DE3915706A1 - Spannungsmelderelais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannungsmelderelais zur Meldung einer vorhandenen Spannung mittels Kontakt­ gabe.

Das Spannungsmelderelais eignet sich vorzugsweise zur Überwachung der Fahrdrahtspannung zur Versorgung von Gleichstrombahnen.

Es ist allgemein bekannt, monostabile Relais als Span­ nungsmelderelais einzusetzen. Die Aufgabe eines Span­ nungsmelderelais ist es, eine vorhandene Spannung durch Kontaktgabe zu melden bzw. anzuzeigen. Die zu meldende Spannung wird dabei direkt an die Relaisspule gelegt. Überschreitet die angelegte Spannung einen Mindestwert, so wird das monostabile Relais von der Ruhestellung in die Arbeitsstellung geschaltet. Potentialfreie Relais­ kontakte können zur Spannungsmeldung herangezogen wer­ den.

Dabei bestimmt die zu überwachende Spannung gleichzeitig die zu fordernde elektrische Isolationsfestigkeit der Strecke Relaisspule - Relaiskontakte. Die einzuhaltende Prüfspannung beträgt beispielsweise 3,5 KV bei einer zu überwachenden Spannung von 1 KV. Relais mit derart hoher Prüfspannung sind jedoch nur mit hohen Kosten herstell­ bar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannungs­ melderelais anzugeben, das einerseits mit hoher Prüf­ spannung beaufschlagbar ist und das andererseits eine zuverlässige, verlustarme Kontaktgabe bei auftretender zu meldender Spannung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalem des Oberbegriffes dadurch gelöst, daß die zu meldende Span­ nung einem Stromtransformator zugeführt wird, der aus­ gangsseitig einen Relais-Ansteuerbaustein beaufschlagt, der wiederum ausgangsseitig über einen Kondensator min­ destens ein bistabiles Relais mit potentialfreien Re­ laiskontakten zur Spannungsmeldung ansteuert.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins­ besondere darin, daß das Spannungsmelderelais mit hoher Prüfspannung beaufschlagbar ist und trotzdem zur Meldung die Kontaktgabe durch ein Relais ermöglicht. Die Höhe der beaufschlagbaren Prüfspannung wird im wesentlichen durch den verwendeten Stromtransformator bestimmt. Der Relais-Ansteuerbaustein verhilft dem einzusetzenden bi­ stabilen Relais zu einem monostabilen Schaltverhalten. Hierdurch wird eine sehr verlustarme Betriebsweise des Spannungsmelderelais ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Spannungsmelderelais wird nachste­ hend anhand der in den Figuren dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Spannungsmelde­ relais,

Fig. 2 das Spannungsmelderelais zur Anzeige einer Wechselspannung.

In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau eines Spannungs­ melderelais dargestellt. Mit Ziffer 1 sind die positive Eingangsklemme 1 sowie mit Ziffer 2 die negative Ein­ gangsklemme 2 bezeichnet. Zwischen beiden Klemmen 1, 2 liegt die zu überwachende und zu meldende Gleichspannung U an. Die Eingangsklemme 1 ist über einen Vorwiderstand 3 mit der ersten Eingangsklemme eines Stromtransforma­ tors 4 (DC-Transformator) verbunden. Der Vorwiderstand 3 wandelt das Spannungssignal entsprechend U in ein Strom­ signal entsprechend Ie um. An die zweite Eingangsklemme dieses Stromtransformators 4 ist die negative Eingangs­ klemme 2 angeschlossen. Zwischen beiden Eingangsklemmen des Stromtransformators 4 ist eine Diode 5 in Sperrich­ tung angeordnet.

Der Stromtransformator 4 hat eine hohe Prüfspannung und überträgt den eingeprägten Eingangsstrom Ie potential­ frei und galvanisch getrennt im Verhältnis 1:1. Der Stromtransformator 4 benötigt keine Hilfsenergie. Seine erste Ausgangsklemme ist mit einer Leuchtdiode 6 verbun­ den, die andererseits über eine Spule 10 an die Klemme A eines Relais-Ansteuerbausteines 13 angeschlossen ist. Die Leuchtdiode 6 zeigt das Vorhandensein der Spannung U optisch an. Am Verbindungspunkt zwischen Leuchtdiode 6 und Spule 10 liegen ein Speicherkondensator 7, eine Ze­ nerdiode 8 und ein Entladewiderstand 9 für den Speicher­ kondensator 7. Die Bauelemente 7, 8, 9 sind andererseits mit der zweiten Ausgangsklemme des Stromtransformators 4 verbunden. Die Zenerdiode 8 dient zur Begrenzung der Spannung UC am Kondensator 7.

Am gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen Spule 10 und Klemme A des Relais-Ansteuerbausteins 13 liegen zwei Kondensatoren 11, 12, die andererseits, ebenso wie eine Klemme C des Relais-Ansteuerbausteins 13, an die zweite Ausgangsklemme des Stromtransformators 4 angeschlossen sind. Die Bauelemente 10, 11, 12 dienen zur Entstörung. Die Klemme B des Relais-Ansteuerbausteins 13 ist über einen Kondensator 14 mit zwei Relaisspulen 16, 28 zweier bistabiler Relais 15, 27 verbunden. Die zwei Relaisspu­ len 16, 28 liegen andererseits an der zweiten Ausgangs­ klemme des Stromtransformators 4.

Die erste Relaisspule 16 schaltet einen Umschalter mit den Relaiskontakten Wurzelkontakt 17, Öffnerkontakt 18 und Schließerkontakt 19. Der Wurzelkontakt 17 ist mit einer Speiseklemme 22 zur Einspeisung einer Signalspan­ nung, der Öffnerkontakt 18 mit einer Meldeklemme 24 so­ wie der Schließerkontakt 19 mit einer Meldeklemme 23 verbunden. Zwischen den Klemmen 22 und 23 bzw. 22 und 24 liegen jeweils VDR-Widerstände 20 bzw. 21 (spannungsab­ hängige Widerstände).

Die zweite Relaisspule 28 schaltet einen Umschalter mit den Relaiskontakten Wurzelkontakt 29, Öffnerkontakt 30 und Schließerkontakt 31. Der Wurzelkontakt 29 ist mit einer Speiseklemme 34 zur Einspeisung einer Signalspan­ nung, der Öffnerkontakt 30 mit einer Meldeklemme 36 sowie der Schließerkontakt 31 mit einer Meldeklemme 35 verbunden. Zwischen den Klemmen 34 und 35 bzw. 34 und 36 liegen jeweils VDR-Widerstände 32 bzw. 33.

Der Relais-Ansteuerbaustein 13 ist bekannt aus der Druckschrift SDS-Relais, Moderne Ansteuerung von Relais, IC-Baustein, November 1980 und gibt bistabilen Relais monostabiles Schaltverhalten. Der Relais-Ansteuerbau­ stein bewirkt, daß nach dem Einschaltvorgang (Relais schalten von der Ruhestellung in die Arbeitsstellung) nur noch ein geringer Leckstrom fließt und spart deshalb Betriebsleistung ein. Dabei ist die Kapazität des Kon­ densators 14 unter Berücksichtigung des Spulenwiderstan­ des der Relaisspulen 16, 28 so groß zu wählen, daß die Ladezeitkonstante im Bereich der Ansprechzeit der Relais 15, 27 liegt. Hierdurch wird der Stromverbrauch beim Anlegen der Erregerspannung im wesentlichen auf die An­ sprechzeit der Relais begrenzt. Wird die Erregerspannung unterbrochen, so entlädt sich der Kondensator 14 über den Ansteuerbaustein 13. Dabei werden die Relais in Ge­ genrichtung erregt und schalten in ihre Ausgangslage zurück (Relais schalten von der Arbeitsstellung in die Ruhestellung).

Da das Meßsignal, d.h. der Eingangsstrom Ie, sehr klein ist, ist der Speisekondensator 7 zur Zwischenspeicherung der Ladung eingefügt. Wird nach Anlegen der Spannung U an den Eingangsklemmen 1, 2 nach einer Einschaltverzöge­ rungszeit tE von z.B. 1,5 sec. ein vorgegebener Ein­ schalt-Spannungswert am Kondensator 7 erreicht, so gibt der Relais-Ansteuerbaustein 13 über den Kondensator 14 lediglich einen Stromimpuls auf die Relais 15, 27 und schaltet diese in die Arbeitsstellung. Ein Betrieb nor­ maler, monostabiler Relais wäre mit dem geringen Ein­ gangsstrom Ie nicht möglich.

Wenn die Spannung U zwischen den Eingangsklemmen unter­ brochen ist, so sinkt die Spannung am Kondensator 7 nach einer Ausschaltverzögerungszeit tA von z.B. 4 sec. un­ terhalb eines Ausschaltspannungswertes, da sich der Kon­ densator 7 über den Entladewiderstand 9 entlädt. Folg­ lich werden, wie bereits erwähnt, die Relais 15, 27 mit­ tels der im Kondensator 14 gespeicherten Energie in die Ruhestellung zurückgeschaltet. Bei Überwachung der Fahr­ drahtspannung mit dem Spannungsmelderelais werden durch die Wirkung des Speicherkondensators 7 vorteilhaft Span­ nungseinbrüche bis zu einer der Ausschaltverzögerungs­ zeit tA entsprechenden Dauer nicht registriert.

Das in Fig. 1 dargestellte Spannungsmelderelais eignet sich zur Überwachung und Anzeige einer Gleichspannung. Soll jedoch die Wechselspannung eines Drehspannungsnet­ zes überwacht werden, so ist das vorstehend beschriebene Spannungsmelderelais hierzu ebenfalls geeignet. Es ist lediglich zusätzlich ein dreiphasiger Gleichrichter 38 vorzusehen, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Drehspan­ nungsanschlüsse 37 des Gleichrichters 38 werden mit der zu überwachenden Drehspannung beaufschlagt, während die Gleichspannungsanschlüsse des Gleichrichters 38 mit den Eingangsklemmen 1, 2 des Spannungsmelderelais 39 zu ver­ binden sind.

Claims (5)

1. Spannungsmelderelais zur Meldung einer vorhand­ enen Spannung mittels Kontaktgabe, dadurch gekennzeich­ net, daß die zu meldende Spannung (U) einem Stromtrans­ formator (4) zugeführt wird, der ausgangsseitig einen Relais-Ansteuerbaustein (13) beaufschlagt, der wiederum ausgangsseitig über einen Kondensator (14) mindestens ein bistabiles Relais (15, 27) mit potentialfreien Re­ laiskontakten (22 bis 24, 34 bis 36) zur Spannungsmel­ dung ansteuert.

2. Spannungsmelderelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu meldende Spannung (U) dem Stromtransformator (4) über einen Vorwiderstand (3) zu­ geführt wird.

3. Spannungsmelderelais nach Anspruch 1/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromtransformator (4) ausgangsseitig mit einem Speicherkondensator (7) be­ schaltet ist.

4. Spannungsmelderelais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Speicherkondensator (7) ein Ent­ ladewiderstand (9) parallel liegt.

5. Spannungsmelderelais nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromtransformator (4) ausgangsseitig mit einer Leucht­ diode (6) beschaltet ist.