DE401730C

DE401730C - Multiple step switch controls for non-automatic, semi-automatic and fully automatic operation of electric traction vehicles

Info

Publication number: DE401730C
Application number: DEM83461D
Authority: DE
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Publication date: 1924-09-11

Description

Stufenschalter-Vielfachsteuerung für nichtautomatischen, halbautomatischen und vollautomatischen Betrieb von elektrischen Triebfahrzeugen. Bei elektrischen Triebfahrzeugen, die ihr Zuggewicht unter annähernd gleichbleibenden Bedingungen zu fördern haben, ist es von wirtschaftlichem Vorteil, die Steuerung für selbsttätigen Anfahrvorgang einzurichten, einmal uni während desselben keine unnütze Zeit zu verlieren und anderseits um den Energieverbrauch auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Diese Gesichtspunkte spielen bei Stadtbahnbetrieb, wo es hauptsächlich auf das Anfahren ankommt, eine große Rolle. Bei Lokomotiv-und Motorwagenbetriel> für Überlandbahnen hingegen müssen diese Gesichtspunkte zugunsten einer größeren Anpassungsfähigkeit .dieser Triebfahrzeuge an die stets wechselnden Betriebsbedingungen zurücktreten. Eine automatische Steuerung führt hier im allgemeinen nur zu einer unnötigen Verwicklung in der Steuerung, ohne von größerem Nutzen zu sein.Multiple step switch controls for non-automatic, semi-automatic and fully automatic operation of electric traction vehicles. With electrical Locomotives with their train weight under almost constant conditions have to promote, it is of economic advantage to have control for self-acting To set up the start-up process, not to lose any unnecessary time during the same and on the other hand to reduce energy consumption to a minimum. These points of view play a role in light rail operations, where the main thing is to get started major role. In the case of locomotives and motor vehicles, on the other hand, for overland railways these aspects in favor of a greater adaptability .these locomotives withdraw to the constantly changing operating conditions. An automatic control generally only leads to unnecessary involvement in the control, without to be of greater use.

Während nun aber bei der ersteren Triebfahrzeuggattung ein nicht selbsttätiges Anfahren in außergewöhnlichen Fällen zur Notwendigkeit wird (Rangieren, ungewöhnliches Zuggewicht usw.), kann es bei der zweiten Gattung unter Umständen von Nutzen sein, die nichtautomatische Steuerung auch für automatischen Betrieb einzurichten.While now, however, with the first type of locomotive, it is not an automatic one Starting off becomes a necessity in exceptional cases (maneuvering, unusual Draw weight, etc.), it may be useful for the second type, to set up the non-automatic control also for automatic operation.

Die Entscheidung für eine gemischte Steuerung wird natürlich erleichtert, wenn dieselbe nicht wesentliche Verwicklungen mit sich bringt und die Betriebssicherheit daher nicht beeinträchtigt.The decision for a mixed control is of course made easier, if the same does not involve significant complications and operational safety therefore not affected.

Die Steuereinrichtung nach vorliegender Erfindung sucht diesen Gesichtspunkten zu entsprechen.The control device according to the present invention seeks these aspects correspond to.

In den Abb. i bis 3 ist,das Schema und das Schaltbild eines Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes für ein Gleichstromfahrzeug dargestellt, dessen beide Motoren bzw. Motorgruppen in der üblichen Serie-Parallelschaltung betrieben «erden.In Figs. I to 3, the scheme and the circuit diagram of an embodiment of the subject matter of the invention for a DC vehicle, both of which Motors or motor groups operated in the usual series parallel connection «.

In Abb. i bedeutet T ein Hauptschalter (Schütz) ; i bis 8 deuten die Stufenkontakte eines funkenlosen Stufenschalters an; S, P, G die mit den Widerstandskontakten i bis 8 mechanisch auf dem gleichen Stufenschalter vereinigten Gruppicrungskontakte für die funkenlose t'mschaltung der :Motoren M, und l1,: und AIR bzw. SR Schutz- bzw. Steuerrelais, R ist der Anfahrwiderstand.In Fig. I, T means a main switch (contactor); i to 8 indicate the tap contacts of a sparkless tap changer; S, P, G the grouping contacts mechanically combined with the resistance contacts i to 8 on the same step switch for the non-sparking switching of the: motors M, and l1,: and AIR or SR protective or control relay, R is the starting resistor.

Abb. 2 veranschaulicht in üblicher Darstellung die Schaltstellungen der einzelnen Kontakte des Stufenschalters auf den verschiedenen Stufen. Diese Kontakte schalten, wie erwähnt, funk enlos, d. h., daß immer der Hauptschalter 7` den Strom unterbricht und niemals die Stufenschalterkontakte.Fig. 2 shows the switch positions in the usual representation of the individual contacts of the multiple switch on the various stages. These contacts switch, as mentioned, wirelessly, d. This means that the main switch 7 'always turns the power on interrupts and never the tap changer contacts.

Abb. 3 ist das Steuerstromschetna, auf Grund dessen die Schalterstellungen gemäß Abb. 2 erzielt werden.Fig. 3 is the control current shetna, on the basis of which the switch positions according to Fig. 2 can be achieved.

FS bedeutet den Fahrschalter mit den Kontaktbelägen C, bis C"; und rlen Fingern f,bis f,.,, Slf,' die mit der Stufenschalterwelle direkt gekuppelte Steuerwalze mit den Kontaktbelägen C; bis C3o und den Fingern f, bis f, SM ist der Steuermotor, U der Umschaltapparat zu letzterem mit den Betätigungsspulen V und R und den Kontakten v und -r, ILR das Bremsrelais zum Steuermotor Slvl und SR das Steuerrelais mit Hauptstromspule und zwei weiteren Betätigungsspulen. AS deutet eine Sperrscheibe auf der Stufenschalterwelle an, in v,-elche die vom Bremsrelais bewegte Sperrklinke einfällt. A ist die Betätigungsspule des Hauptschalters T und C3, dessen Haltekontakt; C3. und C33 sind Verriegelungskontakte auf demselben: :4R ist das Auslöserelais zum Hauptschalter, llR ein Schutzrelais. Für das automatische Anfahren vollzieht sich der Steuervorgang nun folgendermaßen: Die Fahrschalterkurbel kann entweder auf Stellung S oder auf P eingestellt werden. Im ersteren Falle läuft der Stufenschalter bis auf seine Stellung S nach. Der Stromverlauf im Steuerstromteil ist hierbei folgender: f Cl, C.:=, f2 (Fahrschalter) - Steuerleitung :2 -f2, Clo, Co, (s> h, C34 (-).Der Stufenschalter bewegt sich also nach Maßgabe des Steuerrelais SR bzw, dessen Hauptstronispule über die Stufen o, I bis VI hinweg, um auf Stellung VII angehalten zu werden. Die Steuerkontakte des Steuerrelais «-erden ,dabei auf den Widerstandsstellungen I bis VI jedesmal geöffnet bzw. wiederum kurzgeschlossen und der Steuermotoranker vermittels des Bremsrelais kurzgeschlossen, wenn der 1lotorstronlstoß eine genügende Größe erreicht, bzw. dessen Kurzschluß geöffnet, wenn. der Motorstroin auf einen gewissen Wert gesunken ist. Das Kurzschließen des Servornotorankers bewirkt ein sofortiges Stillsetzen des Motors uitd damit auch des Stufenschalters, sei es bei verstärktem Steuermotorfeld wie in den Stellungen I bis IV oder nur bei Reinanenzfeldwirkung auf Stellung VII. Auf letzterer Stellung ist nämlich Fingere vom KontaktClo abgelaufen und das Steuerinotorfeld infolgedessen stromlos. Nach Erreichen der ersten Stellung des Stufenschalters wird der Hauptschalter überFinger12, KontaktC, Finger io, Auslösekontakt des Atislc.serelais, Ausschaltspule A des Hauptschalters T und Verriegelungskontakt C"" des Schutzrelais eingeschaltet. Einmal eingeschaltet, wird der Stufenschalter mittels des Kontaktes C31 in eingeschalteter Stellung gehalten, so daß die Fint;er io und 1 2 wieder ablaufen können.FS means the drive switch with the contact surfaces C, to C "; and rlen fingers f, to f,. ,, Slf, 'the control drum coupled directly to the tap changer shaft with the contact surfaces C; to C3o and the fingers f, to f, SM is the control motor, U the switching device to the latter with the actuating coils V and R and the contacts v and -r, ILR the brake relay to the control motor Slvl and SR the control relay with main current coil and two further actuating coils. AS indicates a locking disk on the tap changer shaft, in v, -which the pawl moved by the brake relay engages. A is the actuating coil of the main switch T and C3, its holding contact; C3. and C33 are locking contacts on the same:: 4R is the tripping relay to the main switch, llR is a protective relay. For automatic start-up The control process is now as follows: The travel switch crank can be set either to position S or to P. In the former case, the step switch runs up to its position S according to. The current flow in the control circuit is as follows: f Cl, C.:=, f2 (travel switch) - control line: 2 -f2, Clo, Co, (s> h, C34 (-). The step switch therefore moves according to the control relay SR or, its mainstronispule over the steps o, I to VI away, in order to be stopped in position VII. The control contacts of the control relay «-earth, thereby in the resistance positions I to VI each time opened or again short-circuited and the control motor armature by means of the brake relay short-circuited when the motor current surge reaches a sufficient size, or its short-circuit is opened when the motor current has sunk to a certain value positions I to IV or only in the case of a purity field effect on position VII. In the latter position, fingers have run away from the contact toilet and the steering wheel As a result, otorfeld is de-energized. After the step switch has reached the first position, the main switch is switched on via finger12, contact C, finger OK, tripping contact of the Atislc.serelais, tripping coil A of main switch T and locking contact C "" of the protective relay. Once switched on, the multiple switch is held in the switched-on position by means of contact C31, so that the fint; er io and 1 2 can run down again.

Wird der Fahrschalterhebel von Stellung S auf P gebracht, so wird dessen Finger spannungslos. Kontakt C3 und Finger 3 erhalten Spannung, und es ergibt sich der sonst .',eiche Steuerstromverlauf über die Vorwärtsspule des Ausschaltapparates U wie in den vorgängigen Serienstufen. Da der Stufenschalter ganz ohne Funkenlöschung gedacht ist, so muß vor dem Motorgruppierungswechsel der Hauptschalter T herausfallen und nach demselben wieder einfallen. Dies wird dadurch bewirkt, daß kurz nach Verlassen der Stellung VII der Stufenschalter mittels der Finger 9 und 13 das Auslöserelais des Hauptschalters betätigt. Letzterer fällt also heraus und ermöglicht durch seinen Kontakt C33 und Finger i i der Steuerwalze SW eine Weiterspeisung der Vorwärtsspule des Umschaltapparates U, trotzdem Finger 7 vorn Kontakt C8 abgelaufen ist.If the drive switch lever is moved from position S to P, then whose fingers are tension-free. Contact C3 and finger 3 receive tension, and it results the otherwise. ', calibrated control current course via the forward coil of the switch-off device U as in the previous series stages. Since the tap changer has no spark extinction is intended, the main switch T must fall out before changing the motor grouping and come back after it. This is done shortly after leaving position VII of the step switch by means of fingers 9 and 13 the trip relay of the main switch operated. The latter falls out and is made possible by his Contact C33 and fingers i i of the control drum SW a further feed of the forward coil of the switching device U, despite the fact that finger 7 at the front contact C8 has expired.

Auf Stellung VIII angelangt, schaltet die Steuerwalze .SiI' den Hauptschalter mittels Finger io wieder ein, -da inzwischen Finger 9 vom Kontakt C" abgelaufen ist, und Finger 7 läuft auf Kontakt C; auf. Der Übergang von Stufe VIII über Stufen IX, X, XI auf XII geschieht wiederum mittels des Steuerrelais SR in gleicher Weise wie auf den Seriestufen. Auf Stellung VIII angelagt, läuft Finger 3 -des Stufenschalters von Kontakt C9 ab, und der Steuermotor wird wiederum im remanenten Feld abgebremst.When it reaches position VIII, the control drum .SiI 'switches the main switch by means of finger io on again, since finger 9 has expired from contact C "in the meantime is, and finger 7 runs on contact C; on. The transition from level VIII through levels IX, X, XI to XII again takes place by means of the control relay SR in the same way like on the series stages. When it is in position VIII, finger 3 of the step switch runs from contact C9, and the control motor is again braked in the retentive field.

Der Fahrschalter kann natürlich anstatt zunächst auf Stellung S auch unmittelbar von o auf P gestellt werden, worauf der Stufenschalter stufenweise ummittelbar bis in Stellung P nachläuft, in der Gangart, die vom Steuerrelais vorgeschrieben wird.The drive switch can of course also be switched to the S position instead of initially can be set directly from o to P, whereupon the step switch can be switched step by step continues until it reaches position P, in the gait prescribed by the control relay will.

Soll nun anstatt automatisch nichtautomatisch angefahren werden, so wird mit der Fahrschalterkurbel nicht unmittelbar von o auf S gefahren, sondern zunächst auf I, worauf der Stufenschalter nur bis auf Stellung I nachläuft und dort stehen bleibt. Das Stehenbleiben wird bewirkt durch die Erregung der oberen Steuerstromspule des Steuerrelais SR über Kontakt C." C4 und Finger -., bzw. Finger .I, Kontakt Cl;, und Finger 14 des Fahrschalters bzw. Stetterw.alze des Stufenschalters. Da aber gleichzeitig über Kontakt Co und Finger 6 des Fahrschalters die untere Steuerstromspule des Steuerrelais erregt und die Hauptstromspule wirkungslos gemacht wird, wird der Steuerrelaiskontakt unterbrochen und der Steuermotor samt Stufenschalter mittelsdesBreinsrelais abgebremst. Zugleich wird der Hauptschalter, wie bereits beschrieben, eingeschaltet. Wird die Fahrschalterkurbel um eine Stellung weiter auf II bewegt, so wird die obere Steuerspule des Steuerrelais so lange stromlos, bis der Stufenschalter auf Stellung II nachgelaufen ist und wird dann neuerdings erregt. Durch zweimaliges Zurück- und wieder Vorwärtsbewegen der Fahrschalterkurb.el werden dann nacheinander die Stufen 1I bis VI eingestellt unter Benutzung der Kontakte C", bis C., VII oder S wird mit Stellung S der Fahrschalterkurbel erzielt, wobei das Steuerrelais über Finger 1a, Kontakt C18, C3, und Finger 14 betätigt wird.If the drive is not to be started automatically instead of automatically, the drive switch crank is not used to move directly from o to S, but initially to I, whereupon the step switch only runs to position I and stops there. The stopping is caused by the excitation of the upper control current coil of the control relay SR via contact C. "C4 and finger -., Or finger .I, contact Cl; The lower control current coil of the control relay is energized via contact Co and finger 6 of the drive switch and the main current coil is rendered ineffective, the control relay contact is interrupted and the control motor and step switch are braked using the relay. At the same time, the main switch is switched on, as already described. If the drive switch crank is moved one position Moved further to II, the upper control coil of the control relay is de-energized until the step switch has moved to position II and is then again energized. By moving the drive switch crank twice back and forth again, steps 1I to VI are set one after the other using contacts C ", to C., VII or S is achieved with position S of the travel switch crank, the control relay being actuated via finger 1a, contact C18, C3, and finger 14.

Hauptstromspule und obere Steuerstromspule unterstützen sich in dem Augenblick, in dem die Stufe VII erreicht ist, :da die untere Steuerstrornspule infolge Ablaufens von Finger 6 vom Kontakt Co des Fahrschalters stromlos geworden ist. In ähnlicher Weise kann bis auf Stufe XII oder P des Stufenschalters hochreguliert werden, indem die Fahrschalterkurbel über S hinaus auf Stellung VIII und IX, bzw. X, XI auf XII oder P bewegt wird. Der Übergang von Serie auf Parallel vollzieht sich wieder bei stromlosem Stufenschalter. Wird der oben beschriebene Vorgang bei offenem Schalter S durchgeführt, so kann eine halbautomatische Anfahrt erzielt werden, derart, daß nicht schneller aufgeschaltet werden kann, als es die Hauptstromspule :erlaubt. Es entspricht dies einer nach.oben begrenzten Beschleunigung, während nach unten dieselbe beliebig erniedrigt werden kann. Eine Aufhebung der Wirkung der Hauptstromspule des Steuerrelais findet nämlich durch die untere Steuerstromspule nicht mehr statt, so daß für das Schließen und öffnen der Steuerkontakte obere Steuerstromspule und Hauptstronispule miteinander allein in Wirkung treten.Main current coil and upper control current coil support each other in that Moment at which level VII is reached: there is the lower control current coil has become de-energized as a result of finger 6 running off contact Co of the drive switch is. Similarly, up to level XII or P of the tap changer can be adjusted by moving the travel switch crank beyond S to positions VIII and IX, resp. X, XI is moved to XII or P. The transition from series to parallel takes place again when the tap changer is de-energized. Will the above described If the process is carried out with the switch S open, a semi-automatic approach can be carried out can be achieved in such a way that it cannot be activated faster than the Main current coil: allowed. This corresponds to an acceleration limited above, while downwards it can be lowered at will. A repeal of the The main current coil of the control relay acts through the lower control current coil no longer in place, so that for the closing and opening of the control contacts upper control current coil and main stronis coil act with each other alone.

Die Rückwärtsregulierung ist durchaus eindeutig; es kann von P bis auf S oder unmittelbar bis o zurückgeschaltet werden, wenn der F ahrschalterhebel in die entsprechende Stellung gebracht wird. Wird derselbe von P aus nur um eine oder zwei Stellungen zurückgedreht, so bewegt sich der Stufenschalter nicht rückwärts. Bedingung hierfür ist mindestens das Erreichen einer Stellung S mit dem Fahrschalterhebel. Über S hinaus bewegt sich der Stufenschalter aber in keinem Fall. Erst mit der o-Einstellung des Fahrschalterhebels geht der Stufenschalter auf o zurück. Ein stufenweises Zurückstdlen des Stufenschalters ist nicht möglich. Ist der Stufenschalter in der Stellung P, und wird der Fahrschalter in die Stellung S gebracht, so ergibt sich folgen-.der Steuerstromverlauf : Kontakte Cl, C2, Finger 2 des Fahrschalters - Leitung :2 und Finger z, Kontakt C,I bis Cl." Finger 9 der Steuerwalze, Auslöserelais des Hauptschalters. Der Hauptschalter fällt also heraus und ermöglicht damit die Erregung der Rückwärtsspule des Steuerschalters U über den Kontakt C , , des Hauptschalters 7'. Der Stufenschalter bewegt sich nun rückwärts bis auf Stellung S. Ist der Stufenschalter auf S angelangt, so wird der Hauptschalter über Finger 12 und io wieder eingeschaltet. Wird der Fahrschalter auf Stellung o zurückgestellt, so läuft der Stufenschalter, nachdem der Hauptschalter wiederum herausgefallen ist, auf o zurück.The backward regulation is quite clear; you can switch from P to S or immediately back to o when the gear switch lever is moved to the corresponding position. If it is turned back only one or two positions from P, the step switch does not move backwards. The condition for this is at least reaching a position S with the travel switch lever. However, the tap changer does not move beyond S under any circumstances. The step switch only goes back to o when the drive switch lever is set to o. Gradual resetting of the multiple switch is not possible. If the step switch is in the P position and the drive switch is in the S position, the following results - the control current curve: contacts Cl, C2, finger 2 of the drive switch - line: 2 and finger z, contact C, I to Cl . "finger 9 of the control roller tripping relay of the main switch. the main switch thus falls out, thereby enabling the excitation of the backward coil of the control switch U via the contact C, the main switch 7 '. the tap changer is now moving backwards down to the position S. When the When the step switch has reached S, the main switch is switched on again using fingers 12 and io. If the drive switch is set back to position o, the step switch runs back to o after the main switch has fallen out again.

Spricht ein Schutzrelais auf irgendeiner 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 o nies Stufenschalters freigegeben. Ist die Ursache des Schutzrelaisansprechens nach Erreichen der Stellung o des Stufenschalters verschwunden, so geht der Stufen-Schalter wiederum hoch bis in die vom Fahrschalter vorgezeichnete Stellung. Das oder die Schutzrelais sind noch mit Hilfskontakten C., versehen, :die einerseits ein Hochgehen des Stufenschalters sowie das Einschalten des Hauptschalters nach Ansprechen der Schutzrelais verhindern.If a protective relay responds to any position, then initially the main switch is switched off via finger 9 and at the same time the control motor is on decrease controlled. The protective relay is only then back to the position of one step switch Approved. Is the cause of the protective relay response after reaching the position o of the step switch disappeared, the step switch goes up again to into the position marked by the drive switch. That or the protective relay are still provided with auxiliary contacts C.,: on the one hand a raising of the tap changer and prevent the main switch from being switched on after the protective relay has responded.

Die eben beschriebene Steuerung für ein Gleichstromfahrzeug mit .funkenlosem Stufenschalter kann natürlich derart geändert werden, daß sie sich auch für Stufenschalter mit Funkenlöschung eignet, sei es für Gleich- oder Wechselstromfahrzeuge, in welch ersterem Falle dann der Übergang von Serie .auf Parallel 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 .Kontaktbelag des Fahrschalters leicht zu erreichen.The control just described for a DC vehicle with .sparkless Step switch can of course be changed in such a way that it is also suitable for step switches with spark quenching is suitable, be it for DC or AC vehicles, in which In the former case, the transition from series to parallel is made under current can be. In particular, the gradual decrease of the tap changer is below Electricity, as it is desired in AC vehicles, through a corresponding one Change on the contact surface of the driving switch easy to reach.

Claims

PATENT APPLICATION1ci3E: i. Multiple step switch controls for non-automatic, semi-automatic and fully automatic operation of electric locomotives, characterized by a control unit that is only used for automatic operation Motor current, for semi-automatic operation of this and of the control current and for non-automatic operation is only influenced by the control current in such a way that a gradual Adjust the step switch @ by opening and closing the control motor armature short circuit is accomplished.

2. Step switch according to claim i, characterized in that that the control apparatus consists of a relay with a main straw and two control current coils exists, which in connection with a second relay short-circuit the control motor armature opens and closes.

3. Step switch according to claim i and 2, characterized in that that the short-circuit relay simultaneously with the control motor armature short-circuit by means of The latch and ratchet wheel hold the tap changer in place, and the former at the same time with the opening of the same releases the ratchet wheel again. Step switch according to claim * i, characterized in that the opening of the control motor armature short-circuit by expiring fingers on the drive switch and the closing of the same by expiring fingers happens at the tap changer.