DE228575C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

■- Ju 228575 KLASSE 20 k. GRUPPE

. P. F. FEYTENS in MARSEILLE, Frankreich.

Brücke parallel zu einem Vergleichswiderstand geschaltet ist.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. November 1909 ab.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Prüfung des Isolationszustandes einzelner Leitungsabschnitte elektrischer Bahnen, bei welcher der zu prüfende Stromkreis in einer Wheatstoneschen Brücke mit einem parallel zu ihm geschalteten Widerstand verglichen wird, der ein Maß für den geringsten zulässigen Widerstand des zu untersuchenden Stromkreises bildet.

ίο Bei Schaltungen dieser Art kann es vorkommen, daß in den zu prüfenden Stromkreis ein Gegenstrom aus einer benachbarten Station oder einer benachbarten Speiseleitung eintritt. Die Erfindung bezweckt, solche Gegenströme für die Prüfung des Isolationszustandes nutzbar zu machen oder ihren Einfluß auf. die Brückenschaltung selbsttätig zu verhindern.

Dies wird erreicht durch einen Stromunterbrecher, welcher ,zwischen den zu prüfenden Stromkreis und die Brückenschaltung eingeschaltet ist und bei unzureichender Stärke des Gegenstromes, die einen mangelhaften Zustand des zu prüfenden Stromkreises voraussetzt, den Gegenstrom auf das Galvanoskop der Wheatstoneschen Brücke einwirken läßt, und zwar in demselben Sinne wie der Hauptstrom wirkt, während der Stromunterbrecher bei genügender Stärke des Gegenstromes den zu prüfenden Stromkreis von dem Galvanoskop abschaltet, so daß der Gegenstrom ohne Einfluß auf die Brückenschaltung bleibt.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, bei welchem zunächst im Interesse des Gesamtverständnisses eine im wesentlichen bekannte Brückenschaltung erläutert werden soll.

Der zu untersuchende Stromkreis bestehe aus dem Fahrdraht 7 nebst zugehöriger Speiseleitung, den Stromverbrauchern in den Wagen 11, den Schienen 8, der Leitung 9, welche die Schienen mit der negativen Sammelschiene 3 der Stromerzeugungsstation verbindet, und dem Anschluß der Speiseleitung, welche einen selbsttätigen Ausschalter 15 enthält, an die positive Sammelschiene 2 der Station. Der Ausschalter 15 sei geöffnet, so daß der Stromkreis stromlos ist:

Um diesen Stromkreis zu untersuchen, bringt man, ehe man den Ausschalter 15 wieder schließt, einen Doppelschalter 17 (rechts in der Mitte der Figur) gegen die Wirkung einer Feder 18 in die punktiert gezeichnete Stellung. Die Brücke 23 des Schalters 17 verbindet hierdurch eine an die positive Sammelschiene 2 der Stromquelle 1 angeschlossene Leitung 65 bei 19 mit dem Endpunkt 20 einer Leitung 66, die über einen Widerstand 48 bei 51 an die hintereinander geschalteten Widerstände 41 bis 43 und die parallel hierzu ge-

schalteten, in Reihe zueinander liegenden Widerstände 44 bis 47 angeschlossen ist. Der Widerstand 43 ist durch eine Leitung 63 mit der negativen Sammelschiene 3 verbunden.
Der Widerstand47 steht durch eine Leitung 71 mit einem Kontakt 26 und dieser durch eine Brücke 28 mit einem Kontakt 25 in Verbindung, der durch eine Leitung 67 an einen Kontakt 21 angeschlossen ist. Bei der punktierten Stellung des Schalters 17 ist der Kontakt 21 durch die Brücke 24 des Schalters mit dem Endpunkt 22 eines Leiters 64 verbunden, welcher an den Fahrdraht 7 oder die zugehörige Speiseleitung angeschlossen ist. An die Widerstände 41,44, welche zweckmäßig einander gleich sind, ist in den Endpunkten 50,52 ein Galvanoskop 31· gelegt, und zwar mittels Leitungen 55, 59, 56, von denen die beiden letzteren durch einen beweglichen Kontakt 37 miteinander verbunden sind.

Das Umlegen des Schalters 17 in die punktiert gezeichnete Lage hat also zur Folge, daß der Betriebsstrom von der positiven Sammelschiene 2 über die Leitung 65, die Brücke 23, die Leitung 66 und den Widerstand 48 dem Knotenpunkt 51 zugeführt wird und sich hier über die Widerstände 41 bis 43 und 44 bis 47 in der Weise verzweigt, daß ein Teil durch die Leitung" 63 der Sammelschiene 3 zugeführt wird, der andere Teil durch die Leitung 71, die Kontaktvorrichtung26, 28, 25, die Leitung 67, die Brücke 24 des Schalters 17, die Leitung 64, den Fahrdraht 7, die auf der Strecke befindlichen Wagen 11 und deren Stromverbraucher, die Schienen 8 und den Leiter 9 in die negative Sammelschiene 3 zurückfließt. Hierbei hängt es von dem Verhältnis der Widerstände dieser beiden Stromwege ab, ob das Galvanoskop 31 einen Zweigstrom empfängt und in welcher Richtung ein solcher Strom fließt.

Sind die Widerstände beider Wege gleich, so herrschen an den Punkten 50, 52 die gleichen Spannungen; das Galvanoskop 31 erhält keinen Strom und sein Zeiger 33 bleibt daher in Ruhe.

Ist der Widerstand des mit dem Leiter 9 in die Sammelschiene 3 mündenden Stromweges, welcher den zu prüfenden Stromkreis enthält, kleiner als der der anderen, mit der Leitung 63 an die Sammelschiene 3 . angeschlossenen Strombahn, so ist die Spannung an dem Punkt 52 kleiner als an dem Punkt 50; zwischen beiden Punkten besteht also eine Spannungsdifferenz, die einen Strom durch das Galvanoskop in der Richtung des Pfeiles I zur Folge hat. Dieser Strom bewirkt, daß der Zeiger 33 des Galvanoskops in der Richtung des Pfeiles II abgelenkt wird.

Wenn dagegen der Widerstand des den zu prüfenden Stromkreis enthaltenden Stromweges größer ist als der des anderen Stromweges, so ist die Spannung an dem Punkt 52 größer als an dem Punkt 50; das Galvanoskop empfängt daher einen in der Richtung des Pfeiles III fließenden Strom, so daß der Zeiger 33 in der durch den Pfeil IV bezeichneten Richtung ausschlägt.

Die beschriebene Schaltung stellt also eine Wheatstonesche Brücke dar, deren parallel geschaltete Leiter einerseits von dem Widerstand 41 und den Widerständen 42, 43 sowie der Leitung 63 gebildet werden, andererseits von dem Widerstand 44 und den Widerständen 45 bis 47 sowie der zwischen dem letzteren und der Sammelschiene 3 liegenden Strombahn ; 50 und 52 sind die beiden Punkte, zwischen welchen die das Galvanoskop enthaltende Brücke sich erstreckt. Die Widerstände 45 bis 47 und die zwischen dem letzteren und der Sammelschiene 3 liegende Strombahn, welche den zu prüfenden Stromkreis enthält, bilden den zu messenden Widerstand, die Widerstände 42, 43 nebst der Leitung 63 den-Vergleichswiderstand.

Die Differenz zwischen den Widerständen 42, 43 einerseits und den Widerständen 45 bis 47 andererseits ist dem Betrage des Gesamtwiderstandes gleich, welchen die Beleuchtungsstromkreise aller der Wagen zusammen aufweisen, die maximal im Augenblick einer automatischen Stromunterbrechung — z. B. durch Ausschalten eines oder mehrerer Automaten — eine solche zu untersuchende Teilstrecke belasten können. Die Differenz ist also dem geringsten zulässigen Widerstand gleich. (Motorstromkreise kommen, da in solchen Fällen stets ausgeschaltet, nicht in Frage.) Um diesen Betrag ist die Gesamtheit der Widerstände 45 bis 47 kleiner als die Summe der Widerstände 42, 43.

1st also der Widerstand des zu prüfenden Stromkreises gleich diesem Widerstandswert, so entspricht dies dem ersten der erwähnten drei Fälle, wo der Zeiger des Galvanoskops keine Ablenkung erfährt.

Wenn der Widerstand des zu prüfenden Stromkreises kleiner als obiger Widerstandswert, also geringer als zulässig ist, so trifft der zweite Fall zu, d. h. der Zeiger 33 schlägt in der Richtung des Pfeiles II aus.

Ist aber der Widerstand des zu unter- ■ suchenden Stromkreises größer als dieser Widerstandswert, so gilt der dritte Fall, wo der Zeiger 33 in der durch den Pfeil IV angedeuteten Richtung abgelenkt wird.

Kleiner als der erwähnte Widerstandswert darf der Widerstand des Stromkreises bei normalem Zustand der Anlage nicht sein; er muß ihm mindestens gleich sein. Der Stromkreis

hat daher nur dann einen der Betriebsspannung entsprechenden Isolationswert, wenn der Zeiger des Galvanoskops entweder in der Richtung des Pfeiles IV ausschlägt oder in der Ruhelage verbleibt. Dementsprechend ist das Galvanoskop an dem Skalenteil, welcher bei solchem Ausschlag vom Zeiger bestrichen wird, mit einer den betriebsfähigen Zustand des Stromkreises ausdrückenden Aufschrift,

ίο z. B. »Sicherheit«, versehen. Der Geltungsbereich dieser Aufschrift erstreckt sich also auch auf die Ruhelage des Zeigers 33. Für den entgegengesetzten Ausschlag, welcher einen mangelhaften Zustand des Stromkreises anzeigt, entsprechend der Pfeilrichtung II, mag das Wort »Gefahr« auf dem Instrument vermerkt sein.

Der Kontakt 37, welcher mit Rücksicht auf eine unten erläuterte Einrichtung beweglich ist, wird in folgender Weise mit dem Kontakt 39 der Leitung 59 in A^erbindung gehalten. Der die Widerstände 41 bis 43 durchfließende Strom erzeugt einen Spannungsunterschied zwischen den Punkten 50 und 49, so daß ein an diese Punkte durch Leitungen 57 und 58 angelegter Elektromagnet 36 erregt und das . mit ihm verbundene Kontaktstück 37 polarisiert wird. Zugleich wird durch den die A¥iderstände 44 bis 47 durchfließenden Strom eine Spannungsdifferenz zwischen den Punkten 53 und 54 hervorgerufen, so daß ein Elektromagnet 38 erregt wird, welcher durch Leitungen 61,62 an die Punkte 53, 54 angeschlossen ist und das Kontaktstück 37 so beeinflußt, daß es sich gegen den Kontakt 39 legt.

Es kann der Fall eintreten, daß beim Umlegen des Schalters 17 in die punktiert gezeichnete Stellung" ein den zu prüfenden Stromkreis durchfließender Strom bemerkbar wird, der von einer benachbarten Station oder einer benachbarten Speiseleitung ausgeht. Es kann z.B. der Strom der Station 4 in die beschriebene Schaltung übertreten, wenn der Schalter 16 geschlossen ist. Ein solcher Strom wird nun gemäß vorliegender Erfindung in der folgenden Weise für die Prüfung des zu untersuchenden Stromkreises nutzbar gemacht.

Die Brücke 28, welche die beiden Kontakte 25, 26 verbindet, ist an dem Kern eines SoIe^ noids 27 befestigt, dessen Spule einerseits durch eine Leitung 69 mit dem Kontakt 21, andererseits durch eine Leitung 70 mit der Leitung 63 verbunden ist. Die Leitung 69 enthält einen Widerstand 29. Der von der Stromerzeugungsstation 4 kommende Strom verläßt den Fahrdraht 7 oder die zugehörige Speiseleitung durch die Leitung 64, tritt bei 22 in die Brücke 24 des Schalters 17 über und verzweigt sich bei 21, so daß die Leitung 69 einen Zweigstrom empfängt. Ist der zu prüfende Stromkreis in betriebsfähigem Zustande, so daß keine übermäßigen Stromverluste eintreten, dann fällt die Spannung des von der Station 4 gelieferten Stromes nicht wesentlich ab, und es genügt in diesem Falle der in die Leitung 69 eintretende Teilstrom, um die Spule des Solenoids 27 wirksam zu erregen. Durch den Kern des letzteren wird die Brücke 28 von den Kontakten 25, 26 abgehoben, so daß die Verbindung der Leitung 71 mit dem Kontakt 25 unterbrochen, der zu prüfende Stromkreis also von dem Galvanoskop abgeschaltet wird. Dies hat zur Folge, daß das Galvanoskop 31 nur unter der Wirkung des von den Sammelschienen der Stromerzeugungsstelle ι kommenden Stromes steht, der sich bei 51 über den Widerstand 44 und die Widerstände 41, 42 verzweigt. Der durch den Widerstand 44 fließende Teilstrom durchläuft das Galvanoskop in der durch den Pfeil III angedeuteten Richtung, bewirkt also einen Ausschlag des Zeigers 33 in der Richtung des Pfeiles IV, so daß der Zeiger auf das Wort »Sicherheit« weist.

Wenn aber infolge von Fehlern im untersuchten ■ Stromkreis der von der Station 4 übertretende Strom seine Spannung bis unter die geringste zulässige Grenze einbüßt, bleibt das Solenoid 27 untätig, da in diesem Falle der dessen Spule ' durchfließende Strom zur wirksamen Erregung zu schwach ist. Der ge- ' schwächte Strom fließt dann über die Kontaktvorrichtung 25, 28, 26, die Leitung 71, die Widerstände 47 bis 44 und 41 bis 43 und die Leitung 63 zur Sammelschiene 3 der Station 1 und zur Station 4 zurück. Bei seinem Durchgang durch den Widerstand 42 wird zwischen den Punkten 50 und 49 eine Spannungsdifferenz entstehen, so daß ein Teilstrom durch die Leitung 57, die Wicklung des Elektromagneten 36 und die Leitung .58 fließt und das Kontaktstück 37 ebenso, wie oben erläutert, polarisiert. Ferner entsteht beim Durchgang des Stromes durch den Widerstand 46 eine Spannung'sdifferenz zwischen den Punkten 53 und 54, so daß ein Zweigstrom durch die Leitung 62, die Wicklung des Elektromagneten 38 und die Leitung 61 fließt. Da dieser Zweigstrom die umgekehrte Richtung hat wie der oben bereits erwähnte, so wird der Elektromagnet 38 hierdurch in dem Sinne erregt, daß er das polarisierte, bewegliche Kontaktstück 37 in Berührung mit dem Kontakt 40 einer an den Punkt 53 gelegten Leitung 60 bringt. Zugleich wird bei dem Durchgang des Stromes durch den. Widerstand 45 ein Spannungsunterschied zwischen den Punkten 52 und 53 hervorgerufen, der einen Zweigstrom durch die Leitung 60, die Kontakte 40, 37, die Lei-

tung 56, das Galvanoskop 31 und die Leitung" 55 veranlaßt. Dieser Strom tritt in der Richtung des Pfeiles I in das Galvanoskop ein und bewirkt mithin einen Ausschlag des Zeigers 33 in der Richtung des Pfeiles II, so daß der Zeiger auf das AVort »Gefahr« weist.

Damit der in die Widerstände 47 bis 44 eintretende Gegenstrom zur Wirkung kommen kann, muß er stärker sein als der ihm in dieser Strombahn entgegenfließende Teil des Hauptstromes; hierbei wird die Stärke des Gegenstromes um die des Hauptstromes verringert. Der Gegenstrom durchfließt dann die Widerstände 41 bis 43 sowie die Leitung 63 im Verein mit dem Teil des Hauptstromes, welcher bei 51 in diese Strombahn eintritt. Die Widerstände 41 bis 43 empfangen also in diesem Falle einen stärkeren Strom, als wenn nur der Hauptstrom zur Prüfung benutzt wird. Wie vorher dargelegt worden ist, dient der die Widerstände 41 bis 43 durchfließende Hauptstrom zur Erregung des Elektromagneten 36, der das Kontaktstück 37 polarisiert, so daß dieses durch die Wirkung des Elektromagneten 38 in Berührung mit dem Kontakt 39 gehalten wird. In dem vorliegenden Fall, wo der Gegenstrom den die Widerstände 41 bis 43 durchfließenden Strom verstärkt, wird also eine um so wirksamere Polarisation des Kontaktstückes 37 erfolgen.

Die punktierten Linien 72 und 73 geben solche Verluste an, denen der dem Stromkreis zufließende Strom unterworfen sein kann.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Schaltungsanordnung zur Prüfung ' des Isolationszustandes einzelner Leitungsabschnitte elektrischer Bahnen, bei welcher der zu prüfende Stromkreis in einer Wheatston eschen Brücke parallel zu einem Vergleichs widerstand geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zu prüfende Stromkreis an die Brückenschaltung mittels eines Stromunterbrechers (25, 26, 28) angelegt ist, welcher durch einen ihn durchfließenden Gegenstrom von gewisser, dem normalen Zustand des zu prüfenden Stromkreises entsprechender' Stärke den letzteren von der Brückenschaltung abschaltet, bei geschwächtem, einem fehlerhaften Zustand des zu prüfenden Stromkreises entsprechenden Gegenstrom aber unwirksam bleibt, so daß dieser die gleiche Wirkung auf das Galvonometer (31) der Brückenschaltung ausübt wie der Hauptstrom des Stromkreises bei dessen schadhaftem Zustande, zu dem Zweck, auch Gegenströme zur Prüfung des zu untersuchenden Stromkreises nutzbar zu machen oder deren Einfluß auf die Brückenschaltung zu verhindern.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.