Sicherheitsschaltung für Steuer- und für Meldeleitungen, insbesondere für solche für den Seilbahnbetrieb Sicherheitsschaltungen für Steuer- und Melde leitungen werden für die verschiedensten Zwecke verwendet, beispielsweise für den Bahn- oder Seil bahnbetrieb, insbesondere auch im Betrieb von Ein seilbahnen und Sessellifts, ferner für Einbruchssiche- rungs- oder Feuermeldeanlagen.
Normalerweise bestehen solche Sicherheitsschal tungen aus einem Ruhestrom-überwachungskreis mit in diesem liegenden, bei Unterstrom abfallenden Ruhestrom-Überwachungsrelais (Unterstromrelais) und einer beliebigen Zahl von durch Unterbrechung wirkenden, auf dem Ruhestrom-Überwachungsstrom kreis verteilten Sicherheitsschaltern, die entweder von Hand oder selbsttätig geöffnet werden können.
Da eine solche Anordnung einerseits. nur bei Stromunterbrechung oder genügend grosser Strom schwächung anspricht und anderseits die Funktions sicherheit einer solchen Schaltung durch Neben schlüsse der Ruhestrom-Überwachungsleitung gefähr det werden kann, ist man dazu übergegangen, ein zweites Stromüberwachungsrelais als Überstromrelais in den Stromkreis zu legen. Dieses zweite Relais spricht also auf Stromerhöhung an. Mittels eines Strombegrenzungswiderstandes am Ende der Leitung (Endwiderstand-) wird ein bestimmter Überwachungs strom (Normalstrom) eingestellt.
Durch einen paral lel zum Endwiderstand erfolgenden Nebenschluss (Fehlerwiderstand) zwischen beiden Leitungen wird der Gesamtwiderstand der Schleife verkleinert, so dass der in den Relais fliessende Strom sich um den Fehlerstrom erhöht. Unter Fehlerstrom wird in die sem Fall die durch etwaige Ableitungen oder derglei chen, unter Umständen auch willkürlich hervorge rufene Stromerhöhung verstanden. Das Ansprechen der Anordnung kann sowohl, wie soeben dargelegt, durch Stromerhöhung, aber auch durch Stromschwä- chung, also durch Stromänderung, allgemein Stö rung genannt, beliebig ausgelöst werden.
Unter- und Überstromrelais wirken bei solchen Sicherheitsschal tungen sekundärseitig auf einen Steuerstromkreis, der die gewünschte Folgewirkung hervorruft, beispiels weise den Seilbahnantrieb abschaltet. Die Relais dienen ausserdem auch zur Signalgebung.
Bei konstanter Spannung der Stromquelle ist die zum Ansprechen der Schaltung erforderliche Strom schwächung bzw. Stromerhöhung (welche die An sprechpunkte bestimmt) jeweils vom Abfallstrom des Unterstromrelais bzw. vom Ansprechstrom des Überstromrelais abhängig. Dabei ist zu berücksich tigen, dass der Abfallstrom von handelsüblichen Relais allgemein etwa bei 500/o des Anzugsstromes liegt. Soll nun eine Sicherheitsschaltung den augen blicklichen Zustand der Leitung, d. h. den Zustand z. B.
ungestört bzw. den Zustand gestört anzeigen, ohne dass beim Einschalten der An lage die Relais von Hand in die Normallage gebracht zu werden brauchen, so muss der An zugsstrom des Unterstromrelais etwas unter 1001/o des Normalstromes sein, wobei sich ein Abfallstrom etwa 501/o des Normalstromes ergibt, während der Ansprechstrom des Überstromrelais etwa 2000/o des Normalstromes sein muss, damit das Überstromrelais beim Verschwinden des Fehlerstromes wieder ab fällt. Innerhalb dieses Bereiches kann die Sicherheits schaltung nicht ansprechen.
Berücksichtigt man bei Auslegung einer solchen Schaltung auch eventuelle Netzspannungsänderun gen, so ist hierbei für das Unterstromrelais der un tere und für das überstromrelais der obere Wert des möglichen Normalstromes zu berücksichtigen. Die Ansprechgrenzen werden also entsprechend erweitert. Um ein Wirkungsloswerden der in der Überwa chungsschleife angeordneten Sicherheitsschalter durch Fehlerwiderstände unbedingt zu verhindern, gilt also die Forderung, dass ein Fehlerstrom, der gerade noch nicht ausreicht, um das Unterstromrelais zu halten, zu sammen mit dem über den Endwiderstand fliessenden Strom (Normalstrom) das Überstromrelais zum An sprechen bringen muss.
Diese Forderung bedingt, ins besondere unter Berücksichtigung des unvermeid lichen Innenwiderstandes der Schaltung und des Lei tungswiderstandes, eine so grosse Einengung des Ar beitsbereiches, dass sie mit den bisher bekannten Sicherheitsschaltungen nicht verwirklicht werden kann. So kann es bei bekannten Sicherheitsschaltungen bei spielsweise vorkommen, dass die Sicherheitsschalter z. B. durch Feuchtigkeitserdschluss wirkungslos wer den, weil einerseits der Stromanstieg durch diesen Nebenschluss zum Endwiderstand die obere Ansprech grenze der Schaltung nicht erreicht, anderseits der Stromfluss durch den Nebenschluss alleine aber so stark ist, dass bei Betätigung eines Sicherheitsschal ters das Unterstromrelais nicht abfallen kann.
Werden nun, um die Schaltung empfindlicher zu machen, die Ansprechpunkte enger zusammengelegt, so verliert die Schaltung die .erwünschte Eigenschaft, selbsttätig wieder in die Normallage zurückzugehen, wenn die Schleifenstörung abgeklungen ist. Ausserdem wird die Schaltung bei Einengung der Ansprechpunkte sehr von Spannungsschwankungen abhängig, und es kann folglich vorkommen, dass die Relais ansprechen, ohne dass eine Störung vorliegt. Dabei ergibt sich als weiterer Nachteil, dass das Überstromrelais in folge der Vorerregung immer ganz knapp vor dem Anzug ist und bei Erschütterungen vollends zum An zug kommen kann.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Ver meidung dieser geschilderten Nachteile.
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltung für Steuer- und Meldeleitungen, insbesondere solch eine für den Seilbahnbetrieb, bei welcher am Ende einer am Anfang mittels mindestens eines Empfangs organs überwachten Ruhestromüberwachungsschleife ein auf den Ansprechstrom der die Steuer- und Mel defunktion übernehmenden Empfangseinrichtung ab gestimmter Strombegrenzungswiderstand vorgesehen ist, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der nor male Schleifenstrom höher als der Ansprechstrom der Empfangseinrichtung ist, und dass ein unmittelbar an die die Überwachungsschleife speisende Strom quelle angeschlossener Kompensationsstromkreis vor gesehen ist, der der vom normalen Schleifenstrom bewirkten Erregung der Empfangseinrichtung bezüg lich des Erregungssinnes entgegeneschaltet ist.
Eine besondere Ausbildungsform des Erfindungs gegenstandes besteht darin, dass die Empfangsein richtung ein Unter- und ein Überstromrelais enthält, die je mit einer Wicklung für den Schleifenstrom und einer zweiten Wicklung für den Kompensationsstrom versehen sind.
Eine weitere Ausbildungsform des Erfindungs- gegenstandes besteht darin, dass die Empfangsein richtung ein polarisiertes Relais mit mittiger Ruhe lage enthält, das mit einer Wicklung für den Schlei fenstrom und einer zweiten Wicklung für den Kom pensationsstrom versehen ist.
Gemäss einer weiteren Ausbildungsform des Er findungsgegenstandes ist vorgesehen, dass der Kom pensationsstromkreis und der Stromkreis der Strom überwachungsschleife derart aufeinander abgestimmt sind, dass beim Fliessen des normalen Schleifenstromes die Erregung der Empfangseinrichtung durch den Schleifenstrom mindestens teilweise durch die Erre gung durch den Kompensationsstrom aufgehoben ist, wobei jedoch die beiden Erregungen grösser sind als die zum Ansprechen der Relais der Empfangsein richtung erforderliche Erregung.
Ausführungsbeispiele der Sicherheitsschaltung nach der Erfindung werden nachstehend anhand bei liegender Zeichnungen erläutert.
Dabei wird als bekannt und gleichwertig voraus gesetzt, dass die Stromspulen der Relais im Strom kreis der Sicherheitsschleife auch durch Spannungs spulen zwischen Überwachungsleitung und Rücklei tung ersetzt werden können, wenn durch einen Vor widerstand zwischen Stromquelle und Überwachungs leitung dafür gesorgt wird, dass Stromänderungen auch entsprechende Spannungsänderungen der über wachungsleitung verursachen. Einem Stromanstieg entspricht in diesem Falle ein Spannungsrückgang, so dass bei dieser Schaltungsart das Unterstromrelais dem Überspannungsrelais und das überstromrelais dem Unterspannungsrelais entsprechen würde, wobei sich hinsichtlich der Kompensationsschaltung keine Änderung ergeben würde.
Es stellen dar: Fig. 1 ein Prinzipschema einer bekannten Sicher heitsschaltung. Zwecks besserer Übersichtlichkeit ist nur ein Sicherheitsschalter am Ende der Leitung ein gezeichnet, Fig. 2 und 3 verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemässen Sicherheitsschaltung.
In Fig. 1 bedeutet 1 die Überwachungsleitung einer Sicherheitsschleife, in deren Überwachungs strecke (Ruhestromschleife) eine Anzahl (in der Zeichnung nicht dargestellter) Sicherheitsschalter, z. B. Stützenschalter, angeordnet sein kann. Anstelle der Anordnung der Rückleitung kann selbstverständ lich, falls die Geländeverhältnisse es gestatten, auch nur die Erdung bei 3 und 4 allein vorgesehen sein. 5 stellt die den Überwachungsstromkreis speisende Stromquelle, hier beispielsweise eine Batterie, dar. Am Ende der Sicherheitsschleife sind ein Begren zungswiderstand 6 und ein Gegenstationsausschalter 7 vorgesehen. In die Überwachungsleitung 1 sind ein Unterstromrelais 8 und ein überstromrelais 9 ge schaltet.
Statt der gezeichneten Serienschaltung die ser beiden Relais kann ebensogut eine Parallelschal tung angewendet werden. Der Endwiderstand (Strom begrenzungswiderstand) 6 ist auf den gewählten nor malen Schleifenstrom abgestimmt. Das Unterstromrelais 8 weist einen Kontakt 10 auf, der beim Abfallen des Relais 8 einen von Klem men 11 und 12 abgegriffenen Steuerstromkreis 13 (beispielsweise für den Motorantrieb einer Seilbahn) öffnet. Das Überstromrelais 9 besitzt einen Kontakt 14, der beim Ansprechen des Relais 9 den Strom kreis 13 öffnet.
Die Wirkungsweise dieser bekannten Schaltung ist folgende: Wird beispielsweise durch Seilabfall an einer Stützenrolle einer der in der Figur nicht dargestell ten Stützenausschalter betätigt, oder wird der an der Gegenstation befindliche Ausschalter 7 betätigt, oder wird durch eine äussere Störung die Leitung 1 oder einer ihrer Erdableiter zu 3 oder 4 unterbrochen, so wird das Unterstromrelais 8 stromlos und der Kon takt 10 öffnet den Stromkreis 13, wodurch der Motorantrieb selbsttätig abgestellt wird. Der Strom kreis 13 bleibt dann so lange unterbrochen, bis der Stromkreis der Leitungen 1, 2 bzw. 1, 3, 4 wiederge schlossen ist, was nur nach Behebung der Störung möglich ist.
Wird nun beispielsweise durch einen verhältnis mässig niederohmigen Nebenschluss, der in Fig. 1 symbolisch durch einen Widerstand 15 dargestellt ist, ein Schluss zwischen der Leitung 1 und der Lei tung 2 bzw. der Leitung 1 und Erde erzeugt, was beispielsweise absichtlich zwecks Abstellung des An triebes oder unbeabsichtigt durch Unfug, Zusam menschlagen von Freileitungen infolge Sturm, Feuch tigkeit usw. ausgelöst werden kann, so erhöht sich der in der Überwachungsleitung 1 fliessende, durch den Endwiderstand 6 grössenordnungsmässig be grenzte Überwachungsstrom und damit der durch die Wicklung des Überstromrelais 9 fliessende Strom, so dass gegebenenfalls das Überstromrelais anzieht und den Motorantrieb abstellt.
Bei dieser bekannten Anordnung kann es nun vorkommen, dass einerseits der Nebenschluss keine so grosse Stromerhöhung verursacht, um ein Anzie hen des Überstromrelais zu bewirken, wobei aber anderseits dieser Strom über den Nebenschluss allein schon stark genug sein kann, um bei einer nach dem Nebenschluss erfolgenden Leitungsunterbrechung das Unterstromrelais am Abfall zu hindern. In diesem Falle werden alle nach dem Nebenschluss liegenden Sicherheitsschalter wirkungslos.
Anderseits kann der Fall eintreten, dass einerseits durch einen äusseren Störeinfluss zwar der Wider stand der Sicherheitsschleife so weit verringert wird, dass das überstromrelais ansprechen müsste, dass aber anderseits infolge Rückganges der angelegten Netz spannung oder infolge Erhöhung des Leitungswider standes der zum Anzug des Überstromrelais nötige Stromanstieg nicht zustande kommt. Dies bedeutet, dass die Anlage also nicht die Empfindlichkeit hat, die mit Rücksicht auf eine einwandfreie Betriebs überwachung erforderlich ist.
Verursacht wird diese geringe Empfindlichkeit unter anderem durch die Eigenschaft handelsüblicher Relais, erst bei der Hälfte desjenigen Stromes wieder abzufallen, der zum Anzug erforderlich ist, und weiterhin durch die zu stellende Forderung, dass nach einer Störung die Sicherheitsschaltung wieder in die Normalstel lung zurückgehen soll, sobald sich der normale Schleifenstrom wieder einstellt. Dies ist mit Rück sicht auf verschiedene. Steuertätigkeiten und einen ungestörten automatischen Seilbahnbetrieb Bedin gung. Um eine zuverlässige Funktion der Sicherheits schalter zu gewährleisten, muss, wie bereits erwähnt, ein Fehlerstrom, der das Unterstromrelais mit Sicher heit noch nicht halten kann, zusammen mit dem Normalstrom schon das Überstromrelais zum An sprechen bringen.
Diese Ansprechgrenzen liegen so eng beisammen, dass sie mit bekannten Schaltungen nicht erreicht werden können.
Diese Aufgabe kann dadurch gelöst werden, dass der resultierende Erregungszustand der Relais von der Spannung der Stromquelle unabhängig gemacht wird und für die Relaiserregung nur die Änderung des Schleifenstromes zur Wirkung kommt, indem durch eine Kompensationswicklung die vom norma len Schleifenstrom hervorgerufene Relaiserregung infolge Gegenerregung aufgehoben wird, wobei Er regung und Gegenerregung ein Vielfaches der An sprech- bzw.
Abfallerregung der Relais sind. Erhal ten ausserdem die Überwachungsleitung und die Kom pensationswicklung ihren Strom aus derselben Strom quelle, so ändert sich bei Spannungsänderungen die ser Stromquelle der Schleifenstrom und der Kompen sationsstrom gleichermassen, so dass derartige Span nungsänderungen bei Normalstrom keinen Einfluss haben. Der Kompensationsstromkreis kann folglich als konstant betrachtet werden. Hingegen ist der Strom im Schleifenstromkreis von äusseren Einflüs sen abhängig, so dass die resultierende Relaiserre gung ausschliesslich vom Schleifenstrom bestimmt wird, der wiederum vom Schleifenwiderstand ab hängig ist.
Spannungsänderungen wirken sich also nur auf die im Relais herrschende resultierende Er regung aus. Ist diese bei Normalstrom gleich null, dann ist sie ohne Einfluss, da ja die Relaiserregung ebenfalls gleich null und somit das Relais abge fallen ist.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform mit einem polarisierten Relais mit mittiger Ruhelage und einer rechten und einer linken Arbeitsstellung des An kers dargestellt. Wird der Strom in der Leitung 17 unterbrochen, so bewegt sich der Relaisanker 19 in seine eine Arbeitsstellung; nach dem gewählten Ausführungsbeispiel ist es diejenige Arbeitsstellung, in der der Kontakt 20 geschlossen ist, wodurch das Relais 23 erregt wird und dessen Kontakt 23' den Steuerstromkreis 13 unterbricht.
Wird anderseits durch eine von aussen kommende Störung 15 der Strom in der Leitung 17 erhöht, so bewegt sich der Kontakt 19 zum Kontakt 21, wodurch über das Relais 23 ebenfalls eine Unterbrechung des Steuer stromkreises hervorgerufen wird.
Es ist aus der in Fig. 2 gegebenen Darstellung ohne weiteres ersichtlich, dass eine Spannungsschwan- kung der Stromquelle 5 sich nicht nur der Relais wicklung 22, sondern auch der Kompensationswick lung 24 mitteilt. Da der Wicklungssinn der Kom pensationswicklung 24 entgegengesetzt demjenigen der Funktionswicklung 22 gerichtet und somit bei Normalstrom die resultierende Erregung null ist, wirkt sich eine Spannungsschwankung bei unge störtem Schleifenstromkreis auch nicht aus.
Infolge der neuartigen Wahl des Verhältnisses der kompensierten Grunderregung des Relais zu dessen Ansprecherregung ergibt sich die Möglich keit, die Ansprechpunkte der Schaltung in bezug auf den Schleifenstrom praktisch beliebig eng zu legen.
Eine weitere Ausführungsform zeigt Fig. 3. Hier sind in die Überwachungsleitung 26 zwei Relais 27 und 28 einbezogen, die ausser den eigentlichen Schleifenwicklungen 29 und 30 zusätzliche Kom pensationswicklungen 31 und 32 aufweisen. Die Kompensationswicklungen 31 und 32 sind wiederum unmittelbar an die Stromquelle 5 geschaltet, wobei in den Kompensationskreisen Anpassungswiderstände 33 und 34 vorgesehen sind. Die beiden kompensier ten Relais 27 und 28 sind gegeneinander so abge stimmt, dass das eine als Unterstromrelais und das andere als Überstromrelais wirkt. Ihre Kontakte 10 und 14 sind in ähnlicher Weise wie bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltung in einen Steuerstromkreis 13 gelegt, der bei Öffnung die Ausschaltung des Motor stromkreises bewirkt.
Durch diese Wahl des Verhältnisses der kom pensierten Grunderregung der Relais zu deren An sprecherregung wird also hier ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 der zum Ansprechen des urikompensierten Relais erforderliche Strom als beliebiger Teil des Schleifenstromes festgelegt und die damit auftretende vielfache Übererregung des Relais durch die Kompensationserregung aufgehoben. Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 3 ist also im wesentlichen dieselbe wie diejenige der in Fig. 2 dargestellten Schaltung, mit dem Unterschied, dass anstelle eines einzigen Relais mit mittiger Ruhelage des Ankers hier zwei getrennte Relais zur Anwen dung kommen.
Eine wichtige Anwendungsform ergibt sich bei den soeben beschriebenen Ausführungsformen nach Fig. 2 und 3 dadurch, dass polarisierte Relais verwen det werden. Diese weitere Ausbildung ist darin er kennbar, dass bei der Schaltung nach Fig. 3 beide oder eines der beiden polarisierten Relais durch die Kompensationswicklung über- bzw. untererregt wird. Nach dem Ausführungsbeispiel kommt das Über stromrelais bei Auftreten eines Überstromes in der Aussenleitung 26 zum Abfall; das Unterstromrelais ist durch die Kompensationswicklung untererregt, so dass es bei Normalstrom angezogen hat und bei Un terstrom in der Aussenleitung abfällt.
Bei jedesmali ger Inbetriebnahme einer solchen Schaltung ziehen beide Relais an, so dass also ein Nichtfunktionieren der Anlage schon bei der Inbetriebnahme sofort be merkt werden kann. Die Erfindung wurde im Zuge der bisherigen Be schreibung der gezeichneten Ausführungsbeispiele in der Form erläutert, dass bei Auslösung .eines in der Überwachungsschleife befindlichen Sicherheitsschal ters eine Stromunterbrechung in der Überwachungs schleife eintritt, die ihrerseits die Sicherheitsschaltung auslöst. Selbstverständlich umfasst die Erfindung auch eine Sicherheitsschaltung, bei welcher die Auslösung der Sicherheitsschaltung durch eine auf andere Weise bewirkte Stromerniedrigung erfolgt.
Dies kann bei spielsweise durch handbetätigte oder selbsttätig wir kende Sicherheitsschalter erfolgen, die in der Ruhe lage einen in die Schleifenleitung geschalteten Wider stand überbrücken.
Die Anordnung kann so getroffen sein, dass die Relais durch den Schleifenstrom wesentlich über erregt werden, wobei diese Übererregung durch den Strom in der Kompensationswicklung ungefähr wie der aufgehoben wird. Bei Normalstrom sind also die Relais nahezu urierregt bzw. bei Verwendung polarisierter Relais sogar noch gegenerregt. Durch eine beliebig vielfache, beispielsweise n-fache, wie derum kompensierte Übererregung kann nun die volle Anzugserregung der Relais mit einer dem n-ten Teil des Schleifenstromes entsprechenden Stromänderung erreicht werden.
Für das Unterstromrelais gelten die gleichen Überlegungen wie mit bezug auf das Überstromrelais hinsichtlich der Abfallerregung. Daraus ergibt sich ein ganz besonderer Vorteil der neuen Schaltung ge genüber den bisher bekannten Sicherheitsschaltungen. Während nämlich bei den bekannten Sicherheits schaltungen die Abfallerregung des Unterstromrelais 500/o des Schleifenstromes ist und die Anzugserre gung des Überstromrelais 200% des Schleifenstromes beträgt, wird bei der neuen Schaltung bei beispiels weise 10facher Übererregung und Kompensation die Abfallerregung 950/o und die Anzugserregung 110% des normalen Schleifenstromes. Infolgedessen kann der Bereich der Ansprechpunkte weiter ge wählt werden.
Es bleibt also genügend Spielraum, um auch Spannungsschwankungen und Relaistoleran zen in diesem Bereich unterbringen zu können, die sich infolge der Kompensation nur geringfügig aus wirken, da sie entsprechend der gewählten Kompen sation, bezogen auf den Schleifenstrom, nur mit dem beispielsweise n-ten Teil zur Wirkung kommen.
Diese beschriebene Neuerung stellt also gegen über den bisher bekannten Sicherheitsschaltungen nicht nur insoweit einen erheblichen Fortschritt dar, als es praktisch erstmalig möglich ist, eine wirklich zuverlässig arbeitende Sicherheitsschaltung herzustel len, sondern sie gestattet vor allem auch eine belie big weite Wahl der Ansprechpunkte mit handelsübli chen Relais, da die Relaistoleranzen mit bezug auf die zu fordernden Ansprechpunkte sich praktisch nicht auswirken. Dadurch lassen sich erhebliche Kosteneinsparungen erzielen.