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Schaltvorrichtung für elektrische Lichtanlagen mit zeitweise verschiedenen
Spannungen Bei der elektrischen Beleuchtting von Eisenbahnzügen von einem Turbogenerator
aus wird der Betrieb meistens in der Art durchgeführt, daß der Generator während
der Lichtzeit unmittelbar die verlangte Lichtspannung erzeugt und während der Tagesfahrt,
wenn die im Gepäckwagen mitgeführte Notbatterie wieder a#ufgeladen werden soll,
eine erhöhte Ladespannung. Bei derartigen Anlagen wird oft eine alkalische Batterie
verwendet. Wegen des bei solchen Batterien bei Belastung vorhandenen ziemlich großen
Spannungsabfalls ist man genötigt, die Zellenzahl verhältnismäßig groß zu wählen,
so daß die Leerspannung der Batterie einen hohen Wert annimmt.
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Es kann vorkommen, daß in dunklen Bahnhöfen im Gepäckwagen auch während
des Tages Licht gebraucht wird. In einem solchen Fall werden die Gepäckwagenlampen,
«renn sie mit ihrem geringen Stromverbrauch an die sonst unbelastete, für den ganzen
Zug berechnete Batterie angeschlossen werden, eine zu hohe Spannung erhalten. und
Schaden erleiden.
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Es ist ferner denkbar, daß im Gepäckwagen Licht gebraucht wird auch
während der Zeit, wo die Rufladung im Gange ist. Würden die Lampen in einem solchen
Augenblick an die Stromerzeugungsanlage angeschlossen, so würde die auf sie wirkende
Spannung noch höher.
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Es ist bereits bekanntgeworden, zur Fernhaltung von Spannungsänderungen
von der Belastung den einzelnen angeschlossenen Lampen bzw. Lampengruppen je einen
elektrischen Regler zu geben, welche bei der Rufladung der Batterie wie auch bei
der Zu- oder Abnahme der Belastung sich entsprechend so einstellen, daß den Lampen
stets die richtige Spannung zugeführt wird. Diese Regler sind entweder elektromagnetischer
Art und werden durch die Spannung betätigt, oder aber es handelt sich um vorgeschaltete
Eisendrahtwiderstände, welche einen hohen Temperaturkoeffizienten besitzen. Solche
Eisendrahtwiderstände können selbsttätig innerhalb einer gewissen Grenze einen Ausgleich
für die veränderliche Spannung des Netzes bewirken. Damit sie aber ihre Funktionen
erfüllen können, muß bei gleicher Lampenspannung die Zellenzahl der Batterie eine
höhere sein als gewöhnlich.
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Die vorliegende Erfindung schlägt demgegenüber eine andere, einfachere
Lösung vor, welche die umständlichen und unwirtschaftlichen Regeleinrichtungen '
der bekannten Schaltungen vermeidet.
Erfindungsgemäß w;rden die
angeschlossenen Lampen in zwei geschlossene Gruppen unterteilt, von denen die eine,
die Hauptgruppe, ohne, die andere, gelegentlich einzuj# schaltende, von der Batterie
gespeiste kleinere Lampengruppe (Gepäckwagenbeleuchtung) mit einem Schutzwiderstand
in Reihe geschaltet ist, welcher in Abhängigkeit von dem Schaltzustand der ungeschützten
Gruppe immer dann eingeschaltet wird, wenn diese Gruppe ausgeschaltet ist, und zwar
unabhängig davon, ob Lade- oder Entladebetrieb herrscht. Hierdurch wird ohne zusätzlichen
Strom-oder Spannungsverlust ein vollständiger Schutz der kleinen Lampengruppe erzielt.
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Die Abb. r, 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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Abb. z bezieht sich auf eine Anordnung, bei der lediglich die während
des Aufladebetriebes entstehende Übirspannung beseitigt werden soll. Sie verwirklicht
den Erfindungsgedanken dadurch, daß zu den Lampen an dem einen Pol zwei Stromleitungen
geführt sind, von denen die eine mit einem Vorschaltwiderstand ' versehen ist, wobei
selbsttätig jeweils nur die Zuleitung mit dem Vorschaltwiderstand unter Spannung
kommt, wenn die erhöhte Ladespannung in Wirksamkeit ist, und ferner jeweils nur
die Zuleitung ohne Widerstand, wenn die Anlagespannung den niedrigeren Wert besitzt.
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Meistens sind für den Lade- und den Lichtbetrieb zwei verschiedene
längs des Zuges führende Leitungen vorhanden, von denen jeweils nur die eine oder
die andere unter Spannung steht, die eine für die Batterieladung und die andere
für den Lichtbetrieb.
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In Abb. r stellt A die Zugleitung dar, die während des Lichtbetriebes
die Lichtspannung führt, und B ,die Zugleitung, die während der Aufladezeit der
Batterie unter einer etwas erhöhten Spannung steht. C ist die durch den Zug führende
gemeinsame Rückleitung für die Lichtnetze und die Batterie. Die Lampen des Gepäckwagens,
die geschützt werden sollen, sind mit D. bezeichnet. In ihren Zuleitungen befinden
sich Umschalter E, die in der einen Schaltstellung die betreffende Lampe über eine
Sammelleitung F und eine Leitung L unmittelbar mit der Lichtleitung A verbinden.
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In einer anderen Schaltstellung wird jede Lampe über einen Widerstand
G, eine Sammelleitung I und eine Leitung K an die Ladeleitung B angeschlossen.
Der Vorschaltwiderstand G ist so bemessen, daß der Lampenstrom in ihm einen Spannungsabfall
erzeugt, der gleich dem Überschuß der höheren Spannung über die verlangte Lichtspannung
ist. In einer dritten (Zwischen-) Stellung der Schalter E sind die Lampen ausgeschaltet.
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1X ist ein Umschalter, mit Hilfe dessen die Batterie M je nach den
Betriebsbedingungen an die Lade- oder die Entladeleitung angeschlossen werden kann.
Stellt der Schalter N deine Verbindung mit der Schiene B her, so 1'öitnen die Gepäckwagenlampen
D nur über clie Widerstände G an Spannung gelegt werden.
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Bei dieser Anordnung können also die Lampen stets ohne Schaden eingeschaltet
werden, gleichgültig, ob die Lichtleitung mit ihrer niedrigeren oder die Ladeleitung
mit ihrer höheren Spannung" in Betrieb ist. Die Einzelschalter E könnten durch einen
einzigen gemeinsamen Schalter ersetzt werden oder durch einige Gruppenschalter,
wobei jeder dieser Schalter nur einen Widerstand G besitzt. Diese Anordnung ist
nur dann zulässig, wenn die Zahl der Lampen D innerhalb der einzelnen Gruppen nicht
veränderlich ist.
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In der Abb. 2 ist eine Anordnung dargestellt, die den Zweck hat, die
Gepäckwagenlampen vor Überspannung zu schützen, wenn sie allein an die unbelastete
Batterie angeschlossen werden. A bedeutet wieder die durchgehende Leitung, die den
Lampen des Zuges den Strom zuführt, und B die Leitung, die mit der Batterie M in
Verbindung steht. Um bei stillstehender Dampfturbine den Zug von der an die Leitung
B angeschlossenen Batterie aus beleuchten zu können, wird der Gepäckwagenhandschalter
Z betätigt und dadurch die Leitung B mit der Leitung A verbunden und
der letzteren die Batteriespannung zugeführt. Mit dem Schalter Z ist noch ein zweites
Kontaktorgan Z1 verbunden, welches die Gepäckwagenlampen D in diesem Betriebsfall
unmittelbar mit der Zuglichtleitung A verbindet, die jetzt die normale Spannung
führt, weil die Batterie M auch durch den Lichtstrom der übrigen Wagen belastet
.ist. Wird indessen durch Umschaltung des Handschalters Z die Zuglichtleitung A
abgeschaltet und erhöht sich daher die Batteriespannung auf den Leerspannungswert,
so werden durch das Kontaktorgan Z1 die Lampen D über einen Widerstand G1 mit der
Batterie verbunden, der so bemessen ist, daß er den Überschuß der Batterieleerspannung
über die gewünschte Lampenspannung vernichtet.
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Die an den beiden Enden der Leitungen A, B
und C angedeuteten
gebogenen Linien bedeuten die biegsamen Verbindungskabel zwischen den Wagen.
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Abb.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in welchem die Gepäckwagenlampen
gleichzeitig sowohl bei ihrem Anschluß an die Leerspannung der Batterie als auch
während der Batterieladung gegen Überspannung geschützt werden, wobei die Einschaltung
der betreffenden schützenden Widerstände jeweils durch ein Relais erfolgt. An Stelle
der in den vorigen Ausführungsbeispielen vorhanden gewesenen
getrennten
Leitungen für die Lade-und für die Lichtspannung ist nur eine einzige Leitung A-B
bei dem betreffenden Pol vorgesehen, die während der Zeit der Batterieladung eine
höhere und zur Zeit des Lichtbetriebes eine niedrigere Spannung führt.
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Die höhere Spannung tritt also nur dann auf, wenn,die Batterie geladen
wird, also .der Batteriestrom eine bestimmte Richtung besitzt. O ist ein selbsttätiger
Magnetschalter, der hier beispielsweise als ein polarisiertes Relais angenommen
ist. Die beiden Magnetkerne .P werden von den Zugleitungen A, B
und C aus
dauernd erregt. Zwischen diesen Kernen ist eine bewegliche eiserne Zunge Q angeordnet,
die von einer vom,Batteriestrom durchflossenen feststehenden Starkstromwicklung
R umgeben ist. Beim einen Stromrichtungssinn in der Spule R, bei Ladestromfluß,
wird die Zunge Q entgegen der Kraft der Feder S nach links gezogen und stellt zwischen
den Kontaktstücken T und U eine Berührung her. Dann findet -die Stromzuleitung
zu den Lampen durch die Widerstände G statt. Ist der Batteriestrom ganz unterbrochen
oder fließt er in der anderen Richtung, so besteht vermöge der Feder S Kontaktschluß
zwischen dem Mittelstück T und dem rechten Gegenkontakt V, und die Lampen erhalten
ihren Strom durch die Leitung L. Bei dieser Anordnung gibt es im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel
nach Abb. i bei den Lichtschaltern nur eine Einschaltstellung.
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Ein Magnetschalter der beschriebenen Art kann auch im Falle von zwei
Zugleitungen in einem Pol angewendet werden. In diesem Falle gehört zu jedem der
beiden Kontakte U und h ein eigenes Mittelkontaktstück T, von denen das eine
mit der einen und das andere mit der anderen Zugleitung verbunden ist.
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Die Überspannung, die beim Anschluß der Lampen D an die Leerspannung
der Batterie entsteht, wird dadurch vermieden, daß der rechte Kontakt V des Relais
etwas nachgiebig statt fest angeordnet wird, so daß er noch mit einem zweiten festen
Kontaktstück W in Berührung kommt, wenn der-Druck des Zungenkontaktes T ein gewisses
Maß überschreitet. Dieser Fall tritt ein, Wenn der Strom in der Starkstromspule
R groß wird und im Entladesinn- fließt. Eine Berührung zwischen V und
W bewirkt eine Kurzschließung eines Wideu standes G2, der in der Lampenzuleitung
L eingeschaltet ist.
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Durch die beschriebene Anordnung wird erreicht, daß bei stillstehendem
Stromerzeuger, wenn also der Lichtstrom durch die Batterie geliefert wird, der Widerstand
G2 den @ Gepäckwagenlampen D vorgeschaltet bleibt, solange der Batteriebelastungsstrom
nur klein, also die Eigenspannung der Batterie für die Lampen zu hoch ist. Sobald
indessen die Batterie den Lichtstrom des ganzen Zuges zuliefern hat und einen erheblichen
Spannungsabfall erleidet, kommt durch den ganzen Strom in der Spule R die Berührung
zwischen den Kontakten V und W zustande und bringt den vorher im Widerstand
G2 vorhanden .gewesenen Spannungsabfall zum Verschwinden.
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Liefert der Stromerzeuger auf der Lokomotive für den Zug den Lichtstrom,
der also nun nicht mehr durch die Starkstromleitung R fließt, so sorgt ein in passender
Schaltung angeschlossener Magnetschalter Y dafür, daß der Strom der Gepäckwagenlampen
nicht mehr über den Widerstand G2 fließen muß.
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In den Ausführungsbeispielen werden die erfindungsgemäßen Widerstände
G, G1 und G2 zum Teil durch Ausschaltung zeitweise außer Wirksamkeit gesetzt. Die
Außerwirksamkeitsetzung könnte bei geeigneter Anordnung der Leitungen und Schaltorgane
selbstredend auch durch Kurzschließung erfolgen, wie auch umgekehrt die Kurzschließung
des Widerstandes G2 in Abb. 3 durch eine Ausschaltung ersetzbar wäre: -