DE711806C

DE711806C - Electrical control for an electric steam boiler train heater

Info

Publication number: DE711806C
Application number: DEN35966D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Philipp Jacoby
Original assignee: Julius Pintsch AG
Current assignee: Julius Pintsch AG
Priority date: 1933-11-15
Filing date: 1933-11-15
Publication date: 1941-10-07

Description

Elektrische Steuerung für eine Elektrodampfkesselzugheizung Die Erfindung bezieht sich auf die elektrische Steuerung für eine Elektrodampfkesselzugheizung, bei welcher die Heizkörper bei Betrieb mit Dampflokomotiven an eine Hauptdampfleitung und bei Betrieb auf elektrifizierten Strecken an in den einzelnen Wagen an-eordnete Elektrodampfkessel angeschlossen sind. Es sind zu diesem Zwecke bisher teuere und komplizierte Umschaltvorrichtungen notwendig gewesen, da #die bekannten Einrichtungen infolge ihrer Bauart nur für eine einzige Spannung- benutzt werden konnten. Nun kommt es aber häufig vor, daß Schnellzugwagen auf internationalen Linien durch Crebiete kommen, in denen verschiedene Stromarten und Spannungen benutzt wer-den.Electrical control for an electric steam boiler train heater The invention refers to the electrical control for an electric steam boiler train heater, in which the radiators are connected to a main steam line when operated by steam locomotives and when operating on electrified routes, they are arranged in the individual wagons Electric steam boilers are connected. For this purpose it has been expensive and Complicated switching devices were necessary because # the known devices Due to their design, could only be used for a single voltage. so but it often happens that express train wagons run through Crebiete on international lines come in which different types of current and voltages are used.

Der Vorschlag der Erfindung geht daher dahin, alle Wagen an sämtliche vorkommenden Stromarten und Spannungen anschlußfähig zu machen unddabei zwangsläufig dafür Sorge zu tragen, daß Fehlschaltungen ,7ermieden werden. Als solche Stromarten und Spannungen kommen in Europa in Be.-el tracht: i. i ooo V 1.6 2/, Perioden, 2. iooo V 5o P#erioden" 3. i5oo V Gleichstrom, 4. 3ooo V Gleichstrom. Im einzeln-en besteht das Wesen der Erfindung darin, daß für die Schaltung und den Anschluß an drei verschiedene Spannungen ein selbsttätiger, von spiiannungsabhängigen Relais gesteuerter elektromagnetischer Umschalter mit einer Grund- und zwei Betriebsstellungen vorhanden ist, der in der Grundstellung die Widerstandsschaltung für die höchste Spannung herstellt, wobei durch die selbsttätig arbeitende Relaissteuerung bei abgeschalteter Anlage die Sicherung für die niedrigste Stromstärke (niedrigste Spannung), bei angeschlossener Anlage dagegen die Sicherung für die zugehörige Stromstärke einaeschaltet ist.The proposal of the invention therefore seeks to make all cars connectable to all types of current and voltages that occur, while inevitably ensuring that incorrect switching is avoided. Such types of current and voltages come into consideration in Europe: i. i ooo V 1.6 2 /, periods, 2. iooo V 5o P # erioden " 3. i5oo V direct current, 4. 3ooo V direct current different voltages there is an automatic electromagnetic changeover switch controlled by voltage-dependent relays with one basic and two operating positions, which in the basic position creates the resistance circuit for the highest voltage, with the automatically operating relay control when the system is switched off, the fuse for the lowest current strength (lowest Voltage), while the fuse for the associated current intensity is switched on when the system is connected.

Es ist an sich bekannt, bei elektrischen Zugheizungen die Heizeinrichtungen für alle in den Grenzgebieten vorkommenden Stromarten und Spannungen einzurichten. Neu ist aber das erfindungsgemäße Zusammenwirken der verschiedenen im Nachstehenden beschriebenen Elemente, durch die die Hauptschalteinrichtung in die Lage versetzt wird, selbsttätig die Heizungsanlage jeweils entsprechend den verschiedenen Spannungen bzw. den Stromarten und Frequenzen anzupassen.It is known per se, the heating devices in electrical train heaters to set up for all types of current and voltages occurring in the border areas. What is new, however, is the interaction according to the invention of the various below described elements through which the main switching device is enabled the heating system automatically according to the different voltages or to adapt to the types of current and frequencies.

Im einzelnen wird die Erfindung an Hand der Abbildungen wie folgt näher erläutert: In Abb. i und 3 sind 1, 2 die Kupplungsstecker und Dosen, von denen auf jeder Wagenseite je ein Satz vorgesehen ist, Um von der Vorwärts- und Rückwärtsstellung eines Wagens innerhalb einer Zugreihe unabhängig zu sein. Der zweite Pol der elektrischen Leitung wird durch die Erde gebildet. Die spannungführende Leitung A, welche von der durchgehenden Hauptleitung H abzweigt, gabelt sich in drei Einzelleitungen, welche für die drei vorkommenden Spannungen, ioooV, i5ooV und 3oooV, abgesichert sind durch Sicherungen 3, 4, 5. Nach -Überquerung einiger Schaltstellen werden die drei Leitungen wieder zu einer einzigen Leitung B vereinigt. Die gemeinsame Leitun- B führt über Kontakte 6a eines Heizschutzes 6 und zu einem Umschaltschütz 7. Dieses Umschaltschütz dient dazu, eine Anzahl von Heizelementen 8, welche sich in dem Dampfkessel 9,befinden, so umzuschalten, daß bei j-eder Stromart die gleiche Heizleistung in dein Dampfkessel erzeugt wird.In detail, the invention is explained in more detail with reference to the figures as follows: In Fig. I and 3 are 1, 2, the coupling plugs and sockets, of which a set is provided on each side of the car, in order to move from the forward and backward position of a car within to be independent of a train series. The second pole of the electrical line is formed by the earth. The live line A, branching off from the through main line H, forks into three single lines which occur for the three voltages ioooV are i5ooV and 3oooV, protected by fuses 3, 4, 5. After -Überquerung some switching points, the three Lines reunited to form a single line B. The common line B leads via contacts 6a of a heating protection 6 and to a switchover contactor 7. This switchover contactor is used to switch over a number of heating elements 8, which are located in the steam boiler 9, so that the same heating output is achieved with every type of current is generated in your steam boiler.

Die Aufteilung und Zusammenfassung der Heizeleinente ist in Abb. 2 näher dargestellt. Bei der höchsten Spannung, 3000 V, liegen die sechs vorhandenen Heizelemente, welche übrigens je aus einem Doppelelement bestehen, sämtlich in Reihe miteinander. Bei 1500 V werden sie paarweise parallel geschaltet und die drei entstehenden Gruppen hintereinandergelegt, bei iooo V werden je drei Elemente parallel und die beiden Gruppen in Reihe geschaltet.The division and summary of the heating elements is shown in more detail in Fig. 2. At the highest voltage, 3000 V, the six existing heating elements, which incidentally each consist of a double element, are all in series with one another. At 1500 V they are in pairs connected in parallel and placed one behind the other, the three groups formed in iooo V three elements are connected in parallel and the two groups in series.

Das Umschaltschütz ist so ausgeführt, daß es in seiner Rubestellung der Schaltung für ZD 3000 V entspricht, #%vob-,i also alle Widerstandselemente in Reihe geschaltet sind und daher der höchste Widerstand eingestellt ist. Umgekehrt ist von den drei Sicherungen diejenige für die niedrigste Spannung, d. b. iooo V, eingeschaltet. Die in den Sicherungsfeitungen liegenden Schalter werden wie folgt betätigt: Wird eine Spannung an das Kupplungsglied i bzw. 2 angelegt, so erhalten die beiden in Reihe geschalteten Relais ii und 12 über eine Relaissicherung 13 und einen Schutzwiderstand i-i Strom. Ebenfalls erhält über die Relaissicherung 13 das Relais 15, dem noch ein Kondensator 16 vorgeschaltet ist, Strom. Beträgt die angelegte Spannung iooo V Wechselstrom, so ist diese Spannung nicht in der Lage, die Relais i i und 12 zum Anzug zu bringen, einesteils wegen der an sich zu geringen Spannung, andernteils wegen L' des Einflusses der Selbstinduktion der Relaiswicklungen, welche bei Wechselspannung keinen nennenswerten Strom durchlassen. jedoch nimmt der Strom im Relais 15 den zum Ansprechen nötigen Wert an, da der Kondenz# sator 16 so bemessen ist, daß er die Wirkung der Selbstinduktion der Spule des Relais 15 im wesentlichen wieder aufhebt. Kondensator 16 und Spule 15 bilden zusammen einen Resonanzkreis, dessen Resonan7kennlinie so verläuft, daß bei einer Periodenzahl von 162,13 und einer solchen von 5o Hertz die gleiche Stromstärke entsteht, das Relais 15 als bei diesen beiden Frequenzen in gleicher Weise anspricht. Der Kondensator 16 erfüllt dabei noch die zweite Aufgabe, daß bei einem gegebenenfalls erfolgenden Anlegen einer höheren Gleichspannung diese nicht an das Relais 15 gelangen kann. Bei der gewählten Spannung von iooo V Wechselstrom wird also züinächst das Relais 15 anziehen und seine Kontakte i5a und 15 b schließen. Kontakt 1511 schaltet eine Relaisspule 17 ein, welche das Umschaltschütz indie Schaltstellung nach der linken Seite bringt, bei welcher entsprechend Schaltung c nach Abb. :2 die Widerstandskombination der Heizelemente ihren niedrigsten Wert annimmt. Ein Strom kann durch die Heizelemente noch nicht fließen, da durch die Kontakte 6a die spannungführende Leitun- noch unterbrochen ist. Durch den Kontakt J5b werden auch das Entwässerungsventil 18 und das Dampfumschaltventil ig betätigt, wodurch die Umschaltung der Wagenheizung von der normalen Dampfheizung auf die elektrische Dampfheizung vollzogen wird. Durch Schließen des Schalters 17a am Umschaltschütz wird fernerhin das Heizschütz 6, welches den Heizstrom einschaltet, an Spannung gelegt. Der Stromkreis des Heizschützes 6 ist jedoch nur dann geschlossen, wenn einerseits der Sicherheitsschwimmer io im Dampfkessel eine genügend hohe Lage annimmt und dabei den Schwimmerschalter 39 schließt und andererseits der nur bei Überdruck geöffnete Schalter 4o des Druckreglers geschlossen ist.The reversing contactor is carried out so that in its Rubestellung it corresponds to the circuit of ZD 3000 V, #% VOB, are thus all i connected resistor elements in series and, therefore, the maximum resistance is set. Conversely, of the three fuses, the one for the lowest voltage, i. b. iooo V, switched on. The switches located in the fuse lines are operated as follows: If a voltage is applied to the coupling element i or 2, the two series-connected relays ii and 12 receive current via a relay fuse 13 and a protective resistor ii. The relay 15, which is also preceded by a capacitor 16, also receives current via the relay fuse 13. If the applied voltage iooo V alternating current, so that voltage is not able, ii the relay and take 12 to the suit, partly because of the per se at low voltage, other partly because L 'of the influence of self-inductance of relay coils which, when AC voltage do not let any significant current through. however, the current in the relay 15 assumes the value necessary for response, since the capacitor 16 is dimensioned in such a way that it essentially cancels the effect of the self-induction of the coil of the relay 15 again. Capacitor 16 and coil 15 together form a resonance circuit, the resonance characteristic of which is such that with a number of periods of 162.13 and one of 50 Hertz the same current intensity is produced, the relay 15 responds in the same way as with these two frequencies. The capacitor 16 also fulfills the second task that, if a higher direct voltage is applied, it cannot reach the relay 15. At the selected voltage of iooo VAC is therefore züinächst the relay attract 15 to close its contacts I5A and 15 b. Contact 1511 switches on a relay coil 17, which brings the changeover contactor into the switching position to the left, in which, according to circuit c according to Fig. 2, the resistance combination of the heating elements assumes its lowest value. A current cannot yet flow through the heating elements, since the live line is still interrupted by the contacts 6a. The drain valve 18 and the steam switching valve ig are also actuated by the contact J5b, as a result of which the car heating is switched from normal steam heating to electric steam heating. By closing the switch 17a on the changeover contactor , the heating contactor 6, which switches on the heating current, is connected to voltage. The circuit of the heating contactor 6 is only closed when, on the one hand, the safety float io in the steam boiler assumes a sufficiently high position and thereby closes the float switch 39 and, on the other hand, the switch 4o of the pressure regulator, which is only open when there is overpressure, is closed.

Schließlich ist in der Heizschützleitung noch ein von Hand zu betätigender Hauptschalter 20 vorgesehen, welcher normalerweise geschlossen ist und lediglich zur Ab- schaltung der Wagenh#eizung durch das Zugpersonal im Bedarfsfalle betätigt werden kann. Hatdas Heizschütz angezogen und die Kontakte6a geschlossen, so beginnt der Dampf-kessel, sich zu erwärmen und die Heizleitungen mit erhitztem Dampf zu speisen. Das sich bildende Kondensat, welches infolge des geschlossenen Entwässerungsventils 18 nicht mehr nach außen gelangt, sondern in den Kondensatb6häl.t,er 2-- fließt, bewirkt bei genügender Ansammlung das Schließen- des Schwimm#erkontaktes 23, wodurch eine Ma-"netspeis,epunipe:24 U in Tätigkeit tritt. Diese Speisepumpe hat gegenüber der bekannten Rückführung des Kondensates durch elektrische Heizung und dadurch entstehenden überdruck den Vorteil, daß sie nur eine sehr geringe Leistung, etwa 12 Watt, d. h. nur ein Drittel bis ein Viertel derjenigen einer kleinsten Rotationspumpe, benötigt, so daß sie von der 24-V-Lichtbatteriegespeist werden kann, welche eine gröbere S tromentnahme nicht vertragen würde. Diese Maßnahme hat noch den weiteren Vorteil, daß die Rückführung des Kondensats -unabhängig vonder Fahrleitungsspannung wird. Wollte man bei der früher benutzten Einrichtung mit Heizwiderständen im Kondensatbehälter dasselbe Ziel erreichen, so wäre ein Hochspannungsumschaltschütz (nach Art des Schützes 7) notwendi g' . was natürlich im Vergleich zu der vorliegenden Einrichtung sehr kostspielig sein würde.Finally, a manually operated main switch 20 is provided in the heating contactor line, which is normally closed and can only be operated by the train crew if necessary to switch off the car heating. Once the heating contactor has picked up and the contacts 6a closed, the steam boiler begins to heat up and feed the heating lines with heated steam. The condensate that forms, which as a result of the closed drainage valve 18 no longer reaches the outside, but flows into the condensate tank, it flows, causes the float contact 23 to close when it has accumulated sufficiently, whereby a magnetic feed, epunipe: 24 U. This feed pump has the advantage over the known recirculation of the condensate by electrical heating and the resulting overpressure that it only has a very low output, about 12 watts, i.e. only a third to a quarter of that a smallest rotary pump required, so that it can be from the 24-V light battery Powered, which would be a coarser S tromentnahme not tolerated. This measure has the further advantage that the return of the condensate -independent is from said contact line voltage. If one were at If the device previously used with heating resistors in the condensate tank would achieve the same goal, a high-voltage changeover contactor (according to A type of contactor 7) necessary . which of course would be very costly compared to the present facility.

Parallel zur Magnetspeisepumpe ist noch ein Füllventil 25 angeschlossen, welches dann geöffnet wird, wenn der Sicherheitsschwimmer im Dampfkessel zu tief gesunken ist und den Kontakt 39 des Schwimmerschalters :26 geschlossen. hat. In diesem Fall öffnet das Füllventil eine Leitung, welche zu einem Reservespeisewasserbehälter 28 führt, der dazu dient, bei eintretendem Speisewasserverlust diesen eine Zeitlang zu ersetzen. Dieses Notspeisewasser wird nicht unmittelbar dem Dampfkessel zulgeführt, sondern dem Kondensatbehälter, der sich dann beim Vollaufen selbsttätig in den Dampfkessel entleert. A filling valve 25 is also connected in parallel to the magnetic feed pump, which is then opened when the safety float in the steam boiler has sunk too low and the contact 39 of the float switch: 26 is closed. Has. In this case, the filling valve opens a line which leads to a reserve feed water tank 28 , which serves to replace this for a while if feed water loss occurs. This emergency feed water is not fed directly to the steam boiler, but to the condensate container, which then automatically empties into the steam boiler when it is full.

Um beim Abschalten der Heizung zu verhindern, daß das sich auch nach Abschalten der Heizung eine Zeitlang immer noch bildende Kondensat durch die Entleerungsleitung 27 abfließt und dadurch verlorengeht, ist ein thermisches Verzögerungsrelais 41 vorgesehen, welches durch einen Widerstand 29 beim Schließen des Kontaktes 7a geheizt wurde und nach der Anheizung die Bimetallkontaktanordnung 30 geschlossen hat. Die Wärmeträgh-eit der Bimetallkontaktanordnullg 30 ist so groß, daß nach Ausschalten der Anlage und Öffnen des Kontaktes j7a und damit des Stromkreises des Widerstandes 29 der Stromkreis des Entwässerungsventils 18 und des Dampfumschaltventils ig noch 7 bis 8 Minuten geschlossen bleibt. In dieser Zeit hat sich alles Kondensat niedergeschlagen und ist in den Kondensatbehälter 2-2 abgeflossen.In order to prevent the condensate, which is still forming for a while after the heating has been switched off, from flowing through the drain line 27 and thus being lost when the heating is switched off, a thermal delay relay 41 is provided, which was heated by a resistor 29 when the contact 7a was closed and after heating, the bimetal contact arrangement 30 has closed. The heat transfer capacity of the bimetallic contact arrangement 30 is so great that after switching off the system and opening the contact j7a and thus the circuit of the resistor 29, the circuit of the drain valve 18 and the steam switching valve ig remains closed for 7 to 8 minutes. During this time, all the condensate has precipitated and has drained into the condensate container 2-2.

Beträgt die angelegte Fahrleitungsspannung i5oo V Gleichstrom, so fließt durch das Relais 12 ein Strom, welcher dieses Relais zum Ansprechen bringt, während er für das Relais i i zu schwach ist, so daß dieses in der abgefallenen Stellung verbleibt. Das Relais 1,5 kann in diesem Fall ebenfalls nicht ansprechen, da der Kondensator 16 den Gleichstrom sperrt. Beim Anziehen des Relais 12 werden die Kontakte j2b, welche die spannungführende Leitung über die Sicherung 3, für iooo V, geführt hatten, geöffnet und die Kontakte i-gl, geschlossen. Dadurch wird die spannungführende Leitung über die Sicherung 4 geführt. Durch das Schließen der Kontakte 12c wird das Umschaltrelais 31 an Spannung gelegt und bewirkt, daß das UmschaltschÜtz 7 in die rechte Endstellung geht, wodurch die Widerstandskombination in Heizkessel für i5oo V hergestellt wird. Die Kontakte 12,1, welche parallel zu den Kontakten 15 b liegen, schalten wiederum das Entwässerungsventil 18 und das Dampfurnschaltventil ig so um, daß ein Abfließen des Kondensats durch die Entleerungsleitung:27 verhindert und dieVerbindung zur Hauptdampfleitung 32 abgesperrt wird. Alle übrigen Einrichtungen arbeiten in der oben für ioooV geschilderten Weise.If the applied contact line voltage is 500 V direct current, a current flows through the relay 12, which causes this relay to respond, while it is too weak for the relay ii, so that it remains in the dropped position. The relay 1.5 cannot respond in this case either, since the capacitor 16 blocks the direct current. When the relay 12 is pulled in, the contacts j2b, which had led the live line through the fuse 3 for 100 V, are opened and the contacts i-gl are closed. As a result, the live line is routed through fuse 4. By closing the contacts 12c, the changeover relay 31 is connected to voltage, and causes the changeover contactor is in the right end position 7, thereby producing the resistor combination in boiler i5oo V. The contacts 12.1, which lie parallel to the contacts 15 b, in turn, switch the drain valve 18 and the Dampfurnschaltventil ig as to that a discharge of the condensate through the drain pipe: the compound prevents and 27 is shut off to the main steam line 32nd All other facilities work in the manner described above for ioooV.

Beträgt die Fahrleitungsspannung 3.oooV, so sprechen sowohl das Relais ii als auch das Relais 12 an. Letzteres ist so bemessen, daß es den höheren Strom ohne Gefahr verträgt. Dadurch wird durch die Kontakte i ib die der Sicherung 4 zugeordnete Leitung an einer zweiten Stelle unterbrochen, während die erste Unterbrechungsstelle an den Kontakten 12a wieder geschlossen wird. Ebenfalls werden die Kontakte ja geschlossen und damit die Fahrleitungsspannung über die 3000-V-Sicherung5 allein geführt. Das Ansprechen des Relais 31 über die Kontakte i2c wird durch öffnen der Kontakte iie verhindert. Das UmschaltschÜtz 7 bleibt also in seiner Ruhestellung. Da aber der Stromkreis für das H.eizschütz 6 geschlossen werden muß, ist ein Kontakt iid angeordnet, welcher beim Anziehen des Relais ii sich schließt und dem Kontakt 17£t parallel geschaltet ist. Nunmehr vollzieht sich die weitere Arbeitsweise in der früher geschilderten Form.If the contact line voltage is 3.oooV, both relay ii and relay 12 respond. The latter is dimensioned so that it can withstand the higher current without danger. As a result, the line assigned to the fuse 4 is interrupted at a second point by the contacts i ib, while the first interruption point at the contacts 12a is closed again. The contacts are also closed and thus the contact line voltage is routed through the 3000 V fuse5 alone. The response of the relay 31 via the contacts i2c is prevented by opening the contacts iie. The changeover contactor 7 remains in its rest position. But since the circuit for the heating contactor 6 must be closed, a contact iid is arranged, which closes when the relay ii is pulled and the contact 17 £ t is connected in parallel. The rest of the way of working is now carried out in the form described earlier.

Claims

PATE NTT A NS TEST - i. Electrical control for an electric steam boiler train heating, in which the radiators are connected to a main steam line when operated with steam locomotives and to electric steam boilers arranged in the individual wagons when operated on electrified lines, characterized in that an automatic one is used for switching and connecting to three different voltages , electromagnetic changeover switch controlled by voltage-dependent relays with one basic and two operating positions is available. establishes in the basic position of the resistance circuit for the highest voltage, by the automatically operating relay control when the system is the backup for the lowest current (low voltage), with a connected system, however, the S icherung for the associated current is turned on.

2. Electrical control according to claim i, characterized in that the responsive to direct voltage and the responsive to alternating voltage relay are in parallel branches and that the relay coils for i5oo V and 3000 V direct current are connected in series and the circuit containing the alternating current relay by a capacitor is tuned so that it absorbs the same amperage at the two usual frequencies of 16 "/ 3 and 50 Hertz at 100 V. 3. Electrical control according to claims 1 and 2, characterized by such a contact arrangement on the three control relays that in the de-energized state the iooo V branch is closed, when connected to iooo V the changeover switch is brought into one operating position for iooo V, at i 500 V into the other operating point for 1500 V, while at 3000 V both are excited as a result of excitation remains DC relay the switch in its central position and just closed the 3000 V branch is overall. 4. Electric control in accordance Ans pruch i to 3, characterized in that the circuit of an upstream heating contactor is only closed in the two operating positions of the switch, whereas in the basic position of the Uin switch this circuit is closed by the control relay for 3000 V when connected to 3000V . 5. Electrical control according to one of claims i to 4, characterized in that already when one of the I-low voltage relays responds, the main steam line coming from the locomotive is shut off (steam switching valve ig) and a drain line (27) for the condensate that forms is closed (drainage valve 18) so that feedwater losses are avoided as far as possible. 6. Electrical control according to one of claims i to #, characterized in that a thermal delay relay (41) is provided to further avoid feedwater losses, which also after switching off the heating current, the circuit of the drain valve (18) and the steam switching valve fed by the light battery Keep #ils (ig) closed for a while, e.g. 7 to 8 minutes, in order to also recover the condensate that has subsequently formed.