-
Vieradrige Schaltung zum Stellen und Überwachen von drehstromgesteuerten
Antrieben für Weichen und Gleissperren Die Erfindung betrifft eine vieradrige Schaltung
zum Stellen und Überwachen von drehstromgesteuerten Antrieben für Weichen und Gleissperren,
bestehend aus Motor, Getriebe und Gestänge, mit einem nicht ständig in Stern geschalteten
Motor, bei welchem vom Antrieb gesteuerte Kontakte die Stell- und Überwachungsstromkreise
durchschalten.
-
Der moderne Stellwerksbau ist durch den Übergang zu drehstromgesteuerten
Antrieben gekennzeichnet. Besonders die Anwendung von Zentralstellwerken auf großen
Bahnhöfen machte diese Antriebsform wegen der damit erreichbaren großen Stellentfernungen
erforderlich. Man hat sich deshalb bemüht, den für einen Antrieb notwendigen Kabeladeraufwand
weitestgehend einzuschränken, und versucht, vieradrige Schaltungen einzuführen.
Bei diesen bestand jedoch der Nachteil, daß eine der Phasen geerdet werden mußte.
Es waren daher besondere Transformatoren erforderlich, welche die zu den Weichenantrieben
führenden Leitungen von dem übrigen Drehstromnetz galvanisch trennten. Bei elektrischer
Zugförderung trat außerdem wieder ein erhöhter Aufwand gegenüber der geerdeten Regelschaltungsform
auf, da dort an Stelle der Erde eine besondere Kabelader erforderlich
war.
Man hat auch zur Aderersparnis in die Antriebe Transformatoren, Drosseln, Kondensatoren
u. dgl. bzw. Kombinationen dieser Einrichtungen eingebaut. Auch diese Ausführungen
zeigten grundsätzliche Nachteile. Einmal schränkten die starken Betriebsbeanspruchungen,
denen alle Einrichtungen am Gleis ausgesetzt sind, die Verwendbarkeit der auf vorstehende
Weise ergänzten Antriebe ein, zum anderen verteuerten die Ergänzungen die Antriebe
unnötigerweise. Man hat deshalb auch schon eine vieradrige Drehstromweichenschaltung
entworfen, bei welcher auf die vorgenannten Schaltmittel verzichtet wird. Lediglich
mit den Antriebskontakten, welche den der Weichenlage entsprechenden Überwachungsstromkreis
schließen bzw. die Stromkreise für das Reversieren vorbereiten, und mit den Stellwerksschaltmitteln
der Regelform ist diese vieradrige Drehstromschaltung aufgebaut worden. Es bestand
aber hierbei noch der Mangel, daß nicht alle vier Kabeladern in den Überwachungsstromkreis
einbezogen werden konnten.
-
Es ist zwar schon bekannt, bei drehstromgespeisten Weichenantrieben
mit vier Kabeladern zwischen Stellwerk und Weiche auszukommen. Bei dieser Anordnung
war es aber nicht möglich, die vier Kabeladern in Ruhestromschaltung zu überwachen.
-
Gemäß der Erfindung lassen sich alle diese Mängel im wesentlichen
dadurch vermeiden, daß die vom Antrieb gesteuerten, von dessen Lage abhängigen Kontakte
in den Sternpunktverbindungen der drei Motorwicklungen angeordnet sind und in den
beiden Endlagen des Antriebs die Sternpunktverbindungen derart auftrennen, daß von
zwei Motorwicklungen entweder die eine oder die andere mit der dritten verbunden
bleibt sowie eine als Überwachungsrückleitung benutzte Kabelader über einen Endlageüberwachungskontakt
des Antriebs mit der Sternpunktseite der abgetrennten Motorwicklung verbinden, derart,
daß alle vier Kabeladern und die Motorwicklungen in Ruhestromschaltung überwachbar
sind.
-
Hierdurch können in den beiden Endlagen zwei voneinander unabhängige
Stellstromkreise vorbereitet werden, von denen der eine über nur eine, der andere
über zwei in Reihe geschaltete Motorwicklungen verläuft. Die Überwachungsrückleitung
kann auf diese Weise nicht nur für das Anschalten eines Endlageüberwachers, sondern
auch für das Anlaufen des Motors benutzt werden. Wird die Überwachungsrückleitung
zu diesem Zweck an den Nullpunkt angeschaltet, während die eine Wicklung mit einer
Phase und die beiden anderen Wicklungen mit den beiden anderen Phasen verbunden
werden; so kann der Motor mit einem Phasenunterschied von 9o° zweiphasig erregt
anlaufen und nach dem Herstellen der Sternpunktverbindung durch Wechseln des Endlageüberwachungskontaktes
dreiphasig erregt weiterlaufen.
-
Infolge der Auftrennung des Sternpunktes in den Endlagen des Antriebs
läßt sich der für die Prüfung der jeweiligen Endlage anzuschaltende Überwachungsstrom
über alle vier in Reihe geschalteten Kabeladern und die drei Motorfeldwicklungen
führen.
-
Es ist an sich bekannt, Kontakte in den Sternpunktverbindungen anzuordnen.
Beispielsweise wird hiervon bei den bekannten Sterndreieckschaltungen Gebrauch gemacht,
um den Anlaufstrom herabzusetzen. Die hierfür erforderlichen Kontakte werden aber
nicht durch den Antrieb selbst gesteuert und haben auch nicht die Aufgabe, die für
die verschiedenen Betriebszustände eines Weichenantriebs, z. B. Rechts- oder Linksstellung
bzw. Laufstellung, erforderlichen Steuer- und überwachungsstromkreise zu bilden.
Letzteres gilt auch für eine bekannte Schaltung zum Steuern von Motoren großer Leistung,
bei welcher die eine Seite jeder Motorwicklung dauernd an einer Phasenspannung liegt
und das An- bzw. Abschalten des Motorstromes durch Bilden bzw. Unterbrechen der
Sternpunktverbindung über drei an die andere Seite der Wicklungen in Dreieck angeschlossene
Ignitrons erfolgt. Die erfindungsgemäß mögliche Reihenschaltung aller vier Kabeladern
und der drei Motorwicklungen hat den Vorteil, daß für den Überwachungsstromkreis
nur ein Überwachungsrelais erforderlich ist. Bekannte Überwachungsschaltungen für
Drehstromantriebe mit Überwachung aller Kabeladern erfordern demgegenüber zwei Überwachungsrelais.
Zwar ist die Überwachung aller Adern durch nur ein Relais bei Gleichstromantrieben
bekannt; dort ist aber jeweils nur die eine oder die andere Motorwicklung in den
Überwachungsstromkreis einbezogen.
-
Sofern bereits in bekannten Motorschaltungen von einer zweiphasigen
Erregung von Motoren Gebrauch gemacht wird und dabei auch eine Phasenspannung und
eine um 9o° phasenverschobene verkettete Spannung verwendet werden, geschieht dies
ausschließlich zur Drehzahlregelung und während des gesamten Betriebes. Bei einer
weiteren bekannten Schaltung wird ein Motor verwendet, der nicht ständig symmetrisch
in Stern geschaltet ist, sondern auf eine zweiphasige bzw. dreiphasig symmetrische
Sternschaltung umgeschaltet werden kann. Eine solche Schaltung wird vor allem zu
Bremszwecken verwendet; das Umschalten erfolgt also nicht beim Anlaufen des Motors
und wird nicht durch Antriebskontakte vorgenommen.
-
An Hand der Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens
näher erläutert. Fig. i zeigt den Steuerrelaisstromkreis, Fig. 2 den Antriebsstromkreis
einer einfachen Weiche und Fig. 3 den dazugehörigen Relaiswirkplan.
-
In der Zeichnung bedeuten: i einen Überwacher, welcher den Ankerkontakt
i i steuert, 2 einen Auffahrmelder, der mit den Kontakten 21 bis 23 versehen ist,
3 einen Spannungswechsler mit den Kontakten 3oi bis 309, 4 ein Stellrelais_
mit den Ankerkontakten 41i bis 413 und den Wechselkontakten 421 bis 424, 401 einen
Gleichrichter für die Verzögerung des Stellrelais 4, 5 einen Spannungsabschalter
mit den Kontakten 51 bis 56, Soi einen Widerstand, welcher den Ladestromstoß des
Verzögerungskondensators
5o2 dämpft, 61 bis 63 die Feldwicklungen
eines Drehstromasynchronmotors, 64 und 65 die Antriebskontakte, die vom Pluskontakthebel,
sowie 66 und 67 die Antriebskontakte, die vom Minuskontakthebel des Weichenantriebes
gesteuert werden, 71 eine Weichenstelltaste, 72 eine Weichengruppentaste, 81 bis
83 Verschlußkontakte abhängiger Stellwerkseinrichtungen, die von irgendwelchen Fahrstraßenrelais,
Gleisfreimelderelais, Weichenverschließern od. dgl. gesteuert werden und gegebenenfalls
auch in anderen Stromzweigen der Schaltung wiederholt werden können, R, S und T
die Phasenleiter des Stellnetzes, P den Pluspol der Überwachungsstromquelle, M/o
den Minuspol der Überwachungsstromquelle bzw. Nullpunkt des Drehstromstellnetzes,
die miteinander verbunden sind, oi bis o4 die Kabeladern zwischen der Stellwerksschaltanlage
und dem Weichenantrieb. P-305-2-307-42i-oi-6i-65-o4-21-1-3og-4I3-422-o2-62-66-63-03-56-M/o
angeschaltet, so daß der Überwacher i die übereinstimmende Lage zwischen dem Stellrelais
4 und dem Antrieb anzeigt. Werden die Weichenstelltaste 71 und die Gruppentaste
72 betätigt (Zustand a, Fig. 3), so spricht der Spannungswechsler 3 im Stromkreis
P-303-7I-72-8i-82-83-3-M/0 an (Zustand b, Fig. 3), steuert seine Kontakte 301 bis
309 um und öffnet dabei mit seinen Kontakten 305, 307 und 3o9 den Pluslage-Überwachungsstromkreis.
Die Überwachungsstromquelle P, M/o ist also abgeschaltet, der Überwacher i ist stromlos
(Zustand c) und schließt mit seinem Kontakt i i den Stromkreis P-22-3OI-83-82-8I-72-71-4-II-302-M/o
des Stellrelais 4 (Zustand d), das mit seinem Ansprechen über den Ankerkontakt 41i
den Spannungsabschalter 5 im Stromkreis P-41 I-304-5-23-M/O anschaltet (Zustande).
Gleichzeitig werden die Ankerkontakte 412 und 413 sowie die Wechselkontakte 421
bis 424 des Stellrelais umgesteuert. Der Spannungsabschalter 5 macht sich mit seinem
Ankeranziehen von der Stromquelle P, M/o unabhängig, indem er sich mit seinem Kontakt
52 an den Kondensator 5o2 im Stromkreis 5-304-52-50I-502-23-5 anschaltet. Außerdem
werden durch den Spannungsabschalter die Kontakte 51 und 56 geöffnet und die Kontakte
53 bis 55 geschlossen. Der Kondensator hat eine Ladung, welche die Anschaltung des
Spannungsabschalters 5 etwas länger bestehen läßt als es für eine Antriebsumstellung
erforderlich ist. Der Motor ist zweiphasig erregt (Zustand f), und zwar im Stromkreis
S-54:-423--0i--6i--65-C)4-4I2-M/0 Im Relaiswirkplan (Fig. 3) kennzeichnen a, b,
c ... m die Zustandsänderungen der Schalteinrichtung in einer
Reihenfolge, die sich beim Umstellen der Weiche aus der Plus- in die Minuslage ergibt.
Es bedeuten hierbei dünne Linien: Taste in Grundstellung, Relais- bzw. Motorwicklung
stromlos, Antriebskontakt in Laufstellung. Dicke Linien bedeuten: Taste in Wirkstellung,
Relais- bzw. Motorwicklung vom Strom durchflossen, Antriebskontakt in Überwachungsstellung.
-
In Fig. i und 2 ist die Pluslage der Weiche bzw. die Grundstellung
der Weichenschaltung dargestellt. Die Steuerrelaisstromkreise sind stromlos. Der
Kondensator 5o2 ist im Stromzweig P-51-50I-502-M/0 zur Erhaltung seiner Ladung an
Spannung gelegt. Im Antriebsstromkreis ist der Pluslage-Überwachungsstromkreis mit
der Phasenspannung ESo und im Stromkreis R-53-424-o2-62-66-63-03-55-T mit der verketteten
Phasenspannung ERT. Die beiden Spannungen schließen einen Winkel von 9o° ein. Es
entsteht hierbei ein elliptisches Drehfeld mit starkem Drehmoment. Der Motor läuft
an und hebt den Kontakthebel mit den Antriebskontakten 64 und 65 aus der bei Pluslage
des Antriebs bestehenden Stellung in die der Laufstellung des Antriebs zugeordnete
Stellung (Zustand g), in welcher der Kontakt 64 geschlossen und der Kontakt 65 geöffnet
ist. Von da an ist der Motor während der weiteren Antriebsumstellung dreiphasig
im Minus-Stellstromkreis angeschaltet, wobei ein kreisförmiges Drehfeld entsteht.
Der Stellstrom fließt hierbei über
Nach dem Ankeranziehen des Spannungsabschalters 5 (Zustand f) oder zu einem späteren
Zeitpunkt (Zustand h) können die Weichenstelltaste 71 und die Weichengruppentaste
72 losgelassen werden, ohne daß hierdurch die Antriebsumstellung beeinflußt wird.
-
Werden während der Umstellung in die Minuslage die Weichenstelltaste
71 und die Weichengruppentaste 72 nochmals betätigt, so steuert das Stellrelais
4 seine Wechselkontakte 421 bis 424 in die in Fig. 2 gezeigte Ausgangsstellung (Plusstellung)
zurück, und der Motor wird im Plusstellkreis
erregt und läuft in die Ausgangsstellung zurück. Erreicht der Motor jedoch während
der Antriebsumstellung in Minusrichtung die Minuslage, so
fällt
der Kontakthebel mit den Antriebskontakten 66 und 67 in die zur Überwachung der
Minuslage des Antriebs vorgesehene Stellung ein, wobei der Kontakt 66 geöffnet und
der Kontakt 67 geschlos-R-53-424-02-62-67-04-3o6-2-308 413-54-S erregt, während
die Motorwicklungen 61 und 63 noch kurzzeitig über S-54-423-0i-6i-64-63-03-55-T
angeschaltet bleiben. Der Motor ist hierbei streng genommen zweiphasig angeschaltet.
Da jedoch der Auffahrmelder 2 einen verhältnismäßig hohen Spannungsabfall für den
Wechselstrom hervorruft, so entsteht hierbei ein stark elliptisches Drehfeld mit
geringem Drehmoment, welches praktisch einem Wechselfeld, wie es sich bei nur einphasiger
Anschaltung des Motors ergibt, entspricht. Dieses P-305-2-307-42q-o2-62-67-oq-2i-i-3o9-4i3-423-oi-6i-6q-63-o3-56-M/o
für die Überwachung der Minuslage des Antriebs durch den Überwacher i (Zustand m).
-
In der Pluslage sowie in der Minuslage des Antriebs ist der Anker
des Auffahrmelders 2 abgefallen, weil in der hochohmigen Wicklung des überwachers
i ein so großer Spannungsabfall entsteht, daß der überwacherstrom in der niedrigohmigen
Wicklung des Auffahrmelders :2 keine praktisch beachtliche Wirkung hervorruft.
-
Für die Anwendung der Schaltung ist es grundsätzlich belanglos, in
welcher Form das Stellwerk ausgeführt wird. Man kann z. B. für den Spannungswechsler
3 und für das Stellrelais 4 auch Stützrelais vorsehen bzw. an Stelle des Stellrelais
4 ein oder zwei Starkstromschütze setzen. Es ist auch möglich, die Schaltung für
Stellwerke mit mechanischem Verschlußregister anzuwenden, wobei an Stelle des Stellrelais
4 und des Spannungswechslers 3 die bekannten Achs- und Batteriewechslerkontakte
treten. Sie ist unter entsprechender Ergänzung auch für Fernsteueranlagen geeignet,
ohne daß an ihren wesentlichen Merkmalen etwas geändert zu werden braucht. Das Wesentliche
ist, daß man mit der angegebenen Schaltung allen Anforderungen eines Eisenbahnsicherungsantriebes,
im besonderen eines Drehstromweichenantriebes, genügt, ohne mehr als vier Leitungen
zwischen Antrieb und Schalteinrichtung zu benötigen.
-
Die Erfindung ist nur in der gemeinsamen Anwendung der Merkmale des
Anspruchs i zu erblicken. Die Unteransprüche sind nur in Zusammenhang mit dem Anspruch
i zu werten.