der oberen bzw. unteren Schienenbremsgruppe
Sperrzellen V31 und V32 erforderlich.