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Schützenanlaß- und Umkehrsteuerung mit gleichstromerregten Schützen
Die immer weitergehende Verbesserung magnetischer Schalter (Schütze) ermöglicht
es, immer mehr dazu überzugehen, für Selbstanlasser und selbsttätige Umkehranlasser
ah Stelle der bisher vielfach üblichen motorisch oder magnetisch betriebenen Schaltwalzen
Schütze zu verwenden. Man versucht dabei möglichst die einfachere Bauart der Gleichstromschütze
auszunutzen. und verwendet daher auch zum Anlassen von Drehstxommotoren an allen
Stellen, an denen Gleichstrom zur Verfügung steht, gleichstromerregte Wechselstromschütze.
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Man kann nun die Veränderlichkeit der Einschaltcharakteristik von
Gleichstrommagneten dazu verwenden, die Schützensteuerungen ohne zusätzliche Relais
selbsttätig arbeiten zu lassen. Dabei ist vor allem zu beachten, daß die Umkehrschütze
(Ständerschütze) möglichst schnell anziehen, während die Anlaßschütze (Läuferschütze)
mit einer entsprechenden, gegebenenfalls einstellbaren Verzögerung schließen. Während
bei einem Drehstromschütz sofort im Moment des Einschaltens bzw. höchstens '/,Periode
später der volle Magnetfluß vorhanden ist, steigt die Zugkraft eines Gleichstrommagneten
bzw. der Gleichstrom nach dem Einschalten verhältnismäßig langsam an. Der Verlauf
des Einschaltvorganges ist dabei von dem Ohmsehen Widerstand R und der Selbstinduktion
der Spule L abhängig. Der Strom folgt dabei dem Gesetz
13ierin bedeutet i den Strom zur Zeit t nach dem Einschalten und I,
den Strom, der sich aus dem Ohmschen Gesetz ergibt und nach Ablauf des Einschaltvorganges
einstellt. Der Einschaltvorgang ist also abhängig von dem Verhältnis des Ohmschen
Widerstandes R zum induktiven Widerstand L. Die Einschaltzeit des Schützes ist aber
ihrerseits abhängig von der Geschwindigkeit, mit der die magnetische Kraft zunimmt.
In dem Augenblick, in dem das Schütz sich anfängt zu bewegen, muß schon eine bestimmte
magnetische Kraft, d. h. also ein bestimmter Strom vorhanden sein. Die Einschaltgeschwindigkeit
selbst wird dann natürlich ebenfalls durch den weiteren Anstieg dieser Kraft während
der Bewegung weitgehend beeinflußt.
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Es ergibt sich nun neben der Notwendigkeit der Beeinflussung der Schaltgeschwindigkeit
die weitere Forderung für Anlaß- und Umkehrschützensteuerungen, aus Billigkeitsgründen
listenmäßig geführte normale Schützentypen für eine möglichst große Anzahl von Steuerungen
verwenden zu können.
Diese Typen reichen jedoch erfahrungsgemäß
bei' den bisher angewändten Schaltungen nicht aus: Hat man beispielsweise drei Typen
von Schützen-, welche je für eine verschiedene Stromstärke gebaut sind, dann kann
man zwar jedes Schütz mit einer anderen Zeitkonstanten bauen; dies genügt aber nicht
für alle in der Praxis vorkommenden Steuerungen, denn die erforderlichen Zeitverzögerungen
bei den Aniaßschützen sind nicht vom Strom allein abhä.ngiZ, sie sind vielmehr entsprechend
den verschiedenen Betriebsbedingungen auch für ein und dieselbe Stromstärke verschieden.
Es kann also beispielsweise das Schütz für die höchste Stromstärke als Anlaßschütz
bei dem einen Antrieb eine hohe und bei dem anderen Antrieb eine niedrige Zeitkonstante
erfordern. Man müßte demnach wieder für jede Stromstärke eine größere Anzahl von
Schützen bauen, so daß also die Anzahl der normalen Schütztypen ein Vielfaches von
drei wäre.
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Auch als 5tän4ersehiitzen wÄrüm drei Schütztypen für verschiedene
Stromstärken nicht ihren Zweck erfüllen; da :die zur Umkehr dienenden Ständerschütze
möglichst verzögerungslos; schalten- sollen. Die vorhandene Zeitverzögerung würde
also, jedenfalls schädlich sein. Man müßte daher auch für die Ständerschütze für
jede Stromstärke einen besonderen Typ auf Lager haben, welcher eine möglichst kleine
Zeitkonstante besitzt.
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Es ist nun ferner bekannt, zur Veränderung der Ansprechempfindlichkeit
von GleichstromschÜtzen Zusatzanordnungen in Form von Drosselspulen vorzusehen,
bei denen bei einer Änderung der Induktivität gleichzeitig auch der Ohmsche Widerstand
verändert Nvird, Mit einer Änderung des Ohmschen Widerstandes und damit der Stromstärke
in dem über die Schützspule fließenden Stromkreis ändert sich -jedoch auch die aus
Stromstärke. und Windungszahl der Spule sich ergebende Zugkraft des Schützes. Diese
rnuß aber konstant gehalten werden, da bei zu großer Zugkraft ein zu heftiges Schlagen
des Schützes und' eine rasche Zerstörung der Kontakte eintritt, während bei zu geringer
Zugkräft nicht der erforderliche Kontaktdruck ausgeübt wird. Es ist also bei dieser
bekannten Anordnung nicht möglich, mit den gleichen Schützspulen auszukommen, wenn
man die Trägheit in dem für Aniaßsteuerungen erforderlichen Bereich verschieden
einstellen will.
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Erfindungsgemäß wird nun die Zeit, die zwischen der Einschaltung der'
Spule des Schützes und dem Schließen der Tontakte vergeht, ohne Änderung der Zugkraft
der Spule und damit unter Verwendung gleicher Schütztypen dadurch verschieden einstellbar
-gemacht, daß vor alle Schützspulen einheitliche und für sich einstellbare Widerstandssätze
aus Drosselspulen bzw. Drosselspulen und Ohmschen Widerständen vorgeschaltet sind,
durch die bei Änderung des Verhältnisses von Selbstinduktion zum Ohmschen Widerstand
zwangsläufig der Ohmsche Widerstand des Gesamtstromkreises (Widerstandssatz + Schützenspule)
konstant gehalten wird.
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Es kann beispielsweise der Spule jedes Schützes eine Drosselspule
mit veränderlicher Selbstinduktion und konstantem Ohmschen Widerstand vorgeschaltet
sein; die Veränderung der Selbstinduktion der Drosselspule kann dabei in bekannter
Weise z. B. durch Einführung eines Eisenkernes oder Herbeiführen eines Eisenschlusses
oder durch Ausführung als Variometer erfolgen. Man kann ferner der Spule jedes Schützes
einen induktionsfreien Regelwiderstand und eine regelbare Drosselspule vorschalten,
die zwangsläufig so eingestellt werden, daß der Ohnische Widerstand stets der gleiche
bleibt. Man: schaltet dabei Drosselspule und Widerstand zweckmäßig in Serie. Andere
Schaltungen sind natürlich auch möglich.
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Die Erfindung ermöglicht, bei Verwendung normaler Schütztypen durch
eine einfache Verstellbewegung die Verzögerung der Schütze auf einen gewünschten
Wert einzustellen, ohne hierbei an den sonstigen Charakteristiken der Schütze etwas
zu ändern, so daß auch bei der Einregelung oder Nachstellung der Schütze durch den
Maschinisten unter keinen Umständen Fehler eintreten können. Diese Sicherheit läßt
sich mit Hilfe der Erfindung noch weiter erhöhen, denn sie gestattet, da nur eine
Verstellbewegung auszuführen ist, eine Eichung der Regeleinrichtung anzubringen,