DE951092C - Schaltung zur Laststeuerung mehrerer zueinander parallel arbeitender elektrischer Ausruestungen - Google Patents

Description

• Schaltung zur Laststeuerung mehrerer zueinander parallel 'arbeitender elektrischer Ausrüstungen Bei. Zugsteuerungen von mehr als einem Triebfahrzeug mit elektrischer Kraftübertragung, wie beispielsweise von gekuppelten elektrischen oder brennkraft-elektrischen Lokomotiven oder Triebwagen, von einem Führerstand aus geschieht das Einstellen auf die einzelnen Fahrstufen meist mittels durchlaufender Steuerleitungen. Um an der Zahl solcher Hilfsleitungen zu sparen, wählt man manchmal auch nur einzelne bevorzugte Fahrstufenstellungen, wobei die Zwischenstufen mit Hilfe von Fortsch:alt- bzw. Beschleunigungsrelais selbsttätig stufenweise übergeschaltet werden. Dabei kann je nach Ausbildung der Steuerung auch auf diesen Zwischenstufen verharrt werden, wenn man diese zwischen den Hauptstufen durch Schaltimpulse ansteuert. Die Unterbringung der Vielzahl von Steuerleitungen bereitet oft Unbequemlichkeiten und sogar ernste Schwierigkeiten. Auch müssen die Zugkraft- und Stromkennlinien der Fahrzeuge einander angeglichen sein, da solche mit Fahrmotoren verschiedener Kennlinie nicht oder nur unvollkommen zusammenarbeiten und die Lastverteilung nur mangelhaft ist und einzelne Motoren leicht überanstrengt werden können.
• In bezug auf die Art der Lastverteilung ist offenbar* jene die günstigste, bei welcher jede Ausrüstung verhältnisgleiche Beanspruchung erfährt, bei der also beispielswdise jeder Elektromotor die gleiche Erwärmung erfährt, wenn zunächst einmal von Stromwerndungsgrenzen und noch anderen gegebenenfalls in Betracht kommenden Grenzen abgesehen wird. Es könnte also eine selbsttätige Zugsteuerung ganz allgemein dahin ausgebildet werden, @daß in der Einzelausrüstung, z. B. im Fahrmotor, Temperatursonden vorgesehen werden und diese über Relais die Steuerung im Sinne einer Lasterhöhung oder -verminderung beeinflussen, um in allen Ausrüstungen etwa gleiche Erwärmung zu erzielen.
• Dabei können ohne weiteres zusätzliche -strombegrenzende und andere Relais eingebaut werden, welche die Ausrüstung vor vorübergehender Überlast (Stromwendung, Schleudern usw.) dadurch schützen, daß die Steuerung gegen weitere Lasterhöhung laubgestoppt wird.
• Nach der Erfindung sollen oben angegebene Nachteile dadurch vermüed@en und die verhältnisgleiche Beanspruchung in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß die Steuerung selbsttätig die Fahrstufe jedes Fahrzeuges so einstellt, daß alle Ausrüstungen bzw. Fahrmotoren des Zuges im Verhältnis zur jeweiligen Arbeitsfähigkeit der einzelnen Ausrüstung, insbesondere Motortype, möglichst in verhältnisgleichem Maß ,beansprucht werden und daß als Maß hierfür in erster Linie die Ausrüstungs- bzw. Fahrmotorstromstärke im Verhältnis zu einer Grundbezugsstromstärke des einzelnen Motors gilt und diese auf eine für alle Fahrzeuge vereinbarte elektrische Einheitsgröße festgesetzt wird, z. B. auf eine bestimmte SekundärstromstäTke eines Stromwandlers bei Wechselstromfahrzeugen oder auf ,eine bestimmte .Shuntspannung bei Gleichstromfahrzeugen. Wegen etwa auftretender Schwierigkeiten auf Grund von Übergangswiderständen an Kupplungen zwischen den Fahrzeugen kann gegebenenfalls statt :der verhältnismäßig niedrigen Gleichstrom - Shuntspannung eine durch ein an sich bekanntes strombeeinflußtes Regelgerät, z. B. einen Kohledruckregler und ein Differentialrelais, eingestellte Durchgabehilfsspannung oder -hilfsstromstärke von zur Verfügung stehender höherer Durchbruchspannung ,an den Kontakten angewandt werden. Zur Erzielung der verhältnisgleichen Fahrmotorbelastung kann jeder Fahrmotorstrom unmittelbar in eine Relaisspule mit einer der Vergleichsmessung angepaßten Windungazahl, den sogenannten Stromübersetzer, geschickt werden, wobei dieses Stromübersetzungsgerät mit idem Relais zu einem Gerät vereinigt sein kann. Die unter der jeweiligen Belastung des einzelnen Triebfahrzeuges an dessen übersetzungsgerät tatsächlich auftretende Meßgröße wind in einem ebenfalls in jedem Fahrzeug vorgesehenen Differentialrelais, Strom- oder Spannungswaage mit ein- öder angebautem Stromübersetzer oder -Umformer mit einer über eine durchgebende Meßleitung vom Führerfahrzeug ausgehenden belastungsgebundenen gleichartigen Meßgröße verglichen.
• Es bleibt dabei grundsätzlich gleichgültig, ob die von der Meßleitung zu übertragende Meßgröße vom Übersetzungsgerät des Führerfahrzeuges ausgeht, wobei dieses unmittelbar vom Führer gesteuert wird, oder ob die Meßgröße vom Führer durch irgendwelche andere Mittel durchgegeben wird, wobei nicht nur die Folgefahrzeuge, sondern auch das Triebfahrzeug mittelbar gesteuert werden.
• Bei einer vorzugsweisen Ausführung besteht das die beiden elektrischen Meßgrößen miteinander vergleichende Differentialrelais aus einer zweispuligen Strom- bzw. Spannungswaage, deren Kontaktgeber je nach Überwiegen der einen oder anderen Meßgröße iKontakte schließt oder unterbricht, die die Steuerung der Ausrüstung im Sinne einer Stromvermehrung oder -verminderung schalten, und daß eine dazwischenliegende Gleichgewichtslage oder -zone vorgesehen ist, in der die Steuerung ruht.
• Das Vergleichsrelais, z. B. eine Strom- oder Spannungswaage, ist mit einem Gebersteuergerät, vorzugsweise .mit elektrischen Kontakten, so ausgerüstet, daß bei verhältnismäßig zu kleiner Fahrmotorstromstärke des Einzelfahrzeuges mittels Servomotorkraft dessen Schaltwerk .im Sinne einer Stromvergrößerung, z. B. durch Klemmenspannungserhöhung, verstellt wird, bei verhältnismäßig zu großer Stromstärke gegenüber der durch die durchgehende Meßleitung übertragenen aber das Schalt-,verk im Sinne .einer Stromverringerung geschaltet wird. Die Anordnung neigt also dahin, daß alle Triebfahrzeuge mit verhältnismäßig gleicher .Stromstärke .betrieben werden, die verhältnismäßige Beanspruchung bzw. Erwärmung der Fahrmotoren ,also gleich, @d. h. für den Gesamtbetrieb am günstigsten ist.
• Es ist ohne weiteres einzusehen, daß ein solches Vergleichsrelais, also z. B. eine Stromwaage, dahin beeinflußt wenden kann, daß der Strom eines noch nicht auf Betriebstemperatur befindlichen Fahrmotors auf die Stromwaage weniger einwirkt als der eines warmen. Man erreicht dies durch ein vom Fahrmotorstrom erhitztes sogenanntes thermisches Abbild mit etwa gleicher Erwärmungszeitkonstante wie die des Motors. Der Erhitzungsgrad dieses Abbildes wird zur Verstellung der Ansprechstromstärke des Differentialrelais oder Stromübersetzers herangezogen.
• Es sind dazu verschiedene Wege möglich, z. B. Verdrängung des Stromes aus Nebenwiderständen zur Relaisspule in diese (Erhöhung des Widerstandes durch Erhitzung), Ein- oder Abschaltung von Zusatzspulen bzw. Regelung des Spulenstromes mittels Thermoschalter (Bimetallschalter), Verstellung der mechanischen Meßwerkkräfte (Bimetallfedern) usw.
• Ist andererseits das bereits erwähnte thermische Abbild mit einem solchen Bimetallthermometer zusammengebaut, so wirkt zweckmäßig das Bimetallthermometer seinerseits auf ein mechanisches System, z. B. eine Relaisfeder, zur Verstellung des Gleichgewichtes ein.
• Zweckmäßig ist zusätzlich noch eine Höchststrombegrenzung vorgesehen, z. B. in Form eines Relais, welches die Aufbewegung des Schaltwerkes abstoppt bzw. dieses zurückschaltet, wenn der Augenblickstrom des Fahrmotors gefährliche Werte, z. B. in bezug auf Schleudergefahr, Stromwendung usw., erreicht.
• Eine bestimmte Ansprechunempfindlichkeit des Differentialrelais ist insoweit zweckmäßig, als diese der durch die .Stufenteilung des Schaltwerkes gegebenen Stromänderung von Stufe zu Stufe angepaßtwird, um so ein Pumpen des Schaltwerkes zu vermeiden.
• Zusammenfassend sind die Hauptmerkmale der Steuerung gemäß der Erfindung folgende: a) Festlegung eines die Belastbarkeit .der Einzelausrüstung, insbesondere auf Wärmebeanspruchung, möglichst weitgehend kennzeichnenden Grundlaststromes ; b) Umformung bzw. Übersetzung des Grundlaststromes der Einzelausrüstung auf eine für den ganzen Zug einheitlich gewählte elektrische Vergleichsgrundmeßgröße und damit Festlegung eines auch für andere Stromwerte der Ausrüstung geltenden Übersetzungsverhältnisses; c) Durchgabe einer Kommandomeßgröße über die Zugsteuerung und Vergleich dieser Größe mit der durch den Strom der jeweiligen Einzelausrüstung über die Übersetzung ausgelösten Meßgröße in einem Differentialrelais; d) Relaissteuerung im Sinne einer Belastungsstromangleichung der Einzelausrüstung an denjenigen Belastungsstrom, welcher der Kommandomeßgröße entspricht; .e) die Kommandomeßgröße kann entweder unabhängig vom Führer gewählt sein oder vom Belastungsstrom der führenden Ausrüstung oder des führenden Fahrzeuges über eine nach b) ermittelte Übersetzung abhängig gemacht werden; f) es kann eine Korrektur entweder des Ansprechbereaiches des Vergleichsrelais oder der Stromverhältnisse, z. B. mittels eines thermischen Abbildes der Ausrüstung, dahin vorgesehen werden, daß die mit verhältnismäßig minderer Temperatur arbeitende Ausrüstung durch die Steuerung selbsttätig mit verhältnismäßig höherem Strom belastet wird; g) eine selbsttätige Strombegrenzung, z. B. zur Verhinderung des Schleuderns, kann in der Steuerung zusätzlich vorgesehen werden.
• Die Erfindung ist nicht auf die elektrische Zugsteuerung .beschränkt, sondern ist -in gleicher Weise für (den Ausgleich :der Belastung in zueinander parallel geschalteten elektrischem Leitungsnetzen, elektrischen Apparaten od. d@gl. anwendbar.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltung zur Laststeuerung mehrerer zueinander parallel arbeitender elektrischer Ausrüstungen, insbesondere der Fahrmotoren mehrerer Triebfahrzeuge eines Triebwagenzuges, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks verhältnisgleicher Belastung jede Einzelausrüstung, insbesondere Motortype, in einem wählbaren gleichen Stromverhältnis zu dem für die Ausrüstung entsprechend ihrer Belastbarkeit festgelegten Grundlaststrom selbsttätig durch Relaissteuerung belastet wird und,der für die Einzelausrüstung festgelegte Grundlaststrom auf eine bestimmte, für alle Ausrüstungen einheitlich gewählte elektrische Meßgröße, z. B. eine Strom- oder Spannungsvergleichsgröße, umgeformt wird.
2. 2. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gek einzeichnet, daß Vorrichtungen vorgesehen sind, die die verhältnisgleiche Belastung für die im Verhältnis zu den übrigen Ausrüstungen eine niederere Temperatur aufweisende Ausrüstung im Sinne einer zeitweiligen Mehrbelastung selbsttätig verschieben.
3. 3. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Einzelausrüstung festgelegte Verhältnis auch für die Umformung bzw. Übersetzung des augenblicklichen Stromes dieser Ausrüstung beibehalten wird und die damit erhaltene augenblickliche Vergleichsmeßgröße mit einer über die Zugsteuerung durchgegebenen Meßgröße mittels eines Differentialrelais, z. B, einer Strom- oder Spannungswaage, verglichen wird. q.. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Gleichstrom der Strom der Einzelausrüstung mittels einer an -einem Nebenschlußwiderstand abgegriffenen Spannung auf den Spulenstrom des Differentialrelais in einem für die Ausrüstung festgelegten Stromverhältnis übersetzt wird. 5. Schaltung nach den Ansprüchen i bis q., dadurch .gekennzeichnet, daß bei zu niedriger Nebenschlußspannung eine durch ein -strombeeinflußtes Regelgerät, z. B. einen Kohledruckregter und ein Differentialrelais, eingestellte Durchgabehilfsspannung oder -hilfsstromstärke von zur Verfügung stehender höherer Durchbruchspannung an den Kupplungskontakten zur Wirkung gebracht wird. 6. Schaltung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wechselstrom der Strom der Einzelausrüstung mittels eines Stromwandlers auf den Rel,aisspulenstrom in einem für die Ausrüstung festgelegten Stromverhältnis übersetzt wird. 7. Schaltung nach den Ansprüchen i ,bis 6, dadurch gekennzdichnet, daß der Strom unmittelbar in die Relaisspule mit einer der Vergleichsmessung angepaßten Windungszahl geschickt wird bzw. daß Stromübersetzungsgerät und Relais in einem Gerät vereint sind. B. Schaltung nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch ,gekennzeichnet, daß die elektrische Vergleichsmeßgröße der durchgehenden Zugsteuerung mittels eines vom Fahrzeugstrom unabhängigen elektrischen Gerätes vom Führer wählbar eingestellt werden kann. g. Schaltung nach den Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Vergleichsmeßgröße der durchgehenden Zugsteuerung vom Strom einer Ausrüstung, welche wählbar gesteuert wird, unabhängig gemacht ist und vorzugsweise von dem Umformer bzw. Übersetzer dieser Ausrüstung geliefert wird. io. Schaltung nach den Ansprüchen i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein thermisches Abbild der Ausrüstung bzw. der Fahrmotortype vorzugsweise im Differentialrelais selbst oder am Stromübersetzer vorgesehen wird, welches das Gleichgewicht der beiden miteinander zu vergleichenden Meßgrößen in dem Sinne verschiebt, daß ider bei niederer Temperatur arbeitenden Ausrüstung mehr Strom zugeführt wird. ii. Schaltung nach den Ansprüchen i bis 1o, dadurch gekennzeichnet, @daß das thermische Abbild Spulenebenwiderstände des Differentialrelais oder des Übersetzers erhitzt, welche den Spulenstrom beeinflussen. 12. Schaltung nach den Ansprüchen i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß das thermische Abbild auf einen thermischen Kontaktgeber wirkt, der .elektrische Widerstände zur Beeinflussung des Stromes in der Spule des Differentialrelais zu- oder abschaltet. 13. Schaltung mach den Ansprüchen i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das thermische Abbild mit einem Bimetallthermometer zusammengebaut .ist. 1¢. Schaltung nach den Ansprüchen i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem thermischen Abbild vereinigte Bimetallthermometer auf ein .mechanisches System, z. B. eine Relaisfeder, einwirkt. 15. Schaltung nach den Ansprüchen i bis 1q., dadurch gekennzeichnet, daß das die beiden elektrischen Meßgrößen miteinander vergleichende Differentialrelais aus einer zweispuligen Strom- bzw. Spannungswaage besteht, deren Kontaktgeber je nach Überwiegen der einen oder anderen Meßgröße Kontakte schließt oder unterbricht, welche die Steuerung der Ausrüstung im Sinne einer Stromvermehrung oder -verminderung schalten, und daß eine dazwischenliegende Gleichgewichtslage oder -zone vorgesehen ist, in welcher die Steuerung ruht. 16. Schaltung nach den Ansprüchen i bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialrelais für die Gleichgewichtslage oder -zone eine den Schaltstufen der Ausrüstung angepaßte Unempfindlichkeit aufweist. 17. Schaltung nach den Ansprüchen i bis 16, dadurch .gekennzeichnet, daß jedes - insbesondere jedes geführte - Triebfahrzeug mit einem Differentialrelais bzw. einer Strom- oder Spannungswaage mit ein- oder angebautem Stromübersetzer oder Umformer ausgerüstet ist. 18. Schaltung nach Anspruch i bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Differentialrelais ein strombegrenzendes Relais im Fahrzeug vorgesehen wird, welches ungeachtet der Stellung des Differentialrelais die Steuerung gegen weiteres Aufschalten blockiert bzw. diese zurückschaltet, wenn der Motor- oder Ausrüstungsstrom unzulässige Werte erreicht.