CH384620A - Schaltungsanordnung zum Überwachen von Wechselstromkreisen mit veränderlicher Betriebsspannung, insbesondere Lichtsignalstromkreisen in Eisenbahnsignalanlagen - Google Patents

Description

  Schaltungsanordnung zum     Überwachen    von     Wechselstromkreisen        mit    veränderlicher  Betriebsspannung, insbesondere Lichtsignalstromkreisen in Eisenbahnsignalanlagen    Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs  anordnung zum Überwachen von Wechselstrom  kreisen mit veränderlicher Betriebsspannung, ins  besondere Lichtsignalstromkreisen in Eisenbahn  signalanlagen, in denen im Störungsfall im Primär  kreis eines Stromwandlers einer Überwachungsein  richtung ein Reststrom bestehen bleibt.

   Eine veränder  liche Betriebsspannung wird beispielsweise für die  Lampen von Eisenbahnlichtsignalen verwendet, die  bei Nacht an eine     niedrigere    Spannung angeschaltet  werden als bei Tage, um eine Blendung des Fahr  personals bei Dunkelheit zu vermeiden. In     derartigen     Schaltungen fliesst ein Reststrom, wenn .eine über  einen     Transformator    gespeiste Lampe durchbrennt.  In diesem Falle bleibt der Leerlaufstrom dieses Trans  formators bestehen. Infolge dieses Reststromes und  der veränderlichen     Betriebsspannung    entstehen Be  messungsschwierigkeiten bei den am Signal angeord  neten Speisetransformatoren der Signallampen sowie  bei den Stromwandlern für die Überwachungseinrich  tungen und bei den Überwachungseinrichtungen sel  ber.

   Beispielsweise soll ein als     überwachungseinrich-          tung    an den Stromwandler angeschlossenes Relais  bei dem bei Tagspannung und durchgebrannter  Signallampe auftretenden Reststrom abfallen, aber  bei dem bei Nachtspannung und brennender Signal  lampe fliessenden Betriebsstrom ansprechen. Da diese  Ströme vielfach nur wenig verschieden sind, müssten  zum Überwachen Relais mit hohem Abfallfaktor ver  wendet werden, d. h. das Verhältnis von Abfallstrom  zum Ansprechstrom darf nicht wesentlich kleiner  als die Zahl 1 sein. Derartige Relais erfordern eine       Sonderfertigung    und sind daher teuer.

   Es     ist    bekannt,  die Arbeitsverhältnisse für die Relais dadurch zu  verbessern, dass in Reihe und/oder parallel mit den  Relais spannungsabhängige Widerstände geschaltet    werden. Mit zunehmender Spannung muss der Wert  der in Reihe liegenden Widerstände abnehmen und  der Wert der parallel liegenden Widerstände zu  nehmen. Meistens werden in Reihe liegende Wider  stände, und zwar     i    Gleichrichter, verwendet, da sich  hierdurch die Möglichkeit ergibt, zum Überwachen  der Wechselstromkreise Gleichstromrelais zu be  nutzen.

   Aber auch die hierdurch erzielbare Ver  besserung des Abfallfaktors der gesamten     über-          wachungseinrichtung,    d. h. das     kleinste    zulässige Ver  hältnis von primärem Reststrom des Stromwandlers  bei höchster Betriebsspannung zum primären Be  triebsstrom bei niedrigster Betriebsspannung, ist viel  fach nicht ausreichend, um normale Relais verwen  den zu können. Dies ist besonders bei grossen Ent  fernungen zwischen der Einschaltstelle, z. B. dem  Stellwerk, und dem Verbraucher, z. B. der Signal  lampe, der Fall, da dann     infolge    der Kabelkapazität  der Reststrom bei Tagspannung fast die Grösse des  Betriebsstromes bei der üblichen Nachtspannnung  erreichen kann.  



  Damit ein zum ordnungsgemässen Arbeiten der  Überwachungseinrichtung ausreichender Unterschied       zwischen    den beiden zugehörigen Sekundärströmen  bzw.     -spannungen    des Stromwandlers besteht, kann  die     Nachtspannung    bisher nicht auf den gewünschten  niedrigen     Wert    gesenkt werden.  



  Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass  dieser Nachteil im wesentlichen durch eine andere  Ausführung und Bemessung des Stromwandlers ver  mieden werden kann. Die erfindungsgemässe Schal  tungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der       Stromwandlerkern    aus einem weichmagnetischen     Ma          terial    besteht, dessen     Permeabilität    bis zu einem  Grenzwert der Feldstärke klein ist und bei über  schreiten dieses Grenzwertes     innerhalb    eines engen      Feldstärkebereiches steil auf ihren maximalen Wert  ansteigt, und durch eine derartige Bemessung des  Stromwandlers und der     Überwachungseinrichtung,

       dass bei der niedrigsten Betriebsspannung der primäre  Betriebsstrom den Kern bis in den Bereich des Steil  anstieges der Permeabilität magnetisiert und die an die  Sekundärseite des Stromwandlers angeschlossene  Überwachungseinrichtung gerade anspricht. Ein be  sonders gut geeigneter Werkstoff ist unter der Mar  kenbezeichnung  Permenorm 5000 Z  bekannt. Bei  einer derartigen Überwachungseinrichtung können  wie bisher an die Sekundärseite des Stromwandlers  über Gleichrichter angeschlossene Gleichstromrelais  zum Überwachen der Wechselstromkreise verwendet  werden. Dabei ist es zweckmässig, Relais mit geringem       Leistungsbedarf    zu verwenden, um den Steilanstieg  der Permeabilitätskurve durch den Sekundärstrom des  Stromwandlers nicht abzuflachen.

   Noch günstiger ist  es, an die Sekundärwicklung des     Stromwandlers    den  Steuereingang eines Verstärkers, insbesondere Tran  sistorverstärkers, anzuschliessen, der als Schalter für  ein Relais üblicher Leistung arbeitet. In beiden Fällen  kann durch eine Spannungs- bzw. Strombegrenzer  schaltung zwischen Stromwandler und Relais bzw.  Verstärker erreicht werden, dass bei dem bei der nied  rigen und dem bei der hohen Speisespannung des  Wechselstromkreises fliessenden Betriebsstrom etwa  der gleiche Relaisstrom fliesst. Eine thermische Ober  belastung des Relais wird somit verhindert.  



  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nach  stehend anhand der Zeichnung erläutert.  



  Fig. 1 zeigt eine Schaltung für eine mit Wechsel  strom gespeiste Signallampe L, die über den Trans  formator T entweder an Nachtspannung oder an Tag  spannung liegt. An die Speiseleitungen ist über den  Stromwandler W und den Spannungsbegrenzer mit  dem Widerstand R und den Sperrzellen S1 und S2,  z. B. Selengleichrichter, der Steüereingang des Tran  sistorverstärkers V angeschlossen. Dieser wird in  Emitterschaltung als Schalter betrieben.

   Bei jeweils  nur einer Halbwelle der zwischen Emitter und Basis       angelegten    stark verzerrten Wechselspannung aus  reichender Grösse kann im Emitter-Kollektor-Kreis  durch den Widerstand Ru und das Gleisstromrelais L1  ein Strom fliessen und bei einem ausreichenden Strom  flusswinkel, der durch die Breite der verzerrten Halb  wellen gegeben ist, das Relais     zum    Ansprechen brin  gen. In den anderen Halbwellen sperrt der Transistor.  Der Kondensator Cu verhindert das Abfallen der  Relais in diesen Halbwellen.  



  In Fig. 2 zeigt die gestrichelte Kurve Us = f (Jp)  die sekundäre Leerlaufspannung Us in Abhängig  keit vom Primärstrom Jp des Stromwandlers W. Der  Kern dieses Stromwandlers besteht erfindungsgemäss  aus einem weichmagnetischen Material mit geringer  Anfangspermeabilität bis zu der durch der Primär  strom J1 erzeugten Feldstärke, einem steilen Per  meabilitätsanstieg bis zum     Maximalwert    in dem enger.  Feldstärkebereich zwischen den Primärströmen J1    und J2 und allmählich abfallender Permeabilität bei  weiterer Erhöhung der Feldstärke.  



  In der Sekundärwicklung des Stromwandlers ent  stehen in beiden Halbwellen des sinusförmigen Pri  märstromes nadelförmige Spannungsimpulse, die den  Transistorverstärker V steuern. Die ausgezogene Linie  Jzs = f (Jp) zeigt den Verlauf des arithmetischen  Mittelwertes des Relaisstromes Ju in Abhängigkeit  vom Primärstrom des Stromwandlers. Der Transistor  und seine Emitter-Kollektor-Spannung sind so ge  wählt, dass ein Emitter-Kollektor-Strom bei der zum  Primärstrom J1 des Stromwandlers gehörigen Sekun  därspannung U1 zu fliessen beginnt und etwa bei  der zum Primärstrom Jn gehörigen Sekundärspan  nung Un seinen maximalen Wert erreicht. Bei wei  terer Erhöhung des Primärstromes auf die Werte J2  oder fJ kann sich dann nur noch der von der Breite  der Spannungsimpulse abhängige Stromflusswinkel  des Emitter-Kollektor-Stromes ändern.

   Die Sperr  zellen S1 und S2 verhindern, dass die Steuerspannung  am Eingang des Verstärkers bei wechselndem Primär  strom wesentlich über den Wert Un ansteigt. Ist das  Relais U so gewählt, dass sein Ansprechstrom im  oberen Teil des Steilanstieges der Kurve Ju = f (Jp)  liegt, so kann die dargestellte Überwachungseinrich  tung für einen Wechselstromkreis verwendet werden,  in dem bei der höchsten vorhandenen Wechselspan  nung, d. h. bei Tagspannung, der Reststrom J1 und  bei der niedrigsten Spannung, d. h. bei Nachtspan  nung, der Betriebsstrom Jn fliesst. Durch die Verwen  dung des Transistorverstärkers als Schalter für das  Relais U hat der Relaisstrom Ju bei dem bei der nied  rigsten Nachtspannung und dem bei der höchsten  Tagspannung fliessenden primären Betriebsstrom Jn  bzw. Jt etwa die gleiche Grösse.

   Für das Relais U  ergibt sich einerseits ein sicheres Ankerabfallen, wenn  der Reststrom nur wenig kleiner als der niedrigste  Betriebsstrom Jn ist. Anderseits bleibt die Erregung  des Relais U beim Wechseln der Betriebsspannung an  nähernd konstant, auch wenn der Betriebsstrom sich  wie bei dem dargestellten Beispiel etwa im Verhält  nis 1 : 2 ändert. Steigt der Betriebsstrom wesentlich  über den Wert Jt an, so wird die Erregung des Re  lais U wieder kleiner. Dies ist darauf zurückzufüh  ren, dass die Spitzen der Sekundärspannung des  Stromwandlers immer steiler und schmaler werden,  wodurch der Stromflusswinkel im     Emitter-Kollektor-          Kreis    des Verstärkers kleiner wird.  



  Ferner hat es sich gezeigt, dass das Überwachungs  relais U nicht anspricht, wenn im Primärstromkreis  des Stromwandlers W beim Anschalten der Betriebs  wechselspannung ein Gleichstrom von der Grössen  ordnung des Betriebswechselstromes fliesst. Unabhän  gig von der Stromrichtung des Gleichstromes sinkt  infolge der     Gleichstromvormagnetisierung    die Per  meabilität des     Stromwandlerkernes    und damit die an  der     Primärwicklung    des Stromwandlers abfallende  Wechselspannung. Die in der Sekundärwicklung  erzeugte Wechselspannung ist dann zu klein, um den      Verstärker auszusteuern bzw. das Relais zum An  sprechen zu bringen.  



  Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf das  dargestellte Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann  es zweckmässig sein, die Sicherheit der     Schaltung     gegen Störspannungseinwirkungen dadurch zu er  höhen, dass der Stromwandler W mit     zwei    Wicklun  gen ausgerüstet ist, von denen je eine in die beiden  Speiseleitungen des     überwachten    Stromkreises ge  schaltet ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Schaltungsanordnung zum Überwachen von Wech selstromkreisen mit veränderlicher Betriebsspannung, insbesondere Lichtsignalstromkreisen in Eisenbahn signalanlagen, in denen im Störungsfall im Primär kreis eines Stromwandlers einer überwachungseinrich- tung ein Reststrom bestehen bleibt, dadurch gekenn zeichnet, dass der Stromwandlerkern aus einem weich magnetischen Material besteht, dessen Permeabilität bis zu einem Grenzwert der Feldstärke klein ist und bei Überschreiten dieses Grenzwertes innerhalb eines engen Feldstärkebereiches steil auf ihren maximalen Wert ansteigt, und durch eine derartige Bemessung des Stromwandlers und der überwachungseinrich- tung,

   dass bei der niedrigsten Betriebsspannung der primäre Betriebsstrom den Kern bis in den Bereich des Steilanstieges der Permeabilität magnetisiert und die an die Sekundärseite des Stromwandlers an geschlossene Überwachungseinrichtung gerade an spricht. UNTERANSPRÜCHE 1. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die überwachungseinrich- tung über einen Spannungsbegrenzer an die Sekun därseite des Stromwandlers angeschlossen ist. 2.

   Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrich tung aus einem Überwachungsrelais besteht, in dessen Stromkreis ein als elektronischer Schalter arbeitender Verstärker, insbesondere Transistorverstärker, ge schaltet ist, dessen Steuereingang an die Sekundärseite des Stromwandlers angeschlossen ist. 3. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Stromwandler zwei Primärwicklungen hat, von denen je eine in die beiden Speiseleitungen des Wechselstromkreises geschaltet ist.