DE1438759C - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur fahrdrahtspannungsabhängigen UmschaltungderHeizwiderstandsgruppierung elektrisch beheizter Reisezugwagen mittels auf festgelegte Spannungswerte ansprechender elektronischer Schaltglieder mit Kippverhaiten, die eingangsseitig an Anzapfungen eines an einer der Fahrdrahtspannung proportionalen Gleichsspannung liegenden Justierpotentiometers liegen und ausgangsseitig zugehörige Gruppierungsschütze steuern.

Anordnungen zur fahrdrahtspannungsabhängigen Umschaltung der Heizwiderstandsgruppierung sind insbesondere für auf internationalen Strecken verkehrende Reisezugwagen bekannt, bei denen die Heizwiderstandsversorgung über Stromabnehmer an einem oder mehreren Wagen eines Reisezuges oder über die Stromabnehmer der Lokomotive direkt vom Fahrdraht oder einem Zwischentransformator aus erfolgt. An Grenzübertrittsstellen mit Speisespannungswechsel wird hierbei die Zusammenschaltung der Heizwiderstände ohne menschliches Mitwirken so geändert, daß ao die Heizleistung etwa konstant bleibt. In Fig. 1 ist eine bekannte, sechs Heizwiderstände oder sechs Gruppen von Heizwiderständen 1 bis 6 umfassende Heizwiderstandsanordnung eines Reisezugwagens wiedergegeben, die mittels fünf Schützkontakten 7 bis 11 in drei verschiedenen Schaltungsarten an die Fahrdrahtspannung gelegt werden können. Die einzelnen Schaltiingsarten werden hierbei in Abhängigkeit vom Bereich, in welchem die gerade anliegende Fahrdrahtspannung liegt, ausgewählt. Für einen niederen Spannungsbereich sind hierbei durch Betätigung der Schützkontakte 7, 8 und 11 die hintereinanderliegenden Heizwiderstände 1 und 2, ferner 3 und 4 sowie 5 und 6 und für einen mittleren Spannungsbereich durch Betätigung der Schützkontakte 9 und 10 die hintereinanderliegenden Widerstände 1,2 und 3 sowie 4, 5 und 6 parallel geschaltet, während für einen hohen Spannungsbereich sämtliche Heizwiderstände 1 bis 6 durch Betätigung des Schutzkontakts 11 in Reihe liegen.

Eine bekannte, in der Zeitschrift »Elektrische Bahnen«, 1956. Heft 1 beschriebene Spannungswähleinrichtung läßt dazu spannungsabhängige Relais, die unmittelbar an die Betriebsspannung gelegt sind und bei unterschiedlichen Spannungen und mit unterschiedlichen Verzögerungen ansprechen, das zugehörige Umschaltschütz einschalten. In der Grundstellung liegen die Heizwiderstände in Reihe" an der Fahrdrahtspannung. Weiterhin sind mehrere Relais vorhanden, die von der Fahrdrahtspannung gespeist die beiden Umschaltschütze nach den Kriterien »angezogen« oder »abgefallen« ansteuern. Das eine oder andere Schütz wird mittels des einen Relais, welches als Umschaltrelais ausgeführt ist, angewählt, vorausgesetzt, daß sein Strom und der über seine Kontakte nicht durch Ruhekontakt eines zweiten Relais unterbrochen ist. Dieser Fall liegt im hohen Spannungsbereich vor, wenn dessen Ansprechwert überschritten ist. Liegt die Fahrdrahtspannung darunter, so ist je nach Schaltstellung des Umschaltrelais, d. h. in Abhängigkeit von der Höhe der Fahrdrahtspannung gegenüber dessen Ansprechwert das eine oder andere Schütz erregt und die auf den Spannungsbereich der Fahrdralilspaniniiig abgestimmte Schaltungsart der HeizwiderstÜndu gewählt. Um das Ansprechen des Ij'mschalirelais während der Dauer des Ansprechens des mit der natürlichen Verzögerung behafteten anderen Relais zu vermeiden, ist in der Schaltung noch ein weiteres Relais vorgesehen, das als Verzögerungsrelais ausgebildet ist.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß durch das direkte Umschalten der Anordnung bei Anstieg der Fahrdrahtspannung Fehlschaltungen nicht ausgeschlosen sind. Weiterhin kann nur bei einer ansteigenden Fahrdrahtspannung die Schaltungsanordnung ordnungsgemäß von einer Stufe zur anderen weitergeschaltet werden, während bei ohne zwischenzeitliche Unterbrechung abfallender Spannung ein Rückwärtsschalten nicht vorgesehen ist. So wird die Zusammenschaltung der Heizwiderstände für den hohen Spannungsbereich erst nach Unterschreiten eines Grenzwertes, der etwa 10% des diesem Spannungsbereich zugeordneten Nennwertes beträgt und den Abfallwert des Relais verkörpert, aufgehoben.

Eine bekannte Spannungswähleinrichtung der eingangs bezeichneten Art verwendet zur Steuerung der Umsch'alt- oder Gruppierungsschütze elektronische Mittel. Es werden Relais mit einer von der Betriebsspannung erzeugten, jedoch von deren Höhe unabhängigen konstanten Spannung betrieben und durch Kaltkathoden-Glimmrelaisröhren mit unterschiedlicher Ansprechspannung in Abhängigkeit von der jeweiligen Höhe der Betriebsspannung eingeschaltet (deutsche Auslegeschrift 1 059 550). Auch bei dieser Spannungswähleinrichtung ist ein stufenweises Rückwärtsschalten nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine exakte Umschaltung nicht nur bei steigender, sondern auch bei fallender Fahrdrahtspannung zu erreichen. Das geschieht, ausgehend von einer Anordnung der eingangs genannten Art, erfindungsgemäß dadurch, daß das Justierpotentiometer zwei parallele Widerstandszweige und an den Anzapfungen dieser beiden Widerstandszweige liegende Zenerdioden aufweist, daß durch die Zenerdioden des einen Widerstandszweiges die Einschaltwerte und durch die Zenerdioden des anderen Widerstandszweiges die Abschaltwerte der gewählten Spannungsbereiche festgelegt sind, daß die Zenerdioden für die Einschaltwerte mit den Signaleingängen und die Zenerdioden für die Abschaltwerte über NICHT-Glieder mit den Löscheingängen der entsprechenden, als Speicherglieder ausgebildeten elektronischen Schaltglieder verbunden sind und daß an die Löscheingänge der Speicherglieder jeweils niederer Spannungsbereiche die Ausgänge der Speicherglieder jeweils höherer Spannungsbereiche gelegt sind.

Das Merkmal, wonach an den Löscheingang jedes Speichergliedes einer in aufsteigender Folge ansteuerbaren Speichergliedkette der Ausgang des folgenden Speichergliedes gelegt ist, ist an sich durch die deutsche Auslegeschrift 1 060 018 bekannt.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 060 018 ist es auch bekannt, hinter den Speichergliedern UND-Glieder vorzusehen, auf deren Eingänge nicht nur die Ausgänge der jeweiligen Speicherglieder, sondern auch der Ausgang eines allen Speichergliedern gemeinsamen Zeitgliedes geschaltet sind. Die damit erzielbare Zeitverzögerung kann auch im vorliegenden Fall zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung herangezogen werden, wenn man die gemeinsame Ansteuerung des Zeitgliedes vom Ausgang jedes Spcichergliedes abhängig macht. Es wird dadurch bei Wechsel des Spannuiigsbereichs die sofortige Abschaltung der dem vorherigen Spannungsbereich zugeordneten Schütze und die verzögerte Zuschaltung

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der dem folgenden Spannungsbereich zugeordneten gliedes 52, der außerdem über den zweiten Eingang Schütze erreicht. Die dadurch bedingte Schaltpause des ODER-Gliedes 57 an den einen Eingang eines gewährleistet eine hohe Sicherheit gegen Fehlschal- UND-Gliedes 60 geführt ist. Der Ausgang des Zeittungen, gliedes 58 ist jeweils an den zweiten Eingang der

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist in 5 UND-Glieder 56, 59 und 60 angeschlossen. Das F i g. 2 schematisch abgebildet. Die Schaltungsanord- UND-Glied 56 ist ausgangsseitig über einen Leistungsnung dient der Steuerung von fünf Schützkontakten verstärker 61 mit den Erregerwicklungen zweier für eine sechsteilige Heizwiderstandsgruppe nach dem Schütze VII und VIII, das UND-Glied 59 über einen Prinzip der F ig. I. Leistungsverstärker 62 mit den Erregerwicklungen

Eine der Fahrleitungsspannung U_F proportionale io zweier Schütze IX und X und das UND-Glied 60 Eingangs-Gleichspannung U/ wird aus einem MeB- über einen Leistungsverstärker 63 mit der Erregerwertumformer MU abgeleitet und einem Justierpoten- wicklung eines Schützes XI verbunden. Jedem der tiometer zugeführt, das aus zwei parallelgeschalteten Schütze VII bis XI gehört einer der Schutzkontakte 7 Widerstandszweigen 36 und 37 besteht, die mit je bis 11 nach Fig. 1 zu, und zwar jedem derjenige mit drei verstellbaren Abgriffen 38 bis 40 bzw. 41 bis 43 15 der gleichen, jedoch arabischen Zahl. versehen sind. Für die nicht dargestellte Speisung der Hilfsstrom-

Die Einrichtung prüft auf bestimmte Spannungs- kreise können an sich bekannte Stromversorgungswerte. Das Justierpotentiometer enthält Abgriffe mit einrichtungen dienen.

nachgeschalteten sechs Zenerdioden, von denen drei . Zur Erläuterung der Wirkungsweise derSchaltungs-Zenerdioden 44 bis 46 den Abgriffen 41 bis 43 und ao anordnung sei angenommen, daß die Fahrdrahtspandrei andere Zenerdioden 47 bis 49 den Abgriffen 38 nung von einem noch unter 480 V liegenden Wert, bis 40 zugeordnet sind. Diese Zenerdioden führen erst beispielsweise 0 V, ausgehend sämtliche Spannungsdann, wenn die Spannung an den zugehörigen Abgrif- bereiche durchwandert. Fehlt die Fahrdrahtspannung fen über definierten Werten liegt, Signalströme. So ist U₁., dann liegt am Justierpotentiometer ebenfalls keine z. B. die Zenerdiode 44 für den Einschaltwert des un- 35 Eingangs-Gleichspannung U/. Auf Grund dessen teren Spannungsbereichs, beispielsweise U_t- = 660 V, geben sämtliche NICHT-Glieder 53 bis 55 ein Signal dem eine Eingangsspannung am Justierpotentiometer auf die mit Vorrang arbeitenden Löscheingänge der von Uf=- 10 V entspricht, die Zenerdiode 45 für den Speicherglieder 50 bis 52, die deshalb auch kein Signal Einschaltwert des mittleren Bereichs, z. B. 1275 V, aussenden. Die Anordnung bleibt unerregt. Steigt die und die Zenerdiode 46 für den Einschaltwert des 30 Fahrdrahtspannung U₁.- nun über 480 V, dem Aboberen Bereichs, beispielsweise 1875 V, dimensioniert. schaltwert des unteren Spannungsbereichs, dann wird Die Zenerdioden 47 bis 49 stellen die Abschaltwerte das NICHT-Glied 53 angesteuert, und sein Ausgangsder drei Bereiche fest, und zwar die Zenerdiode signal verschwindet. Das Speicherglied 50 bleibt je-47 den Abschaltwert des unteren Bereichs, z. B. doch noch gelöscht, weil noch kein Speichersignal U₁.- = 480 V, dem beispielsweise eine Eingangsspan- 35 angekommen ist.

nung am Justierpotentiometer U/ in der Größenord- -Steigt die Fahrdrahtspannung über 600 V, dem nung von 7 V entspricht, die Zenerdiode 48 den Ab- Einschaltwert für den unteren Spannungsbereich, schaltwert des mittleren Bereichs, z. B. 1000 V, und dann erhält das Speicherglied 50 ein Speichersignal die Zenerdiode 49 den Abschaltwert des oberen Be- und gibt infolgedessen ein Ausgangssignal ab. Dieses reichs, z. B. 1500 V. 40 Ausgangssignal steuert das UND-Glied 56, ferner das

In den nachfolgenden Schaltkreisen übernehmen ODER-Glied 57 und damit auch das UND-Glied 60, logische Elemente die Umformung der stetigen Signale und schließlich noch das Zeitglied 58 an. Steht das in Kippsignale und deren richtige Verteilung auf drei Ausgangssignal des Speichergliedes 50 langer als <" ; Erregerstromverstärker der Schütze. Als logische Zeitverzögerung, die das Zeitelement ermöglicht, an, Elemente sind NICHT-Glieder,Speicherglieder,UND- 45 dann erscheint auch am Ausgang des Zeitgliedes ?8 Glieder, ein ODER-Glied und ein Zeitglied vorge- ein Signal, so daß sowohl das UND-Glied 56 als aur sehen. Sie sind insbesondere als Transistorkippschal- das UND-Glied 60 auf Grund der erfüllten UNL tungen bekannter Bauart ausgeführt. Die Zenerdioden Bedingung ein Ausgangssignal liefern. Diese Signale 44 bis 46 sind mit den Speichereingängen dreier werden in den Verstärkern 61 und 63 verstärkt und Speicherglieder 50 bis 52 verbunden. Zwischen die 50 beaufschlagen einerseits die Schütze VII und VIII und Zenerdioden 47 bis 49 und die Löscheingänge dieser andererseits das Schütz XI. Diese sprechen an und Speicherglieder sind drei NICHT-Glieder 53 bis 55 schalten die Kontakte 7, 8 und 11 nach F i g. 1 ein, geschaltet. Der Ausgang des Speichergliedes 51 ist wodurch die gewünschte Schaltungsart der Heizunter anderem an den Löscheingang des Speicher- widerstände, nämlich die Parallelschaltung der in gliedes 50 und der Ausgang des Speichergliedes 52 an 55 Reihe liegenden Heizwiderstände 1 und 2, ferner 3 die Löscheingänge sowohl des Speichergliedes 51 als und 4 sowie 5 und 6, hergestellt wird, auch des Speichergliedes 50 angeschlossen. Diese sind Steigt die Fahrdrahtspannung weiter an, so gibt

so ausgebildet, daß bei gleichzeitigem Anliegen so- das Speicherglied 51 bei 1275 V, dem Einschaltwert wohl eines Speicher- als auch eines Löschsignals das des mittleren Spannungsbereichs, ein Signal ab, nachletztere den Vorrang hat. Der Ausgang des Speicher- 60 dem es schon bei 1000 V über das NICHT-Glied 54 gliedes 50 ist mit jeweils einem Eingang dreier wei- entsperrt worden ist. Dadurch laufen die folgenden terer logischer Elemente verbunden, nämlich mit Schaltvorgänge ab:

demjenigen eines UND-Gliedes 56, eines ODER- Das Speicherglied 50 \vird mit Vorrang gelöscht,

Gliedes 57 und eines Zeitgliedes 58. An dem einen sein Alisgangssignal verschwindet, und die Leistungsvon zwei weiteren Eingängen des Zeitglicdes 58 liegt 65 verstärker 61 und 63 schalten aus, da die UND-Beder Ausgang des Speichergliedes 51, der außerdem an dingung an den UND-Gliedern 56 und 60 nicht mehr den einen Eingang eines UND-Gliedes 59 geführt ist, erfüllt ist. An jedem Eingang des Zeitgliedes ist ein und an dem anderen der Ausgang des Speicher- /?C-Glied vorgesehen, das aus einem Kondensator 77

und einem von einer Diode 78 überbrückten Widerstand 79 besteht und dazu dient, eintreffende Signale zu verzögern. Beim Verschwinden des Ausgangssignals des Speichergliedes 50 wird der Kondensator in Durchlaßrichtung der Diode 78 sehr schnell entladen. Das Zeilglied kann sofort abschalten, weil das vom Speicherglicd 51 gelieferte Signal nicht sofort wirksam werden kann. Der Kondensator des an diesem Eingang des Zeitgliedes vorgesehenen ÄC-Glicdes muß über den Widerstand aufgeladen werden, wodurch die Zeitkonstantc des Anstiegs des Steuersignals am Eingang des Zeitglicdes 58 bestimmt ist. Die den Widerstand dieses ÄC-Gliedes überbrückende Diode sperrt den Strom in dieser Richtung, so daß der Ladestrom über den Widerstand fließen muß. Das Signal des Speichergliedes 51 erscheint außerdem am Eingang des UND-Gliedes 59. Der Verstärker 62 bleibt jedoch so lange unausgestcuert. bis das Zeitglied 58 wieder ein Ausgangssignal führt. Am UND-Glied 59 ist dann die UND-Bedingung erfüllt, und die Schütze IX und X sprechen an, wobei sie die Kontakte 9 und 10 nach Fig. 1 schließen. Hierdurch ergibt sich als für den mittleren Spannungsherden gewählte Schaltungsart der Heizwiderstände die Parallelschaltung der in Reihe liegenden Heizwiderstände 1, 2 und 3 sowie 4. 5 und 6. Hiermit ist der eingangs erwähnte Vorteil verbunden, wonach bei jedem Umschaltvorgang alle Schütze abfallen und sich die neue Schaltkombination erst nach einer wählbaren Verzögerung einstellt.

Durchläuft jedoch die Fahrdrahtspannung vom unteren Spannungsbereich herkommend den mittleren Spannungsbereich in kürzerer als der durch das Zeitglied 58 bestimmten Zeit, so kann sich am UND-Glied 59 der UND-Zustand nicht einstellen, bevor beim Überschreiten der Einschaltspannung des oberen Spannungsbereichs von 1875 V das Speicherglied 52 ein Ausgangssignal abgibt. Dieses Ausgangssignal löscht jedoch das Speicherglied 51 und wirkt außerdem über das ODER-Glied 57 auf das UND-Glied 60 und auf das Zeitglied 58 ein. Dieses Zeitglied, das für diesen Fall seit dem Passieren der Einschaltspannung des unteren Spannungsbereichs von 600 V kein Signal mehr geliefert hat, wird sofort zurückgestellt und beginnt neu zu laufen. Es gibt um die eingestellte Zeit verzögert ein Signal ab und stellt am UND-Glied 60 die UND-Bedingung her. wodurch das Schalten des Schützes XI veranlaßt wird. Der Schützkontakt 11 schließt, nachdem er kurzzeitig abgefallen war und nachdem die Schutzkontakte 7 und 8 geöffnet worden sind. Die Kontakte 7. 8 und 11 waren — wie schon erwähnt — im unteren Spannungsbereich sämtlich geschlossen und wurden beim Überwechseln der Fahrdrahtspannung vom unteren zum mittleren Spannungsbereich geöffnet, und zwar in dem Augenblick, in welchem das Ausgangssignal des Spcichergliedcs 50 verschwand.

Die Rückschaltung erfolgt immer dann, wenn die Spannung an den Abgriffen 38 bis 40 unter die Zenerspannung der ihnen zugeordneten Zcncrdioden 47 bis 49 zurückgeht, was den Abschaltspannungen der Spannungsbercichc entspricht. Die Fahrdraht-Spannung soll beispielsweise von einem höheren Wert die Abschaltspannung des oberen Spannungsbereichs von 1500 V passieren. Das NICHT-Glied stellt das Ausbleiben des Signalstroms der Zenerdiode 49 fest und übermittelt dem nachgeschalteten Speicherglied 52 ein Löschsignal. Sein Ausgangssignal verschwindet, so daß Schütz XI abfallen kann. Gleichzeitig wird das Speicherglied 51 entsperrt und ein möglicherweise anliegendes Speichersignal bringt es zum Ansprechen.

jo Liegt die rückläufige Fahrdrahtspannung noch über 1275 V, der Einschaltspannung für den mittleren Spannungsbereich, so wird das Speicherglied 51 von einem Speichcrimpuls beaufschlagt, anderenfalls jedoch das Speicherglied 50, falls die Einschaltspan-

»5 nung für den unteren Spannungsbereich von 600 V noch nicht unterschritten ist. Auch bei rückschaltender Tendenz der Anordnung wird bei jedem Umschalten das Zeitglied 58 kurzzeitig ausgeschaltet, so daß die geforderte Verzögerungszeit in jedem Fall

ao eingehalten wird. Außerdem wird die gewünschte totale Abschaltung aller Schütze bei jedem Wechsel der Schaltungsart der Heizwiderstände 1 bis 5 erreicht.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur fahrdrahtspannungsabhängigen Umschaltung der Heizwiderstandsgruppicrung elektrisch beheizter. Reisezugwagen mittels auf festgelegte Spannungswerte ansprechender

to elektronischer Schaltglieder mit Kippverhalten, die eingangsseitig an Anzapfungen eines an einer der Fahrdrahtspannung proportionalen Gleichspannung liegenden Justierpotentiometers liegen und ausgangsseitig zugehörige Gruppierungsschütze steuern, dadurch gekennzeichnet, daß das Justierpotentiometer zwei parallele Widerstandszweige (36, 37) und an den Anzapfungen (38 bis 43) dieser beiden Widerstandszweige liegende Zenerdioden (44 bis 49) aufweist, daß durch die Zenerdioden (44, 45, 46) des einen Widerstandzweiges (37) die Einschaltwerte und durch die Zenerdioden (47, 48, 49) des anderen Widerstandszweiges (36) die Abschaltwerte der gewählten Spannungsbereiche festgelegt sind, daß die Zenerdioden für die Einschaltwerte (44, 45, 46) mit den Signaleingängen (L) und die Zenerdioden für die Abschaltwerte (47, 48, 49) über NICHT-Glieder (53, 54, 55) mit den Löscheingängen der entsprechenden als Speicherglieder

so (50. 51, 52) ausgebildeten elektronischen Schaltglicdcr verbunden sind und daß an die Löscheingänge (O) der Speichcrglicder jeweils niederer Spanungsbereiche (z. B. 50) die Ausgänge der Spcichergliedcr jeweils höherer Spannungsbcrcichc (z. B. 51. 52) gelegt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß vor die Gruppierungsschütze (VII bis XI) UND-Glieder (56, 59, 60) geschaltet sind, auf deren Eingänge nicht nur die Ausgänge der jeweiligen Speicherglieder (50, 51, 52). sondern auch der Ausgang eines vom Ausgang jedes der Speicherglieder (50, 51. 52) ansteuerbaren Zcitgliedes (58) geschaltet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen