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Durch zwei elektrische Hilfsmotoren angetriebenes Schaltwerk zum Steuern
von Elektromotoren, insbesondere für in Zugsteuerung angetriebene elektrische Fahrzeuge
Im Hauptpatent ist ein Schaltwerksantrieb durch zwei gegeneinander geschaltete elektrische
Hilfsmotoren angegeben, deren Wellen miteinander und mit der Schaltwerkswelle gekuppelt
sind. Werden die Drehmomente beider Hilfsmotoren verschieden groß gemacht, so findet
eine Bewegung in einem oder dem anderen Drehsinne statt, während bei Gleichmachung
der Drehmomente auf den Schaltstellungen eine rasche Abbremsung der Bewegung erfolgt.
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Der Zweck der im folgenden beschriebenen Erfindung besteht darin,
die ini Hauptpatent angegebene Steuerung für den Zugbetrieb nutzbar zu machen, damit
von einem Führerstand aus beliebig viele in einzelnen Triebeinheiten angeordnete
Schaltwerke gleichzeitig zur Herstellung übereinstimmender Schaltvorgänge v eranlaßt
werden können. Es ist bereits bekannt, durch Druckluftmotoren angetriebene Schaltwerke
mittels eines Magneten zu steuern, der durch Hervorbringen einer Spannungsdifferenz
erregt wird, um ein Druckluftventil zu verstellen. Die Spannungsdifferenz wird mit
Hilfe von Widerständen erzeugt, die von dem Fahrschalter und dem kraftangetriebenen
Schaltwerk gesteuert werden. Die von dem Schaltwerk gesteuerten Widerstände müssen
unvorteilhafterweise auf einer beweglichen Walze angeordnet werden; außerdem ist
es mit dieser Einrichtung nur möglich, eine Schrittschaltung in einer bestimmten
Bewegungsrichtung zu erzeugen, während das Zurückschalten nur in einem Zuge durch
einen Kraftspeicher vorgenommen werden kann.
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Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß die Hilfsmotoren eines
jeden Schaltwerkes durch polarisierte Relais gesteuert werden, deren Richtungsspulen
mit ihren Enden an Wanderkontakte von Spannungsteilerwiderständen angeschlossen
sind, von denen ein Wanderkontakt durch den Führerschalter, der andere durch das
Schaltwerk bewegt wird. Die Anordnung kann so getroffen werden, daß der im Führerstand
vorgesehene Widerstand durch eine Regelvorrichtung derart eingestellt wird, daß
er auf die Anzahl der den Schaltwerken zugeordneten Widerstände abgestimmt ist.
Es können aber auch im Führerstande mehrere in allen Punkten parallel geschaltete
Widerstände angeordnet sein, von denen jeweils so viele zugeschaltet werden, als
Triebeinheiten oder Schalt-,,verke gesteuert werden sollen.
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Die Steuerung kann derart erfolgen, daß die Schaltwerke dem um einzelne
oder mehrere Stellungen verstellten Führerschalter um einzelne oder mehrere Schaltstufen
folgen. Es kann aber auch die selbsttätige schrittweise Steuerung mit Hilfe von
Fortschaltrelais bewirkt werden,
deren Hebespulen mit Kontakten
der von den Schaltwerken mitbewegten Hilfswalzen zusammenarbeiten.
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In der Zeichnung ist ein Schaltungsbeispiel dargestellt. i ist die
Fahrleitung, 2 der Stromabnehmer, 3 ein Relais mit zwei Spulen 4 und 5, das beim
Erregen einer der Spulen zum Schließen seiner Kontakte veranlaßt wird, 6 und 7 Vorschalteviderstände
für die Relaisspulen, 8 und 9 die Anker, =o und =i die Felder der beiden Hilfsmotoren,
12 ein Spannungsteilerwiderstand, dessen Wanderkontakt 14 vom Führer von Hand verstellt
wird, 13 ein Spannungsteilerwiderstand, dessen Wanderkontakt 15 über ein Getriebe
17 von den Hilfsmotoren verstellt wird, und 18 ein polarisiertes Relais. Die Anker
8 und 9 der Hilfsmotoren sind auf einer gemeinsamen Welle 16 angeordnet, die das
Getriebe 17 beeinflußt und auch mit der nicht dargestellten Steuer- oder Kammwalze
für die Steuerung der nicht mit abgebildeten Hauptmotoren gekuppelt ist. Das polarisierte
Relais 18 hat eine über einen Vorschaltwiderstand 2o am Netz liegende Erregerspule
=g und eine Richtungsspule 21, die mit einer Klemme an den Wanderkontakt 14 und
mit der anderen Klemme an den Wanderkontakt i5 angeschlossen ist. Es sind in der
Zeichnung noch Schaltgeräte .einiger mitgesteuerter Triebeinheiten dargestellt,
nämlich die Stromabnehmer 2' bis 2"', Spannungsteilerwiderstände 13' bis 13"', Wanderkontakte
15' bis 15"', die von den im Zuge verteilten Schaltwerken gesteuert werden, und
Richtungsspulen 21' bis 2i"' der polarisierten Relais dieser Schaltwerke.
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Bei den im nachstehenden beschriebenen Schaltvorgängen sind die Ausrüstungen
der mitgesteuerten Triebeinheiten oder Schaltwerke außer acht gelassen. Beim Stillstand
befinden sich sämtliche Teile in der abgebildeten Lage. Die Spulen 4 und 5 des Relais
3 sind über die Kontakte 22 und 23 des polarisierten Relais 18 kurzgeschlossen,
so daß das Relais 3 seine Kontakte offen und die Hilfsmotoren von der Stromquelle
getrennt hält. Die Wanderkontakte 14 und 15 nehmen äquipotentiale Stellungen an
den Spannungsteilerwiderständen 12 und 13 ein, und die Richtungsspule 21 des polarisierten
Relais 18 wird infolgedessen nicht von Strom durchflossen.
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Wenn der Wanderkontakt 14 durch den Führer verstellt wird und dadurch
die spannungsgleiche Lage der Wanderkontakte 14 und 15 an den Widerständen ia und
13 nicht mehr vorhanden ist, wird die Richtungsspule 21 des polarisierten Relais
18 von einem Strom durchflossen. Der Anker des polarisierten Relais schlägt dann
aus und öffnet beispielsweise den Kontakt 23. Hierdurch wird der Kurzschluß für
die Spule 4 des Relais 3 aufgehoben, so daß ein Strom vom Netz 1 durch den Stromabnehmer
2, den Widerstand 6 und die Spule 4 des Relais 3 fließen kann. Das anziehende Relais
3 schließt seine Kontakte und stellt nun folgenden Stromkreis her: Vom Netz i durch
den Stromabnehmer 2, die Kontakte des Relais 3, die Feldwicklungen =o und =i der
Hilfsmotoren, den Anker 8 des einen Hilfsmotors und den Kontakt 22 zur Erde. Durch
den Anker 9 des anderen Hilfsmotors kann kein Strom fließen, weil der die Rückleitung
vermittelnde Kontakt 23 des polarisierten Relais 18 geöffnet ist.
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Der Anker 8 des einen Hilfsmotors setzt sich nun in Bewegung, nimmt
den Anker 9 des anderen Hilfsmotors leer mit und bewegt mittels der Welle 16 und
des Getriebes 17 den Wanderkontakt 15 in gleichem Sinne, -in dem der Wanderkontakt
14 vom Führer verstellt wurde. Die Schaltbewegung wird gleichzeitig auch auf die
von der Welle 16 bewegte Hauptwalze für die Steuerung der Hauptmotoren übertragen.
Ist nun der Kontakt 15 im Laufe der Bewegung so weit verstellt worden, daß er sich
mit dem Kontakt 14 in spannungsgleicher Lage befindet, so wird die Richtungsspule
21 des polarisierten Relais 18 nicht mehr von -einem Strom durchflossen. Das polarisierte
Relais 18 bewegt daher seinen Anker in die Mittellage zurück, so daß der Kontakt
23 geschlossen wird. In diesem Augenblick erhält auch der Anker 9 des zweiten Hilfsmotors
Strom, so daß er sein Drehmoment demjenigen des Ankers 8 entgegensetzt. Es findet
nunmehr eine sehr rasche Abbremsung der Bewegung statt, um so mehr als der entgegen
seinem Drehsinn mitgenommene Anker 9 ein Mehrfaches seines Nennstromes aufnimmt
und dadurch der dem Anker 8 zugeführte Strom geschwächt wird. Mit dem Schließen
des Kontaktes 23 ist auch die Spule 4 des Relais 3 wieder kurzgeschlossen, das Relais
3 fällt ab und macht beide Hilfsmotoren wieder stromlos. Das Relais 3 kann mit einem
eine geringe Verzögerung bewirkenden Zeitwerk versehen sein, damit es mit Sicherheit
erst dann seine Kontakte öffnet, wenn die Anker der Hilfsmotoren bereits abgebremst
sind und im Stillstand verharren.
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Wenn mehrere Schaltwerke von einem Führerschalter aus gesteuert werden
sollen, so muß der Spaunungsteilerwiderstand 12, an dem der vom Führer verstellte
Wanderkontakt 14 entlang gleitet, entsprechend eingestellt werden, damit sein Widerstandswert
der Summe der Widerstandswerte von den den Schaltwerken zugeordneten Spannungsteilerwiderständen
entspricht. Dies kann z. B. in der Weise geschehen, daß dem Widerstand 12 weitere
Widerstände 12', 12" und 12"' (für drei mitgesteuerte Schaltwerke) zugeordnet sind,
die mit ihm in allen Punkten parallel geschaltet sind. Bei einer Verstellung des
Wanderkontaktes 14 durch den Führer werden dann die angeschlossenen Schaltwerke
synchron weitergeschaltet.
In der Abb. 2 ist ein Schaltungsbeispiel
für ein selbsttätiges Schalten mittels Fortschaltrelais angegeben. Die bereits an
Hand der Abb. i beschriebenen Teile sind hier mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ferner sind dargestellt: ein Fortschaltrelais mit der Hebespule 2q., der Starkstromspule
25 und den Hilfskontakten 26, Kontaktfinger 27 und 30 und zur Überbrückung
dieser dienende Kontaktbeläge 28 und 31, die auf einer vom Schaltwerk mitbewegten
Hilfswalze angeordnet sind.
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Bei der abgebildeten Anfangslage der Teile fließt ein Strom durch
die Kuppelleitung 29, die durch den Belag 31 überbrückten Finger 30, die Kontakte
26 des Fortschaltrelais, die Richtungsspule 21 des dem Schaltwerk zugeordneten polarisierten
Relais und den Wanderkontakt 15 zur Erde. Das Schaltwerk wird in der an Hand der
Abb. i beschriebenen Weise in Gang gesetzt, wobei der Wanderkontakt 15 verstellt
und die Kontakte 28 in Richtung der Finger 27 bewegt werden. Hat der Belag 28 die
Kontaktfinger 27 erreicht, so erhält die Hebespule 24 des Fortschaltrelais über
diese Kontakte Strom und öffnet die Kontakte 26. Die Richtungsspule 21 wird dadurch
nicht abgeschaltet, denn sie erhält nunmehr über die Hebespule 24 weiter Strom.
Erst wenn der Kontaktbelag 28 von den Kontakten 27 abgelaufen ist, wird der der
Richtungsspule 2i zugeführte Strom unterbrochen und das Schaltwerk wird angehalten.
Die von dem Strom des Hauptmotors erregte Spule 25 hält das Fortschaltrelais so
lange offen, bis der Strom auf das zulässige Maß abgeklungen ist. Fällt der Anker
des Fortschaltrelais ab, so wird die Spule 21 des polarisierten Relais über die
Kontaktfinger 30 und den Belag 31' sowie die Kontakte 26 des Fortschaltrelais
wieder eingeschaltet und das Schaltwerk erneut in Gang gesetzt, worauf ein neuer
Schaltschritt beginnt, der in der gleichen Weise durch das folgende Stromschlußstück
28' der Hilfswalze begrenzt wird. Die beschriebene Steueranordnung läßt sich auch
bei solchen Schaltwerken verwenden, welche einen anderen als den beschriebenen Antrieb
aufweisen, beispielsweise Schaltwerken mit nur einem Antriebsmotor.