DE1060471B - Schutz und/oder Steueranordnung, insbesondere fuer elektrische Speiseanlagen in Betrieben unter Tage - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, elektrische Speiseleitungen in Betrieben unter Tage mit einer Schutzeinrichtung auszurüsten, die aus einer am Anfang mit Wechselstrom gespeisten und am Ende über einen Gleichrichter abgeschlossenen Leiterschleife besteht. Ein in dieser Leiterschleife angeordnetes Relais, dem eine Kapazität parallel geschaltet sein kann, dient dazu, Fehler in dieser Leiterschleife, die entweder in einem Bruch eines Leiters oder in einem Schluß zwischen den beiden Leitern bestehen können, zur Anzeige zu bringen oder auf Grund solcher Fehler die zu überwachende Leitung abzuschalten. Eine derartige Anordnung kann auch durch Einbau von Schaltern im Zuge der Leiterschleife für Steuerzwecke verwendet werden.

Diese Anordnung arbeitet so, daß in der Induktivität der Relaisspule zusammen mit der Kapazität der Gleichstrommittelwert aus der angelegten Halbwellenspannung verarbeitet wird. Das ist, bedingt durch die Zeitkonstante des LC-Kreises, mit einer Zeitverzögerung verbunden. Die mechanischen Konstanten (Federung) des Relais dienen als Vergleichsmaß stab für den Stromkreis. Die Anordnung ist dementsprechend weitgehend von den mechanischen und elektrischen Daten des Relais und ihrer zeitlichen Konstanz sowie von der angelegten Spannung abhängig.

Weiterhin erfordern es die Verhältnisse im Betriebe unter Tage, daß eine solche Schutz- oder Steueranordnung eigensicher ist, d. h. daß durch die im Fehlerfall auftretenden Funken eine Zündung explosiver Gase nicht bewirkt werden kann. Diese Forderung macht entweder hochohmige Begrenzungswiderstände oder niedere Speisespannungen notwendig. Man ist deshalb für solche Anlagen auf die Anwendung empfindlicher Relais oder von Verstärkerstufen angewiesen. Beides ist aber mit erheblichen Nachteilen verbunden. Die notwendigen Steuerleistungen auch empfindlicher Relais liegen in der Größenordnung der zur Verfügung stehenden Steuerenergie, so daß irgendwelche Kompensationsschaltungen nicht möglich sind. Dazu kommt, daß solche Relais als ausgesprochene Schaltrelais mit recht hohen Toleranzen der Ansprech- und Abfallwerte behaftet sind. Temperaturschwankungen, Alterungen, Hysteresisfehler usw. vergrößern diesen Wert manchmal beträchtlich. Röhrenschaltungen dagegen haben den schwerwiegenden Nachteil der begrenzten Lebensdauer. Alle diese Nachteile der bekannten Schutz- und Steueranordnung dieser Art werden durch die Erfindung vermieden, die eine möglichst einfache Anordnung mit praktisch unbegrenzter Lebensdauer schafft, die darüber hinaus aus einfachen handelsüblichen Bauelementen aufgebaut werden kann.

Die Erfindung, die eine Schutz- oder Steueranordnung, insbesondere für elektrische Speiseanlagen

Schutz und/oder Steueranordnung,
insbesondere für elektrische Speiseanlagen in Betrieben unter Tage

Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke
Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Rudolf Streich, Berlin-Zehlendorf,
ist als Erfinder genannt worden

in Betrieben unter Tage mit einer am Anfang aus einer Wechselstromquelle gespeisten und am Ende über einen Gleichrichter abgeschlossenen Schleife betrifft, besteht darin, daß in jeder Periode der Momentanwert der Spannung erfaßt wird und bei Uberschreiten eines Mindestwertes ein Schaltglied beeinflußt, das gegebenenfalls über Zwischenglieder mit Abfallverzögerung einen Einschaltimpuls für den Hauptschalter liefert.

Eine Anordnung gemäß der Erfindung arbeitet also im Gegensatz zu allen bekannten Überwachungsanordnungen, die den Zustand der überwachten Leitung kontinuierlich überwachen und nur bei Auftreten eines Fehlers ansprechen, so, daß die Überwachung in jeder Periode neu erfolgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform einer solchen Schutz- und/oder Steueranordnung gemäß der Erfindung wird der Momentanwert der Spannung an einem Meßwiderstand in der Leiterschleife abgegriffen. Dieser Wert kann dann beispielsweise mit einer konstanten Gleichspannung verglichen werden. Besonders vorteilhaft kann dies unter Verwendung von Transistoren geschehen. Die Schaltung ist jedoch nicht an die Verwendung von Transistoren gebunden, grundsätzlich kann sie auch mit Röhren, Stromtoren, Kaltkathodenschaltrohren od. dgl. aufgebaut werden.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, die ein Schaltbild einer Anordnung gemäß der Erfindung darstellt.

Die Leiter 1 und 2 werden am Anfang aus einer Spannungsquelle 3 mit Wechselstrom gespeist und

909 559/319

Claims (1)

sind am Ende über einen Gleichrichter 4 miteinander verbunden. Diese Leiterschleife kann zu dem Schutzsystem einer beweglichen Speiseleitung zur Überwachung auf äußere Fehler gehören oder aber auch eine Steueranordnung zur Steuerung von Geräten, Signalanlagen od. dgl. bilden. Im letzteren Falle werden im Zuge der Schleife, beispielsweise am Ende, Steuerschalter 5 vorgesehen. In dem Leiter 2 ist der Meßwiderstand 6 angeordnet, der zur Lieferung des zur Betätigung des Hauptschalters dienenden Spannungsabfalls dient. Der Spannungsabfall an dem Widerstand 6 wird mit einer konstanten Gleichspannung verglichen. Als \rergleichswert dient bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der von der Gleichspannungsquelle 7 in dem Widerstand 8 hervorgerufene Spannungsabfall. Der Spannungsvergleich erfolgt bei dem dargestellten Beispiel mit Hilfe des Transistors 9, der die freien Enden der Widerstände 6 und 8 überbrückt. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß durch den Spannungsabfall im Wider- ao stand 8 bei stromlosem Meßwiderstand 6 der Emitter negative Spannung gegen die Basis bekommt. Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: In jeder Periode entsteht am Meßwiderstand 6 während einer Halbwelle ein Spannungsabfall, die andere Halbwelle ist durch den Gleichrichter 4 am Ende der Leiterschleife unterdrückt. Die Wahl der Widerstände 6 und 8 und der Spannungen der Stromquellen 3 und 7 ist so getroffen, daß der Maximalwert des Spannungsabfalls an dem Meßwiderstand 6 etwas größer ist als der Spannungsabfall an dem Widerstand 8. Sobald der Spannungsabfall an dem Widerstand 6 in jeder Periode den Spannungsabfall in dem Widerstand 8 übersteigt, wird die Basis des Transistors 9 negativ gegen den Emitter, so daß der Transistor in seiner Emitter-Kollektor-Strecke leitend wird und dadurch ein Schaltvorgang eingeleitet werden kann. Dieser Einschaltimpuls wiederholt sich bei ordnungsgemäßem Zustand der Schleife in jeder Periode. Es ist daher nur dafür zu sorgen, daß durch die Trägheit oder eine geeignete Verzögerung des Abfalls eines der SchaltgHeder das Abfallen des Schalters erst nach einer Periode erfolgen kann. Ist dagegen einer der Leiter der Schleife unterbrachen, so daß in dieser kein Strom fließen kann und damit auch an dem Meßwiderstand ein Spannungsabfall nicht auftritt, erhält der Hauptschalter keinen Einschaltbefehl. Es ist daher in einem solchen Falle nicht möglich, die zu überwachende Leitung in Betrieb zu nehmen bzw. über die Steuerleitung einen Schaltbefehl zu übermitteln. Um dies auch für den Fall eines Schlusses zwischen den beiden Leitern 1 und 2 zu verhindern, ist der Meßwiderstand 6 durch einen Kondensator 10 überbrückt. Das hat die Wirkung, daß bei einem Schluß zwischen den beiden Leitern, der in der Zeichnung durch den Fehlerwiderstand 12 angedeutet ist, der dann entstehende Wechselstrom einen Weg so kleinen Widerstandes findet, daß im Meßwiderstand 6 die entsprechenden Wechselspannungshalbwellen in jedem Fall kleiner sind als der Gleichspannungsanteil bei geschlossenem Trockengleichrichter 4 am Ende der Leitung. Auch in diesem Fall erhält dann der Hauptschalter keinen Einschaltbefehl. 6g Von dem Transistor 9 kann das zur Steuerung des Hauptschalters dienende Relais 13 über geeignete Zwischenglieder beeinflußt werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierfür eine Transistor-Kippschaltung mit den Transistoren 14 und 15 gewählt. Bei einwandfreiem Zustand der Meß- oder Steuerleitung 1, 2 kann diese Anordnung in jeder Periode einmal in den Einschaltzustand kippen, und der gegebene Befehl wird bis zur Rückstellung des Steuerkreises aufrechterhalten. Diese Rückstellung könnte durch ein i?C-Glied durchgeführt werden. Um hierbei jede Verzögerung zu vermeiden, wird die Basis des Transistors 14 über einen Trockengleichrichter 16 und einen Widerstand 17 an eine passende Wechselspannung gelegt. Zu Beginn jeder neuen Periode wird dann über diesen Stromkreis die Basis des Transistors 14 negativ gemacht. Der Steuerkreis kann also in die Ruhelage zurückspringen, um wenige Millisekunden später durch die inzwischen angestiegene Meßspannung an dem Meßwiderstand 6 über den Transistor 9 wieder einzuschalten. Um jedoch ein Ausschalten und Wiedereinschalten des Hauptschalters in jeder Periode zu verhüten, wird in der Schaltung eine Verzögerung vorgesehen. Dies wird durch den Gleichrichter 18 erreicht, der die Spule des Relais 13 überbrückt. Da die Steuereinrichtung von Periode zu Periode anspricht, könnte sie auch durch sehr kurzzeitig auftretende Fehler beeinflußt werden. Insbesondere an den Ansprechgrenzen, wenn also ein Fehlerwiderstand aufgetreten ist, genügt unter Umständen der Spannungseinbruch durch den Rush beim Einschalten eines Motors oder eines Transformators, um für eine oder mehrere Perioden das Einschaltkommando zu unterbrechen. Solche sehr kurzzeitigen Störungen wirken sich unangenehm aus und sollten vermieden werden. Das kann am einfachsten dadurch geschehen, daß der Ansprechwert im eingeschalteten und im ausgeschalteten Zustand des Hauptstromkreises verschieden gewählt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Vergleichsspannung am Widerstand 8 dadurch verändert, daß ihm durch einen Hilfskontakt 21 am Steuerrelais ein weiterer Widerstand 22 parallel geschaltet wird. Bei angezogenem Steuerrelais ist die Vergleichsspannung also um einen gewissen Wert kleiner geworden, so daß die Ansprechwerte der Schaltung bei angezogenem oder abgefallenem Steuerrelais verschieden sind. Es ist selbstverständlich möglich, auch auf andere Weise, z. B. durch einen Eingriff in die Kippschaltung, eine solche Verschiebung zu erreichen. Um diese Anordnung von Spannungsschwankungen der Meß spannung unabhängig zu machen, empfiehlt es sich, die Vergleichsspannung 7, wie angedeutet, über einen Transformator und Gleichrichter dem gleichen Netz zu entnehmen wie die Meßspannung 3. Zur Begrenzung des Stromes in dem Meßkreis kann weiterhin ein Begrenzungswiderstand 19 sowie gegebenenfalls ein Einstellwiderstand 20 in den Zug der Leitung 1, 2 eingeschaltet werden. Durch geeignete Bemessung der Schaltungselemente, insbesondere Abstimmung der verschiedenen Widerstände, ist es möglich, die Charakteristik der Anordnung weitgehend zu beeinflussen und damit den unterschiedlichsten Bedingungen anzupassen. Patentansprüche:

1. Schutz- und/oder Steueranordnung, insbesondere für elektrische Speiseanlagen in Betrieben unter Tage, mit einer am Anfang aus einer Wechselstromquelle gespeisten und am Ende über einen Gleichrichter abgeschlossenen Leiterschleife, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Periode der Momentanwert der Spannung oder des Stromes