DE296812C

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Publication number: DE296812C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 296812 — KLASSE 20/. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. November 1915 ab.

Gegenstand der Erfindung ist eine Verriegelungsanordnung für Wechselstromantrieb mit Einzelschaltersteuerung, insbesondere für elektrische Fahrzeuge und Züge.
Bei Fahrzeugen, welche mit Einphasenstrom betrieben, werden, erfolgt bekanntlich die Regelung der Motoren dadurch, daß diese mittels einer Drosselspule ohne Unterbrechung an verschiedene Anzapfungen der Sekundärwicklung

ίο eines Stufentransformators gelegt werden. Dieser Schaltvorgang kann mittels Einzelschalter erfolgen, welche derart untereinander zu verriegeln sind, daß durch unrichtiges Handhaben der Steuerung oder ein Steckenbleiben der Einzelschalter kein Kurzschluß in der Sekundärwicklung des Transformators herbeigeführt werden kann. Ein solcher Kurzschluß tritt aber ein, wenn zwei oder mehrere Einzelschalter, die an den gleichen Schenkel der Drosselspule geschlossen sind, eingeschaltet bleiben.

Die bekannten Verriegelungen beruhen darauf, daß die Einzelschalter entweder mechanisch miteinander verriegelt sind oder durch entsprechende Anordnung von Hilfskontakten sich gegenseitig durch Unterbrechen des Steuerstromkreises verriegeln.

Die in Fig. 1 bis 4 dargestellte Verriegelung gemäß der Erfindung unterscheidet sich von den bekannten Verriegelungen dadurch, daß

in

Fahrstufe 1. 2	die Einzelschalter I und II,
2.3	II und III,
3-4	III und IV
4-5	IV und V,
5. 6	V und VI.

an Stelle der gegenseitigen Verriegelung der Einzelschalter bei nicht richtigem Arbeiten derselben der Steuer- oder Fahrschalter gesperrt wird und erst dann in eine benachbarte Fahrstellung weiter gedreht werden kann, wenn die Störung der richtigen Arbeitsweise der Einzelschalter behoben oder deren schädliche Wirkung auf die Wicklungen des Stufentransformators durch öffnen von dessen Hoch- oder Niederspannungskreisen vermieden ist.

Fig. ι zeigt beispielsweise eine Verriegelungsanordnung für sechs Einzelschalter.

T₁ ist die Hochspannungswicklung, T₂ die Niederspannungswicklung eines Stufentransformators. Durch die Einzelschalter I bis VI, d. h. deren Kontakte 21 bis 26, werden die beiden Schenkel der Drosselspule D in bekannter Weise fortschreitend an die Anzapfungen des Stufentransformators angeschlossen, wodurch der Motor M an die regulierbare Spannung gelegt wird.

Die Einzelschalter I bis VI werden vom Fahrschalter FS aus in nicht dargestellter, an sich bekannter Weise elektromagnetisch, elektromotorisch, elektropneumatisch oder rein pneumatisch gesteuert. Es sind fünf Fahrstellungen angenommen, nämlich 1. 2, 2. 3, 3. 4, 4. 5, 5. 6. Der Fahrschalter und die Einzelschalter wirken nun derart zusammen, daß eingeschaltet sind:

Eine richtig wirkende Verriegelung muß nun zur Vermeidung von Kurzschluß im Transformator die Bedingung erfüllen, daß Einzelschalter III in der zweiten Fahrstufe 2. 3 erst eingeschaltet werden kann, wenn Einzelschalter I in der Ausschaltstellung ist. Die gleiche Bedingung muß beim Übergang von der zweiten auf die dritte Fahrstufe 3. 4 erfüllt sein, so daß also der Schalter IV erst eingeschaltet werden kann, wenn Π in der Ausschaltstellung ist usw. Die Übergangszeit von Stufe zu Stufe im Fahrschalter muß also so bemessen sein, daß der betreffende Einzelschalter sicher in die Ausschaltstellung gelangt ist, bevor der nächste, am gleichen Drosselspulenschenkel liegende Schalter eingeschaltet wird.

Der Verriegelungsvorgang erklärt sich an Hand der Fig. 1 wie folgt:

Der Fahrschalter FS trägt die mit der Steuerwalze fest gekuppelte Scheibe NS mit Schlitzen, in welche der Sperrnocken N auf den Zwischenstellungen 1 bis 5 der Steuerwalze eingreifen kann. Dieser Sperrnocken N wird durch irgendeine Kraft, z. B. Feder F, in der gezeichneten Ruhelage gehalten. Wird die Spule des Verriegelungsmagneten V erregt, so wird der Nocken N entgegen der Kraft F gegen die Scheibe NS gedrückt und in jeder der Stellungen 1 bis 5 in einen Schlitz eingerückt. Die Steuerwalze ist noch mit einer Kontaktvorrichtung S ausgerüstet, welche nur in der Nullstellung der Steuerwalze geschlossen, in den sämtlichen Fahrstellungen dagegen geöffnet ist.

Der Fahrschalter FS soll nun in die erste Fahrstellung 1.2 gebracht werden. In der Zwischenstellung 1 wird durch die Steuerwalze der Einzelschalter I eingeschaltet und dadurch dessen Hilfskontakte 11 und 17 geschlossen. Der Verriegelungsmagnet V ist in dieser Stellung stromlos, da sein Stromkreis trotz geschlossenen Hilfskontaktes 17 am Kontakt S unterbrochen ist. In der Fahrstellung 1.2 sind die Einzelschalter I und II in der Einschaltstellung. Nun wird die Spule des Verriegelungsmagneten V durch die Hilfskontakte 11 und 12 an eine beliebige Stromquelle geschlossen. Der Stromkreis ist: 41, V, 42, 11, 12, 44. Dadurch wird der Nocken N an die Scheibe NS gepreßt. Beim Übergang von Fahrstellung 1. 2 auf 2. 3 muß beim richtigen Arbeiten der Einzelschalter I in die Ausschaltstellung gelangt sein, bevor der Fahrschalter die Zwischenstellung 2 einnimmt, d. h. der Verriegelungsstromkreis ist am Hilfskontakt 11 unterbrochen; der Nocken N kann also in der Zwischenstellung 2 nicht in den entsprechenden Schlitz der Scheibe NS eingreifen.

Der Fahrschalter kann demnach in die Stellung 2.3 weitergedreht werden. Ist hingegen infolge irgendeiner Störung der Einzelschalter I nicht in die Ausschaltstellung gelangt, so wird der Stromkreis des Verriegelungsmagneten V durch Hilfskontakt 11 nicht unterbrochen; der Nocken N wird demnach in der Zwischenstellung 2 in den Schlitz eingerückt, und der Fahrschalter ist gesperrt, bevor er den Einzelschalter III, welcher in seiner Einschaltstellung zusammen mit dem Einzelschalter I einen Teil des Stufentransformators kurzschließen würde, einschalten kann.

Der für den Übergang von 1. 2 auf 2.3 beschriebene Vorgang wiederholt sich beim Übergang von jeder beliebigen Fahrstellung zur nächsten im Sinne des Zu- und des Abschaltens. Beim Rückwärtsdrehen des Fahrschalters von der Stellung 1. 2 in die Nullstellung wird der Nocken N in der Zwischenstellung ι in den entsprechenden Schlitz eingerückt, wenn in derselben der Einzelschalter II noch nicht in die Ausschaltstellung gelangt ist. Bleibt hingegen in der Nullstellung des Fahrschalters der Einzelschalter I in der Einschaltstellung, so wird der Verriegelungs-Stromkreis durch die in der' Nullstellung geschlossene Kontaktvorrichtung S geschlossen. Der Verriegelungsmagnet wird dann über 41, V, S, 43, 17, 44 an die Stromquelle gelegt und dadurch der Nocken N in den > entsprechenden Schlitz der Scheibe NS eingerückt, d. h. der Fahrschalter FS gesperrt. .

Die Verriegelung nach Fig. 2 weist gegenüber derjenigen der Fig. 1 den Unterschied auf, daß der Sperrnocken N in den Zwischen-Stellungen des Fahrschalters in die entsprechenden Schlitze eingerückt wird, wenn der Stromkreis des Verriegelungsmagneten V unterbrochen ist. Sie arbeitet also mit Ruhestrom.. Dadurch wird erreicht, daß der Fahrschalter auch dann gesperrt wird, wenn in dem Verriegelungsstromkreis irgendeine Störung eintreten sollte.

Der Verriegelungsvorgang läßt sich wiederum auf Grund ' des Überganges von der ersten auf die zweite Fahrstufe mit Gültigkeit für alle Fahrstufen im Sinne des Zu- und Abschaltens erklären. In der Stufe 1. 2 sind die Einzelschalter I und II eingeschaltet, die Hilfskontakte 11, 12 sind also ausgeschaltet. Der Stromkreis des Verriegelungsmagneten V . ist folglich bei 11 und 12 unterbrochen. Falls der Einzelschalter I in ' die Ausschaltstellung gelangt ist, bevor der Fahrschalter die Zwischenstellung 2 erreicht hat, wird der Stromkreis von V bei 11 geschlossen (Stromweg: 41, V, 42, 11, 13, 15, 44), d. h. der Magnet V wird erregt und hält den Nocken N entgegen der Kraft F in der gezeichneten Stellung und läßt die Bewegung des Fahrschalters frei. Gelangt der Einzelschalter I jedoch aus irgendeinem Grunde nicht in die Ausschaltstellung,

so bleibt der Stromkreis von V bei ii und 12 unterbrochen; die Kraft F rückt den Nocken N in der Zwischenstellung 2 in den entsprechenden Schlitz ein und sperrt dadurch den Fahrschalter.

Die Kontaktvorrichtung 5 dient dazu, den Fahrschalter in der Nullstellung zu sperren, wenn der Einzelschalter I beim Rückwärtsdrehen nicht in die Ausschaltstellung gelangen sollte. Die Kontakte S sind in der Nullstellung des Fahrschalters geöffnet, in sämtlichen Fahrstellungen dagegen geschlossen. Ist der Fahrschalter FS in der Nullstellung und der Einzelschalter I in der Ausschaltstellung, so ist F über 41, F, 42, 11, 13, 15, 44 erregt und der Fahrschalter nicht gesperrt. Ist der Einzelschalter I jedoch in der Einschaltstellung verblieben, so ist der Stromkreis von V bei 11 unterbrochen und der Fahr-Schalter demnach durch die Kraft F gesperrt. In den Fig. 3 und 4 sind Verriegelungsanordnungen dargestellt, die. sich von denjenigen der Fig. 1 und 2 nur dadurch unterscheiden, daß der Fahrschalter mit zwei Verriegelungsmagneten F₁ und F₂ und zwei entsprechenden Schlitzscheiben 2VS₁ und NS₂, von denen jeweils nur eine zur Sperrung bereitsteht, ausgerüstet ist.

Die Wirkungsweise nach Fig. 3 ist die folgende: Ist in der' Nullstellung oder in den Zwischenstellungen 2 oder 4 einer der Einzelschalter I oder III nicht in die Ausschaltstellung gelangt, so wird der Verriegelungsmagnet F₁ erregt und sperrt durch Einrücken des Nockens N₁ in den entsprechenden Schlitz der Scheibe NS₁ den Fahrschalter. In gleicher Weise wirken in den Zwischenstellungen 3 und 5 die Einzelschalter II und IV auf den Verriegelungsmagneten F₂ und mittels desselben auf den Nocken N₂ und die Schlitzscheibe NS₂.

Die in Fig. 4 dargestellte Verriegelungs-

anordnung entspricht in der Ausrüstung des Fahrschalters derjenigen der Fig. 3, mit dem Unterschied, daß bei falscher Stellung der Einzelschalter in den Zwischenstellungen des Fahrschalters die Verriegelungsmagnete F₁ und F₂ entmagnetisiert und die Sperrung unter der Einwirkung der Kräfte F₁ und F₂ erfolgt.

Die Fig. 5 stellt die Anwendung der Verriegelungsanordnung nach Fig. 1 für eine Vielfachsteuerung und bei Verwendung von mehreren Motoren- und Einzelschaltergruppen dar. Die Steuerung mehrerer Gruppen von einem Fahrschalter aus läßt es wünschenswert erscheinen, daß im Falle des Versagens einer t oder mehrerer Gruppen die in Ordnung gebliebenen Gruppen weitergesteuert werden können. Die Schaltung beruht im Prinzip darauf, daß durch die Sperrung des Fahrschalters die schadhafte Gruppe durch öffnen des Hoch- oder des Niederspannungskreises des zugehörigen Stufentransformators außer Betrieb gesetzt wird. Das diesen Stromkreis unterbrechende Organ hebt seinerseits die Sperrung des Fahrschalters auf, wodurch die Möglichkeit des Weiterschaltens der richtig arbeitenden Gruppen wieder hergestellt ist.

Die beiden Fahrzeuge W₁ und W₂ sind mit je einem Fahrschalter FS₁ bzw. FS₂ und je einer nicht dargestellten, aus Stufentransformator und Fahrmotoren bestehenden Antriebsgruppe, die durch die Einzelschaltergruppen I₁ bis VI₁ bzw. I₂ bis VI₂ gesteuert werden, ausgerüstet. Für jede Antriebsgruppe ist ein Schalter A₁ bzw. A₂ vorgesehen, weleher in den Hoch- oder den Niederspannungskreis des Transformators der betreffenden Antriebsgruppe geschaltet ist. Die Betätigungsart dieses Schalters ist schematisch dargestellt. Durch den Magneten m erfolgt das Einschalten, durch den Magneten η das Ausschalten. Ein Momentumschalter erfüllt die Bedingung, daß in der Ausschaltstellung des Transformatorschalters A₁ oder A₂ die Kontakte g, f, e überbrückt sind, während in der Einschaltstellung nur der Kontakt d überbrückt ist. Die zum Einschalten der Transformatorenschalter A₁ bzw. A₂ dienenden Schalter E₁ bzw. E₂ sind mit dem zugehörigen Fahrschalter derart verriegelt, daß sie nur in dessen Nullstellung eingeschaltet und der Fahrschalter nur in der Ausschaltstellung des Schalters F₁ bzw. F₂ in eine Fahrstellung gedreht werden kann. Die Fahrschalter sind ferner noch mit einem Schalter B₁ bzw. B₂ ausgerüstet, welcher in demjenigen Fahrschalter, von welchem aus gesteuert werden soll, in die Einschältstellung, in dem stillgesetzten Fahrschalter in die Ausschaltstellung zu bringen ist. Eine Kontaktvorrichtung C₁ bzw. c₂ wird geschlossen, wenn der Fahrschalter gesperrt, und geöffnet, wenn derselbe freigegeben ist. Im übrigen entspricht der Fahrschalter wie auch die Verriegelungsanordnung genau der Darstellung in Fig. 1. ·>

Zur Erklärung des Schaltvorganges nehmen wir an, daß vom Fahrschalter FS₁ des Fahrzeuges W₁ aus gesteuert werden soll. Der Schalter B₁ ist in der Einschaltstellung, wodurch der Verriegelungsmagnet F₁ und der Schalter F₁ an den einen Pol der Stromquelle geschlossen sind. Die Transformatorenschalter A₁ und A₂ seien in der Ausschaltstellung (wie für A₂ gezeichnet). Durch Schließen des Schalters E₁ werden die Einschaltspulen m an die Stromquelle geschlossen (Stromweg: 41, Ot₁, E₁, 44, m, 48, R, 50). R ist ein Widerstand, dessen Ohmsche Größe ungefähr nach derjenigen der Ausschaltspule η zu bemessen ist. Die Schalter A₁ und A₂ werden eingeschaltet (wie für A₁ dargestellt). Durch den Kontakt d des Momentumschalters von A₁ und A₂ ist

der Stromkreis des Verriegelungsmagneten F₁ in den entsprechenden Stellungen der Einzelschalter an die Stromquelle geschlossen. In der Fahrstellung i. 2 sind die Einzelschalter I₁, 1I₁ und I₂, II, eingeschaltet; der Verriegelungsstromkreis ist: 41, a_v V₁, 42, 11, 12, 47, ä, 49» ^R. 50.

Es trete nun der Verriegelungsfall ein, beispielsweise sei beim Übergang von Fahrstellung 3. 4 auf 4. 5 der Einzelschalter IH₂ nicht in die Ausschaltstellung gelangt. Für die Gruppe" des Fahrzeuges W₂ wird folgendes eintreten: Der Fahrschalter FS₁ wird in der Zwischenstellung 4 gesperrt, wodurch der Kontakt C₁ geschlossen wird, der seinerseits den Auslösemagneten η des Schalters A₂ an die Stromquelle legt. Der Stromkreis ist der folgende:

41. a„ F₁, 42, 13, 14, 47, d,

' 5°·
n, 45, C₁, 50.

Der Schalter A₂ wird ausgeschaltet, wodurch der Kontakt d abgeschaltet, d. h. der beschriebene Stromkreis unterbrochen und die Sperrung des Fahrschalters FS₁ wieder aufgehoben wird.

Mit der Gruppe des Fahrzeuges W₁ kann somit weitergesteuert werden.

Wird der Fahrschalter in die Nullstellung gebracht, so soll der Steuerschalter E₁ den Schalter A₂ nicht einschalten können, solange der Einzelschalter IH₂ in der Einschaltstellung ist. Diese Bedingung wird dadurch erfüllt, daß die Einschaltspule m des Schalters A₂ durch die Verriegelungskontakte des oder der Einzelschalter kurzgeschlossen wird, welche nicht in der Auschaltstellung sind. Falls, wie angenommen, der Einzelschalter HI₂ einge-■ schaltet geblieben ist, wird der Einschaltstromkreis folgender sein:

4L «ι, E₁,

/Wi-

D, 13, 42, e,

3,Ä,5o.

Die Spule m ist also durch die Verbindung f, 46,13, 42, e, g kurzgeschlossen. Bei der in Ordnung gebliebenen Gruppe des Fahrzeuges W₁ ist diese Kurzschlußverbindung unterbrochen, der Schalter A₁ wird also eingeschaltet werden können.

In den Fig. 1 bis 5 sind die Verriegelungsanordnungen jeweils für sechs Einzelschalter dargestellt. Das Prinzip der Verriegelungsschaltung kann selbstverständlich für eine beliebige Anzahl von Einzelschaltern angewendet werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verriegelungsanordnung für die Steuerung von Wechselstrommotoren, besonders elektrischer Bahnen, bei der durch auf beliebige Weise gesteuerte Einzelschalter die Anzapfpunkte eines Stufentransformators nacheinander an die Enden einer Drosselspule angeschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrschalter (FS) bei nicht richtigem Arbeiten der Einzelschalter durch ein von diesen mittels Arbeits- oder Ruhestroms beherrschtes Sperr- organ (N) festgehalten wird und erst dann in die nächste Fahrstellung weitergedreht werden kann, wenn der eine (z. B. I) von den auf der jeweiligen Fahrstufe (1. 2) eingeschalteten Einzelschaltern (I, II), der den gleichen Schenkel der Drosselspule (D) schaltet wie der der nächsten Fahrstufe (2. 3) entsprechende Einzelschalter (III), in die Ausschaltstellung gelangt ist.

2. Verriegelungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis der Verriegelungsmagnete im Fahrschalter von den Steuerstromkreisen oder sonstigen Mitteln zur Bewegung der Einzelschalter unabhängig ist.

3. Verriegelungsanordnung für Vielfachsteuerung und eine Mehrzahl von Antriebsgruppen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei eingetretener Sperrung des Fahrschalters, hervorgerufen durch einen Schaltungsfehler in einer oder mehreren Antriebsgruppen, diese Antriebsgruppen selbsttätig (über den Schalter c) durch die zugehörigen Arbeitsstromkreisschalter (^I₁ oder A₂) abgeschaltet werden und die letzteren in der Ausschaltstellung (mittels Kontakte d) die Sperrung des Fahrschalters wieder aufheben (Fig. 5).

4. Verriegelungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltspule (m) des Arbeitsstromkreisschalters (A₁ oder A₂) in dessen Ausschaltstellung kurzgeschlossen ist, sofern ein oder mehrere Einzelschalter der zugehörigen Gruppe unrichtigerweise in der Einschaltstellung verblieben sind, wodurch der betreffende Arbeitsstromkreisschalter nicht mehr eingeschaltet werden kann, bis der oder die Einzelschalter in die Ausschaltstellung gebracht worden sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.