DE1440155C - Elektrische Schutzschaltung fur meh rere elektrische Verbraucher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schutz- bald nur noch ein Verbraucher funktionsfähig bleibt, j schaltungen für mehrere (n) elektrische Verbraucher, ist nichts mehr vorhanden, mit dem ein entsprechen-j insbesondere elektromagnetische Kupplungen für der Vergleichseines Betriebs angestellt werden kann. Servomotoren einer Flugzeug-Steueranlage, die je- Insbesondere unter'den. Umständen, bei denen die weils in einem ihnen zugeordneten Stromzweig von 5 Schaltung mit elektromagnetisch betätigten Kuppeiner eigenen Stromquelle gespeist sind und über je lungen von Servomotoren in den verschiedenen Uneinen dem Stromzweig zugeordneten Ein- und Aus- terkanälen einer Flugzeug-Steueranlage verwendet schalter sowie über ein Schaltelement eines dem wird, besteht der Vorteil, daß alle; Servomotoren von Stromzweig zugeordneten Überwachungsrelais schalt- der Ruderfläche getrennt werden* wenn der erforderbar sind, wobei eine bei Störungen im Verbraucher- io liehe Grad der Überwachung eines sicheren Betriebs bereich selbsttätig wirksam werdende Schaltvorrich- der Anlage bei der Steuerung der entsprechenden tung vorgesehen ist, die den Verbraucher des betref- Ruderfläche nicht mehr gegeben ist. fenden Stromzweiges¹ abschaltet. - ·. Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen

Elektrische Schutzschaltungen dieser Art finden elektrischen Schutzschaltung sind in der nachfolgenbeispielsweise bei Flugzeug-Steueranlagen Anwen- 15 den Beschreibung und in den Unteransprüchen entdung, bei denen eine Multiplextechnik verwendet halten.

wird, wo jeder Servo-Steuerkanal, der jeweils die Eine Anzahl von Ausführungsformen der erfin-

Quer-, Höhen-oder Seitenruder steuert, in Form von dungsgemäßen Schutzschaltung wird nunmehr an drei (oder mehr) nominell identischen Unterkanälen Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeiohvorgesehen ist, die parallel zueinander arbeiten. Die ao nungen ausführlicher beschrieben, und zwar zeigt verschiedenen Unterkanäle dieses Servo-Steuerkanals bzw. zeigen ^; \

werden mit nominell identischen Steuersignalen ge- Fig. IA die Schaltungsanordnung einer einfachen

speist, so daß sie, vorausgesetzt, daß sie korrekt ar- Reihenkombination zur Verwendung in einem Strombeiten, zusammenwirken, um einander bei der Steue- zweig eines ringförmigen Hauptnetzes, rung der Bewegung der jeweiligen Ruderfläche zu as F i g. 1B die Schaltungsanordnung einer einfachen unterstützen. Aus Sicherheitsgründen wurde bereits Parallelkombination zur Verwendung in einem vorgeschlagen, die Servomotoren der Unterkanäle Stromzweig eines sternförmigen Hauptnetzes, mit der Ruderfläche über individuelle elektromagne- Fig. 2A eine erfindungsgemäße Schaltungsanord-

tisch betätigte Kupplungen zu kuppeln und die An- fiung, bei welcher n—3 ist und das Hauptnetz die Ordnung so zu treffen, daß, wenn irgendeiner der 30 Form eines Ringes und das angeschlossene Netz die Unterkanäle versagt und in Nichtübereinstimmung Form eines Sternes hat, .,

mit den beiden Unterkanälen arbeitet, die elektrische Fig. 2B die Schaltungsanordnung gemäß Fig.2 A,

Erregung der Kupplung in diesem Unterkanal unter- jedoch dadurch abgeändert, daß das angeschlossene brochen wird, um den zugeordneten Servomotor von Sternnetz durch ein gleichwertiges Maschennetz erder Ruderfläche zu trennen. Die elektrische Schal- 35 setzt ist,

tung, die zur Steuerung der Erregung der Kupplungen F i g. 3 A die Schaltungsanordnung gemäß F i g. 2 A,

vorgesehen ist, muß in einer solchen Weise arbeiten, abgeändert dadurch, daß das ringförmige Hauptnetz daß sie sicherstellt, daß Sicherheitsnormen aufrecht- durch ein gleichwertiges Sternnetz ersetzt ist, erhalten werden, selbst nachdem der fehlerhafte Un- Fig. 3B die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 A,

terkanal ausgeschaltet worden ist. 40 abgeändert, indem das angeschlossene Ringnetz durch

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ein gleichwertiges Sternnetz ersetzt ist, elektrische Schutzschaltung der genannten Art zu Fig. 4 eine erfindungsgemäße Schaltungsanord-

schaffen, die ein hohes Maß von Sicherheit bietet. nung, bei welcher η=4 ist und das Hauptnetz Ring-

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der eingangs form hat,

erwähnten elektrischen Schutzschaltung erfindungs- 45 Fig. 5A einen Teil der erfindungsgemäßen Schalgemäß sämtliche(/i) Stromzweige über Verbindungs- tungsanordming eines Netzes in dem allgemeinen leitungen polaritäts- bzw. phasenrichtig zu einem Falle, in welchem η Arme im ringförmigen Haupt-Ring oder einem Stern mit η Armen geschaltet, und netz vorhanden sind,

parallel zu dieser Ring- bzw. Sternschaltung ist eine F i g. 5 B und 5 C Diagrammdarstellungen zur Erweitere Ringschaltung oder eine dieser gleichwertige 50 läuterung des Betriebes ,der; Schaltungsanordnung Sternschaltung vorgesehen, die aus η Steuerleitungen gemäß Fig. 5A, während

gebildet ist, in welche jeweils zusätzliche Schalt- Fig. 6A und 6B Schaltungsanordnungen von

elemente der den einzelnen Stromzweigen zugeord- weiteren Reihenkombinationen wiedergeben, welche neten Überwaehungsrelais derart eingeschleift sind, - ■· an Stelle der in Fig. 1A gezeigten verwendet werden, daß bei Ausfall einzelner Verbraucher der letzte 55 ; Die an Hand der.Zeichnung zu beschreibenden funktionsfähige Verbraucher mit abgeschaltet wird, Ausführungsformen sind für eine bestimmte Äiiwensobald auch der vorletzte Verbraucher ausfällt. dung entwickelt bzw. konstruiert worden, nämlich

Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Schutz- für Schutzschaltungen zur Verwendung in einem schaltung hat das Abschalten des letzten funktions- Autopiloten für ein Flugzeug. Diese Anlage weist fähigen Verbrauchers gleichzeitig mit dem vorletzten 60 drei Kanäle auf, nämlich Querruder-, Höhenruder-Verbraucher den Vorteil, daß die ganze Anlage da- und Seitenruderkanäle, und jeder Hauptkanal hat durch vollständig abgeschaltet wird, sobald es nicht drei oder mehr gleiche Unterkanäle, wobei jeder mehr möglich ist, eine sichere Überwachung des Be- Unterkanal eines Hauptkanals mit praktisch identriebs zu erreichen. Wenn zwei Verbraucher funk- tischen Steuersignalen, welche eine allgemeine SoIltionsfähig sind, ist es noch möglich, eine sichere Be- 65 größe darstellen, gespeist wird und einen Servomotor triebsüberwachung der Anlage dadurch zu gewähr- aufweist, welcher von einer elektromagnetisch betrieleisten, daß der individuelle Betrieb des einen Ver- , benen Kupplung mit dem oder den mechanischen brauchers mit dem des anderen verglichen wird; so- Gestängen für die Betätigung bzw. Verstellung der

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entsprechenden Flugzeug-Ruderfläche oder -flächen des Relais AA herstellt, um auf diese Weise einen

gekuppelt ist. Ein Drehmomentschalter ist mit jeder Stromkreis zur Erregung des Relais AA herzustellen.

Kupplung verbunden, wobei jeder Drehmoment- Wenn dies geschehen ist, wird der Kontakt 4,41

schalter die Größe des Drehmomentes, welches von schließen, und die Arbeitsspule der Kupplung IA

der Kupplung auf das mechanische Gestänge ausge- 5 wird dann auf das Freigeben des »Ein«-Drucktasters

übt wird, begrenzt, damit es kleiner ist als ein vorbe- hin erregt werden, vorausgesetzt, daß die Kontakte

summier Wert, und der einen elektrischen Schalter des Ausschalters 5 A und des Drehmomentschalters

in jedem Falle betätigt, um das Drehmoment zu be- 6 A geschlossen sind und der Kanalschalter auf »Ein«

grenzen. Diese Drehmomentschalter werden beispiels- steht.

weise wirksam, falls infolge einer Störung bzw. eines io Es ist hervorzuheben, daß vorstehend nur eine

Fehlers in einem der Nebenkanäle einer der Servo- einzelne Grundschaltung beschrieben worden ist und

motoren eines Kanals bestrebt ist, die angeschlossene daß die »Aus«-Drucktaste 5 A oder die Kontakte 6 A

Flugzeug-Ruderfläche anders als die restlichen Servo- des Drehmomentschalters nach Bedarf ergänzt wer-

motoren dieses Kanals zu betätigen bzw. zu ver- den können durch andere Ruhekontakte, verbunden

stellen. Es können auch andere Schutzeinrichtungen 15 mit anderen Schutzeinrichtungen, wobei sich die

in jedem Nebenkanal vorgesehen sein, wobei jede in letztgenannten Kontakte beim Auftreten bestimmter

der bekannten Art und Weise angeordnet oder ein- Fehlerzustände öffnen. Es ist auch ersichtlich, daß

gerichtet ist, um einen elektrischen Schalter zu betä- die Reihenfolge, in welcher die verschiedenen EIe-

tigen, wenn eine möglicherweise gefährliche Störung mente innerhalb des Stromzweiges verbunden sind,

in dem betreffenden Unterkanal auftritt. Beispiels- 20 nicht wichtig ist; eine Ausnahme hiervon besteht nur

weise kann dort ein Relais vorhanden sein, welches insoweit, als es möglich sein muß, das Relais AA mit

auf Fehler in der Kraftstoffzuführung, auf Versagen HiKe eines Drucktasters oder irgendeiner anderen

des Ausgangs eines Hilfsverstärkers, auf Abfall des entsprechenden Schalterform zu erregen, welche

in der Bezugsphase eines Zweiphasen-Induktions- einen Stromkreis über die Spule von Relais AA und

motors, der als Servomotor benutzt wird, fließenden 25 die Spannungsquelle 2 A schließt, ohne die Spule der

Stromes oder auf das Auftreten anderer bedeutender Kupplung IA zu erregen.

Fehlerzustände anspricht. Es wird von dem System Unter normalen Umständen ist jeder Kurzschluß gefordert, daß die Kupplung eines jeden Unterkanals der Quelle 2 A, der sich aus der Betätigung des gelöst bzw. ausgerückt werden soll, wenn der Dreh- Drucktasters 9 A ergeben kann, vernachlässigbar; es momentschalter dieses Nebenkanals betätigt wird 30 können jedoch leicht Maßnahmen getroffen werden, oder wenn irgendwelche der anderen Schutzeinrich- um die Wirkung notfalls zu vermeiden. Beispielsweise tungen, die mit diesem Unterkanal im Zusammen- kann ein normalerweise geschlossener Sicherheitshang stehen, betätigt werden. Solange dort mehr als kontakt des Relais AA vorgesehen werden, um den zwei Kupplungen eingerückt sind, ist es erforderlich, Anlaßstromkreis über den betätigten Drucktaster daß nur die Kupplung des fehlerhaften Unterkanals 35 9 A zu unterbrechen, sobald die Stromstärke ausausgerückt werden soll oder wird; wenn aber nur reicht, um das Relais AA und mit diesem die Kuppzwei Kupplungen eingerückt bleiben, ist es notwen- lung IA zu betätigen.

dig, daß beide dann ausgerückt werden, wenn eine Fig. IB veranschauücht die Schaltungsanordnung Störung in einem der beiden betreffenden Unter- einer grundsätzlichen Parallelkombination, welche kanäle auftritt. 40 bei sternförmigem Hauptnetz verwendet werden kann, F i g. 1A zeigt die Schaltungsanordnung einer ein- wobei die Kombination die äquivalente Parallelschalzelnen Reihenkombination, welche als Erregerkreis tung zu der in F i g. 1 veranschaulichten Reihenkomfür die Kupplung eines Unterkanals benutzt werden bination ist. Diese Kombination setzt sich zusammen kann, wobei diese Reihenkombination dazu bestimmt aus einer Gleichstromquelle 10^4, welche mit der Arist, einen Stromzweig einer Schaltungsanordnung zu 45 beitsspule eines spannungsbetätigten Gleichstrombilden, bei welcher das Hauptnetz ein Ring ist. Wie relais HA parallel geschaltet ist, aus dem Ruhekonaus F i g. 1A hervorgeht, ist die Schaltungsanordnung takt eines »Ein«-Drucktasters 12 A in Reihe mit eine solche für die Kupplung IA (nur schematisch einem Ruhekontakt HAI des Relais 11-4, aus dem dargestellt) von Unterkanal A einer Reihe von Unter- Arbeitskontakt eines »Aus«-Drucktasters 13 Λ, aus kanälen ,4, B, C ... von einem der Kanäle des Auto- 50 dem Arbeitskontakt eines Drehmomentschalters 14^4, piloten, wobei ersichtlich ist, daß sich die Reihen- aus der Arbeitsspule der Unterkanalkupplung 15/4 kombination zusammensetzt aus einer Gleichstrom- und aus den Kontakten des einen Pols 16 A eines quelle 2A, aus einem Widerstand 3 A (dieser so ver- Wahlschalters mit den drei Stellungen »Ein«, »Aus«, standen, daß er den Eigenwiderstand der Quelle 2 A »Prüfung«, welche Kontakte in zwei Stellungen gemit einschließt), aus der Arbeitswicklung eines Über- 55 schlossen sind, nämlich in der »Aus«- und »Prüf«- wachungsrelais 4^4, aus einem Arbeitskontakt 4^41 Stellung, welche aber in der normalerweise gewähldes Relais AA, aus dem Ruhekontakt des »Aus«- ten »Ein«-Stellung geöffnet sind. Diese Parallelkom-Drucktasters5/4, aus dem Ruhekontakt des Dreh- bination ist zwischen Klemmen 17^4 geschaltet,
momentschalters 6A, welcher mit der Kupplung IA Wie bei der Schaltung nach Fig. IA können auch verbunden ist, aus der Arbeitswicklung der Kupp- 60 bei der Schaltung nach Fig. IB besondere Maßnahlung IA und aus einem Pol 7 A eines Wahlschalters men getroffen werden, um unerwünschte Kurzschlußmit den drei Stellungen »Ein«, »Aus«, »Prüfung«, wel- Wirkungen zu vermeiden. Die besondere Ausführungscher die Reihenschaltung zwischen den Klemmen 8^4 form der Spannungs- und Stromquellen kann nach (angenommen, daß die anderen Kontakte geschlossen Bedarf gewählt werden, um allen möglichen Betriebssind) in seiner »Ein«-Stellung schließt. Zusätzlich ist 65 zuständen gerecht zu werden. Im Falle von Gleichein »Ein«-Drucktaster 9 A vorhanden, welcher beim Stromquellen hat sich ein Brückengleichrichter, der Niederdrücken eine Verbindung über die Spannungs- von einer Wechselstromquelle über einen Transforquelle 2A, den Widerstand 3 A und die Arbeitsspule mator mit einem Kern aus »Rechteckschleifen«-

Material und über einen Kondensator gespeist wird, als geeignet erwiesen, dessen Charakteristik so ist, daß der Stromanstieg beim Kurzschließen desselben verhältnismäßig begrenzt ist.

Fig. 2A veranschaulicht eine Schaltung für den Fall, daß η — 3 ist. Das Hauptnetz ist in diesem Falle eine Netzschleife mit drei Zweigen 20 bis 22, an welche je eine entsprechende Reihenkombination SA, SB oder SC, wie in F i g. 1 dargestellt und hier (in Fig. 2A) einfach durch je einen Block dargestellt, von einem der drei Unterkanäle A bis C des Kanals angeschlossen ist, für welchen diese Schaltungsanordnung vorgesehen ist. Die drei Kombinationen (Stromkreise) SA, SB und SC sind mit den entsprechenden Zweigen (Verbindungsleitungen) 20 bis 22 des Netzes so verbunden, daß die Polungen der Spannungsquellen 2 A bis 2 C alle gleichsinnig um den Ring verlaufen. Verbunden mit diesem Hauptnetz ist ein Sternnetz mit drei Steuerleitungen 23 bis 25, welche einen gemeinsamen Verbindungspunkt 26 mit jedem der Anschlußpunkte der Zweige 20 bis 22 an das Hauptnetz verbinden. (Die Elemente bzw. Einzelteile der Kombinationen SB und SC erhalten die gleichen Bezugszeichen wie diejenigen der Kombination SA, jedoch mit einem angehängten B oder C an Stelle des A.) Die Schaltungsanordnung des Zweiges 23 des Sternnetzes enthält einen zusätzlichen Arbeitskontakt 4 A 2 des Relais 4 A der Reihenkombination SA, welcher Kontakt mit den Kontakten eines weiteren Pols des »Ein-Aus-Prüfung«-Wahlschalters vom Unterkanal A parallel geschaltet ist, wobei die Kontakte dieses Pols so angeordnet sind, daß sie den Kontakt AA 2 nur dann überbrücken, wenn sich der Schalter in seiner »Prüf «- Stellung befindet. Die Schaltungsanordnungen der anderen Zweige 24 und 25 des Sternnetzes sind gleich, abgesehen davon, daß sie Kontakte 4 B 2 und 4C2 des Relais 4B bzw. 4 C aufweisen, und zwar parallel mit weiteren Polen der »Ein-Aus-Prüfung«- Wahlschalter der Unterkanäle B und C. Es ist zu vermerken, daß der Zweig 23 des Sternes, welcher entgegengesetzt vom Zweig 20 des Ringes liegt, den Kontakt 4 A 2 des Relais 4 A im Zweig 20 enthält und daß die gleiche Zuordnung bei den anderen Armen besteht.

Wendet man sich nunmehr der Betriebsweise der in Fig. 2A dargestellten Schaltungsanordnung zu, so ist ersichtlich, daß, wenn alle Unterkanalschalter in »Ein«-Stellung sind und wenn die Relais 4 A, 4B und 4 C alle so erregt sind, daß die Kontakte 4^41, 4Bl sämtlich geschlossen sind, die Arbeitsspulen der drei Kupplungen IA, IB, IC alle erregt sein werden, vorausgesetzt, daß die Anlage normal arbeitet und die Ausschalter und Drehmomentschalter in ihren Normalstellungen, in welchen ihre Kontakte geschlossen sind, verbleiben. Tritt ein Fehler oder eine Störung in irgendeinem der Unterkanäle A bis C auf, beispielsweise im Unterkanal A, so werden sich die Kontakte des Drehmomentschalters 6 A und/oder des Ausschalters 5 A je nach der Art der Störung öffnen und auf diese Weise die Spule der Kupplung 1A und auch die Spule des Relais 4 A stromlos machen. Auf das Entregen von Relais 4 A hin werden die Kontakte 4Al und 4A2'm ihre normale Offenstellung zurückgebracht, wobei der erstere außerdem den Betätigungsstromkreis für die Spulen von Relais 4 A und Kupplung 1A unterbricht, so daß, falls die Kontakte des Drehmomentschalters 6 A oder des Ausschalters 5 A bei noch vorhandener Störung wieder in ihre Geschlossenstellung gebracht werden, Kupplung und Relais stromlos bleiben. Der Kontakt 4A2 wird beim Öffnen den Zweig 23 veranlassen, einen offenen Stromkreis zu bilden, vorausgesetzt, daß der Wahlschalter des Unterkanals A in seiner »Ein«- oder »Aus«-Stellung verbleibt. Hat sich dies abgespielt, so ist der Unterkanal A abgeschaltet worden, während die Unterkanäle B und C funktionsfähig bleiben, da ίο die Spulen der Kupplungen IB und IC erregt bleiben, weil von den Zweigen 21 und 22 des Schleifennetzes und den Zweigen 24 und 25 des Sternnetzes ein geschlossener Stromkreis gebildet wird. Falls jedoch nachfolgend oder außerdem eine Störung infolge Ausfallens einer der beiden Schaltungsanordnungen der Reihenkombinationen SB und SC auftreten sollte, wird keine Schaltungsanordnung für die Erregung der Kupplungsspule der anderen Kombination verbleiben, und beide restlichen Unterkanäle werden zusammen funktionsfähig bleiben. Es ist also ersichtlich, daß die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2A die Betriebsbedingungen schafft, wonach, solange mehr als zwei Kupplungen funktionsfähig bleiben, ein Fehler bzw. eine Störung bei einer von ihnen dazu führt, daß eine funktionsfähig bleibt bzw. ausfällt, während, wenn nur zwei Kupplungen arbeiten, eine Störung in einer von beiden zum Ausfall führen wird.

Der Zweck der Dreistellungs-Wahlschalter der Unterkanäle ist folgender: Bei »Aus«-Stellung kann die Unterkanal-Kupplungsspule nicht erregt werden, und der Unterkanal bleibt untätig. Wenn alle drei Wahlschalter der Unterkanäle auf »Ein« stehen, können alle drei Kupplungen erregt werden (normale Bedingungen vorausgesetzt), und die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2A arbeitet wie oben beschrieben. Die Unterkanal-Wahlschalter haben keine Wirkung auf diese Schaltungsanordnung, und zwar weder in der »Ein«- noch in der »Aus«-Stellung. Falls es aus irgendeinem Grund erwünscht ist, zwei beliebige Unterkanäle abzuschalten, werden ihre Wahlschalter in die »Prüf«-Stellung gebracht. Dadurch wird die Erregung der Kupplungsspulen jener Unterkanäle verhindert, gleichzeitig aber ein Kurzschluß in den entsprechenden Zweigen des Sternnetzes verursacht. Als Ergebnis kann der verbleibende Unterkanal, falls sein Wahlschalter auf »Ein« steht, allein arbeiten. Diese Vereinfachung kann für das Prüfen der Anlage, und zwar jeweils eines Unterkanals oder gegebenenfalls im Notfall, wo es erwünscht ist, mit einem einzelnen Nebenkanal zu arbeiten, erforderlich sein.

Vorzugsweise wird weiterhin in jedem Zweig des Sternnetzes gemäß Fig. 2A eine stromempfindliche Überwachungseinrichtungvorgesehen,welchezwischen den gemeinsamen Punkt 26 und die Schalter- und Relaiskontakte im betroffenen Zweig geschaltet ist. In der Praxis werden in den Zweigen des Sternnetzes gering schwankende oder ein wenig ungleiche Ströme fließen, und das Vorhandensein dieser Ströme ist auf diese Weise ein Zeichen für das Schließen der Kontakte4A2, 4B2 und 4C2. Sobald alle drei Unterkanäle »Ein« sind, ist das Sternnetz überflüssig, und jeder dieser Kontakte kann oder könnte öffnen, ohne den Betrieb zu beeinträchtigen, solange alle drei Unterkanäle »Ein« sind. Falls jedoch nachfolgend ein Unterkanal infolge einer Störung ausfällt, kann diese andere Störung in einigen Fällen dazu führen, daß alle drei Unterkanäle sofort ausfallen, anstatt daß zwei in Funktion bleiben. Dies ist unterwünscht, und

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die Überwachungseinrichtungen sind so eingerichtet, bis 36 des Ringnetzes offen. Wenn eine Störung in

daß sie das Auftreten einer solchen Störung im Stern- einem der Unterkanäle auftritt, beispielsweise im

netz anzeigen. Unterkanal A₁ werden die Kontakte des Ausschalters

Fig. 2 B zeigt eine alternative Schaltungsanord- 13 A und /oder des Drehmomentschalters 14.4 nung, bei welcher das angeschlossene Sternnetz der 5 schließen, und zwar in Abhängigkeit von der Art der in F i g. 2A dargestellten Schaltungsanordnung durch Störung. Dies wird einen Kurzschluß in der Stromein gleichwertiges Maschennetz ersetzt ist. In diesem quelle 1OA ergeben, der das Relais UA und die Fall ist das gleichwertige Netz ein Ringnetz mit drei Spule der Kupplung ISA stromlos machen wird. Die Zweigen27 bis 29, welche mit den drei Zweigen20 Entregung der Spule UA läßt den Kontakt HAI j bis 22 des Hauptnetzes parallel geschaltet sind. Die io schließen und verhindert auf diese Weise die Wieder- ! Zweige 27 bis 29 stimmen mit den entsprechenden erregung von Relais 11A, falls sich die Kontakte des Zweigen23 bis 25 des Sternnetzes gemäß Fig. 2A Ausschalters 12/4 oder des Drehmomentschalters 14A i überein, wobei der Zweig 27 in Reihe geschaltete aus irgendeinem Grund wieder öffnen. Infolgedessen Arbeitskontakte 452 und 4C3 der Relais 45 und 4 C erhält der Arm 31 des Sternnetzes einen Kurzschluß, in den Reihenkombinationen SC und SB aufweist 15 Zusätzlich läßt die Entregung des Relais 11Λ den usw., wie in Fig. 2B veranschaulicht. Hierbei ist Kontakt 11A2 schließen und verursacht auf diese wieder ersichtlich, daß, wenn die Schaltungsanord- Weise im Zweig 34 einen Kurzschluß. Die Zweige 35 nung irgendeiner der Reihenkombinationen SA bis SC und 36 bleiben jedoch offen, deshalb liegt kein Kurzdurch das Auftreten einer Störung im betroffenen Schluß direkt an jedem der Zweige 32 oder 33 des Unterkanal unterbrochen wird, die Kupplungsspulen 20 Sternnetzes, welche die Parallelkombinationen PB und der restlichen beiden Kombinationen erregt bleiben. PC enthalten. Die Unterkanäle B und C bleiben desj Wenn jedoch die Schaltungsanordnung einer weiteren halb nach Bedarf in Funktion. Wenn nachfolgend eine j Reihenkombination unterbrochen ist, werden die Störung in einem der Unterkanäle B oder C auftritt, i Kupplungsspulen beider noch arbeitenden Reihen- so ergeben sich ähnliche Vorgänge; angenommen, es j kombinationen stromlos, wodurch die beiden rest- 25 ist Unterkanal B, dann treten im Zweig 32 des Stern-ί liehen Unterkanäle abgeschaltet werden. netzes und im Zweig 35 des Ringnetzes Kurzschlüsse

Fig. 3A zeigt die Schaltungsanordnung für den auf. Wenn dies der Fall ist, dann liegen Kurzschlüsse Fall, daß η = 3 und das Hauptnetz ein Stern- unmittelbar am Zweig 33 des Sternnetzes, was eine netz ist. In allen Fällen, in welchen das Hauptnetz Entregung des Relais HC und der Spule der Kuppein Sternnetz ist, sind solche Parallelkombinationen, 30 lung 15 C zur Folge hat. Deshalb werden im Bedarf swie die in F i g. 1B gezeigten, mit allen Zweigen ver- fall beide Unterkanäle, welche noch funktionsfähig bunden, wobei diese in F i g. 3 B einfach durch die waren, durch Entregung ihrer Kupplungsspulen abKästchen PA und PC veranschaulicht sind (die Einzel- geschaltet.

teile der KombinationenPB und PC erhalten die glei- Fig. 3B zeigt die Schaltungsanordnung gemäß chen Bezugszeichen wie diejenigen der Kombination 35 F i g. 3 A, jedoch abgeändert, indem das zugehörige PA, jedoch mit entsprechendem Zusatz B oder C). Ringnetz durch ein gleichwertiges Sternnetz ersetzt Es ist jedoch notwendig, daß die Polungen der Strom- ist, welches Zweige 37 bis 39 entsprechend den Zweiquellen IQA bis IOC so sind, daß der gemeinsame gen 34 bis 36 des Ringnetzes gemäß Fig. 3 A aufPunkt 30 des Sternnetzes mit den Polen gleicher Art weist. Der Zweig 37 enthält parallelgeschaltete Ruhein allen drei Parallelkombinationen verbunden ist. 40 kontakte 1152 und 11C3 der Relais 115 und HC; Verbunden mit diesem Haupt-Sternnetz ist ein Ring- die beiden anderen Zweige 38 und 39 sind entsprenetz mit drei Zweigen 34 bis 36, welche die Enden chend eingerichtet. Die Betriebsweise dieser Schaldes Haupt-Sternnetzes miteinander verbinden. Der tungsanordnung ähnelt derjenigen der Schaltungs-Zweig 34 des Ringnetzes enthält einen Ruhekontakt anordnung gemäß Fig. 3A, und es ist ersichtlich, 11/12 des Relais 11A der Parallelkombination PA, 45 daß, wenn irgendeine der Parallelkombinationen PA und zwar in Reihe geschaltet mit den Kontakten von bis PC einen Kurzschluß hat, die beiden anderen in einem Pol des Wahlschalters des Unterkanals^l, wo- normaler Weise weiterarbeiten können, daß aber, bei diese Kontakte geschlossen sind, wenn dieser Wahl- wenn eine der beiden restlichen Parallelkombinatioschalter in der »Ein«- oder »Aus«-Stellung steht, aber nen einen Kurzschluß erhält, beide ausfallen,
geöffnet sind, wenn er in »Prüf«-Stellung ist. Die 50 Fig. 4 veranschaulicht die Schaltungsanordnung Zweige 35 und 36 sind einander gleich, abgesehen im Fall, daß η = A ist, das Hauptnetz ein Ringnetz davon, daß die Kontakte 1152 bzw. 11C2 der Relais mit vier Zweigen 40 bis 43 und das angeschlos-115 und HC der Parallelkombinationen PB und PC sene Netz ein Sternnetz mit vier Zweigen 44 bis 47 in Reihe mit weiteren Polen von Wahlschaltern der ist, welche einen gemeinsamen Verbindungspunkt 48 Unterkanäle B bzw. C enthalten. . 55 mit den Verbindungsstellen der Zweige 40 bis 43 des

Die Betriebsweise der in Fig. 3A gezeigten Schal- Hauptnetzes verbinden. Die Zweige 40 bis 43 ent-

tungsanordnung ist der in Fig. 2A dargestellten halten je eine entsprechende ReihenkombinationSA

Schaltungsanordnung sehr ähnlich. Angenommen, bis SD, welche wieder so angeschlossen sind, daß die

daß die »Ein«-Drucktasten 12/4 bis 12C betätigt wor- Polungen der Spannungsquellen 2 A bis 2D im glei-

den sind und daß die Ausschalter und Drehmoment- 60 chen Sinn rund um das Netz verlaufen. Jeder der

schalter in ihren Normalstellungen, in welchen ihre Zweige 44 bis 47 weist zwei Relais-Arbeitskontakte

Kontakte offen sind, bleiben, werden die Relais 11A in Parallelschaltung auf, wobei in den Zweigen 44

bis 11C und die Spulen der Kupplungen 15 A bis 15 C die Kontakte 4 C2 und 4 Z> 3 der Relais 4 C und 4 D

alle erregt sein (es wird hierbei angenommen, daß die liegen, welche ihrerseits in den Reihenkombinationen

Wahlschalter in ihren »Ein«-Stellungen stehen). Unter 65 SC und SD der Zweige 42 und 43 enthalten sind, die

diesen Bedingungen werden die Ruhekontakte 11A 2, nicht unmittelbar mit der gleichen Verbindungsstelle

1152, 11C2 öffnen, wenn die Relais 11A bis HC des Ringnetzes verbunden sind wie der Zweig 44 des

erregt werden. Auf diese Weise sind alle Zweige 34 Sternnetees. Es ist ersichtlich, daß die anderen Zweige

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45 bis 47 in ähnlicher Weise unter Anwendung dieses so verwandelt sich die in F i g. 5 A dargestellte Schalallgemeinen Prinzips zusammengesetzt werden, tungsanordnung zurück in eine der in den Fig. 5B

Die Wirkungsweise der in Fig. 4 dargestellten und 5C gezeigten Schaltungsanordnungen, je nach-

Schaltungsanordnung ist ähnlich derjenigen der in dem, ob die beiden übrigen Unterkanäle benachbarten

Fig. 2A gezeigten Schaltungsanordnung. Wenn eine 5 oder getrennten Zweigen des Ringnetzes entsprechen.

Störung in einem Unterkanal auftritt, beispielsweise Im ersten Fall wird die Schaltungsanordnung tatsäch-

im Unterkanal A, so wird der Zweig 40 des Haupt- lieh auf "die in Fig. 5 B gezeigte zurückgeführt, bei

netzes offen, und die Kontakte A Al und 4/43 werden welcher die Relaiskontakte 4Pq und 4Qo geschlossen

sich öffnen. Dies beeinflußt nicht den Schaltzustand sind. So ist auf diese Weise eine Schaltungsanordnung

der Zweige 46 und 45 des Sternnetzes, in welchen sie io verfügbar, um die Spulen der Kupplungen 1P und 1Q

liegen, da die Kontakte 4ß 3 bzw. 4D 2 dieser Zweige zu erregen. Wenn jedoch nunmehr eine Störung in

geschlossen bleiben v/erden. Wenn dann eine Störung einem der Unterkanäle P oder Q auftritt, so wird

in einem zweiten Unterkanal auftritt, beispielsweise diese Schaltungsanordnung abgeschaltet werden, und

im Unterkanal B, so wird der Zweig 41 offen, und es beide Unterkanäle werden wieder funktionsfähig sein,

werden die Kontakte 4i?3 und 4B2 in den Zweigen 15 In ähnlicher Weise wird sich im zweiten Fall die

46 und 47 des Sternnetzes sich öffnen. Dies wird zur Schaltungsanordnung von F i g. 5 A zu der in Folge haben, daß der Zweig46, da der Kontakt 4A2 Fig. 5C dargestellten reduzieren. Hier werden wieder immer offen ist, offen sein wird, jedoch werden die die Kontakte 4P^, 4Pr, 4Rp und 4Po alle geschlos-Zweige44, 45 und 47 unbeeinflußt bleiben, weil sie sen sein; das ist der Schaltzustand, welchen sie auf wenigstens einen geschlossenen Kontakt enthalten. 20 die Erregung der Relais 4P und 4R hin bei Beginn Infolgedessen ist noch ein Stromkreis für die Er- des Schaltvorganges eingenommen haben. Es sind dieregung der Relais 4 C bis 4 D und der Spulen der jenigen Schaltungsanordnungen, welche verfügbar Kupplungen IC bis ID in den Reihenkombinationen sind, um die Spulen der beiden Kupplungen IP und SC und SD verfügbar, wobei die Schaltungsanord- IR unter Strom zu halten. Sollte jetzt eine Störung nung von dem Ring gebildet wird, welcher aus den 25 in einem der beiden Unterkanäle P und R auftreten, Zweigen 42 und 43 des Hauptnetzes und den Zweigen so wird der Ausschalter bzw. der Drehmomentschalter

47 und 45 des Sternnetzes besteht. Wenn jedoch eine des betroffenen Kanals diesen abschalten, und es Störung in einem weiteren Unterkanal auftritt, bei- werden die Kontakte des Relais dieses Unterkanals spielsweise im Unterkanal C, wird der Unterkanal D geöffnet, und damit wird die Schaltungsanordnung, ebenfalls unbetätigt bleiben, weil keine Schaltungs- 30 von welcher die Kupplungsspule des anderen Unteranordnung über Zweig 43 verfügbar ist, um die Spule kanals erregt gehalten wurde, unterbrochen. Beide von Kupplung 1D zu erregen. Es ist ersichtlich, daß Unterkanäle werden deshalb abgeschaltet.

eine Folge von Vorgängen, welche nur im Detail von Es sei darauf hingewiesen, daß die bei den vorder obigen Schaltfolge abweichen, auftreten wird, stehend beschriebenen Schaltungsanordnungen bewenn die beiden ersten Unterkanäle, in welchen Stö- 35 nutzte Form der Reihen- und Parallelkombinationen rungen auftreten, in nicht angrenzenden Zweigen des sich nicht auf die unter Bezugnahme auf die F i g. IA Ringnetzes liegen. und 1B beschriebenen Kombinationen beschränkt,

Fig. 5A zeigt einen Teil der Schaltungsanordnung sondern daß ähnliche Formen solcher Kombinationen für den allgemeinen Fall, daß η eine ganze Zahl im Bedarfsfall verwendet werden können. Die Schalgrößer als 4 ist. Zwei Zweige 50 bis 51 des Haupt- 40 tungsanordnungen von zwei derartigen alternativen Ringnetzes sind dargestellt, welche Reihenkombina- Reihenkombinationen sind in den Fig. 6A und 6B tionen SP und SQ enthalten. Teile der benachbarten dargestellt.

Zweige 49 und 52 des Ringes sind ebenfalls darge- Bei der in Fig. 6A dargestellten Kombination sind

stellt. Von dem angeschlossenen Sternnetz ist nur der die Einzelteile gleich denen der in F i g. IA gezeigten Zweig 53 gezeigt, welcher die Verbindungsstelle der 45 Kombination, jedoch mit den Ausnahmen, daß dort Zweige 50 und 51 mit dem gemeinsamen Verbin- kein Belastungswiderstand in Reihe mit der Spandungspunkt 54 des Sternnetzes vereinigt. Dieser Zweig nungsquelle 62^4 geschaltet ist und daß der Erreger-53 zeigt ein Netzwerk bzw. einen Satz von parallel- Stromkreis für das Relais 64 A etwas anders ist. Auf geschalteten Relaiskontakten auf, wobei je ein Kon- diese Weise sind die Kontakte, welche mit dem takt zu einem der Relais gehört, welche in den 50 »Ein«-Drucktaster 69 A verbunden sind, mit einem Reihenkombinationen enthalten sind, die in jedem Widerstand 71A, welcher die gleiche Impedanz wie Zweig — ausgenommen die Zweige 50 und 51 — mit die Spule der Kupplung 61A hat, über die Spannungsder Verbindungsstelle verbunden sind, an welche der quelle 62/i und die Spule von Relais 64 A in Reihe Zweig 53 angeschlossen ist. Nur zwei dieser Arbeits- geschaltet. Die mit dem Drucktaster 69 A verbundekontakte der zugehörigen Relais sind in Fig. 5A 55 nen Kontakte sind Arbeitskontakte und enthalten gezeigt, nämlich die Kontakte 4 Ap, 4Bp und 4Rp, einen Folgekontakt 72A, welcher berm vollständigen und es ist hervorzuheben, daß dabei jeweils n—1 Eindrücken des Drucktasters 69^4 nur die Spule des Kontakte vorhanden sind, worin η die Anzahl der Relais 64 A erregt, während die Erregung der Spule Zweige des Hauptnetzes ist. Die Betriebsweise dieser der Kupplung 61A folgt, wenn der Kontakt 72 A allgemeinen Schaltungsanordnung ist ähnlich denen 60 beim Freigeben des Drucktasters 69 A schließt,
der mit Bezug auf Fig. 2A und 4 beschriebenen Die in Fig. 6B gezeigte Kombination ist ebenfalls

Schaltungsanordnungen. Falls ein Fehler bzw. eine ähnlich, und der Unterschied besteht wieder in der Störung in irgendeinem Unterkanal auftritt, wird die Anordnung, die vorgesehen ist, um die Erregung der Spule der Kupplung in diesem Kanal stromlos ge- Spule der Kupplung 81^4 zu verhindern, bevor der macht. Wenn sich Störungen anschließend in anderen 65 »Ein«-Drucktaster89^4 freigegeben worden ist. Hier-Unterkanälen ergeben, wird sich dies fortsetzen, bis bei sind die mit diesem verbundenen Kontakte Ardie Anzahl der übrigbleibenden funktionsfähigen beitskontakte und mit einem Widersand 91Λ und Unterkanäle auf zwei vermindert ist. Ist dies der Fall, einem Kondensator 92,4 über die Spannungsquelle

82/4 und die Spule von Relais 84 A in Reihe ge-[ schaltet. Die Größe des Widerstandes 91A ist gleich :| der des Widerstandes der Spule von Kupplung 81/4, ij während die Größe des Kondensators 92,4 so festil gelegt wird, daß sie etwa gleich dem Wert ist, welcher sich ergibt, wenn man die Induktivität der Spule von Kupplung 81A durch das Quadrat des Widerstandswertes des Widerstandes 91A teilt. In diesem Fall erregt auf das Drücken des »Ein«-Drucktasters hin der Anfangs-Ladestrom des Kondensators 92 A das Relais 84/4, bis der von der Spule der Kupplung 81/1 herrührende Strom sich genügend erhöht hat, um das Relais 84 A zu halten.

In noch einem anderen Fall kann die Spule eines weiteren Relais mit dem »Ein«-Drucktaster 9 A zusammen mit einer Schaltungsanordnung in Reihe geschaltet sein, welche einen Widerstand und Kondensator parallel aufweist. Das weitere Relais weist einen Arbeitskontakt, parallel geschaltet mit Kontakt 4/41 von Relais 4 A, auf. Dieses weitere Relais wird durch Schließen der Kontakte des »Ein«-Drucktasters 9A erregt, bleibt jedoch nur für eine kurze Zeit erregt, wie es durch die Zeitkonstante des in Reihe mit ihm geschalteten i?C-Netzes bestimmt ist. Im betätigten Zustand baut es einen Stromkreis, parallel zum Kontakt 41A, für den Arbeitsstrom der Spule der Kupplung 1A auf. Dies ist notwendig, weil dieser letztgenannte Strom nur langsam zunimmt und nicht einen Wert erreichen kann, welcher ausreicht, um das Relais 4 A zu halten, bevor der Drucktaster 9 A nicht freigegeben ist.

Die erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen sind vorstehend für die Steuerung und Überwachung der elektromagnetischen Kupplungen, welche einen Teil von Selbststeueranlagen in Flugzeugen bilden, beschrieben worden. Sie können· auch bei anderen elektrischen Systemen mit drei oder mehr gleichartig elektrisch betätigten Vorrichtungen verwendet werden, für welche die erfindungsgemäßen Schutzschaltungen von Vorteil sind, beispielsweise für Servo-Antriebssysteme bei Kernreaktoren.

Die beschriebenen Schaltungsanordnungen sind durchweg Gleichstrom-Schaltungsanordnungen, es ist jedoch hervorzuheben, daß gleichwertige Wechselstrom-Schaltungsanordnungen verwendet werden können, vorausgesetzt, daß die Strom- oder Spannungsquellen synchron laufen und im Fall eines Ringnetzes mit ihren Phasen gleichsinnig um den Ring herum angeschlossen sind bzw. im Fall eines Sternnetzes mit gleichen Phasen am gemeinsamen Verbindungspunkt angeschlossen sind.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Elektrische Schutzschaltung für mehrere («) elektrische Verbraucher, insbesondere elektromagnetische Kupplungen für Servomotoren einer Flugzeug-Steueranlage, die jeweils in einem ihnen zugeordneten Stromzweig von einer eigenen Stromquelle gespeist sind und über je einen dem Stromzweig zugeordneten Ein- und Ausschalter sowie über ein Schaltelement eines dem Stromkreis zugeordneten Überwachungsrelais schaltbar sind, wobei eine bei Störungen im Verbraucherbereich selbsttätig wirksam werdende Schaltvorrichtung vorgesehen ist, die den Verbraucher des betreffenden Stromzweiges abschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche (n) Stromzweige (SA, SB, SC) über Verbindungsleitungen (20 bis 22) polaritäts- bzw. phasenrichtig zu einem Ring oder einem Stern mit η Armen geschaltet sind und daß parallel zu dieser Ring- bzw. Sternschaltung eine weitere Ringschaltung oder eine dieser gleichwertige Sternschaltung vorgesehen ist, die aus η Steuerleitungen (23 bis 25) gebildet ist, in welche jeweils zusätzliche Schaltelemente (z. B. 4 A 2) der den einzelnen Stromzweigen zugeordneten Überwachungsrelais (4 A) derart eingeschleift sind, daß bei Ausfall einzelner Verbraucher (z. B. 1A im Stromzweig SA) der letzte funktionsfähige Verbraucher (zu SC gehörig) mit abgeschaltet wird, sobald auch der vorletzte Verbraucher (zu SB gehörig) ausfällt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Stromzweig der Verbraucher (IA), das Uberwachungsrelais (4/1), die Schaltvorrichtung (6 A) und die Stromquelle (2A) miteinander in Reihe geschaltet sind (Fi g. 1 A).

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (20 bis 22) die Reihen-Stromzweige (SA, SB, SC) zu einem eine geschlossene Schleife bildenden Netzwerk zusammenschalten, daß die Steuerleitungen (23 bis 25, 27 bis 29) jeweils mit den Verbindungsstellen der Stromzweige in der Schleife verbunden sind und daß die zusätzlichen Schaltelemente (z. B. 4 A 2) der Überwachungsrelais (z. B. 4 A) in die Steuerleitungen derart einbezogen sind, daß, wenn gerade drei Verbraucher in Funktion sind, beim Versagen irgendeines (z. B. SA) der drei Verbraucher die Verbindung von der Verbindungsstelle zwischen den beiden Stromzweigen, die jeweils die anderen beiden (ungestörten) Verbraucher (z. B. SB, SC) enthalten, unterbrochen wird.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitungen (23 bis 25) die jeweiligen Verbindungsstellen mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt (26) verbinden.

5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch dekennzeichnet, daß die Steuerleitungen (27 bis 29) jeweils zwei Verbindungsstellen miteinander verbinden.

6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Stromzweig der Verbraucher (15 A), das Überwachungsrelais (11 A), die Schaltvorrichtung (14/4) und die Stromquelle (10 A) parallel geschaltet sind (F i g. 1 B).

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (31 bis 33) die Parallel-Stromzweige (PA, PB, PC) zu einem sternförmigen Netzwerk an einem gemeinsamen Verbindungspunkt (30) zusammenschalten, daß die Steuerleitungen (34 bis 36) mit den äußeren Enden der Stromzweige verbunden sind und daß die zusätzlichen Schaltelemente (z. B. 11A 2) der Überwachungsrelais (z. B. 11 A) in die Steuerleitungen derart einbezogen sind, daß, wenn gerade drei Verbraucher in Funktion sind, beim Versagen irgendeines (z. B. PA) der drei Verbraucher die anderen Enden der beiden Stromzweige, welche jeweils die beiden anderen (ungestörten) Verbraucher (z. B. PB, PC) enthalten, zusammengeschaltet werden.

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitungen (34 bis 36)

jeweils zwischen den äußeren Enden von zwei Stromzweigen angeschlossen sind.

9. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitungen jeweils die äußeren Enden der verschiedenen Stromzweige mit einem weiteren gemeinsamen Verbindungspunkt verbinden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen