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Schaltungsanordnung für Signalstromkreise im Eisenbahnsicherungswesen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Signalstromkreise im Eisenbahnsicherungswesen
unter Benutzung von Mitteln zum Phasenvergleich.
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In der Eisenbahnsignaltechnik wendet man häufig Schaltungen an, die
zweiphasige Motorrelais enthalten. Diese Motorrelais dienen dazu, Signale zu empfangen
und mit ihren Kontakten auf weitere Schaltungsanordnungen zu übertragen, wobei die
Phasenabhängigkeit gleichzeitig als Schutz gegen Fremdstrombeeinfiussung dient.
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Schaltungen mit derartigen Motorrelais sind zwar zuverlässig, jedoch
besitzt das Motorrelais an sich insofern Nachteile, als sein komplizierter. Kontaktbewegungsmechanismus
störungsanfällig ist.
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Eine bereits vorgeschlagene Schaltungsanordnung sieht vor, mit Hilfe
von Gleichrichterstrecken, die von einer Wechselspannung abwechselnd in Sperr-oder
Durchlaßrichtung beansprucht werden, so daß sie für eine zweite Wechselspannung
wie ein periodisch betätigter Kontakt wirken, eine Phasenempfindlichkeit zu schaffen,
die nicht die Nachteile des -bewegten Mechanismus besitzt. Diese Schaltungsanordnung
hat jedoch den Nachteil, daß bei Unterbrechung einer Gleichrichterstrecke der gleichgerichtete
Strom der steuernden Wechselspannung durch Transformator und Relais fließt und eine
falsche- Anzeige hervorrufen kann. Mit dem gleichen Mangel behaftet ist auch ein
phasenempfindlicher Wechselstrom-Magnetverstärker, gekennzeichnet durch eine in
einer Diagonalen _ Hilfswechselspannung gespeiste Brückenschaltung, von,. deren
anderer Diagöhalen der verstärkte WecNgIstrom entnommen wird und die in zwei aufeinariderfolgenden
Brückenzweigen zwei Eisenkerndrosseln enthält, die. durch den Gleichstrom zweier
Gleichrichter vormagnetisiert werden, und die wechselstromseitig an der -Reihenschaltung
der zu verstärkenden Wechselspannung und einer mit dieser gleichfrequenten und in-
ihrer Größe konstanten Hilfswechsel'spannüfg liegen, derart; 'daß für den einen-Gleichrichter
diese'T-Iilfwechselspannung additiv und für den anderen subtraktiv'der zu verstärkenden
Wechselspannugg ; überlagert, ist. Darüber hinaus ist eine zum; Phasenvergleich
bekanntgeworden dxe Sich; ,permeabilitätsgesteuerter Magnetverstärker' -bedient:'
Wie bek'ann't; ist'hierbei ein relativ hoher Aufwand steuerseitiger Leistung zur
Erreichung des erforderlichen Arbeitsstromes _ noil .
wendig.
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Bekannt ist auch eine Schaltungsanordnung, die Elektronenröhren zum
Phasenvergleich vorsieht. Derartige Röhren haben aber den Mangel einer verhältnismäßig
kurzen Lebensdauer. Gegenstand der Erfindung nun ist eine Schaltungs-' anordnung,
die die Mängel des Bekannten vermeidet. Erfindungsgemäß ' geschieht dies deiärt,
daß in die Arbeitsstromkreise fremderregter Magnetverstärker Verbraucher geschaltet
-sind-und die Steuerwickluhgeri direkt oder über eine-Phasenvergleichsschalting
mit Hilfe von Transformatoren und Gleichrichtern in Zweiwegschaltung an Wechseßspannqng
1iegeri..: Die erfindungsgemäßAchältungsünnordnurig besitzt nicht nur den Vorteil,
daß 'die 'störungs-- und er-' schleißanfälligen beweglichen Teile von lfötötrelais
vermieden werden auch keifte' Öleichicb-' teranordnung, mit den oben besc_ hriebenen@Nächteüen
benutzt. Darüber hinaus bringt'-die.. Schalt'uÜgsanärdnung-noch die an sich bekannten
Vortclle von fremderregten gegenüber selbsterregten, Magneeersifärkerri mit sich
sowie 'die dadurch erzielte '.erhälung dex Betriebssicherheit, falls eine Leitüieuäterbtechuhig
eintreten sollte. Durch des Fortfall vönleiehnc tern entsteht übexdies .. noch etiie
fet - ri@begrenz@e Lebensdauer: '" . . >#%- ... _ .@@ , . ,0- @ ... .
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Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung sei im folgenden an Hand
zeichnerischer Darstellungen einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert: In Fig.1
ist eine Schaltungsanordnung mit einem fremderregten Magnetverstärker dargestellt,
der zwei Spannungen Ust und U" vergleicht. Im Stromkreis des Relais 1 liegt eine
Arbeitswicklung 3 des Magnetverstärkers,
im Stromkreis des Relais
2 eine zweite Arbeitswicklung 4. Beide Stromkreise liegen parallel an einer
Wechselspannungsquelle UA. Der Magnetverstärker besitzt eine Steuerwicklung 5, die
an einer Steuerwechselspannung Ust liegt. Die Arbeitswicklungen 3 und
4 sollen in bekannter Weise so auf je einen Eisenkern gewickelt sein, daß
die in beiden Kernen entstehenden magnetischen Flüsse um 180° gegeneinander phasenverschoben
sind. Die Steuerwicklung ist so angeordnet, daß sie beide Arbeitswicklungen umschließt.
Relais 1 und 2 sind Wechselstromrelais.
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Liegt an der Steuerwicklung keine Spannung, so stellt der Magnetverstärker
einen derart großen Widerstand für den Arbeitsstrom dar, daß die Relais nur einen
kleinen Fehlstrom erhalten. Beim Anlegen einer Steuerwechselspannung dagegen wird
der Kern des Magnetverstärkers derart magnetisiert, daß je nach Phasenlage des Steuerstromes
der durch die eine oder andere Arbeitswicklung fließende Arbeitsstrom einen so hohen
Wert annimmt, daß das zugehörige Relais anzieht.
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Bei entsprechender Wahi der Magnetverstärkerwicklungen lassen sich
beliebig viele Phasenlagen unterscheiden. In ig. 2 ist beispielsweise die Schaltungsanordnung
für sechs verschiedene Phasenlagen dargestellt, bei der die sechs Arbeitswicklungen
6 bis 11 von der gemeinsamen Steuerwicklung 12 umfaßt werden.
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Eine Schaltungsanordnung, bei der die Rückwirkung des Arbeitswechselstromes
auf den Strom in der Steuerwicklung unschädilch gemacht ist, zeigt Fig. 3. Den beiden
Steuerwicklungen 13 und 14 des Magnetverstärkers ist eine Anordnung
zum Phasenvergleich 15 vorgeschaltet: Mit dieser an sich bekannten Schaltung wird
der Phasenvergleich zwischen der Steuerwechselspannung Ust und der Hilfswechselspannung
UH durchgeführt, so daß bei der einen Phasenlage der Steuerwicklung 13 und
bei der anderen der Steuerwicklung 14 Gleichstrom zugeführt wird, der den
Magnetverstärker in bekannter Weise entsprechend vormagnetisiert, so daß entweder
das Relais 16 oder das Relais 17 anzieht.
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In Fig. 4 ist die Magnetverstärkeranordnung ähnlich wie Fig1. Jedoch
nur für die Anzeige einer Phasenlage dargestellt. Diese Anordnung schließt jedoch
nicht aus, daß das Relais 1 zur Unzeit anzieht, wenn die Amplitude der Steuerspannung
sehr groß wird, der Magnetverstärker also übersteuert wird. Eine derartige übersteuerung
läßt sich beispielsweise dadurch verhindern, daß, wie in Fig: 5 dargestellt, der
Magnetverstärker mit einem bis zur Sättigung ausgesteuerten Kern mit kurzgeschlossener
Wicklung 19 versehen ist.
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Bei bestimmten Relais der Eisenbahnsicherungstechnik besteht die Forderung
nach einem hohen Abfallverhältnis. Die in Fig. 5 dargestellte Schaltungsanordnung'erfüllt
diese Bedingung, wenn ein an sich bekannter Amplitudenbegrenzer 18, der vor den
Steuereingang des Magnetverstärkers gesetzt wird, den Steuerstrom nur dann fließen
läßt, wenn die Steuerspannung Ust eine bestimmte Amplitude überschreitet. Fig. 6
stellt eine Anordnung mit einer als Schutz gegen Kurzschluß einer Wicklung wirkenden
verdoppelten Arbeitswicklung 20, 21 dar. Diese Wicklungen können, wie im
Ausführungsbeispiel, vor und hinter das Relais oder beide davor oder dahinter geschaltet
sein.
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Der in die Figuren eingezeichnete Widerstand R dient zur Begrenzung
des Steuerstromes.
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Als magnetische Materialien für diese Magnetverstärker werden solche
mit rechteckähnlicher Hystereses verwendet. Die Vormagnetisierung erfolgt hierbei
bis zur Sättigung oder bis in die Nähe derselben.
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Die Relais in den Arbeitsstromkreisen können sein: Wechselstromrelais,
Gleichstromrelais in Verbindung mit Gleichrichtern oder gepolte Relais mit mehreren
Ankerstellungen. Man kann die Verbraucher auch so anordnen, daß sie über Transformatoren,
deren Primärwicklungen im Arbeitsstromkreis des Magnetverstärkers liegen, gespeist
werden.