Steuerungseinrichtung für elektrische Gleichstrom-Fahrzeuge mit servomotorisch angetriebenem Stufenschalter. Nachdem früher die Anwendung von einzel betätigten Schaltern, sogenannten "Hüpfern" oder "Schützen", für die Fern- und Vielfach steuerung von elektrischen Fahrzeugen grösse rer Leistung allgemein üblich war, ist man in neuerer Zeit dazu übergegangen, diese Schalter in einem Apparat, dem sogenannten Stufenschalter, zu vereinigen.
Der haupt- sächlichste Grund für diese Entwicklung lag in dem Umstand, dass bei Einzelschaltern behufs Vermeidung von Fehlschaltungen dieser nur elektrisch und nicht mechanisch verbun denen Schalter besonders bei grösserer Hüpfer zahl sehr umständliche und daher wieder zu Betriebsstörungen neigende elektrische Ver riegelungen notwendig waren. Die mecha nische Verbindung der einzelnen Schalter oder Kontakte in einem Stufenschalter gestaltet die Schaltfolge derselben naturgemäss voll kommen zwangsläufig, und es ist daher keine Fehlschaltung möglich.
Die bis jetzt be kannten Stufenschalterbauarten bieten indessen nicht alle die gleichen Betriebsmöglichkeiten, je nachdem sie mit zentraler Funkenlöschung für alle Stufen, beziehungsweise mit Einzel funkenlöschung für jeden Kontakt oder nur mit teilweiser Funkenlöschung ausgerüstet sind, indem vorausgesetzt wird, dass nur unter Anwendung einer Funkenlöschung ein strom führender Kontakt unterbrochen werden darf.
Während die beiden ersterwähnten Bauarten Vorwärts- und Rückwärtsregulierung in jeder Stufe ohne 1VIotor-Stromunterbrechung erlau ben und zum Beispiel für Wechselstromfahr- zeuge in Frage kommen, ist dies bei der letzt erwähnten Bauart, die besonders für Gleich stromfahrzeuge in Betracht fällt, nur ein geschränkt der Fall, d. b. es kann wohl unter Strom hochgeschaltet werden, aber nicht eben so zurück. Dem Zurückgehen des Stufen schalters muss die Motor-Stromunterbrechung durch einen besondern Schalter vorangehen.
Fassen wir den Fall eines Gleichstromfahr zeuges ins Auge, so ist es klar, dass die Kontakte, die beim Hochfahren unter Strom ausschliesslich die zugehörigen Abteilungen des Anfahrwiderstandes kurzschliessen, keiner Funkenlöschung bedürfen. Beim Gruppie- rungswechsel der Triebmotoren, zurr Beispiel beim Uebergang von Serie- auf Parallel stellung hingegen, kann es, keine Motor- Stromunterbrechtrng vorausgesetzt, nicht um gangen werden, dass mindestens ein Ueber- gangs- und ein Widerstandsschalter der) Strom unterbrechen und infolgedessen auch mit Funkenlöschung versehen sein müssen.
Eine bekannte Steuerung unter Verwen dung dieser Stufenschalterbauart besteht dar in, vor dem Stufenschalterrückgang durch Rückstellen des Fahrschalters in die Null stellung zunächst den Hauptschalter aus schalten zu lassen, wobei dieser in der aus geschalteten Stellung mittelst an ihm an gebrachter Steuerkontakte den Servomotor umsteuert und den Rückgang des Stufen sehalters bis in die Nullstellung bewirkt. Der Hauptschalter kann dann erst wieder ein geschaltet werden, wenn der Stufenschalter wirklich in der Ausgangsstellung angekorn- men ist. Jene Steuerkontakte am Haupt schalter ermöglichen dann erst in dessen ein- beschalteter Stellung wieder ein Hochregu lieren des Stufenschalters.
Der Stufenschalter wird hierbei beim Hoch gehen vor) einem Steuerrelais gesteuert, das seinerseits von der Stellung des Fahrschalters und einer auf dem Stufenschalter angebrach ten Steuerwalze, beziehungsweise durch einen über diese Schalter und das Relais verlaufen der) Steuerstrom abhängig ist. Diese Methode nimmt, wie ersichtlich, der) Umstand in Kauf, dass zur Erzielung einer niedrigeren Fahrstufe zunächst der Stufenschalter in die Ausgangs stellung zurückgebracht und die gewünschte Stufe von unten her erreicht werden muss.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist nur) eine Stufenschaltersteuerung, die ermöglicht, den Stufenschalter auch rückwärts auf be stimmte Stufen zu bringen, ohne den Umweg über Null, d. h,. auf direktem Wege die Trieb motorspannung zu verringern.
Die beigefügte schematische Fig. 1 einer beispielsweisen Ausführungsform des Er findungsgegenstandes für ein zweimotoriges Gleichstromfahrzeug soll diese Steuerung er läutern. Im Hauptstromkreis ist T der Haupt schalter mit Betätigungsspulen S1 und S2 für "aus" und "eint" und einer Funkenlösch- spule FL. GR ist die Magnetspule eines Stromgrenzrelais für die automatisch gedachte Steuerung und SS der Hauptstromteil des Stufenschalters mit den einzelnen Schaltern 1 bis 12, wovor) 7, 11 und 12 mit Funken löschern ausgerüstet sind. Diese Funken löscher sind für den unter Strom gedachten Uebergang von Serie- auf Parallelschaltung der beider) Motoren M1 und M2 bestimmt. R ist der Anfahrwiderstand. Mit dem Stufen schalter SS lasset) siel) zwölf Stufen einstellen.
Zwischen den Serie- und Parallelstufen sind für den Uebergang noch zwei weitere Stufen nötig. Im Steuerstromkreis bedeutet MK den Fahrschalter, SW eine in Verbindung mit diesem arbeitende und auf der Welle W des Stufensehalters SS sitzende Steuerwalze. WS ist die Steuerschaltvorrichtung zum Stu fenschalter-Antriebsmotor SM, KR ein Steuer relais für die Zwischenstufen in Abhängig keit vom Stromgrenzrelais GR und S eine Arretierscheibe auf der Welle W des Stufen schalters.
Die Wirkungsweise der gezeich neten Steuerung ist folgende Ist der Fahrschalter MK in Nullstellung, so ist ersichtlich, dass sich kein Stromkreis bilden kann, ausser dem Steuerstromkreis über die geschlossenen Kontakte des Stromgrenz- relais GR und die Magnetspule des Steuer relais KR, dessen Kontakte den Ankerkurz schluss des Servomotors aufheben.
Wird der Fahrschalter MK auf Stellung i g e bracht, so läuft Finger 8 desselben auf Kontakt C13 auf, und es ergibt sich ein Steuer stroniverlauf über Kontrolle, 1[K, Steuer leitung 3, Finger 3, 6 und Kontakte Cs, C, der Steuerwalze .S' ll' und Betätigungsspule I' des Steuerschalters 11'S'.
Die bezüglicher, Kontakte z schliessen sich und der Antriebs motor SII bringt den Stufenschalter in die Stellung L Kurz vor dein Erreichen dieser Stellung läuft Finger 3 der Steuerwalze SIV vom Kontakt Cab, was ein Öffnen der Kontakte a des Antriebsmotors SJI bewirkt. Der Schalter @S' wird also aus Stellung I nichtweiter bewegt.
Das Stromgrenzrelais GR wird in der Regel auf der ersten Stufe noch nicht ansprechen und der Anker A des Mo tors SM auch nicht durch Kurzschluss ab gebremst. In Stellung I angekommen, schal tet Finger 9, 10 und Kontakte C9 der Steuer walze SW den Hauptschalter T mittelst der Spule S2 ein. Die Moto@en M1 und M2 be kommen den ersten Stromstoss über Kontakt 1 des Stufenschalters SS und den ganzen Wider stand R. Um den Stufenschalter SS weiter zu bewegen, muss der Schalter MM um eine oder zwei Stufen auf S oder P weiter be wegt werden. Für den ersten Fall ergibt sich ein Steuerstromverlauf über Kontakte C12, C14 und Finger 4 des Schalters MK, Lei tung 4, Finger 4, 6 und Kontakte C7, C1 der Steuerwalze SW und Spule V des Schal ters WS.
Der Servomotor SM bekommt über Kon takte v des Schalters WS Strom und stellt den Schalter SS zunächst um eine Stufe weiter. In Stellung II angekommen, wird die erste Abteilung des Widerstandes R kurz geschlossen, und die Motoren M1, M2 neh men einen entsprechenden Stromstoss auf. Genügt derselbe, um die Steuerkontakte des Relais GR zu öffnen, so wird die Erregung der Spule des Steuerrelais MR aufgehoben, was ein Schliessen seiner Steuerstromkontakte zur Folge hat. Der Anker A des Servo motors wird somit kurzgeschlossen und bei verstärktem Feld F momentan stillgesetzt und damit auch der Schalter SS.
Eine wei tere Bewegung tritt erst ein, wenn der Fahr strom auf einen solchen Wert gesunken ist, dass er die Steuerkontakte des Relais GR nicht mehr offen zu halten vermag. Sobald sich diese schliessen, wird das Relais KR erregt und der Anker A vom Kurzschluss be freit, worauf die Weiterbewegung vom Servo motor SM und Schalter SS einsetzt. Der gleiche Vorgang setzt sich nun fort, bis die Unterbrechung der Leitung 4 infolge Ab laufen des Fingers 4 vom Kontakt C7 der Steuerwalze SW das Öffnen der Kontakte v des Schalters WS bewirkt. Durch diese Strom unterbrechung und das gleichzeitige Kurz- schliessen des Ankers A des Motors SM in folge Ansprechens des Relais GR wird der Motor SM und der Schalter SS stillgesetzt. Der beschriebene Vorgang wiederholt sich sinngemäss, wenn der Fahrschalter Mg in Stellung P gebracht wird.
Man kann selbstverständlich den Fahr schalter MK auch von vornherein auf Stel lung S oder P stellen, worauf der Schalter SS immer in die damit vorgeschriebene Stellung nachläuft.
Was den Hauptschalter T betrifft, so bleibt er, einmal auf Stellung I eingeschaltet, bis und mit Stellung P ständig eingeschaltet. Besonders zu bemerken ist, dass der Servo motor SM auf den Hauptstellungen I, S und P keinen nutzlosen Strom aufnimmt.
Wie sich der' Schaltvorgang während des Aufschaltens im Hauptstrom vollzieht, geht aus dem Schema ohne weitere Erläuterung hervor, weshalb auf eine solche verzichtet wird. Wie bereits bemerkt, kommt eine Stromschaltung nur für Schalter 7, 11 und 12 in Frage, weshalb nur diese mit Funken löschern ausgestattet sind.
Soll nun zurückgeschaltet werden, steht es dem Führer frei, je nach den Umständen, den Fahrschalter HK auf S, auf I oder auf 0 einzustellen. Nehmen wir zunächst ersteres an. Wenn der Schalter Mg auf S zurück gestellt wird, so ist zu beachten, dass die Steuerwalze<I>SW</I> zunächst auf Stellung P steht. Sobald also Finger 4 und Kontakt C14 des Schalters .LUK sich berühren, wird ein Steuer stromschluss hergestellt, der verläuft über Cis, C14 und Finger 4 des Schalters HK, Lei tung 4, Finger 4, Kontakte C3, Cc, Finger 7 der Walze SW und Spule S1 des Haupt schalters T. Letzterer fällt also heraus.
Ein an ihm angebrachter Steuerkontakt C11 er möglicht erst in dieser Stellung die Erregung der Spule R des Schalters WS und somit ein Schliessen der bezüglichen Kontakte r. Der Motor SM wird also auf "rückwärts" geschaltet und läuft samt dem .Schalter SS zurück, bis Finger 4 von Kontakt C3 ab gelaufen ist. Dies ist auf Stellung S der Fall, in welcher also die Stromzufuhr des Motors SM durch Spule R abgeschnitten wird und dieselbe den Schalter SS anhält.
Kontakt Co und Finger 8 der Steuer walze SW bewirken in dieser Stellung aber des weitem das Wiedereinschalten des Haupt schalters T, indem die Einschaltspule über diesen Kontakt erregt wird. Während des Rückganges des Schalters SS von P auf S haben die Widerstandsschalter im Haupt stromkreis, wie ersichtlich, keinen Strom zu schalten. Soll der Schalter SS noch weiter zurückgeschaltet werden, so wiederholt sich der beschriebene Vorgang wieder sinngemäss. Auf Stellung I des Schalters SS wird der Hauptschalter T wieder eingeschaltet und auf Stellung O des Schalters MK wiederum aus geschaltet, so dass auch beim Rückgang von I auf O des Schalters MK der Hauptschal ter T den Hauptstrom unterbricht, und der Stufenschalter SS stromlos zurückgeht.
Es ist noch zu beachten, dass infolge des Sperrkontaktes C11 am Hauptschalter der Stufenschalter tatsächlich erst zurückgehen kann, wenn jener wirklich ausgeschaltet ist. Es ist dies eine blosse Sicherheitsmassnahme, die nicht unumgänglich nötig ist, da der Hauptschalter immer rasch ausgeschaltet wird, so dass er dem Stufenschalter keine Zeit lässt, den Strom zu unterbrechen.
Das Schema beschränkt sich auf die Dar stellung einer Steuerung mit drei Hauptstel- lungen I, S, P. Selbstverständlich kann es so entwickelt werden, dass auch jede Stufe mit dem Fahrschalter eingestellt werden kann. Hierfür sind einfach mehr Kontakte und Lei tungen vorzusehen. Das Stromgrenzrelais GR hätte dann nurmehr den Zweck, den Motor SM abzubremsen. Wenn vorgezogen wird, den Hauptschalter mechanisch vom Stufenschalter aus zu betätigen, so kann dies in beiden Fällen mit entsprechenden Mitteln auch ge schehen.
Findet man einen besondern Vor teil darin, sämtliche Stufenschalter-Kontakte ohne Funkenlöschung auszuführen, so kann dies ermöglicht werden dadurch, dass man den Hauptschalter T vor dem Gruppierungs wechsel von S auf P herausfallen und nach her wieder einfallen lässt. Da eine solche Methode den Stufenschalter erheblich verein facht durch den Wegfall jeglicher Funken löschung und der Verdoppelung der in Serie geschalteten Kontakte 11, 12 gemäss Fig. 1, soll sie anhand von Fig. 2, die eine sinn gemäss wirkende andere Ausfübrungsform von emt Fig. 1 darstellt, noch im Steuerstromkreis erläutert werden.
Abgesehen vom Haupt stromteil des Stufenschalters, bei dem also ein ganzer Kontakt mit Funkerrlöschungsein- richtung und die Funkenlöschungseinrichtun- gen von zwei weitern Kontakten wegfallen, erfährt nur die Steuerwalze des Stufenschal ters eine geringfügige Änderung durch Hin zufügen der Finger 11 und 12, sowie der Kontakte C16, C17 und C18.
Diese Finger und Kontakte treten nur beim Übergang von "SVII" auf "PVIII" in Funktion, indem sie auf Stellung a. des Stufenschalters den Haupt schalter herausfallen lassen und nach voll zogener Umgruppierung auf Stellung b diesen Schalter> auf Stellung "P";iij" wieder ein schalten.
Damit unbedingte Gewähr dafür besteht, dafä der Hauptschalter T beim Über gang des Stufenschalters SS von der Stel lring S auf die Stellung P auch wirklich aus geschaltet ist, können noch ein Kontakt Cis und zwei Finger 13, 14 (Fig. 2) an der Steuer walze STIT vorgesehen werden, die, in Ver bindung mit einem zweiten Kontakt<B>C 2o</B> am Hauptschalter, den Stufenschalter<B>SS</B> nur in der Ausschaltstellung des Hauptschalters vor wärtsbewegen lassen.
Bei der vorhergehenden Erläuterung wurde ein Elektromotor als Servomotor erwihnt. Die Steuerung kann aber selbstverständlich auch für elektropneumatischen oder gegebenen falls auch für rein pneumatischen Antrieb ausgebildet werden, es kann ferner der Haupt schalter T auch als Hüpferschalter ausgebildet werden, der in Verbindung mit einem Hilfs relais und einem Hilfskontakt am Hüpfer die nämlichen Funktionen ausüben kann wie ein Hauptschalter rnit Ein- und Ausschaltspulen.
Um auch auf den Stellungen<I>I</I> und a eine Abbrenrsung des Servomotors durch Kurz schliessen von dessem Anker zu erzielen, kann das Stromgrenzrelais mit einem Zeitwerk aus- gerüstet werden oder es kann ein separater Zeitschalter zu Hilfe gezogen werden. Die Abbremsung geschieht dann so, dass auf me chanischem Wege, zum Beispiel durch Nöcken auf der Arretierscheibe S diese Zeitwerke kurz vor Erreichen der erwähnten Stellungen gespannt und die Relais- oder Zeitschalter kontakte geöffnet werden. Dies bewirkt das Kurzschliessen des Servomotorankers.
In den betreffenden Stellungen angelangt, wird das Zeitwerk freigegeben, so dass sich jene Kon takte nach bestimmter Zeit schliessen und ein Weiterdrehen des Stufenschalters zulassen.