DE1455423A1 - Kontaktloses Schaltelement fuer die Eisenbahnsicherungstechnik - Google Patents

Description

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DR. E ROEiTNER Patentanwalt« 1 L C C / O MÜNCHEN 8 ¹^vJItJ

Telefon 443753

[Dr.

Society Technique; pour I¹Industrie Nouvelle S.A. "STIN" ,

V β ν e y (Schweiz)

Kontaktloses Sehaltelement für die Eisenbahnsicherungstechnik.

Die meisten Einrichtungen der Eisenbahnsicherungstechnik werden auch heute noch mittels Kontakten von Relais, Magnetschalter^ und dergleichen gesteuert. Der Grund hiefür lie^fc in der Besonderheit der Eisenbahnsicherungstechnik, bei der sich jeder auftretende Fehler innerhalb einer Arbeitsperiode bemerkbar machen muss. Bei der Vorwendung von Relais mit zwangsläufig geführten Kontakten kann diese Forderung durch das Kinbeziehen von PrUfkontakten eines jeden Relais technisch einwandfrei erfüllt werden.

Dagegen entsprechen elektronische Bauelemente, wie Dioden, mit oder ohne Steuerelektroden, Transistoren usw. bekanntlich nur einkontaktigen Geräten, sodass die bisher angewandte Ueberwachung unmöglich ist. Elektronische Bauteile kommen daher nur in besonderen Apparaten zur Anwendung.

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Es wäre aber wünschenswert, die bekannte und ausgereifte Schaltungstechnik ebenfalls auf ein kontaktlosee Schema anwenden zu können, demkontaktlose oder zum mindesten kontaktarme Bauteile und Schaltungen werden mehr und mehr angestrebt, um den Unterhalt einer Anlage auf ein Mj»Hamm zu beschränken.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein kontaktlosee Schaltelement, das auf dem Prinzip des Tranaduktors beruht. Es handelt sich somit um die Anwendung eteuerbarer Magnetkerne, aber nicht um Äingkerne wie sie die Impulstechnik benötigt, sondern um Ring- oder Schenkelkerne zur Steuerung

elektrischen von stetig fliessenden/Strömen, also um ähnliche Kerne wie sie in der Starkstromtechnik verwendet werden.

Die zur Anwendung kommenden Transduktoren enthalten in bekannter Weise ferromagnetische Kerne sowie Arbeitswicklungen und können zusätzlich noch Sättigungewicklungen aufweisen· Das Wesen der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Transduktoren von einer einzigen Steuerwicklung umfasst sind·

Durch diese Massnahme wird die Steuerwirkung eines mehrkontaktigen Relais mit zwangsläufig geführten Ruhe- und Arbeitskontakten erreicht. Die gemeinsame Steuerwicklung entspricht der Relaiaspule, während steuerbare Transformatoren und Drosselspulen die Wirkung von Kontakten ausüben. Duroh die zusätzlichen Sättigungswicklungen lässt sich bewirken, dass sich einzelne Transduktoren wie Kontakte von Relais mit Selbsthaltung oder von polarisierten Relais ver-

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Öle aus steuerbaren Drosselspulen aufgebauten Transduktoren können so geschaltet sein, dass deren Impedanz durch einen Steuerstrom verändert «erden kann. Flieset kein Steuerstrom, so 1st die Drossel hochohmig, flieset ein Steuerstrom bestimmter Grosse, so wird die Drossel niederobJBig. In dieser Ausfuhrung entspricht der Transduktor einem Relais mit einem Arbeitekontakt. Mit diesem Element allein lässt sich aber nicht jede Schaltung aufbauen; als Ergänzung ist ein Schaltelement erforderlioh, dad dem Relais mit Ruhekontakt entspricht. Für den Bau dieses zweiten Schaltelementes kann der Transduktor in steuerbarer Transformatorschaltung verwendet werden, da die Ausgangsspannung dieses steuerbaren Transformators beim Fliessen eines bestimmten Steuerstromes verschwindet»

Das Wesen der Erfindung Bei anhand von Figuren nooh näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Transduktor als steuerbare Drosselspule mit ewei ferromagnetisohen Kernen 1 und 2, die je eine Arbeitswicklung 3 und 4 tragen. Diese beiden Wicklungen können zwischen den Klemmen 5 und 6 in Serie oder parallel geschaltet sein. Je eine weitere Wicklung 7 und 8 pro Kern (Klemmen 9 und 10) dient zur Aussteuerung des Traneduktore. Sie sind inbezug auf die Wicklungen 3 und 4 gegeneinander geschaltet, so dass an den Klemmen 9 und 10 keine Wechselspannung erscheint, auch wenn an den Klemmen 5 und 6 eine Wechselspannung angelegt wird. Flieset ein Gleichstrom

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durch die Steuerwicklungen 7 und 8, eo t&Wen die beiden Kerne 1 und 2 vormagnetisiert,, und die Impedanz Bwisohen den Klemmen 5 und 6 nimmt gegenüber dem Zustand ohne Steuerstrom ab. Das in der Iranßduktortechnik Übliche Symbol für diese Anordnung ist in Fig. 2 dem entsprechenden Relaissymbol der bisherigen PJisenbahnBicherungstechnilr gegenübergestellt. Die steuerbare Impedanz liegt beim Transduktor zwischen den Klemmen 13 und 14; beim Relais ent™ sprechen diese Anschlüsse den Klemmen 23 und 24 des Kontaktes.

Steuereingang des Transduktors ist der Anschluss an die Steuerwicklung 11 und 12; beim Heiais übernimmt die Spule mit den Anschlüssen 21 und 22 diese Funktion.

Eine konstruktive Vereinfachung des Transduktore ist indem nach Fig. 3 die Steuerwicklung 31 (Klemmen 37, 38) wn die beiden Kerne 32 und 33 gemeinsam gewickelt wird. JJio tfechselstromwicklungen 34 (Klemmen 35, 36) sind in Opposition miteinander zu schalten, damit in der Steuerwicklung 31 (Klemmen 37, 38) keine Weohselspannnung induziert wird.

Die Funktion des Ruhekontaktes bedarf eines invertierenden Elementes. Dazu könnte nach Fig. 4 die üeriesehaltung einer steuerbaren Drossel 41 mit einer festen Impedanz 42 dionon, Wird an die Klemmen 43 und 44 eine Wechselspannung· angelegt, so tritt bei nicht ausgesteuertem Transduktor eine Wechselspannung annähernd gleicher Grosse an den Klemmen 43 un-1 45, bei ausgesteuertem Transduktor an den Klemmen 44 und 45 au£. Die Wechselspannung an den Klemmen 43 und 45 bildet also sw·· Fliessen des Steuerstromes von Klemme 46 zu Klemme 47 oder zur Wechselspannung an den Klemmen 44 urd A3 die invsrse

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Funktion. Ein solches Schaltelement ist aber nicht fehlersicher, denn ain Untei'bruch zwischen den Klemmen 44 und 45 würde auch dann au einer Wechselspannung zwischen dienen beiden Klemmen führen, wenn der Steuerstrom fliesst. Dieser Haohteil kann behoben werden, indem der IVanfidukbor nicht als "steuerbax'e Drossel, sondern als steuerbarer Transformator gebaut wi.cd.

Nach Flg. 5 träj^t der steuerbare Transformator auf jedem seiner beiden Kerne zwei Wechseletromwicklungen 511> 541 und 521, 551. Davon wird ein Wicklungspaar (511, 521) und ein Vorwiders band 53 zwischen den Klemmen 51 und 52 an eine Wechselspannung gelegt, Am zweiten Wicklungspaar (541, 551) mil; den Klemmen Ή und 55 kann nur dann eine Wechselspannung erscheinen, wenn dar iJbeuerüfcroin {Klemmen 56» 57) des Transduktorü kleiner 1st als ein benbimmter Greii5?.^Trfert_o Gegenüber Kurzschlüssen über dem Vorwidersband 53 *isb auch dieses In-'vewlotiaelement nicht mibedingt fehlersicher. Damit dieser Nachteil behoben v/erden kann, sind nach Fig. 6 die Weoheel-

U 61I₉ 621 des steuerbaren Transformators den Kimmen 61 und 62 mit Widerstandsdraht gewickelt und der Vorwljlerstand 53 nach Fig. 5 ist weggelassen. Dan zweite Wicklmagspaar 631, 641 mit den Klemmen 63 und 64 Uj1 in der UbJJ. hen Welse ausgeführt. Dor Steuerstrom flieost libifp fJio Klemm(5n 65, 66.

FLg. 7 zeigt die lösung, um einen in beliebigen Schaltungokombinationen anwendbaren kontaktlosen Behälter mit Liuhekontaktfunktion izu erhalten. Entsprechend der Fig. 6 kann die Ausgangswioklung des Elementes (Klemmen 73, 74) über einen '

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Gleichrichter 77 eine steuerbare Drosselspule nach Fig. 2 aussteuern, deren Ausgangsklemmen mit 78 und 79 bezeichnet sind. Diet Klemmen für den Steuers brom heiascm Tj uncl 76»

Das Element mit Arbeitakontaktfunkbian nach X'ig. 2 kann nit einem Element mit Ruhokonbaktfunkfcirm nauh l^?ig. 7 zwangsläufig gekuppelt werden, indem die Steuerwlaklung dia· steuerbaren Drossel und die Steuer-Wicklung des steuerbaren Transformators gemeinsam um dio Magnetkerne der beiden Transduktoren gewickelt wird. Dieaea Eoü«truktioii£|prlnz:Lp ißt in Fig. 8 erläutert. 870 und 880 sind die zwei dargestellten Transduktoren. 81 und 82 bedeuten darin die beiden Magnetkerne der steuerbaren Drosselspule, S3 und 84 jene des steuerbaren Transformators, Dio StauorWiclrlung 85 luJ.b den Anschlüssen 851 und 852 int so &ewiökolt, dass ο.Lο fMratliche Kerne der beiden Transduktor on -iamfasst, Damit wird für alle Magnetkerne die gleiche Steuordurchflutung iri'sswiingeü* Die Arbeitswioklungen sind 86, 87 upd 88 (Ώ.«,'πωηοΐί Hol, B€2, Ö71, 872, 881, 882) und 89 ist öinö Sätbig;aiagawlikluns n?.t den Klemmen 891 und 892. Selbstverständlich können auch vrhr als nur· zwei Transdukfcoren von einer geme>.i.nsam0j,i Stouoi-TTicfolnug ausgesteuert werden und mehr ala ein Transduktor kanu ο Ina Sättigungswicklimg aufweisen.

Als Beispiel einoa kompliaiertoren Aufbauö3 ist im Pig« 9 das Schema eines statischen Schaltelementes mit awai Ruliokontakten (Klemmen 981 bis 984) und zwei Arbeitskontakben (Klemmen 991 bis 994) zusammen.mit dem analogen Relais (Klemmennuramern 981· bi3 994'). Ueber die Klemmen 995 und 996 kann eine Selbsthaltewicklung 997 gespeist werden. Boi

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den Eugeordneten Relais kontakt en 993* und 994' let die Selbsthaltung nicht dargestellt* Da die statischen Schalter mit Wechselstrom betrieben werden mlissen, let der gemeinsamen Steuerwicklung 956 ein Gleichrichter 955 vorgeschaltet, damit auch die Steuergrösse ein Wechselstrom sein kann. Die Klemmen für die Steuerspannung sind 95 und 96, während diejenigen der entsprechenden Relaisspule <55' und 96* sind. Die Wechselspannung für die Speisung der Transduktoren wird an die Klemmen 91 und 92 angelegt. Die Klemmen 93 und 94_f sowie der Gleichrichter 97 entsprechen den analogen Elementen der Fig. 7.

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Claims (4)

Fat ent anepr ilo he :

1. Eontaktloses Schaltelement für die Eisenbahnsicherungstechnik, unter Anwendung von Transduktoren, welche^in bekannter Weise) ferromagnetische Kerne (81 bis 84) und Arbeitawicklungen (86 bis 88) enthalten, sowie zusätzlich noch S&ttigungswicklungen (89) aufweisen können, dadurch gekennzeichnet^ dass mindestens zwei Transduktoren (870, 880) von einer einzigen Steuerwicklung (85) umfasst sind.

2. Statisches Schaltelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die gemeinsame Steuerwicklung (85) Transduktoren in steuerbarer Drosselschaltung (870) mit Transduktoren in steuerbarer Transformatorschaltung (880) gekuppelt sind.

3. Statisches Schaltelement nach Patentanspruch 2. dadurch gekennzeichnet, dass die gespeiste Arbeitswicklung (611, 621) der steuerbaren Transformatoren mit Widerstandsdraht ausgeführt ist.

4. Statisches Schaltelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einzelne der Transduktoren zusätzlich zur gemeinsamen Steuerwicklung (85) noch Sättigungswicklungen (89) aufweisen.

Socioto Technique pour 1^!Industrie Mouvelle S.A. "STIN"

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