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Schaltungsanordnung zum Überwachen von Wechselstromkreisen mit veränderlicher Betriebsspannung, insbesondere Lichtsignalstromkreisen in Eisenbahnsignalanlagen
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denen im Störungsfall im Primärkreis eines Stromwandlers für die Überwachungseinrichtung ein Reststrom bestehen bleibt. Eine veränderliche Betriebsspannung wird beispielsweise für die Lampen von Eisenbahn- 'lichtsignalen verwendet, die bei Nacht an eine niedrigere Spannung angeschaltet werden als bei Tage, um eine Blendung des Fahrpersonals bei Dunkelheit zu vermeiden. In derartigen Schaltungen fliesst ein Rest- strom, wenn eine über einen Transformator gespeiste Lampe durchbrennt. In diesem Falle bleibt der Leer-
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gnallampen sowie bei den Stromwandler für die Überwachungseinrichtungen und bei den Überwachung- einrichtungen selber.
Beispielsweise soll ein als Überwachungseinrichtung an den Stromwandler angeschlossenes Relais bei dem bei Tagspannung und durchgebrannter Signallampe auftretenden Reststrom abfallen, aber bei dem bei Nachtspannung und brennender Signallampe fliessenden Betriebsstrom ansprechen. Da diese Ströme vielfach nur wenig verschieden sind, müssten zum Überwachen Relais mit hohem Abfallfaktor verwendet werden, d. h. das Verhältnis von Abfallstrom zum Ansprechstrom darf nicht wesentlich kleiner als die Zahl l 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 parallelliegenden Widerstände zunehmen. Meistens werden in Reihe liegende Widerstände, u. zw. Gleichrichter, verwendet, da sich hiedurch die Möglichkeit ergibt, zum Überwachen der Wechselstromkreise Gleichstromrelais zu benutzen. Aber auch die hiedurch erzielbare Verbesserung des Abfallfaktors der gesamten Überwachungseinrichtung, d. h. das kleinste zulässige Verhältnis von primärem Reststrom des Stromwandlersbeihöchster Betriebsspannung zum prima- ren Betriebsstrom bei niedrigster Betriebsspannung. ist vielfach nicht ausreichend, um normale Relais verwenden zu können. Dies ist besonders bei grossen Entfernungen zwischen der Einschaltstelle, z.
B. dem Stellwerk, und dem Verbraucher, z. B. der Signallampe, der Fall, da dann infolge der Kabelkapazit & t der Reststrom bei Tagspannung fast die Grösse des Betriebsstromes bei der üblichen Nachtspannung 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 vermieden werden kann. Eine erfindungsgemässe Überwachungseinrichtung ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Stromwandlerkernes aus einem an sich bekannten weichmagnetischen Material, dessen Permeabilität bis zu einem Grenzwert der Feldstärke möglichst klein ist und bei Überschreiten dieses Grenzwertes innerhalb eines relativ engen Feldstärkebereiches
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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 Steilanstieges der Permeabilität magnetisiert und die an die Sekundärseite des Strom- wandlers angeschlossene Überwachungseinrichtung gerade anspricht. Ein besonders gut geeigneter Werki stoff ist unter der Markenbezeichnung Permenorm 5000 Z bekannt. Bei einer derartigen Überwachungsein- richtung 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 Se- kundärstrom des Stromwandlers nichtabzuflachen.
Noch günstiger ist es, an die Sekundärwicklung des Strom- wandlers den Steuereingang eines Verstärkers, insbesondere Transistorverstärkers, anzuschliessen, der als Schalter für einRelais üblicher Leistung arbeitet. In beiden Fällen kann durch eine Spannungs- bzw. Strombe- grenzerschaltung zwischen Stromwandler und Relais bzw. Verstärker erreicht werden, dass bei dem bei der niedrigen und dem bei, der hohen Speisespannung des Wechselstromkreises fliessenden Betriebsstrom etwa der gleiche Relaisstrom fliesst. Eine thermische Überbelastung des Relais wird somit verhindert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert.
Fig. l zeigt eine Schaltung, für eine mit Wechselstrom gespeiste Signallampe L, die über den Trans- formator T entweder an Nachtspannung oder an Tagspannung liegt. An die Speiseleitungen ist über den
Stromwandler W und den Spannungsbegrenzer mit dem Widerstand R und den Sperrzellen SI und S2, z. B.
Selengleichrichter, der Steuereingang des Transistorverstärkers V angeschlossen. Dieser wird in Emitter- schaltung als Schalter betrieben. Bei jeweils nur einer Halbwelle der zwischen Emitter und Basis angelegten stark verzerrten Wechselspannung ausreichender Grösse kann im Emitter-Kollektorkreis durch den Wider- stand Ru und das Gleisstromrelais U ein Strom fliessen und bei einem ausreichenden Stromflusswinkel, der durch die Breite der verzerrten Halbwellen gegeben ist, das Relais zum Ansprechen bringen. In den ändern
Halbwellen sperrt der Transistor.
Der Kondensator Cu verhindert das Abfallen der Relais in diesen Halb-
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aus einem weichmagnetischen Material mit geringer Anfangspermeabilität bis zu der durch den Primärstrom 11 erzeugten Feldstärke, einem steilen Permeabilitätsanstieg bis zum Maximalwert in dem engen Feldstärkebereich zwischen den Primärströmen 11 und J2 und allmählich abfallender Permeabilität bei weiterer Erhöhung der Feldstärke.
In der Sekundärwicklung des Stromwandlersentstehenin beiden Halbwellen des sinusförmigen Primärstromes nadelförmige Spannungsimpulse, die den Transistorverstärker V steuern. Die ausgezogene Linie Ju = f (Ip) zeigt den Verlauf des arithmetischen Mittelwertes des Relaisstromes Juin Abhängigkeit vom Primärstrom des Stromwandlers. Der Transistor und seine Emitter-Kollektor-Spannung sind so gewählt, dass ein Emitter-Kollektor-Strom bei der zum Primärstrom 11 des Stromwandlers gehörigen Sekundärspannung Ul zu fliessen beginnt und etwa bei der zum Primärstrom Jn gehörigen Sekundärspannung Un seinen maximalen Wert erreicht.
Bei weiterer Erhöhung des Primärstromes auf die Werte J2 oder Jt kann sich dann nur noch der von der Breite der Spannungsimpulse abhängige Stromflusswinkel des Emitter-Kollektor-Stromes ändern. Die Sperrzellen SI und S2 verhindern, dass die Steuerspannung am Eingang des Verstärkers bei wechselndem Primärstrom wesentlich über den Wert Un ansteigt. Ist das Relais U so gewählt, dass sein An-- sprechstrom im oberen Teil des Steilanstieges der Kurve Ju = f (Jp) liegt, so kann die dargestellte Überwachungseinrichtung für einen Wechselstromkreis verwendet werden, in dem bei der höchsten vorhandenen Wechselspannung, d. h. bei Tagspannung, der Reststrom 11 und bei der niedrigsten Spannung, d. h. bei Nachtspannung, der Betriebsstrom Jn fliesst.
Durch die Verwendung des Transistorverstärkers als Schalter für das Relais U hat der Relaisstrom Ju bei dem bei der niedrigsten 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 annähernd konstant, auch wenn der Betriebsstrom sich wie bei dem dargestellten Beispiel etwa im Verhältnis 1 : 2 ändert. Steigt der Betriebsstrom wesentlich über den Wert Jt an, so wird die Erregung des Relais U wieder kleiner.
Dies ist darauf zurückzuführen, 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 Überwachungsrelais U nicht anspricht, wenn im Primärstromkreis des Stromwandlers W beim Anschalten der Betriebswechselspannung ein Gleichstrom von der Grössenordnung des Betriebswechselstromes fliesst. Unabhängig von der Stromrichtung des Gleichstromes sinkt infolge der
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Gleichstromvormagnetisierung die Permeabilität des Stromwandlerkemes 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 Ansprechen 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 erhöhen, dass der Stromwandler W mit zwei Wicklungen ausgerüstet ist, von denen je eine in die beiden Speiseleitungen des überwachten Stromkreises geschaltet ist.
PATENTANSPRÜCHE : I. Schaltungsanordnung zum Überwachen von Wechselstromkreisen mit veränderlicher Betriebsspannung, insbesondere Lichtsignalstromkreisen in Eisenbahnsignalanlagen, in denen im Störungsfallim Pri- märkreis eines Stromwandlers für die Überwachungseinrichtung ein Reststrom bestehen bleibt, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Stromwandlerkernes aus einem an sich bekannten weichmagnetischen Material, dessen Permeabilität bis zu einem Grenzwert der Feldstärke möglichst klein ist und bei Überschrei- ten dieses Grenzwertes innerhalb eines relativ 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 Steilanstieges der Permeabilität magnetisiert und die an die Sekundärseite des Stromwandlers angeschlossene Überwachungseinrichtung gerade anspricht.