DE1255175B - Vor- und rueckwaertsarbeitendes impulsgesteuertes Stufenstellglied - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. Cl.:

. HOIh

Deutsche Kl.: 21c -45/03

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

S 93961 VIII d/21c

29. Oktober 1964

30. November 1967 6. Juni 1968

Auslegetag:
Ausgabetag:
Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Die Erfindung betrifft ein vor- und rückwärts arbeitendes impulsgesteuertes Stufenstellglied zur schrittweisen Schaltung linear abgestufter elektrischer Schaltglieder, bei dem die Steuerstrompfade der Stufenschalter vorbereitet werden durch Hilf skontakte der vorhergehenden Stufen.

Nach einem früheren Vorschlag (Patentanmeldung S 79836 VIII d/21 c) kann für die Fortschaltung eines vor- und rückwärts arbeitenden Stufenstellgliedes sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung ein fernbetätigtes Stromstoßrelais und für den Richtungswechsel ein weiteres Relais verwendet werden. Diese Relais betätigen die Stufenschalter über zwei Schaltleitungen und zwei zusätzliche Halteleitungen. Dieses Stufenstellglied ist geeignet für eine Steuerwechselspannung als Eingangsspannung.

Ein derartiges Stufenstellglied kann erfindungs-. gemäß dadurch vereinfacht werden, daß die Stufenschalter jeweils abwechselnd an eine von zwei Schaltleitungen angeschlossen sind, von denen in Abhängig- ao keit von der Schaltstellung eines Eingangsstromstoßrelais jeweils eine an einen Pol einer Eingängsspannungsquelle angeschlossen ist. Die Stufenschütze sind durch ihre Hilf skontakte derart an zwei Halteleitungen angeschlossen, daß jeweils ein Hilfskontakt den an ein und dieselbe Halteleitung angeschlossenen Selbsthaltekontakt für das Schütz selbst bildet, ein Hilfskontakt das nachfolgende Schütz abwechselnd an eine der Schaltleitungen und der dritte Hilfskontakt das vorhergehende Schütz an die andere Halteleitung legt. In den von den Schützwicklungen abgewandten Leitungen der Hilfskontakte liegen Gleichrichter, die in Richtung der Stufenschütze offen sind. Die Halteleitungen sind über den Umschalter eines monostabilen Relais wechselweise an die Steuerspannung legbar, und das Eingangsstromstoßrelais und das Umschaltrelais sind derart über einen Impulsgeber steuerbar, daß die das Zuschalten von Stufenschützen bewirkenden Steuerimpulse das Umschalten des Wechselkontaktes des Eingangsstromstoßrelais und das Einschalten des Umschaltrelais bewirken, die das Abschalten von Stufenrelais bewirkenden Impulse dagegen außer dem Umschalten des Eingangsstromstoßrelais das Abschalten des Umschaltrelais bewirken.

Das Eingangsstromstoßrelais schaltet bei jedem Eingangsimpuls über eine der beiden Schaltleitungen eine Stufe, während das Umschaltrelais lediglich beim Wechsel der Schaltrichtung die jeweils erforderliche Halteleitung unter Spannung setzt. Bei Spannungsausfall nehmen die Stufenschalter ihre Ausgangsschaitstellung wieder ein. Die Anordnung benötigt Vor- und rückwärtsarbeitendes impulsgesteuertes Stufenstellglied

Patentiert für:

Siemens Aktiengesellschaft,

Berlin und München,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Oskar Funk, Buchheim bei Freiburg

somit keine zusätzlichen Elemente für eine NuIl-Rückführuhg.

Zur weiteren Erläuterung des Gegenstandes nach den Ansprüchen wird auf die Zeichnung Bezug genommen. In

F i g. 1 ist eine Anordnung zur Schaltung von linear abgestuften Kondensatoren dargestellt;

Fig. 2 zeigt die Anwendung eines derartigen Stufenstellgliedes zur Erweiterung eines anderen Stufenstellgliedes mit binär abgestuften Kondensatoren.

Nach F i g. 1 sind sechs Kondensatorstufen K_x bis K₆ mit untereinander gleichen Kapazitäten vorgesehen, die nacheinander geschaltet werden sollen. Es sei artgenommen, daß die Kondensatoren vom Stufenstell-' glied nicht direkt, sondern über Schütze Leistungsschalter geschaltet werden, von denen jeweils nur die Betätigungsspule dargestellt ist. In den Zuleitungen der Betätigungsspulen ist jeweils ein Hilfskontakt 14 bis 64 eines Stufenschalters L₁ bis L_t angeordnet. Die Stufenschalter L₁ bis L₆ können beispielsweise Relais oder Hilfsschütze sein. Falls Stufenschalter mit ausreichender Schaltleistung vorgesehen sind, können die zusätz-

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lichen, nicht näher bezeichneten Schalter der Kondensatoren AT₁ bis K_t entfallen. Die Stufenschalter L₁ bis L₆ sind jeweils über einen Arbeitskontakt 11, 21, 31, 41, 51 und 61 an eine Halteleitung V für die Vorwärtsschaltung und in gleicher Weise über Hilfskontakte 23, 33,43, 53 und 63 des der folgenden Stufe zugeordneten Schalters L₂ bis L₆ an eine Halteleitung R für die Rückwärtsschaltrichtung angeschlossen. Der .Schalter L₁ ist an eine Schaltleitung ,S₁ direkt und die Schalter L₂ bis L₆ sind jeweils über einen Hilfskontakt 12, 22, 32, 42 und 52 des Schalters der vorhergehenden Stufe in abwechselnder Reihenfolge an eine weitere Schaltleitung S₂ und die Schaltleitung S₁ angeschlossen. Die Schaltleitungen S₁ und S₂ sind über einen Umschaltkontakt if eines Eingangsrelais W an den positiven Pol der Eingangsgleichspannung CZ₁ angeschlossen. Das Eingangsrelais W ist ein Stromstoßrelais, das seine Schaltimpulse von einem Impulsgeber J, der beispielsweise ein als Dreipunktregler arbeitender Blindleistungsregler sein kann, oder von Hand über jeweils einen Taster H für die Höher- oder T für die Tieferschaltung bzw. die Vorwärts- und Rückwärtsschaltrichtung erhält. Die Halteleitung Fist über den Höher-Taster H und die Leitung R über den Tiefer-Taster T mit dem positiven Pol der Eingangsgleichspannungsquelle verbunden. Die Halteleitungen V und R sind ferner über einen Umschaltkontakt u eines Umschaltrelais U für den Richtungswechsel mit dem positiven Pol der Eingangsgleichspannungsquelle verbunden, so daß immer eine der beiden Halteleitungen positives Potential gegenüber dem negativen Pol der Eingangsgleichspannungsquelle führt. Das Umschaltrelais U wird bei Impulsgäbe auf die Halteleitung V durch den Ladestrom eines Kondensators C_n eingeschaltet und legt mit seinem Umschalter u positives Potential auf die Halteleitung V. Beim Wechsel der Schaltrichtung erhält auch das zweite Leitungsende der Spule des Umschaltrelais U über die Halteleitung R für die Rückwärtsschaltrichtung positives Potential. Das Relais U fällt ab und schaltet damit das positive Potential der Eingangsspannung auf die Halteleitung R für die Rückwärtsrichtung. Der Kondensator C_n entlädt sich über einen Parallelwiderstand R_n. In den Zuleitungen der Relais U und W befinden sich jeweils Entkopplungsdioden D_U1 und D_B2 bzw. D_m und D_W2. In gleicher Weise enthält jede Zuleitung der Stufenschalter L₁ bis L₆ eine in Flußrichtung des Steuerstromes gepolte Entkopplungsdiode D₁₁ bis D₆₂. In den Halteleitungen V und R ist ebenfalls jeweils eine Entkopplungsdiode D_v und D_r vorgesehen.

Wird beispielsweise vom Blindleistungsmeßwerk des Impulsgebers /eine induktive Blindleistung gemessen, zu deren Kompensation die Einschaltung der ersten drei Stufen JC₁, K₂ und K₃ erforderlich ist, so erhält die Halteleitung V einen Vorwärtsimpuls, der über die Entkopplungsdiode D_W1 das Eingangsrelais W einschaltet, das mit seinem Umschaltkontakt w positives Potential auf die Schaltleitung S₁ gibt, wodurch der Schalter L₁ über die Diode D₁₃ einen Sehaltbefehl erhält und die Stufe K₁ einschaltet. Zugleich wird durch den Vorwärtsimpüls das Umschaltrelais U eingeschaltet, das über seinen Umschaltkontakt it positives Potential auf die Halteleitung V iüf die Vorwärtsrichgibt. Damit hält sich der Schalter X₁ über seinen Hilfskohtakt 11 selbst. Der zweite Tnipuls in Vorwäftsrichtung schaltet wieder das Eingangsfeiais W; das positives Eingangspotential auf die Schallleitung S₂ legt und damit über die Diode D₂₂ und den Hilfskontakt 12 des Stufenschalters L₁ den Stufenschalter L₂ und somit die zweite Stufe K₂ einschaltet. Der Stufenschalter L₂ hält sich über seinen Arbeitskontakt 21 und schließt seinen Arbeitskontakt 22 in der Eingangsleitung des Schalters L₃, der in der vorbeschriebenen Weise durch den dritten Schaltimpuls betätigt wird und damit die dritte Stufe K₃ einschaltet. In gleicher Weise können auch die folgenden Stufen L₄ bis L₆ geschaltet werden. Durch den ersten Impuls

ίο wird somit immer die Schaltrichtung festgelegt und zugleich eine Stufe geschaltet.

Bei auftretender kapazitiver Blindleistung soll beispielsweise auf die zweite Stufe K₂ zurückgeschaltet werden. Der Ausgang des Impulsgebers J gibt einen Impuls auf die Halteleitung R, der über die Entkopplungsdiode Du₁ positives Potential an das untere Ende der Relaisspule des Umschaltrelais U legt und damit dieses Relais zum Abfallen bringt. Über den Umschaltkontakt u des Relais U erhält die Halteleitung R

ao positives Potential. Damit entfällt der Haltestrom für den Schalter L₃ über dessen Kontakt 31. Zugleich wird durch das Eingangsrelais W das Potential von der Schaltleitung S₁ weggenommen und auf die Schaltleitung S₂ gelegt. Der Schalter L₃ fällt ab und schaltet

«5 die Stufe K₃ aus. In gleicher Weise kann durch einen folgenden Impuls in Rückwärtsrichtung die Stufe K₂ und durch einen weiteren Impuls auch die Stufe ^f₁ ausgeschaltet werden.

Bei Stufenstellgliedern zum Schalten von größeren Leistungen, beispielsweise wenn die Leistung einer Stufe bei binärer Abstufung die Schaltleistung normaler Schütze oder Sehalter übersteigen würde, kann es unter Umständen zweckmäßig sein, ein Stufenstellglied mit binärer Abstufung in den Vorstufen und linearer Abstufung in den Endstufen vorzusehen, wie es in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 dargestellt ist. Die Stufen Kb₁, Kb₂ und K_Bi sind binär abgestuft. Ihre Größen verhalten sich somit wie 1:2:4. Sie können entsprechend einem früheren Vorschlag (Patentanmeldung S 78720 VIII d/21 c) jeweils durch ein Stromstoßrelais S₁, B₂ und B₄ geschaltet werden, die mit bistabilen und monostabilen Kontakten versehen sind. Das Stromstoßrelais B₁ der ersten Stufe ist über Entkopplungsdioden Db₁ und Db₂ über die beiden Halteleitungen V und R an den Impulsgeber angeschlossen, der hier in einfacher Weise jeweils als Taster H für die Höherschaltung und T für die Tiefer- bzw. Rückwärtsschaltung dargestellt ist. Als Eingangssteuerspannüng ist eine Wechselspannungsquelle R, Mp vorgesehen, der ein Eingangskondensator Ce parallel geschaltet ist. Die Eingangsleitung enthält eine Eingangsdiode De- Ferner sind in den Halteleitungen zwischen dem binären Stufenstellglied und dem linearen Stufenstellglied jeweils eine Entkopplungsdiode D₁- und D_r vorgesehen. Die Stromstoßrelais JJ₂ und B₄ der Stufen Kb₂ und Kß_t sind jeweils über einen bistabilen Umschaltkontakt A₁₁ und JS₂₁ sowie einen nicht speichernden Arbeitskontakt B₁₂ und JJ₂₂ des Stromstoßrelais der jeweils vorhergehenden Stufe B₁ bzw. B₂

fio an die beiden Halteschienen V und J? angeschlossen. In gleicher Weise ist das Eingangsrelais W für das lineare Stufenstellglied über einen Umschaltkontakt B₄₁ und den nicht speichernden Arbeitskontakt JJ₄₂ des Relais B₁ an die Halteschienen V und R angeschlossen. Die Stromstoßrelais B₁ bis B₄ und ff ändern ihre Schaltstellung jeweils bei einem Eingangsimpuls und behalten die eingenommene Schaltstellung auch beim Ausfall der Eingangsspannung bei. Demgegenüber sind für

die Stufenstellglieder K₁ bis K_t des linearen Stufenstellgliedes entsprechend dem Stufenstellglied nach F i g. i Gleichströmrelais als Stufenschalter vorgesehen, die bei Spannungsausfall in ihre Ausgangsschaltstellung zurückfallen. _

Zur Kompensation einer auftretenden Blindleistung sollen beispielsweise alle Stufen des binären Stufenstellwerkes und die Stufen K₁ und K_z des linearen Stufenstellwerkes eingeschaltet werden. Beim ersten Impuls durch Betätigung des Höhertasters H wird über die Entkopplungsdiode Db₁ das Stromstoßrelais A₁ der ersten Stufe ATb₁ eingeschaltet. Das Stufenrelais B₁ schaltet seinen Kontakt B₁^ um. Die Arbeitskontakte B₁₂ sowie B₂₂ und B₄₂ sind jeweils nur während der Dauer des Schaltimpulses des zugehörigen Stromstoßrelais geschlossen, so daß sie in der folgenden Beschreibung unberücksichtigt bleiben können. Beim zweiten Impuls schaltet das Relais B₁ mit seinem Schaltkontakt A₁₃ die Stufe Kb₁ aus, der Umschaltkontakt A₁₁ wird wieder auf die Vorwärtsleitung V umgeschaltet und damit ein Stromstoß auf das Relais B₂ gegeben, das seinen Umschaltkontakt B_n auf die Rückwärtsschiene R umschaltet und mit seinem Kontakt A₂₃ die Stufe Kb₂ einschaltet. Beim dritten Impuls wird der Kontakt A₁₁ auf die Rückwärtsleitung R umgeschaltet und mit dem Schalter A₁₃ die Stufe K₁ eingeschaltet, so daß nach dem dritten Impuls die Stufen Kb₁ und Kb₂ eingeschaltet sind. Beim vierten Impuls schaltet das Relais B₁ die Stufe ATs₁ aus. Über den Umschaltkontakt A₁₁ erhält das Relais B₂ einen Impuls und schaltet seinen Umschaltkontakt B₁₁ auf die Vorwärtsschaltleitung V um und über den Schalter B₂₃ die Stufe Kb₂ aus. Über den Kontakt A₂₁ erhält das Relais B₁ einen Stromstoß, das mit seinem Kontakt B₄₃ die Stufe KBi einschaltet. Der fünfte Impuls schaltet über das Relais A₁ die Stufe Kb₁ ein. Beim sechsten Impuls wird entsprechend dem zweiten Impuls die Stufe Kb₁ ■ aus- und Kb₂ eingeschaltet, so daß nach dem sechsten Impuls die Stufen Kb₂ und A^-B₄ eingeschaltet sind. Mit dem siebenten Impuls wird auch die Stufe B₁ eingeschaltet. Der achte Impuls schaltet in gleicher Weise die Relais B₁, B₂ und B₄ um und damit die Stufen A"bi, Kb₂ und A"b₄ aus und über den Umschaltkontakt B_n das Relais W um, das mit seinem Umschaltkontakt die Schaltleitung S₁ unter Spannung setzt und damit die Stufe K₁ über das Relais L₁ einschaltet. Anschließend werden in entsprechender Weise die Stufen /Ta₁, Kb₂ und ATb₄ wieder eingeschaltet und dann durch den darauffolgenden Impuls diese Stufen wieder ausgeschaltet und über das Relais W die Stufe L₂ einge- schaltet. Durch weitere Impulse werden wiederum die Stufen A^b₁ bis Kb^ eingeschaltet. Bei drei binär abgestuften Vorgliedern wird somit jeder achte Schaltimpuls in das lineare Stufenstellwerk weitergeleitet.

Soll beispielsweise auf die Stufen Kb₁ und Kb₂ zurückgeschaltet werden, so wird mit dem Tiefertaster T ein Impuls auf die Rückwärtsleitung R gegeben, der über das Stromstoßrelais B₁ die Stufe Kb₁ ausschaltet und über die Diode D_U1 das Umschaltrelais U umschaltet und damit positive Spannung auf die Rückwärtsschiene R gibt. Da der Umschaltkontakt u· seine Stellung beibehält, wird die Stufe L₂ erst ausgeschaltet, wenn die Stufen B₁, B₂ und 5₄ ausgeschaltet sind und anschließend das Eingangsrelais W geschaltet wird. Mit dem zweiten Rückwärtsimpuls wird die Stufe Kb₁ ein- und die Stufe ATb₂ ausgeschaltet. Somit sind nach dem zweiten Impuls ATb₁ und ATb₄ eingeschaltet. Beim dritten Impuls wird der Kontakt B₁₁ auf die Vorwärtsleitung V umgeschaltet und über den Schalter A₁₃ die Stufe B₁ ausgeschaltet. Beim vierten Impuls wird über den Schalter B₁₃ die Stufe ATb₁ eingeschaltet; der Kontakt D₁₁ auf die Rückwärtsleitung umgeschaltet, ein Stromstoß auf das Relais B₂ gegeben, das den Kontakt B₂₁ auf die Rückwärtsleitung umschaltet, dem Relais B₇, ein Stromstoß erteilt und damit die Stufe Kb₂ eingeschaltet. Das Relais B₄ schaltet seinen Kontakt B₄₁ auf die Leitung V um und schaltet über seinen Kontakt B₄₃ die Stufe ATb₄ aus, so daß nach dem vierten Impuls die Kondensatorstufen ATb₁ und ATb₂ eingeschaltet sind. In entsprechender Weise werden die Stufen Kb_x und ATb₂ ausgeschaltet, und dann wird durch den folgenden Impuls über das Relais W die Stufe K₃ ausgeschaltet und die Stufen ATb₁, ATb₂ und ATb₄ wieder eingeschaltet. In der vorgeschriebenen Weise werden durch die folgenden Impulse diese Stufen ATbi, ATb₂ und ATb₄ wieder ausgeschaltet und durch den darauffolgenden Impuls die Stufe AT₁ aus- und die Stufen A"b_1; Kb₂ und ATb₄ wieder eingeschaltet. Anschließend wird weiter zurückgeschaltet auf die Stufen ATb₁ und Kb₂- Nach dem Ausführungsbeispiel ist das Stufenstellglied zum Schalten von Kondensatoren vorgesehen. Es kann jedoch auch zum Schalten von anderen elektrischen Stufengliedern, beispielsweise Widerständen, verwendet werden.

Patentschutz wird nur begehrt jeweils für die Gesamtheit der Merkmale eines jeden Anspruches, also einschließlich einer Rückbeziehung.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vor- und rückwärts arbeitendes impulsgesteuertes Stufenstellglied zur schrittweisen Schaltung linear abgestufter Schaltglieder, bei dem die Steuerstrompfade der Stufenschalter vorbereitet werden durch Hilfskontakte der vorhergehenden Stufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenschütze (L₁ bis L₆) jeweils abwechselnd an eine von zwei Schaltleitungen (S₁, S₂) angeschlossen sind, von denen in Abhängigkeit von der Schaltstellung eines Eingangsstromstoßrelais (W) jeweils eine an einen Pol einer Eingangsspannungsquelle (CZ₁) angeschlossen ist, und daß die Stufenschütze (L₁ bis L₈) durch ihre Hilfskontakte derart an zwei Halteleitungen (V und R) angeschlossen sind, daß jeweils ein Hilfskontakt (21, 31 ...) den an ein und dieselbe Halteleitung (V) angeschlossenen Selbsthaltekontakt für das Schütz selbst' bildet, ein Hilfskontakt (12, 22, 32 ...) das nachfolgende Schütz (L₂, L₃ ...) abwechselnd an eine der Schaltleitungen (S₁, S₂) legt und der dritte Hilfskontakt (23, 33, 43 ...) das vorhergehende Schütz (L₁, L₂, L₃ ...) an die andere Halteleitung (R) legt, daß in den von den Schützwicklungen abgewandten Leitungen der Hilfskontakte (11, 21 ... 52) Gleichrichter (D₁₁ ... D₆₂) liegen, die in Richtung der Stufenschütze (L₁ ... L₆) offen sind, daß die Halteleitungen (V, R) über den Umschalter eines monostabilen Relais (U) wechselweise an die Steuerspannung (U) legbar sind und daß das Eingangsstromstoßrelais (W) und das Umschaltrelais (U) derart über einen Impulsgeber (/, H, T) steuerbar sind, daß die das Zuschalten von Stufenschützen (L₁ ... L₆) bewirkenden Steuerimpulse das Umschalten des Wechselkontaktes des Eingängsstromstoßrelais (W) und das Einschalten des Umschaltrelais (U), die das Abschalten von Stufenrelais (L₁ ... L₆) bewirkenden Impulse dagegen

außer dem Umschalten des Eingangsstromstoßrelais (W) das Abschalten des Umschaltrelais (U) bewirken.

2. Stufenstellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einschalten des Umschaltrelais (U) der Ladestrom eines Kondensators (C_a) vorgesehen ist.

3. Stufenstellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsstromstoßrelais (W) der Endstufe (.B₄) eines binären Stufenstellwerkes nachgeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patenschrift Nr. 889 029.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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