Stell- und Überwachungseinrichtung an einzustellenden Einrichtungen in Eisenbahnanlagen, mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung. Im Eisenbahn-Sicherungswesen sind bisher bei kontaktfreien Drehstromantrieben, die zum Beispiel zum Antrieb von Weichen, Signalen, Fahrsperren, Schranken und ähnlichen Ein richtungen dienen, 7111, unterschiedlichen Kennzeichnung der beiden Betriebsendlagen Transformatoren angewandt worden, die mit ihren Sekundärwicklungen auf Überwacher im Stellwerk einwirken.
Je nach der Endlabe wird hierbei zur Bildung eines Plus- oder Minusüberwachungsstromkreises beim einen oder andern der beiden im Antrieb angeord neten Transformatoren die Sekundärwicklung mit der Primärwicklung gekoppelt. In der Laufstellung sind bei beiden Transformatoren die Sekundärspulen flussfrei. Die Transforma torenkerne enthalten deshalb mechanisch steuerbare Teile.
Für deren Bewegung ist eine Einrichtung vorgesehen, wie sie sonst für die Steuerung von Kontakten. in Antrieben Ver wendung findet.. Ungünstig ist jedoch bei die sem Verfahren die hohe Kabeladerzahl, die zwischen dem Stellwerk und der Antriebsein richtung notwendig ist. Ausserdem lässt die Schaltung in sicherheitlicher Hinsicht viel zu wünschen übrig.
Man bemüht sich deshalb um eine Verbes serung der Einrichtung. An Stelle der beiden Transformatoren in der Antriebseinrichtung wurde ein Drehtransformator finit zwei gegen sinnigen Primärwicklungen vorgesehen. Die Wicklungen sind auf einen dreipoligen Stator angeordnet, der einen zweipoligen Drehanker enthält. In jeder der beiden Betriebsendlagen wird jeweils eine der beiden Primärwicklun gen finit der Sekundärwicklung und zur Kenn zeichnung der Laufstellung die beiden Pri märwicklungen magnetisch gekoppelt. Die in den Endlagen induzierten Sekundärströme unterscheiden sieh um 180 in der Phasenlabe .
und werden zur Steuerung eines Zweiphasen Motorrelais benutzt, dessen Anker im strom losen Zustand eine Mittellage einnimmt und aus dieser je nach der Stellung des Antriebes im Links- oder Rechtsdrehsinn zur Kennzeich nung der Plus- oder Minuslage bewegt. werden kann. Diesem Verfahren haften aber noch eine Reihe von schwerwiegenden, sicherheitstech nischen Mängeln an. Der im Weichenantrieb angeordnete Drehtransformator hat zu hohe elektrische Verluste, weil beide Primärwick- lungen dauernd angeschaltet sind und die für die Überwachung nicht. wirksame mit einem Fluss verkettet ist., für den ein grosser Luft widerstand besteht.
Die dadurch verursachte Verlustleistung ist, wesentlich grösser als die Leistung, welche zur Erregung des Über wachers gebraucht wird. Ausserdem ist. aber die Anordnung eines Zweiphasen-Motorrelais als Plus-Minus-Überwacher in der Weichen schaltung grundsätzlich falsch, weil durch Fremdspannungen von einer bestimmten Grösse aufwärts, innerhalb eines verhältnis mässig grossen Phasenwinkelbereiehes, Falsch- meldungen möglich sind, bei welchen der Überwacher die entgegengesetzte Lage des Antriebes anzeigt.
Gemäss der Erfindung lassen sieh alle diese Nachteile vermeiden, wenn in der Antriebs einrichtung als Teil der Überwachungsein richtung ein Transformator mit mechanisch steuerbarem Kern vorgesehen ist, wobei die Steuerungseinrichtung des Kernes die Kopp lungsverhältnisse der beiden Transformator wicklungen beim Stellvorgang selbsttätig der art ändert, dass die in den beiden Endlagen induzierten Sekundärströme einen Phasen unterschied von L80 haben, während für die Laufstellung der Antriebseinrichtung eine magnetisch indifferente Lage mit gegenüber demjenigen in den Endlagen grösserem Luft spalt besteht,
so dass der Skalarbetrag des in der Laufstellung aufgenommenen primären Überwachungsstromes mindestens das Zwei fache des in den Endlagen wirkenden beträgt. Für die Überwachung kann hierbei im Stell werk ein Zweiphasen-Motorrelais verwendet werden, dessen Anker eine Ordnungs- und eine Störungslage einnehmen kann. Die zwei Wicklungen des Motorrelais können so ge schaltet sein, dass bei Nichtübereinstimmung der Endlagen am Steuerschalter im Stellwerk und am Antrieb zum Festhalten des Ankers in der Störungslage neben einer mechanischen Haltekraft, die beispielsweise durch eine Fe der oder ein Gewicht ausgeübt wird, noch eine elektromotorische wirkt, die gleich gross, aber entgegengesetzt gerichtet ist, wie die bei übereinstimmenden Endlagen wirkende.
Der Antriebsmotor kann hierbei zur Beschränkung der Zahl der Kabeladern im Stellwerk durch Springschalt- oder Relaiskontakte abgeschaltet werden. Für den Antrieb kann dabei ein me chanisch unbegrenzter Motorauslauf nach je der Umstellung vorgesehen sein, um eine mög lichst geringe Beanspruchung für die Kon takte-bei der Abschaltung zu haben.
An Hand der Abb.1 bis 11 sei ein Aus führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes erläutert..
Mit den Abb.l bis 3 ist ein praktisches Ausführungsbeispiel des in der Antriebsein- richtung angeordneten Transformators in schematischer Darstellung gezeigt, und zwar mit Abb. 7 die Grundstellung, mit Abb. ? die Laufstellung und Abb. 3 die umgelegte Stel lung.
Die Abb. 7 und 3 lassen den Unterschied der magnetischen Kopplung zwischen der Pri- niärspule -11 und der Sekundärspule 42 erken nen. Während in der Grundstellung die Kern ergänzungsstüeke -13, -14 die gegenüberliegen den Pole verbinden, sind in der umgelegten Stellung durch die gekreuzten Kernergän zungsstücke 46, 47 die Polflächen gewechselt; hierdurch ergibt sich für die in den Endlagen induzierten Sekundärströme ein Phasenunter schied von 180 .
In der Laufstellung nach Abb.2 ist dagegen die Sekundärwicklung 42 durch das Abschirmstück 45, welches vor den Polen der Primärwiceklung 41 liegt, flussfrei. Da der Luftspalt in der Laufstellung wesent lich grösser als der Luftspalt in den Endlagen nach Abb. 1 und 3 ist, so ist auch die Skalar differenz der Primärströme entsprechend.
Ein anderes Ausführungsbeispiel für einen Überwachungstransformator zeigt Abb. 4. Das Teil 48 des Transformatorenkernes, welches die Sekundärwicklung trägt, ist mechanisch steuerbar und kann durch das Getriebe der Antriebseinriehtung aus der dargestellten Grundstellung um 90 in die Laufstellung und um weitere 90 in die umgelegte Stellung ge dreht werden. Hiermit ist auch für die Sekun därspannung in den Endlagen eine Phasen winkeldifferenz von 180 gegeben.
In der Laufstellung ist nicht nur das steuerbare Kernstück 48 in einer magnetisch indifferen ten Lage, sondern gleichzeitig auch der Luft widerstand für den von der Primärwicklung hervorgerufenen magnetischen Fluss wesent lieh vergrössert. Es ist also die Sekundärspan nung gleich Null und der absolute Betrag des Primärstromes vergrössert.
An Stelle des zweipoligen Überwachungs- transformators kann auch . eine mehrpolige gradzahlige Ausführung angewandt werden, wobei sieh kleinere Schaltwinkel für die Steue rung ergeben.
Abb. 5 zeigt beispielsweise eine Weiehen- sehaltung, die dem Erfindungsgedanken ent- sprechend aufgebaut ist. Hierbei wurde des leichteren Verständnisses wegen die herkömm- liehe Weichenschalterausführung mit den He- behcliskontakten 1.1 bis 14 und den Spring sehaltkontakten 21 bis 24 zugrunde gelegt. Die Hebelachskontakte 11 bis 14 übernehmen den für die Richtung des Motorlaufes und die An schaltung des Weichenüberwachers erforder lichen Phasenwechsel,
die Springschaltkon takte 21 bis 24 schalten den Motor nach dem Erreichen der jeweils erstrebten Endlage ab und steuern die Auffahrüberwachung. Als Weichenüberwacher dient ein Zweiphasen- Motorrelais mit einer Lokalphasenwicklung 51 und einer Überwachungsphasenwicklung 52, die vom Überwachungstransformator 41/42 ge steuert wird. Der Weichenüberwacher steuert wie üblich nicht nur die Überwachungskon takte für die sogenannten Kuppelstromabhän gigkeiten, sondern bringt auch die Spring sehaltkontakte 21 bis 24 nach dem Auslauf des Weichenantriebes in die Grundstellung zu rück.
Ferner bedeuten: R, S, T die Speiseleiter und 0 der Nulleiter eines Drehstromnetzes, 1 bis 5 die Kabeladern, 31, 32, 33 die Stator wicklungen eines Drehstrom-Asynchronmotors und 6 ein Auffahrmelder (z. B. eine Siche rung, ein Relais oder dergleichen).
An Hand der mit den Abb. 6 bis 11 gezeig ten Vektorbilder sei die Arbeitsweise der Schaltun- grundsätzlich erläutert. Auf die durch Wicklungsinduktivitäten verursachte Anderung der Phasenwinkel soll hierbei keine Rücksicht genommen werden. Ausserdem fin den auch ,an siele zweckmässig erscheinende Massnahmen zur Verbesserung der Phasenwin kel für die Drehmomentbildung am Über wacheranker keine Berücksichtigung. In den Abb. 6 bis 11 bedeuten: IL, der Strom in der Lokalphasenwicklung 51, Is der sekundäre Überwachungsstrom, Ip der primäre Überwa chungsstrom.
In der mit Abb. 5 gezeigten Grundstel lung am Weichenschalter und am Weichen antrieb ist der primäre Überwachungsstrom lp über den Stromkreis R-1_1-1-41-5-6-1' eingeschaltet, und am Weichenüberwacher sind beide Wicklungen 51, 52 erregt. Die Lo- kalphasenwieklung 51 ist dauernd mit den Speiseleitern T, 0 verbunden, die Über wachungsphasenwicklung 52 im sekundären Überwachungsstromkreis 52-5-42-4-52 erregt. Die Phasenlage der Ströme zur Bil dung des Drehmomentes für die Ordnungs stellung des Überwacherankers zeigt Abb. 6; der Lokalphasenstrom IL eilt dem sekundären Überwachungsstrom Is vor.
Der Überwachungs transformator 41/42 im Weichenantrieb ist so angeschlossen, dass der primäre und der sekun däre cberwaehungsstrom Ip und IS einander entgegengerichtet sind. Der Auffahrmelder 6 reagiert in der Ordnungsstellung des über wachers 5l/52 nicht auf den primären Über wachungsstrom. Wird der Weichenschalter umgelegt, so öffnet bei Beginn der Hebelbewe gung der Springschaltkontakt 24 den primä ren Überwachungsstromkreis. Die Überwa chungsphasenwicklung 52 wird stromlos, und der Überwacheranker wechselt selbsttätig durch ein Übergewicht oder eine Feder in die Störungslage, gleichzeitig auf bekannte Weise den Weichenschalter für das vollständige Um legen mit seiner Ankersperre freigebend.
Mit dein Umlegen des Weichenschalters haben die Achskontakte 11, 12 und der Springschaltkon takt 24 geöffnet, die Achskontakte 13, 14 und die Springschaltkontakte 21., 22, 23 geschlos sen. Hierdurch ist der Motorstellstrom über die Kabeladern 1, ? und 3 zu den Phasenwick lungen 31, 32 und 33 für die Umstellung der Weiche in die Minuslage eingeschaltet. Da jetzt der primäre Übeiwachungsstrom vom Speiseleiter 8" zugeführt wird, so haben, wie Abb. 7 zeigt, der primäre und der sekundäre Überwachungsstrom Ip, Is um je 120 entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn ihre Richtung gewech selt.
Das bedeutet: solange der Weichenantrieb und der Weichenschalter entgegengesetzte Endlagen einnehmen, wird der Überwacher anker in der Störungslage durch ein elektro motorisches Drehmoment gehalten, welches in der Grösse dem in der Ordnungslage wirken den gle ieli ist.. _@ilsserdem. wirkt aber noch die ineehanisehe Rüekfallkraft auf den Anker ein. Fremdspannungen können also in diesem Zu stand nur dann eine Wirkung haben, wenn sie bei einer bestimmten Phasenlage mindestens doppelt so gross wie die Betriebsspannung, sind.
Mit dem Anlauf des Antriebes wird am Überwachungstransformator 41/42 die Sekun därwicklung flussfrei; Abb.8 lässt erkennen, dass dabei rieht nur die sekundäre Überwa chungsspannung Null wird, sondern gleichzei tig der Skalarbetrag des primären Überwa chungsstromes auf ein Vielfaches des in der Ordnungslage wirkenden ansteigt. Mit dem Erreichen der Minusstellung werden die bei den Wicklungen des Transformators 41/42 derart magnetisch gekoppelt, dass die Rich tung des Flusses, welcher die Sekundärwick lung 42 durchsetzt, umgekehrt wie in der Grundstellung ist. Der primäre und der se kundäre Überwachungsstrom sind jetzt gleich- phasig (Abb.9).
Mit dem Wechsel des Über- wachers in die Ordnungsstellung gehen die Springschaltkontakte 21 bis 24 wieder in die Grundstellung und sehalten den Motor ab. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich hierbei für den Betrieb, wenn eine Konstruk tion für die Antriebseinrichtung angewandt wird, bei welcher der Motor nach dem Errei chen der Endlage mechanisch unbegrenzt aus laufen kann, weil dann die Springschaltkon takte 21, 22 nur durch die Leerlaufleistung und nicht mit Belastung beansprucht werden. Der primäre Überwachungsstrom verläuft wie nach dem Hebelumlegen über S-14-1. --41--5--24--6--0.
Im sekundären Überwa chungsstromkreis hat sieh im Vergleich zur Grundstellung ausser der Phasenlage des Stro mes nichts geändert (Abb. 9). Wird der Wei chenschalter wieder zurückgelegt., so kommt der primäre Überwachungsstrom wieder vom Speiseleiter R, so dass der Überwacher, solange der Weichenschalter und der Weichenantrieb entgegengesetzte Endlagen haben, mit seinem Anker wieder elektromotorisch und mecha nisch in der Störungslage gehalten wird (Abb. 10). Durch den Anlauf wird (siehe Abb.11) der sekundäre Überwachungsstrom gleich Null und der Skalarbetrag des pri mären wieder vergrössert. Wird dagegen die Weiche aufgefahren, z. B. aus der Grundstel lung nach Abb. 5 und 6, so wechselt der Über wachungstransformator 41/42 in die Laufstel lung, während die Springschaltkontakte in der Grundstellung sind.
Jetzt spricht der Auf fahrmelder 6 an und kann zur Abschaltung des primären Überwachungsstromes und da mit auch zur direkten Abschaltung des Wei- ehenüberwachers <B>51/52</B> benutzt werden.
Die praktische Anwendung der Einrich tung ist nicht nur auf Stellwerke mit mecha nischen Verschlussregistern beschränkt. An Stelle handbetätigter Sehalter mit Hebelachse- und Springschaltkontakten lassen sich auch ohne Schwierigkeit für Gleisbildstellwerke und selbsttätigen Betrieb reine Relaisanord nungen vorsehen, wobei die Kontakte nur elek tromagnetisch oder elektromotorisch betätigt werden, und zwar rieht nur für die Steue rungen von Weichen, sondern auch für Si gnale, Fahrsperren und Sehranken. Für der artige Stellwerke ist es jedoch im Hinblick auf die Fahrstrassenabhängigkeiten zweck mässig, sogenannte Plus-Minus-Überwacher an zuwenden.
Für die Anschaltung jedes der bei den Relais sind ausser einem Kontakt des in der Antriebsschaltung enthaltenen Überwa- chers noch Kontakte des Relais für das Um stellen des Antriebes notwendig.
Die Anwendung der neuen Einrichtung bietet beachtliche sicherheitstechnische, be triebliche und wirtschaftliche Vorteile, weil sieh auffällig einfache Schaltungen mit wenig Kontakten und Kabeladern ergeben, die 1i4eli- sten Sieherheitsansprüehen genügen können. Die Einrichtung- mit induktiver Überwachung zeichnet sich durch eine geringe Störungs anfälligkeit aus und ermöglicht es, Stell werksanlagen mit kontaktfreien Ausseneinrich tungen zu bauen.