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Anlaßschaltung mit Transformatorstufen und Mehrfachdrosselspulen,
insbesondere für Wechselstromfahrzeuge Zum Anlassen der Motoren von elektrischen
Wechselstromfahrzeugen werden häufig Schützsteuerungen verwendet. Die gegenseitige
Verriegelung der Schütze, die nicht gleichzeitig eingeschaltet sein dürfen, bereitet
erhebliche Schwierigkeiten. Wird die Verriegelung durch elektrische Hilfskontakte
benutzt, so steigt gewöhnlich die Zahl der Sperrkontakte und Steuerleitungen mit
zunehmender Anzahl der zu schaltenden Stufenschütze. 1:s sind zwar auch bereits
Schützsteuerungen mit elektrischer Verriegelung bekanntgeworden, bei denen die Anzahl
der Sperrkontakte an jedem Schütz gleichbleibt, unabhängig davon, wie groß die Anzahl
der Schütze bzw. der zu schaltenden Stufen ist. jedoch müssen bekanntlich auch -hierbei
an jedem Schütz mehrere Paare von Hilfskontakten vorgesehen sein, so daß die Wartung
dieser Schützsteuerungen gleichfalls erhöhte Arbeit verursacht. Zudem sind die Schaltungsweisen
umständlich und unübersichtlich, so daß das Bedienungspersonal, zumal auf freier
Strecke, nicht in der Lage ist, etwa entstehende Fehler zu erkennen und zu beseitigen.
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Es ist auch bekannt, bei Gleichstromschaltungen zwei nebeneinander
angeordnete Schütze mechanisch zu verriegeln, die für die Herstellung der Reihenparallelschaltung
dienen und von denen jeweils nur eines eingeschaltet sein darf. Bei Transformatorstufensteuerungen
wurden bisher die Schütze stets in der den Transformatoranzapfungen entsprechenden
Reihenfolge angeordnet, so daß zwischen zwei nebeneinander angeordneten Schützen
keine weitere Anzapfung des Transformators liegt. Die feindlichen Schütze liegen
demnach bei den bekannten Wechselstromschützsteuerungen räumlich getrennt, so daß
bei Verwendung gewöhnlicher mechanischer Verriegelungen diese sehr umständlich ausfallen.
Man hat deshalb die komplizierten, im vorstehenden beschriebenen Sperrkontaktanordnungen
verwendet.
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Erfindungsgemäß wird diese bei Transformatorstufensteuerungen mit
beliebig (elektrisch, elektropneumatisch usw.) bedienten Schützen in Übereinstimmung
mit den Transformatoranzapfungen vorgesehene starre Reihenfolge der Schütze durchbrochen,
und es werden die feindlichen Schütze räumlich zu Gruppen vereinigt und nur innerhalb
dieser Gruppen gegenseitig, z. B. nachbarweise,
mechanisch verriegelt,
während zwischen den einzelnen Gruppen keine Verriegelungen dieser Art vorgesehen
sind. Durch die erwähnte Anordnung der Schütze kann also die für Gleichstrom, und
zwar für zwei Schütze, bekannte Verriegelung auf eine unbeschränkte Anzahl von Schützen
bei Transformatorstufensteuerungen angewandt werden, ohne daß die mechanischen Verriegelungen
ihre Einfachheit einbüßen oder Fehlschaltungen möglich sind.
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Der Steuerstrom für die Schütze wird zweckmäßig über eine Sicherheitseinrichtung,
z. B. die Spule eines mit Verzögerung schaltenden Relais, geleitet. Da der Anzugstrom
der Wechselstromschütze verhältnismäßig sehr hoch, nämlich ein Vielfaches des Haltestromes
ist, wird das Relais infolge der Verzögerungseinrichtung während der Anzugszeit
eines jeden Schützes nicht ansprechen. Sollte dagegen ein Schütz zufolge irgendeiner
Ursache nicht anziehen, so bleibt der hohe Anzugsstrom bei offenem Magneteisen bestehen,
und .das Relais kommt zur Wirkung, so daß es den Spulenstrom aller Schütze unterbricht
und ein weiteres Anlassen verhindert. Das Relais kann mit einem Nullschaltungszwang
ausgestattet sein, indem es beispielsweise in bekannter Weise von einem Vorkontakt
des Führerschalters in die Wirklage gebracht wird; ferner ist es zweckmäßig, das
Relais mit einer Klinke zu versehen, die es nach dem Ansprechen in der Ausschaltlage
festhält, bis die Auslösung nach erfolgtem Zurückschalten und erneutem Einschalten
des Führerschalters bewirkt wird. Dieses Relais dient auch dazu, den Beginn des
Anlassens zu verhindern, wenn nicht alle Schütze ihre Grundstellung einnehmen. Die
erwähnte Klinke- des Relais steht zu diesem Zweck unter dem Einfluß einer Spule,
die mit in Reihe geschalteten Ruhekontakten der Schütze hintereinandergeschaltet
ist. Um auch beim Ausbleiben der Netzspannung ein weiteres Schalten der Schütze
nach der Spannungswiederkehr zu verhindern, bei welchem ein Ansprechen feindlicher
Schütze beim Festhängen eines beliebigen Schützes nicht ausgeschlossen ist, kann
dem Relais noch eine dauernd eingeschaltete Nullspannungsspule zugeteilt werden,
durch deren Stromloswer.-den das Relais nebst Verklinkung zum Ansprechen kommt.
Eine weitere Sicherheitsvorrichtung kann dadurch vorgesehen werden, daß Spannungsspulen
oder -relais zwischen die Enden der Drosselspule gelegt werden; diese Spannungsrelais
-können ebenfalls mit Verzögerungseinrichtungen versehen sein und eine Ausschaltung
der. gesamten Steuerung bewirken, wenn eine Drosselspulenhälfte infolge des V ichtansprechens
eines Schlitzes stromlos ist. Die Spannungsspulen können auf das gleiche bereits
erwähnte Relais mittelbar oder unmittelbar einwirken.
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Es ist ferner zweckmäßig, Sicherheitsvorrichtungen vorzusehen, die
bei zu schnellem Schalten des Fahrschalters wirksam sind. Diese können in Sperrspulen
bestehen, die ohne Verzögerung ein Weiterbewegen des Fahrschalters zeitweise verhindern,
bis die Schütze jeweils eingerückt sind. Weiterhin können auch über Vorgelege bewegte
Kontaktvorrichtungen vorgesehen sein, die den Zug'-spulenstrom der Schütze schließen
oder unterbrechen, so daß die Überlappungen der Kontakte nicht nachteilige Wirkungen
haben können.
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In der Zeichnung sind Schaltungsbeispiele veranschaulicht. In der
Abb. i sind die Stufenschütze mit i bis 8 bezeichnet, die mit Hilfe der Umschalter
6o und 61 an die Anzapfungen i i bis 16 oder 19 bis 24 des Transformators
57 angelegt werden können. Die Erfindung ist jedoch auf die Anwendung bei Schaltungen
mit solchen Umschaltern keineswegs beschränkt; sie kann selbstredend auch bei jeder
anderen Schützsteuerung verwendet werden. Die Spulen i' bis 8' der Schütze sind
einerseits an die Kontaktfinger i', 2', 3' usw. des Fahrschalters io und andererseits
an eine gemeinsame Rückleitung angeschlossen, die über die Spule 68 des Relais 52
geführt ist. Die nicht gleichzeitig einzuschaltenden, sogenannten feindlichen Schütze,
z. B. i und 5 bzw. 2 und 6 usw., sind zu einzelnen Gruppen zusammengelegt und mit
je einem zweiarmigen mechanischen Sperrhebel 62 bzw. 63 usw. versehen, der das gleichzeitige
Eingeschaltetsein der benachbarten Schütze einer jeden Gruppe verhindert.. Ferner
ist jedes Schütz mit einem elektrischen Hilfskontakt 66 versehen, und diese Hilfskontakte
sind alle in Reihe miteinander und mit der Auslösespule 56 des Relais 52 geschaltet.
Die Motoren -o bis 47 werden gruppenweise mit Hilfe der Schalter 35 bis 38 an die
Drosselspule 3o angelegt, deren Enden über die weiterenDrosselspulen 27 und 28 mit
den Kontakten der Schütze verbunden sind. Andererseits liegen die Motoren über die
Schalter 31 bis 34 an dem Anfang des Transformators 57. In der Zeichnung ist weiterhin
noch ein Spannungsrelais 48 abgebildet, dessen Spulen an die Enden der Drosselspulen
27 und 28 angeschlossen sind.
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Wird der Fahrschalter in Richtung der Schaltstellung i bewegt, so
kommt zunächst der Vorkontakt 25 in Eingriff mit den beiden obersten Kontaktfingern
und verbindet damit die Stromquelle g mit der Sperrkontaktreihe 66 und der Spule
56 des Relais 52. Das in der oberen Lage verklinkte Relais wird daher,
wenn
alle Schütze i bis 8 abgefallen und alle Kontakte 66 geschlossen sind, durch Anspringen
des liagnetkernes der Spule 56 und der Klinke 55 ausgelöst und nimmt die dargestellte
Einschaltlage ein. Erreicht nun der Fahrschalter die Stellung i, so wird der Stromkreis
für das Schütz i auf folgendem Wege geschlossen: Von der Stromquelle 9 über die
Kontakte 54 des Relais 52, die verbundenen Finger 67 und i' des Fahrschalters, die
nicht dargestellte Steuerleitung i', die Schützspule 1' und die Spule 68 des Relais
52 zur Erde. Die Spule 68 erhält zwar den hohen Anzugstrom des Schützes r, vermag
aber nicht seinen Kontakt 54 zum Öffnen zu veranlassen, da das Zeitwerk 53 wirksam
ist. Ehe das Zeitwerk abgelaufen ist, zieht das Schütz r an, und es besteht nunmehr
nur noch der geringe Haltestrom, der das Relais 52 nicht zum Ansprechen bringen
kann. Zieht das Schütz i dagegen aus irgendeinem Grunde nicht an, weil z. B. das
Schütz 5 von früher her festgeschmort ist und den Verriegelungshebel 62 verstellt
hält, so öffnet das Relais 52 nach dem Ablauf des Zeitwerkes 53 den Kontakt 54 und
unterbricht damit den Steuerstrom, so daß der Fahrer gezwungen ist, den Fahrschalter
zurückzudrehen und von neuem einzuschalten oder die Schütze nachzusehen und den
Fehler zu beseitigen.
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Beim Anziehen des Schützes i wird der mechanisch; Verriegelungshebel
62 so ver-=tellt, daß eine Aussteuerung des nächsten, dem Schütz i feindlichen Schützes
5 nicht möglich ist. Erst wenn das Schütz i abgesteuert und abgefallen ist, kann
das Schütz 5 geschlossen werden. Zweckmäßig ist es, die mechanischen V erriegelungshebel
62 bis 65 so auszubilden, daß sie das zweite Schütz erst freigeben, wenn das erste
Schütz fast oder ganz abgefallen ist. Dies läßt sich mit Hilfe einer Verklinkung,
die erst nach dem völligen Abfallen des einen Schützes ausgelöst wird, ohne besondere
Schwierigkeit erzielen.
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Der Fahrschalter wird nun weiterbewegt, bis die Schütze 7 und 8 eingeschaltet
sind. Damit sind die Motorgruppen unter Umgehung der Umschalter 6o und 61 zwischen
den Anfangspunkt und die Anzapfungen_ 17 und 18 des Transformators 57 eingeschaltet.
Die Umschalter 6o und 61 können nun in die andere Lage umgestellt wenden, und hiernach
«-erden wiederum die Schütze i bis 6 in der gleichen Reihenfolge geschaltet, so
daß die Drosselspulen 27 und 28 an den Anzapfungen 19 bis 24 des Transformators
weitergeschaltet werden.
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Sollte während des Weiterschalters der Schütze eines der Schütze wegen
Bruches der Zugspulenzuleitung oder wegen anderer Störung nicht ansprechen und das
Relais 52 daher nicht die Steuerung abschalten, so wird auf jeden Fall eine Abschaltung
durch das Relais .48 bewirkt. Beim Nichtansprechen eines der Schütze wird nämlich
eine Hälfte der Drosselspule 27 oder 28 stromlos, und in diesem Falle bewirkt eine
der Spannungsspulen 49 oder So ein Ansprechen des Relais 1.8, welches seinerseits
eine Auslösung des Relais 52 und damit eine Abschaltung der Schützspulen r' bis
8' und damit der gesamten Steuerung veranlaßt.
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Auch das Relais .a.8 besitzt ein Zeitwerk 51, das ein Ansprechen des
Relais bei den durch den normalen Betrieb der Schütze verursachten Spannungsstößen
verhindern soll. Selbstverständlich ist es auch möglich, nur eine dieser Sicherheitsvorrichtungen
anzuwenden, d. h. ein Ansprechen des Relais 52 nur durch die Reihenschaltung der
Schützspulen i' bis 8' mit der Relaisspule oder nur durch die an die Drosselspulen
angeschlossenen Spannungsspulen 49 und So zu bewirken. Wie die Zeichnung erkennen
läßt, ist das Relais noch mit einem Nullspannungsmagnet 58 versehen., der beim Ausbleiben
des Speisestromes durch den auf das Hebelsystem 59 niedergefallenen Magnetkern die
Kontakte 54 öffnet. Das Öffnen der Kontakte 5.t bereitet daher keine Schwierigkeiten,
denn der Kontaktbalken ist mit dem Anker des Relais 52 nicht starr gekuppelt, sondern
wird auch von diesem nur lose mitgenommen.
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Um Fehlschaltungen der Schütze bei zu schnellem Schalten des Fährschalters
zu begegnen, kann der Fahrschalter selbst mit einer Sperrspule versehen sein, die
z. B. mit der Spule 68 des Relais 52 in Reihe geschaltet ist, aber kein Zeitwerk
besitzt. Der Anker der Sperrspule greift bei voll erregter Spule in eine Rast des
Fahrschalters und sperrt diesen. Wird nun über eine Schaltstellung zu rasch hinweggegangen,
d. h. wird versucht, diese Schaltstellung zu verlassen, bevor das angesteuerte Schütz
angesprochen hat, so ist die mit der Spule 68 und den Schützspulen in Reihe geschaltete
Sperrspule voll erregt. Der Sperranker greift somit in eine Rast des Fahrschalters,
so daß dieser so lange gesperrt ist, bis das jeweils angesteuerte Schütz angezogen
hat. Die Sperrspule wird dann nach dem Verschwinden des hohen Anzugstromes den Fahrschalter
«-leder freigeben.
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Es sind jedoch zur Vermeidung von derartigen Fehlschaltungen bei zu
raschem Schalten auch andere Maßnahmen möglich. Ein Beispiel für eine derartige
Einrichtung ist in den Abb. 2 und 3 dargestellt. In der Abb. 2 sind nur die Schützkontakte
71 bis 82 mit den mechanischen Verriegelungen 83 bis 9o und den Drosselspulen 27,
28 und 3o dargestellt. Die Schaltung der Motoren und des
Transformators
mit den Umschaltern wurde hier einfachheitshalber fortgelassen, da sie nach dem
Vorstehenden. leicht verständlich ist. Es sei nur darauf hingewiesen, daß zunächst
die ersten acht Schütze 7i bis 78 eingeschaltet werden, die über die Umschalter
die Transformatoranzapfungen mit dem Motor verbinden. Dann verbinden weitere vier
Schütze 79 bis 82 die nächsten Anzapfungen unmittelbar (unter Umgehung der Umschalter)
mit den Motoren, worauf die ersten acht Schütze die weiteren Stufen über die inzwischen
umgelegten Umschalter schalten.
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Wie ersichtlich, bilden hier je drei Schütze eine Gruppe, und innerhalb
dieser Gruppen ist je ein mechanischer Verriegelungshebel zwischen dem ersten und
zweiten bzw. zweiten und dritten Schütz vorgesehen. Beim Ansprechen des ersten Schützes
einer jeden Gruppe wird das zweite Schütz gesperrt, beim Ansprechen des zweiten
Schützes, das erst nach dem Abfallen des ersten Schützes anziehen kann, sind beide
benachbarten. Schütze der gleichen Gruppe gesperrt und beim Ansprechen des dritten
Schützes ist das zweite Schütz der gleichen Gruppe gegen eine unerwünschte Einschaltung
gesichert. Das erste Schütz ist jedenfalls ausgeschaltet, da bei dem vorherigen
Ansprechen des mittleren Schützes die Sperrvorrichtung das mittlere Schütz nur dann
freigegeben hat, wenn das erste abgefallen war. Somit ist eine Verriegelung bei
den drei Schützen einer Gruppe gesichert. Beim Ansprechen der Schütze in der umgekehrten
Reihenfolge, also beim Rückwärtsschalten, wirken die Verriegelungshebel in der gleichen
Weise, aber in umgekehrter Reihenfolge.
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Zweckmäßig ist es auch, zwischen der Bedienungshandhabe und der Hauptwalze
ein Übersetzungsgetriebe mit verhältnismäßig hoher Übersetzung einzuschalten, damit
eine gewisse Langsamschaltung im Weiterschalten der nacheinander einzuschaltenden
Stufenschütze erreicht wird. Es sei jedoch ergänzend bemerkt, daß nicht beabsichtigt
ist, eine langsamere Schaltfolge zu erzielen, als sie sonst allgemein üblich ist;
es soll lediglich verhindert werden, daß das Bedienungspersonal es in der Hand hat,
allzu große Abweichungen in der Schaltgeschwindigkeit herbeiführen zu können. Zu
diesem Zweck genügt es z. B., wenn die Hauptwalze bei je einer halben Umdrehung
der Fahrkurbel um einen Schritt weiterbewegt und eine Hilfskontaktvorrichtung bei
Vollendung einer jeden halben Umdrehung zum Kontaktschluß veran:laßt wird, der dann
beim Weiterdrehen der Kurbel sofort wieder aufgehoben wird. Dadurch ist ein langer
Schaltschritt gewährleistet, da nun ein zu frühes Einschalten bzw. zu spätes Ausschalten
infolge ungenauer Abmessungen der Finger und Beläge vermieden ist.
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Ein Schaltungsbeispiel ist in der Abb.3 veranschaulicht. Diese Abbildung
zeigt die Steuerstromschaltung für die Schützspulen, die mit den Kontaktfingern
71 bis 82 verbunden sind. Über den in zwei Hälften geteilten Kontaktgruppen der
Hauptwalze ist ein Hilfskontaktteil 9i angeordnet, dessen mittlerer Kontaktfinger
mit der Stromzuführung 29 verbunden ist. Die übrigen Kontaktfinger a,
b, c und d sind mit den gleichbezeichneten Fingern der Hauptwalze
verbunden.
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Die Hilfskontaktvorrichtung wird über ein Getriebe von der Welle der
Hauptwalze so gesteuert, daß die Kontaktbeläge nur in den vollen Schaltstellungen
oder nahe daran mit den Fingern a bis d und 29 in Eingriff kommen.
Bei jeder Bewegung der Hauptwalze um einen Schritt werden demnach die Finger der
Hilfswalze abwechselnd mit dem einen oder dem anderen Belag in Berührung gebracht,
derart, daß die Kontakte beim Verlassen der vollen Schaltstellung der Hauptwalze
getrennt und beim Erreichen der nächsten vollen Schaltstellung geschlossen werden.
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Wird die Hauptwalze aus der Nullstellung in Richtung der ersten mit
% bezeichneten Schaltstellung bewegt, so kommen vor dem Erreichen dieser Schaltstellung
die Finger 71 und a mit dem obersten. Belag der Walze in Eingriff. Ein Stromkreis
wird hierbei noch nicht geschlossen, da der die Stromzuleitung vermittelnde Kontaktfinger
29 noch nicht in Eingriff steht. In oder vollen Schaltstellung sind aber die Finger
der Hilfswalze 9i überbrückt, so daß ein Stromkreis von dem mit der Stromzuleitung
verbundenen Kontaktfinger 29 der Hilfskontaktvorrichtung über deren Finger a, eine
nicht dargestellte Steuerleitung, den Kontaktfinger a der Hauptwalze, deren oberen
Belag, den Finger 71, die nicht mit dargestellte Steuerleitung 71 zur Schützspule
71 geschlossen wird. In der vollen Schaltstellung kommt auch der mit der Stromzufuhr
verbundene Finger 29 der Hauptwalze in Eingriff mit dem Kontaktbelag, und der Stromkreis
für die Schützspule 71 wird durch diesen Finger 29 der Hauptwalze aufrechterhalten.
Beim Weiter schalten wird der zuerst an der Hilfswalze 9i geschlossene Stromkreis
unterbrochen. Die Schütze 72, 73, 7`t' usw. werden in gleicher Weise beim Weiterbewegen
der Schaltwalze in die Stellungen i, 2, 3 usw. eingeschaltet.
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In der Schaltstellung 3 kommt der oberste Belag der Hauptwalze außer
Eingriff mit dem Finger 29 und in Eingriff mit dem Finger a, so daß in dieser vollen
Schaltstellung 3 der Stromkreis über den Kontaktfinger a. und die
Kontaktfinger
a und 29 der Hilfskontaktv orrichtung gi aufrechterhalten wird. Unmittelbar nach
dem Verlassen der Schaltstellung 3 werden die Kontaktfinger a und 29 an der Hilfskontaktvorrichtung
gi getrennt, so daß der Stromkreis für die Schätzspule 71 getrennt wird. Hierauf
gleitet der Finger 71
von dem Kontaktbelag ab, allerdings in be-_ reits stromlosem
Zustande. Der Finger a bleibt weiter in Eingriff mit dem gleichen Belag der Hauptwalze;
dieses hat jedoch keine Wirkung, weil der Finger a keinen Strom führt, denn er kann
nur über die Hilfskontakteinrichtung gi Strom erhalten, und die Kontakte dieser
Einrichtung sind hier gerade unterbrochen. Erst in der Schaltstellung 4 erhält der
Kontaktfinger a. der Hauptwalze über die Hilfskontaktvorrichtung Strom und kann
nun über den Belag der Hauptwalze und den vorher angelegten Finger 75 den Stromkreis
für die Spule des Schützes 75 herstellen, der dann nach dem Unterbrechen durch die
Hilfskontaktvorrichtung wieder durch den Finger 29 der Hauptwalze aufrechterhalten
wird.
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In gleicher Weise arbeiten auch die anderen Finger und Beläge der
Hauptwalze. Aus der Anordnung der Kontaktbeläge der Hauptwalze kann auch leicht
die Reihenfolge verfolgt werden, in der die einzelnen Schütze ansprechen.