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.
Safety circuit for control and signaling lines, especially for those for cable car operation Safety circuits for control and signaling lines are used for a wide variety of purposes, for example for railway or cable car operations, especially in the operation of cable cars and chair lifts, and also for anti-intrusion devices - fire alarm systems.
Normally, such safety circuits consist of a closed-circuit monitoring circuit with closed-circuit monitoring relays (undercurrent relays) which are located in this circuit and which drop in the event of undercurrent, and any number of interruption-acting safety switches distributed over the closed-circuit monitoring circuit, which are either opened manually or automatically can.
Since such an arrangement on the one hand. only responds in the event of a power interruption or a sufficiently large current weakening and, on the other hand, the functional safety of such a circuit can be endangered by shunt circuits in the quiescent current monitoring line, a second current monitoring relay has been added to the circuit as an overcurrent relay. This second relay therefore responds to an increase in current. A certain monitoring current (normal current) is set by means of a current limiting resistor at the end of the line (terminal resistor).
A shunt (fault resistance) between the two lines that takes place in parallel with the terminal resistor reduces the total resistance of the loop, so that the current flowing in the relay is increased by the fault current. In this case, fault current is understood to mean the increase in current caused by possible discharges or the like, possibly also arbitrarily. The response of the arrangement can, as just explained, be triggered in any way by increasing the current, but also by weakening the current, that is to say by changing the current, commonly referred to as interference.
In such safety circuits, undercurrent and overcurrent relays act on the secondary side on a control circuit which causes the desired consequential effect, for example, switches off the cable car drive. The relays are also used for signaling.
If the voltage of the power source is constant, the current weakening or current increase (which determines the response points) required to respond to the circuit is dependent on the waste current of the undercurrent relay or the response current of the overcurrent relay. It has to be taken into account that the waste flow of commercially available relays is generally around 500 / o of the pick-up current. Should a safety circuit now monitor the current state of the line, i. H. the state z. B.
undisturbed or show the status disturbed without the relays having to be brought to the normal position by hand when the system is switched on, the pick-up current of the undercurrent relay must be slightly below 1001 / o of the normal current, with a waste current of around 501 / o of the normal current, while the response current of the overcurrent relay must be around 2000 / o of the normal current so that the overcurrent relay drops out again when the fault current disappears. The safety circuit cannot respond within this range.
If one also takes into account possible mains voltage changes when designing such a circuit, then the lower value of the possible normal current must be taken into account for the undercurrent relay and the upper value for the overcurrent relay. The response limits are therefore extended accordingly. In order to absolutely prevent the safety switches arranged in the monitoring loop from becoming ineffective due to fault resistors, the requirement is that a fault current that is just not sufficient to hold the undercurrent relay, together with the current flowing through the terminal resistor (normal current) Overcurrent relay must respond.
This requirement requires, in particular taking into account the unavoidable internal resistance of the circuit and the line resistance, such a great narrowing of the work area that it cannot be achieved with the previously known safety circuits. So it can happen with known safety circuits for example that the safety switch z. B. becomes ineffective due to moisture earth fault, because on the one hand the current increase due to this shunt to the terminal resistor does not reach the upper response limit of the circuit, on the other hand the current flow through the shunt alone is so strong that the undercurrent relay cannot drop out when a safety switch is actuated.
If, in order to make the circuit more sensitive, the response points are brought closer together, the circuit loses the desired property of automatically returning to the normal position when the loop disturbance has subsided. In addition, if the response points are narrowed, the circuit is very dependent on voltage fluctuations, and it can consequently happen that the relays respond without a fault being present. Another disadvantage is that the overcurrent relay is always very close to pick-up as a result of the pre-excitation and can fully pick up in the event of vibrations.
The purpose of the present invention is to avoid these disadvantages.
The invention relates to a safety circuit for control and signaling lines, in particular one for cable car operation, in which at the end of a closed-circuit current monitoring loop monitored at the beginning by means of at least one receiving organ, a current limiting resistor is provided that is matched to the response current of the receiving device taking over the control and reporting function , which is characterized in that the normal loop current is higher than the response current of the receiving device, and that a compensation circuit connected directly to the current source feeding the monitoring loop is provided, which counteracts the excitation of the receiving device caused by the normal loop current with respect to the sense of excitation is.
A particular embodiment of the subject matter of the invention is that the receiving device contains an undercurrent and an overcurrent relay, which are each provided with a winding for the loop current and a second winding for the compensation current.
A further embodiment of the subject matter of the invention is that the receiving device contains a polarized relay with a central rest position, which is provided with a winding for the loop current and a second winding for the compensation current.
According to a further embodiment of the subject matter of the invention, it is provided that the compensation circuit and the circuit of the current monitoring loop are coordinated with one another in such a way that when the normal loop current flows, the excitation of the receiving device by the loop current is at least partially canceled by the excitation by the compensation current, However, the two excitations are greater than the excitation required to respond to the relay of the receiving device.
Embodiments of the safety circuit according to the invention are explained below with reference to the accompanying drawings.
It is assumed as known and equivalent that the current coils of the relays in the circuit of the safety loop can also be replaced by voltage coils between the monitoring line and the return line, if a series resistor between the current source and the monitoring line ensures that corresponding changes in current are also ensured Cause voltage changes in the monitoring line. In this case, an increase in current corresponds to a decrease in voltage, so that with this type of circuit the undercurrent relay would correspond to the overvoltage relay and the overcurrent relay would correspond to the undervoltage relay, with no change in the compensation circuit.
It shows: Fig. 1 is a schematic diagram of a known safety circuit. For the sake of clarity, only one safety switch is drawn at the end of the line, FIGS. 2 and 3 different embodiments of the safety circuit according to the invention.
In Fig. 1, 1 means the monitoring line of a safety loop, in the monitoring track (closed-circuit current loop) a number (not shown in the drawing) safety switch, z. B. column switch can be arranged. Instead of arranging the return line, if the terrain conditions permit, the grounding at 3 and 4 can of course be provided alone. 5 shows the power source feeding the monitoring circuit, here for example a battery. At the end of the safety loop, a limiting resistor 6 and a counter station switch 7 are provided. In the monitoring line 1, an undercurrent relay 8 and an overcurrent relay 9 are switched ge.
Instead of the drawn series connection of these two relays, a parallel connection can be used as well. The terminal resistor (current limiting resistor) 6 is matched to the selected normal loop current. The undercurrent relay 8 has a contact 10 which, when the relay 8 drops out, opens a control circuit 13 tapped by Klem men 11 and 12 (for example for the motor drive of a cable car). The overcurrent relay 9 has a contact 14 which opens the circuit 13 when the relay 9 responds.
The mode of operation of this known circuit is as follows: If, for example, one of the support disconnectors (not shown in the figure) is actuated by cable waste on a support roller, or the switch 7 located at the opposite station is actuated, or line 1 or one of its earth conductors is triggered by an external disturbance to 3 or 4 interrupted, the undercurrent relay 8 is de-energized and the contact 10 opens the circuit 13, whereby the motor drive is automatically switched off. The circuit 13 is then interrupted until the circuit of lines 1, 2 or 1, 3, 4 is closed again, which is only possible after the fault has been eliminated.
If now, for example, by a relatively moderately low-resistance shunt, which is symbolically represented in Fig. 1 by a resistor 15, a circuit between the line 1 and the Lei device 2 or the line 1 and earth is generated, for example, intentionally to turn off the An drift or unintentionally through mischief, collision of overhead lines as a result of storms, moisture, etc., the monitoring current flowing in the monitoring line 1, limited by the terminal resistor 6, and thus the current flowing through the winding of the overcurrent relay 9, increases so that the overcurrent relay picks up and switches off the motor drive.
With this known arrangement, it can happen that, on the one hand, the shunt does not cause such a large increase in current to cause the overcurrent relay to attract, but on the other hand, this current via the shunt alone can be strong enough to prevent a subsequent shunt Line interruption to prevent the undercurrent relay from dropping. In this case, all safety switches downstream of the shunt will be ineffective.
On the other hand, it can happen that on the one hand the resistance of the safety loop is reduced by an external interference influence to such an extent that the overcurrent relay would have to respond, but on the other hand, as a result of a decrease in the applied mains voltage or an increase in the line resistance, the overcurrent relay needs to be activated Current rise does not come about. This means that the system does not have the sensitivity that is necessary for proper operational monitoring.
This low sensitivity is caused, among other things, by the property of commercially available relays not to drop again until half the current that is required to pick up, and also by the requirement that the safety circuit should return to its normal position after a fault, as soon as the normal loop current is restored. This is with regard to various. Control activities and an undisturbed automatic cable car operation condition. As already mentioned, in order to ensure reliable functioning of the safety switch, a fault current which the undercurrent relay certainly cannot hold must, together with the normal current, cause the overcurrent relay to respond.
These response limits are so close together that they cannot be achieved with known circuits.
This task can be achieved in that the resulting state of excitation of the relay is made independent of the voltage of the power source and only the change in the loop current comes into effect for the relay excitation, in that the relay excitation caused by the normal loop current is canceled as a result of counter excitation by a compensation winding, where excitation and counter-excitation are a multiple of the response or
The relays are de-energized. If the monitoring line and the compensation winding also receive their current from the same current source, when the voltage of this current source changes, the loop current and the compensation current change equally, so that such voltage changes have no influence at normal current. The compensation circuit can therefore be regarded as constant. In contrast, the current in the loop circuit is dependent on external influences, so that the resulting relay excitation is determined exclusively by the loop current, which in turn depends on the loop resistance.
Changes in voltage therefore only affect the resulting excitation in the relay. If this is equal to zero at normal current, then it has no influence, since the relay excitation is also equal to zero and thus the relay is dropped.
In Fig. 2, an embodiment with a polarized relay with a central rest position and a right and a left working position of the anchor is shown. If the current in the line 17 is interrupted, the relay armature 19 moves into its one working position; According to the selected embodiment, it is that working position in which the contact 20 is closed, whereby the relay 23 is energized and the contact 23 'of which interrupts the control circuit 13.
If, on the other hand, the current in line 17 is increased by an external disturbance 15, contact 19 moves to contact 21, whereby an interruption of the control circuit is also caused via relay 23.
It can be readily seen from the illustration given in FIG. 2 that a voltage fluctuation of the current source 5 is communicated not only to the relay winding 22 but also to the compensation winding 24. Since the winding direction of the compensation winding 24 is directed opposite to that of the functional winding 22 and thus the resulting excitation is zero with normal current, a voltage fluctuation does not have any effect if the loop circuit is not disturbed.
As a result of the novel choice of the ratio of the compensated basic excitation of the relay to its response excitation there is the possibility of setting the response points of the circuit with respect to the loop current practically as closely as desired.
A further embodiment is shown in FIG. 3. Here, two relays 27 and 28 are included in the monitoring line 26, which apart from the actual loop windings 29 and 30 have additional compensation windings 31 and 32. The compensation windings 31 and 32 are in turn connected directly to the current source 5, matching resistors 33 and 34 being provided in the compensation circuits. The two compensated relays 27 and 28 are matched against each other so that one acts as an undercurrent relay and the other as an overcurrent relay. Your contacts 10 and 14 are placed in a manner similar to the circuit shown in Fig. 1 in a control circuit 13 which causes the circuit to turn off the motor when it opens.
Through this choice of the ratio of the compensated basic excitation of the relay to their to speaker excitation so here, as in the embodiment of FIG. 2, the current required to respond to the primary compensated relay is set as any part of the loop current and the multiple overexcitation of the relay that occurs with it the compensation excitation is canceled. The mode of operation of the arrangement according to FIG. 3 is essentially the same as that of the circuit shown in FIG. 2, with the difference that instead of a single relay with a central rest position of the armature, two separate relays are used here.
An important form of application results in the just described embodiments according to FIGS. 2 and 3 in that polarized relays are used. This further training can be seen in the fact that in the circuit according to FIG. 3 both or one of the two polarized relays is over-excited or under-excited by the compensation winding. According to the embodiment, the over current relay comes when an overcurrent occurs in the outer line 26 to drop; the undercurrent relay is under-excited by the compensation winding, so that it has picked up with normal current and drops with undercurrent in the external line.
Each time such a circuit is started up, both relays pick up, so that a non-functioning of the system can be noticed immediately during start-up. The invention was explained in the course of the previous description of the illustrated embodiments in the form that when a safety switch located in the monitoring loop is triggered, a current interruption occurs in the monitoring loop, which in turn triggers the safety circuit. Of course, the invention also includes a safety circuit in which the safety circuit is triggered by a current reduction brought about in another way.
This can be done, for example, by hand-operated or automatic we kende safety switches, which in the rest position bypass a resistor connected in the loop line.
The arrangement can be such that the relays are substantially over-excited by the loop current, this over-excitation being approximately canceled by the current in the compensation winding. With normal current, the relays are almost completely excited or even counter-excited when polarized relays are used. Through an arbitrarily multiple, for example n-fold, in turn compensated overexcitation, the full pull-in excitation of the relay can now be achieved with a current change corresponding to the nth part of the loop current.
The same considerations apply to the undercurrent relay as to the overcurrent relay with regard to drop-out excitation. This results in a very special advantage of the new circuit compared to the previously known safety circuits. While in the known safety circuits the dropout excitation of the undercurrent relay is 500 / o of the loop current and the pickup excitation of the overcurrent relay is 200% of the loop current, in the new circuit, for example, 10-fold overexcitation and compensation, the dropout excitation 950 / o and the pickup excitation 110 % of the normal loop current. As a result, the range of response points can be further selected.
So there is enough leeway to accommodate voltage fluctuations and relay tolerances in this area, which have only a minor effect as a result of the compensation, as they only work with the nth part, for example, based on the selected compensation, based on the loop current come into effect.
This described innovation is not only a significant advance over the previously known safety circuits, as it is practically for the first time possible to produce a really reliable safety circuit, but it also allows a wide choice of response points with commercial surfaces Relay, since the relay tolerances with regard to the response points to be required have practically no effect. This enables significant cost savings to be achieved.