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Schalteinrichtung zur Überwachung einer Gleichstromanlage Die Erfindung
bezieht sich auf eine Schalteinrichtung zur Überwachung einer Gleichstromanlage,
z. B. einer Bahnanlage, welche Schalteinrichtung einen Impulswandler mit Eisenkern
aufweist, dessen Primärseite mit der Qteichstromanlage gekoppelt ist und dessen
Sekundarseite ein auf Impulse ansprechendes Auslösegerät aufweist1 das ein Schaltgerät
innerhalb dieser Gleichstromanlage betätigt oder eine Meldung auslöst.
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Eine derartige Schalteinrichtung ist bekannt. Sie dient als Schutz
einer Bahn-Gleichstromanlage gegen solche Kurzschlußströme, die kleiner sind als
die maximal auftretenden BetriebsströmeZ d. h. unterhalb des Stromlçertes liegen,auf
den das Schaitgerät, d. h. der Schalter zum Abschalten der Gleichstromanlage, eingestellt
ist, und daher von diesem Schalter nicht direkt erfaßt lferden. Ein solcher Betriebszustand
ergibt sich z. B. daml, wenn ein Kurzschluß am Ende der Leitung (Fahrleitung), d.
h. fern der SpeisestelleZ auftritt. Der dadurch verursachte Eurzschlußstrom ist
infolge des Leitungswider standes kleiner als der zur direkten Auslösung des Schal
ters erforderliche Auslösestrom und auch kleiner als der Anfahrstrom eines Zuges.
Die genannte Schalteinrichtung bewirkt nun, daß derartige Eurzschlußströme zur Ausschaltung
des Schalters führen, der Anfahrstrom jedoch, obwohl er größer ist als der Kurzschlußstrom1
den Schalter nicht auslöst. Dabei macht man sich die Tatsache zunutze, daß der durch
einen Kurzschlußimpuls in der Sekundärwicklung des Impulswandlers induzierte Spannungs
stoß infolge der Steilheit und Höhe dieser Impulse größer ist als die jeweils beim
Anfahren induzierten kleinen Spannungsstöße; diese sind einerseits kleiner als ein
Kurzschlußimpuls, da stufenweise hochgeschaltet wird1 und andererseits infolge der
Motorinduktivität weniger steil.
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Tritt also in der Leitung nine Stromerhöhung, z. B. infolge eines
Kurzschlusses am Ende der Leitung, auf, so
wird dabei über den Impulswandler,
dessen Primärwicklung in der Leitung liegt, in der Sekundärwicklung eine, Spannung
induziert. Ist diese induzierte Spannung gleich'oder größer als die Auslösespannung
des im Sekundärkreis liegenden Auslösegerätes, so spricht dieses an und betätigt
den in der Leitung liegenden Schalter, so daß die Leitung unterbrochen wird. Das
Auslösegerät weist z. B. ein Relais oder ein elektronisches Bauelement1 z. B. einen
Thyristor, auf.
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Durch das Zusammenwirken von Stromänderungsgeschwindig keit und Höhe
des Stromsprunges bei Anwesenheit eines Eisenkernes im Impulswandler wird erreicht,
daß nicht bei kleinen Strömen großer Steilheit, z. B. bei ohmschen Lasten, eine
Auslösung erfolgt, wie das bei einem eisenlosen Wandler der Fall wäre. Eine weitere
Beeinflussung des Wandlerverhaltens kann durch eine veränderliche Bürde über der
Sekundärwicklung erfolgen.
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Eine derartige Schalteinrichtung arbeitet so lange einwandfrei, wie
kein oder nur ein geringer Vorlaststrom fließt. Sobald jedoch ein größerer Vorlaststrom
fließt1 entsteht eine Vormagnetisierung und der Arbeitspunkt des Wandlers verschiebt
sich zum Gebiet der Sättigung hin. Damit ergibt sich eine kleinere induzierte Spannung,die
unter Umständen kleiner ist als die erforderliche Auslösespannung des A'slösegerätes,
so daß dieses nicht mehr anspricht. Eine Herabsetzung der Empfindlichkeit
des
Auslösegerätes ist nicht tvünschenswert,. da dieses dann auch auf die Spannungsimpulse
des Anfahrstromes ansprechen würde.
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Aufgabe der Erfindung ist, die Schalteinrichtung derart zu gestalten,
daß auch bei Vorhandensein eines hohen Vorlaststromes und einer damit bewirkten
hohen Vornagne tisierung ein einwandfreies Arbeiten der Einrichtung gewährleistet
ist, d. h. daß das Auslösegerät bei kleinen Kurzschlußströmen anspricht und daß
bei allenvorkommenden normalen Betriebszuständen keine Auslösung erfolgt.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei der eingangs genann ten Schalt
einrichtung im Sekundärkreis des Impulswandlers eine zusätzliche, gleichstromgespeiste
Wicklung vorgesehen ist, wodurch ein im Primärkreis fließender Vorlaststrom kompensiert
werden kann. Mittels dieser Schalteinrichtung -ist es möglich, unabhängig von den
Einflüssen eines Vorlaststromes, jeder Zeit hohe Stromsprünge von niedrigen. eindeutig
zu unterscheiden, wodurch eine hohe Betriebssicherheit erreicht wird. Die Höhe des
Vorlag netisierungsstromes wird dabei nach den Gegebenheiten der betreffenden Anlage
eingestellt.
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Der Vormagnetisierungsstrom ist ein Gleichstrom mit sehr geringer
Oberwelligkeit, wodurch eine Rückwirkung auf die Sekundärspannung vermieden wird.
Der Gleichstrom wird z. B. aus einer in de- Anlage vorhandehen Stromquelle entnommen,
wobei der Vormagnetisierungssçicklullg
vorzugsweise ein Kondensator
zur zusätzlichen Glättung parallelgeschaltet wird.
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Wird der vom Auslösegerät betätigte Schalter auf eine schon belastete
Strecke geschaltet, so besteht die Gefahr der Wiederauslösung des Schalters durch
den beim Zuschalten entstehenden hohen Stromsprung. Dies kann vermieden werden durch
eine zeitweise Herabsetzung der Empfindlichkeit des Auslösegerätes für eine Zeit
von etwa 20 bis 100 ms, und zwar durch eine Verkleinerung der Wandlerbürde. Zum
gleichen Zweck könnte man auch den Impulswandler sekundärseitig kurzschließen, allerdings
ist dann für die Einschaltzeit kein Schutz da.
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Eine Schwächung oder Sperrung des Auslösegerätes kann ebenfalls erforderlich
werden beim Überfahren einer Trennstelle zweier Strecken, weil dann die bis dahin
unbelastete Gleichstromquelle der neuen Strecke plötzlich stoßartig belastet wird.
Zu diesem Zweck ist an der Trennstelle parallel zu den Leitungen ein Beidraht gezogen,
der für die Zeit des Überfahrens die Leitungsspannung auf eine Verzögerungseinrichtung
gibt, wodurch eine Schwächung oder Sperrung des Auslösegerätes für eine bestimmte
Zeit bewirkt wird.
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Zur.Prüfung der gesamten Schalteinrichtung ist vorzugsweise sekundärseitig
eine weitere Wandlerwiclung vorgesehen, über die ein an einer Gleichspannungsquelle
liegender Kondensator über eine Prüftaste entladen werden
kann.
Damit ist es möglich, ein betriebsmäßiges Ansprechen nachzubilden. Bei genauer Auslegung
ist sogar das Eichen möglich.
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In der Zeichnung.ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes gemäß
der Erfindung in Form eines elelStrischer Schaltbildes dargestellt, und zwar in
Anwendung bei einer Gleichstrom-Bahnanlage.
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Die Bahnanlage eist eine Gleichstromleitung 10, 11 auf, die von einer
Gleichstromquelle 12 gespeist wird und von dieser durch eine7 Schalter 13 getrennt
werden kann. Im Zuge der Leitung 11 lieg-t eine Primärwicklung 14 eines Impulslfandlers
15, dessen Sekundäirseite drei Einzelwicklungen 16, 17 und 18 aufweist und zum Änschluß
eines Auslösegerätes dient. Die Wicklung 16 dient zur Steuerung eines im Auslösegerät
vorhandenen Relais 19, dessen Kontakte eine Betätigung des Schalters 13 bewirken.
Ein veränderlicher Widerstand 20 dient als Wandlerbürde, ein weiterer Widerstand
21 dient, in Reihe mit einem Kontakt 22, dazu, die induzierte Spannung des Wandlers
15 beim Zuschalten der Schalteinrichtung auf ein belastetes Netz zu schwächen. Das
Sciiwächeii oder Kurzschließen erfolgt über eine vom Schalter 13 betätigte Verzögerungseinrichtung.
Ebenso ist es mög lich, beim llberfahrcll einer iticht darges teIlten Trenllstelle
die Ansprechempfindlichkeit des Auslösegerates zu schwächen. Eine Möglichkeit dafitr
ist dizis Anbringen
eines Beidrahtes, der parallel zum Fahrdraht
liegt und beim Überfahren der Trennstelle die Fahrdrahtspannung auf eine Verzögerungseinrichtung
gibt, die für die Zeit des Überfahrens der Trennstelle durch Schließen des ontaktes
22 wirksam wird.
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Die gemaß der Erfindung vorgesehene Wicklung 17 erhält über einen
Widerstand 23 aus einer Gleichspannungsquelle 24, 25 einen Vormagnetisierungsstrom,
zu dessen Glättung ein gondensator 26 vorgesehen ist. Dampf ist es möglich, eine
Vormagnetisierung des Wandierkernes, die durch einen auf der Leitung 10, 11 fließenden
Vorlaststrom hervorgerufen wurde, zu kompensieren.
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Zur Prüfung- der gesamten Einrichtung ist ein Kondensator 27 vorgesehen,
der über eine Prüftaste 28 über die Wicklung 18 entladen werden kann. Der Kondensator
27 wird über einen Widerstand 29, der zur Begrenzung des Lade- und Kurzschlußstromes
dien, aufgeladen.
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7 Blatt Beschreibung 7 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnung Patentansprüche