DE2541249A1

DE2541249A1 - Anordnung zur temperaturerfassung bei elektrischen bremswiderstaenden

Info

Publication number: DE2541249A1
Application number: DE19752541249
Authority: DE
Inventors: Hugo Dipl Ing Klotz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-09-12
Filing date: 1975-09-12
Publication date: 1977-03-24

Description

Anordnung zur Temperaturerfassung bei
elektrischen Bremswiderständen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Temperaturerfassung bei elektrischen Bremswiderständen über die Variation des Widerstandswertes bei Temperaturänderungen, insbesondere für elektrische Bahnen.
Bremswiderstände bei elektrischen Bahnen des Nah- und Fernverkehrs sind teuer, insbesondere bei Lokomotiven. Sie dürfen nicht zu weit überlastet werden und müssen daher in ihrer Temperatur überwacht werden. Frühere Lösungen arbeiteten mit Biv metallschaltern, die in der Nähe.der ermittelten kritischen Stellen eines Widerstandes angeordnet wurden und dort im Wärmestrahlungs- oder Leitungsbereich bei Überschreitung eines bestimmten Temperaturwertes umschalteten und so Signal gaben. Diese Temperaturfeststellung an definierten Punkten ist nicht unproblematisch, weil die kritischen Stellen sich durch Wärmenestbildung während des Betriebes ändern bzw. verlagern können, so daß dann die maximalen Temperaturen nicht erfaßt werden können. Bei den heutigen Hochleistungswiderständen mit kleiner Zeitkonstante sind in den meisten Fällen solche Bimetallschalter darüber hinaus zu träge.
Sinnvoll ist es, die mittlere Temperatur des Gesamtwiderstandes zu erfassen.
Bei einer bekannten Lösung wird dabei von der ebenso bekannten Variation des Widerstandswertes bei Temperaturänderungen ausgegangen, wobei der Bremswiderstand Teil einer Widerstandsmeßbrücke ist. Die Widerstandsmeßbrücke wird durch den Bremswiderstand, einem Meßshunt und zwei Vergleichswiderständen gebildet. Die bei Erwärmung auftretende Verstimmung der Meßbrücke dient als Maß für die Widerstandsänderung und damit praktisch proportional der Temperaturänderung. Bei Widerstandsmaterial CrNi 3020 zum Beispiel entspricht eine Temperaturerhöhung von 100 C einer dreiprozentigen Widerstandserhöhung.
Diese Art der Temperaturerfassung ist jedoch aufwendig - man braucht mehrere Meß- und Vergleichswiderstände - und bringt insbesondere beim Abgleich Schwierigkeiten, weil der Bremswiderstand als zu messender Widerstand nur wenige Milliohm aufweist und die erforderlichen Kabelwiderstände mit in die Messung eingehen.
Zweck der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen mit der Aufgabe, eine Anordnung zur Temperaturerfassung bei elektrischen Bremswiderständen zu erstellen, die einfach im Aufbau und der Wartung ist und darüber hinaus genau arbeitet.
Ein weiterer Gesichtspunkt soll die Preiswürdigkeit sein.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung für eine Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Spannungs- und Stromwerte des Bremswiderstandes einem Operationsverstärker zur Quotientenbildung zugeführt werden, dessen Ausgangsspannung als temperaturabhängiger Wert an eine oder vorzugsweise mehrere Triggerstufen mit definierten Ansprechwerten und nachgeschalteten Melderelais gelegt ist.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist der Spannungsabfall am Bremswiderstand undein dem Bremstrom proportionaler Spannungswert einem Reihen-Meßshunt zu entnehmen und beide Meßgrößen sind an separate Eingänge des Operationsverstärkers geführt.
Es ist günstig, daß zur Auswertung in einer Zentrale eine galvanische Entkoppelung der Meßgrößen vom Hochspannungspotential mittels vor den Eingängen des Operationsverstärkers angeordneter Gleichstromwandler vorgesehen ist.
Will man die teueren Gleichstromwandler einsparen,oder auf eine zentrale Auswertung verzichten, wird man die Anordnung in der Nähe des zu überwachenden Bremswiderstandes belassen.
Es ist dann zweckmäßig, daß eine galvanische Entkoppelung der Anordnung über die Kontakte der als Hochspannungsrelais Xausgeführten Melderelais vorzusehen, wobei die Stromversorgung der elektronischen Auswertung galvanisch von der Batterie entkoppelt erfolgt.
Weitere Merkmale der Erfindung sind den Ansprüchen in Verbindung mit der erläuternden Zeichnung und der Beschreibung zu entnehmen.
Anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels in Blockbilddarstellung wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert.
In der Figur:ist mit 1 ein Bremswiderstand bezeichnet, der vom Bremsgleichstrom durchflossen wird und dessen Temperatur überwacht werden soll. Die Erfassung des Spannungsabfalls wird an den Anschlussklemmen des Widerstandes vorgenommen. Ein Spannungsteiler 2 setzt die Meßspannung auf einen für einen nachgeschalteten Gleichstromwandler 3 (Ubersetzungsverhältnis 1:1) brauchbaren Wert herab. In Reihe mit dem Bremswiderstand liegt ein Meßshunt 4 für eine stromwertproportionale Erfassung.
Die Abgriffe am Ndßshunt führen auf einen weiteren Gleichstromwandler 5 (2bersetzungsverhältnis l'.l). Die beiden Gleichstromwandler 3 und 5 dienen der galvanischen Trennung der gesamten folgenden Anordnung vom Hochspannungspotential, so dass die Auswertung in einem zentralen Steuerschrank erfolgen kann. Die von den Gleichstromwandlern abgegebenen Spannungen werden an getrennte Eingänge eines Operationsverstärkers 6 gelegt, wobei der Ausgangswert des Gleichspannungswandlers 5 noch über einen Verstärker 7 geführt wird. Die dem Ausgang des Operationsverstärkers 6 entnehmbare Spannung entspricht dem ständigen Quotienten U/I und steuert zwei Triggerstufen 8 und 9 verschiedenen Ansprechwertes.
Diese beaufschlagen ihrerseits Melderelais 10 und 11. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß beispielsweise erst das Melderelais 10 anspricht und eine Vorwarung gibt und daß erst bei weiterem Temperaturanstieg des Bremswiderstandes schließlich auch das Melderelais 11 anzieht und das elektrische Bremsen verbietet oder unmöglich macht. Es darf oder kann dann nur noch mit der Druckluftbremse weitergebremst werden. Die Bremswiderstände sind in den meisten Fällen fremdbelüftet. Fehlt die Lüftung aus irgendeinem Grunde, findet ebenfalls eine Überlastung durch Temperaturanstieg statt, obwohl Spannung und Strom richtige Werte zeigen. Der steigende Widerstand bei Erwärmung läßt auch hier eine rechtzeitige Maximalwerterkennung und Aufmerksammachung auf einen Fehler zu.
Zu einer wesentlichen Verbilligung der Anordnung kann man gelangen, wenn man auf die spezielle galvanische Trennung der Auswerte-Elektronik von dem Hochspannungspotential mittels der teueren Gleichstromwandler verzichtet. Die Auswerte-Elektronik liegt dann direkt auf Hochspannungspotential in der Nähe des Bremswiderstandes. Eine galvanische Entkoppelung erfolgt nur über die Kontakte der Melderelais 10 und 11, die als Hochspannungsrelais auszuführen sind. Die Stromversorgung der Auswerte-Elektronik muss dann å jedoch zusätzlich von der Batterie galvanisch entkoppelt werden.
DieAnordnung ist hier und für alle bekannten Anwenungsfälle für gleichstromdurchflossene Widerstände ausgeführt.
Pulsierende Ströme oder Wechselströme lassen sich jedoch prinzipiell ebenfalls verwerten. Die Strom- und Spannungswerte müssen zum Teil geglättet werden, so dass keine Nullwerte entstehen.
Bei Verwendung eines Operationsverstärkers ist es auch möglich, durch entsprechende Beschaltung, die den Temperatur-Widerstandsverlauf am Bremswiderstand über einen weiten Temperaturbereich berücksichtigt, statt einer Maximalwerterfassung eine stetige Temperaturanzeige zu bewirken. In diesem Fall würde an die Stelle der Bauelemente 8,9,10,11 ein Meßgerät treten.
6 Seiten Beschreibung 6 Patentansprüche 1 B1. Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: Anordnung zur Temperaturerfassung bei elektrischen Bremswiderständen über die Variation des Widerstandswertes bei Temperaturänderungen, insbesondere für elektrische Bahnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungs- (U) und Stromwerte (I) des Bremswiderstandes (1) einem Operationsverstärker (6) zur Quotientenbildung (U/I) zugeführt werden, dessen Ausgangsspannung als temperaturabhängiger Wert an eine oder vorzugsweise mehrere Triggerstufen (8,9) mit definierten Ansprechwerten und nachgeschalteten Melderelais (1O,1) gelegt ist.
2.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall am Bremswiderstand (1) und ein dem Bremsstrom proportionaler Spannungswert eine Reihen-Meßshunt (4) zu entnehmen ist und daß beide Meßgrößen an separate Eingänge des Operationsverstärkers (6) geführt sind.
3.) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung in einer Zentrale eine galvanische Entkoppelung der Meßgrößen vom Hochspannungspotential mittels vor den Eingängen des Operationsverstärkers (6) angeordneter Gleichstromwandler (3,5) vorgesehen ist.
4.) Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine galvanische Entkoppelung der Anordnung über die Kontakte der als Hochspannungsrelais ausgeführten Melderelais (10,11) vorgesehen ist, wobei die Stromversorgung der elektronischen Auswertung (Bauelemente 6,7,8,9) galvanisch von der Batterie entkoppelt erfolgt.
5.) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Hochspannungsrelais sogenannte Reedrelais vorgesehen sind.
6.) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines Operationsverstärkers (6) ein Dividierglied vorgesehen ist.