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Vorrichtung zur Fernüberwachung und Fernanzeige von Schalt- und Regelorganen
mit Hilfe von Kontaktarmen, die gleichzeitig über eine Reihe von Kontakten laufen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kontrolle der Stellung von Schaltern,
beispielsweise Ausschaltern von elektrischen Leitungen, die örtlich beliebig in
einem größeren Leitungsnetze verteilt angeordnet sind und die in der Regel von Hand,
bei außergewöhnlichen Betriebszuständen aber selbsttätig durch bekannte Schutzschaltungen
betätigt werden können. Die Kontrolle sämtlicher Schalter in dein Leitungsnetz soll
von einem einzigen Platze aus geschehen, damit die Verteilung der Belastung auf
die einzelnen Leitungsstrecken jederzeit übersehen werden kann. Das System einer
solchen Überwachung räumlich weit getrennter und gänzlich unabhängig voneinander
arbeitender Teile wie der verschiedenen Ausschalter eines elektrischen Verteilungsnetzes
kann natürlich auch bei anderen Netzen, die etwa mit Wasser, Gas oder Druckluft
arbeiten, verwendet werden, überhaupt in jeder Anlage, auf der die Tätigkeit einer
größeren Anzahl gleichartiger Schalt- oder Regelorgane von einem Platz aus überwacht
werden soll, Es ist bekannt, eine Verbindungsleitung zwischen zwei Stationen durch
übereinstimmend umlaufende Kontaktarme an den Enden der Leitung nacheinander mit
verschiedenen zusammengehörigen Geräten der beiden Stationen zu verbinden. Gemäß
der Erfindung «-erden nun die Verbindungsleitungen zwischen den Stationen in beiden
Stationen durch die gleichzeitig umlaufenden Kontaktarme doppelpolig an- und abgeschaltet.
Über die Verbindungsleitungen können dann die Stellungen von örtlich verteilten
Schaltern eines Leitungsnetzes, die unabhängig voneinander betätigt werden können,
übertragen werden. Die Anzeige der Stellungen sämtlicher Schalter erfolgt dann dauernd.
Der Antrieb der Kontaktarme kann durch Uhrwerke erfolgen. Bei jeder Stellung der
Kontakte ist dann am Anfang der Leitungen der Geber eines der zu überwachenden Schalter
angeschlossen und am Ende der diesem Schalter zugehörige Empfänger. Die dabei erfolgende
Einstellung jedes Empfängers wird selbsttätig bis zur nächsten Einschaltung aufrechterhalten.
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Die Abb. i zeigt schematisch an Hand eines Beispiels den Grundgedanken
der Erfindung. Von den Gebern i, i', i" der Schalter s, s', s" usw. und von den
zugehörigen Empfängern 2, a', 2" sind nur drei dargestellt. Jeder Geber i, i' .
. . liegt mit seinen beiden Polen an je einem Kontakt 3, 4, 3', 4' zweier Kontaktreihen,
über die Kontaktarme 5 und 6 hinwegstreichen. Diese sind mit den Anfangspunkten
7, 8 zweier Fernleitungen
9, io, die zu der Überwachungsstelle
führen, verbunden. Mit den Endpunkten 11, 12 dieser Fernleitungen 9, io sind zwei
Kontaktarme 13, 14 verbunden, von denen jeder wieder über eine Reihe von Kontakten
15, 15', 16, 16'... streicht. Der zum Geber i gehörige Empfänger 2 ist an die Kontakte
15, 16 gelegt, die von den Armen 13, 14 in demselben Zeitpunkt berührt werden, in
dem die Kontaktarme 5, 6 die zum Geber z gehörigen Kontaktstücke 3, 4 berühren.
Der gemeinname Antrieb aller vier Kurbelarme 5, 6, 13, 14 kann beispielsweise durch
Steigräder 17 mit Klinkvorrichtungen 18, die von Elektromagneten i9 gesteuert werden,
erfolgen, wobei die Elektromagnete i9 über einen gemeinsamen, periodisch wirkenden
Unterbrecher 2o von einer gemeinsamen Stromquelle 21 aus erregt werden. Der den
Unterbrecher 2o bewegende Motor ist bei 22 angedeutet. An Stelle der völlig getrennten
Geber i, i' .. . der schematischen Darstellung in der Abb. i werden vorzugsweise
Geberstellen mit einer gemeinsamen Stromquelle verwendet, die je nach der Stellung
des den Geber betätigenden Schalters mit verschiedener Polung an die Kontakte 3,
4 angeschlossen wird.
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Die Abb.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser Gebervorrichtung in
schematischer Darstellung. Mit den Schaltern s, s' in der Abb. i entsprechenden
Schalthebeln 23, 23' usw. mechanisch verbunden sind Kontaktträger 24, 24' usw. mit
j e zwei Kontakten 15, 26, die an die beiden Pole einer Hilfsstromquelle 27 angeschlossen
sind. jedem Kontakt 25, 26 stehen beiderseits in Richtung der Bewegung des Schalthebels
23, 23' Gegenkontakte 28, 31 gegenüber, die an die Leitungen der zugehörigen Kontakte
3-4, 3'-4' usw. angeschlossen sind. Diese Kontakte sind unter sich derartig verbunden,
daß sie zusammen mit den Kontakten 25, 26 einen Polwender bilden. Bei geschlossenem
Schalter 23, 23' werden die Batteriepole an die Gegenkontakte 28, 29 gelegt, wobei
der positive Batteriepol an den Kontakt 4 und der negative an den Kontakt 3 gelegt
wird. Bei geöffnetem Schalder zugehörigen Kontakte 3, 4, 3 ; 4' usw. andie Gegenkontakte
30, 31, wobei der positive Pol an 3, der negative an 4 gelegt wird. Bei geöffnetem
Schalter 23 verläuft der Strom von dem oberen positiven Pol der Batterie 27 (Abb.
2) über den Kontakt 25 zum Gegenkontakt 3o, dann über 29 zu dem Kontakt 3, Kontaktarm
5, über die Fernleitung 9 (Abb. i), Kontaktarm 13 zum Kontakt 15, Anzeigegerät 2,
Kontakt 16, Kontaktarm 14, Fernleitung i o, Kontaktarm 6, Kontakt 4, Kontakte 31,
26 (Abb. 2) zum negativen Pol der Batterie 27 zurück. Der Strom tritt also bei dem
Anzeigeinstrument 2 an der linken Klemme ein und an der rechten aus. Ist jedoch
der Schalter 23 geschlossen, so geht der Strom vom positiven Pol der Batterie 27
(Abb. 2) über die Kontakte 25, 28, 3i, Kontakt 4, Kontaktarm 6, Leitung io (Abb.
i), Kontaktarm 14, Kontakt 16 nach dem Anzeigegerät 2, über Kontakt 15, Kontaktarm
13, Leitung 9, Kontaktarm 5, Kontakt 3, Kontakte 29 und 26 (Abb. 2) zurück zum negativen
Pol der Batterie 27. Er geht in diesem Falle im Anzeigegerät 2 von der rechten Klemme
zur linken. Die Schalterstellung wird also durch die Richtung des Stromes in den
Fernleitungen 9, 1o wiedergegeben. Der Empfänger 2, 2' . . . besteht demnach aus
einem Stromrichtungsanzeiger.
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Nach der beschriebenen Anordnung würde jeder Empfänger 2,:2' . . .
so lange Strom erhalten und die zugehörige Schalterstellung anzeigen, als die Kontaktarme
5, 6, 13, 14 auf den ihnen zugeordneten Kontakten 3, 4, 15, 16 ruhen. Da die Absicht
der Erfindung dahin zielt, daß sämtliche Schalterstellungen mit einem Blick übersehen
werden können, so wird erfindungsgemäß der Empfänger 2,:2', 2" so eingerichtet,
daß der bei der Kontaktgebung entstandene Ausschlag bestehen bleibt, bis die nächste
Kontaktgebung erfolgt, durch die dann entweder dieser Ausschlag aufrechterhalten
oder der entgegengesetzte Ausschlag hervorgerufen wird. Es ist vorgeschlagen, zur
Aufrechterhaltung des Ausschlages bei der Fernübertragung der Anzeige eines Meßgerätes
durch künstliche Bremsung die Zeigerstellung des Empfängers festzuhalten, bis der
nächste Stromstoß ihn bewegt.
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Eine solche Bremsvorrichtung wird dadurch entbehrlich gemacht, daß
die Schwerkraft benutzt wird, um den beweglichen Teil des Empfängers in der Ausschlagstellung
so lange festzuhalten, bis durch einen Stromstoß der entgegengesetzte Ausschlag
hervorgerufen wird. Eine hierzu geeignete Vorrichtung zeigt Abb.3 in schematischer
Darstellung. Der Empfänger besitzt einen Elektromagneten 32, dessen Erregerspule
33 an die Kontakte 15 und 16 angeschlossen ist. Zwischen den Polen dieses Magneten
ist drehbar ein permanenter Magnet 34 angeordnet und an diesem ein Zeiger 35 so
befestigt, daß er bei der einen Stromrichtung nach links, bei der anderen nach rechts
ausschlägt. Die beiden Stromrichtungen kennzeichnen die in der Abb.3 dargestellten
Schalterstellungen ein und aus. Der drehbare Teil 34 bleibt infolge des Zeigergewichts,
das künstlich durch ein am Zeiger angebrachtes Gewicht 36 erhöht werden kann, in
der durch einen Anschlag 37 bestimmten Ausschlagsstellung liegen.
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Da die Lage des Empfängers nicht erkennen läßt, ob die Übertragung
störungsfrei
erfolgt, so ist ferner dem Empfänger ein Relais 38
parallel geschaltet, das ein Alarmsignal in Tätigkeit setzt, sobald infolge einer
Störung die Spannung am Empfänger 2, 2' . ausbleibt. Um dasselbe Relais 38 für alle
Empfänger nutzbar zu machen, wird es sämtlichen Empfängerzweigen parallel geschaltet
durch Anschaltung an die Leitungsenden i i, 12 oder die Kontaktarme 13, 14.
Dieses Relais 38 soll ansprechen, wenn bei einer Stellung der Kontaktarme 13, 14
de* Stromkreis nicht geschlossen ist. Bei einem Fehler in der Fernleitung g, io
muß es also dauernd ansprechen, bei einem Fehler in einem Empfänger nur, während
die Kontaktarme 13, 1,4 auf dem diesem Empfänger 2, 2' . . . zugehörigen
Kontakt 15, 16, i5', 16' ruht und während der vorhergehenden
und nachfolgenden Übergangszeit von einem Kontakt zum anderen. Es darf dagegen nicht
ansprechen während der kurzen Unterbrechung des Stromkreises beim Übergang von einem
Kontakt zum nächsten. Ferner muß das Relais 38 bei beiden Stromrichtungen ansprechen.
Beispielsweise kann ein Dreheisengerät mit Dämpfung verwendet werden, das Kontakt
gibt, wenn der Ausschlag unter einen gewissen Wert sinkt. Die Dämpfung ist dabei
so bemessen, daß währen? des Überganges von einem Kontakt zum anderen der Ausschlag
nicht um den zur Kontaktgabe erforderlichen Betrag sinkt, wohl aber, wenn während
der Ruhezeit der Kontaktarme 13, 14 auf einem Kontakt die Leitung unterbrochen
ist.
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Zweckmäßig wird an Stelle eines Relais mit einem Unterbrechungskontakt
ein stromrichtungsabhängiges Meßgerät, nämlich ein Drehspulgerät, verwendet, weil
dieses den Vorteil eines geringen Stromverbrauchs besitzt. Zweckmäßig ist es außerdem,
die Dämpfung zu vermeiden, da die Dämpfung auf bestimmte Zeiten eingestellt werden
muß, die Kontaktzeiten hingegen infolge unregelmäßigen Ganges des Motors 22 leicht
verschiedene Werte annehmen können.
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In Abb. 4 ist eine Anordnung dargestellt, bei welcher die Vorteile
eines empfindlichen Drehspulgerätes und der Vermeidung von Dämpfungsvorrichtungen
vereinigt sind. Als Beispiel eines Alarmsignals ist eine Klingel 39 gezeichnet,
die durch das Drehspulrelais 38 kurzgeschlossen wird, sobald dieses Ausschlag gibt.
Es ist zu diesem Zwecke der Kontaktarm 4o des Relais mit der einen Klemme 41 der
Klingel 39 verbunden, während beiderseits angeordnete Gegenkontakte 42,43
mit der anderen Klemme 44 der Klingel verbunden sind. Die Klingel kann von derselben
Hilfsstromquelle 2i gespeist werden, die auch den Strom für die Bewegung der Kontaktarme
liefert. Der Stromkreis der Klingel 39 ist mit einem Unterbrecher 45 versehen,
der von dem Motor 22 getrieben wird, der den Unterbrecher 2o für die Magnete ig
der Triebvorrichtung an den Kontaktarmen 5, 6 und 13, 14 treibt. Es erfolgen also
dieUnterbrechungen des Klingelkreises und die Bewegung der Kontaktarme in gleichem
Takt. Dabei sind die Schließungszeiten für den Stromkreis der Klingel
39 so bemessen, daß die Öffnung und Schließung der Kontakte am Relais 38
bei unterbrochenem Klingelkreis erfolgt. Es wird also beim Gleiten der Kontaktarme
5, 6 und 13, 14 beispielsweise über die Kontakte 3', 4', 15', 16'
infolge des Zusammenwirkens der getriebenen Unterbrecher 2o und 45 im fehlerfreien
Betrieb zunächst der Kontakt bei 42 oder 43 geschlossen und die Klingel
39 kurzgeschlossen. Dann wird an dem Unterbrecher 45 der Klingelkreis eingeschaltet,
hierauf der Klingelkreis wieder geöffnet und dann der Kontakt bei 42 odgr 43 gelöst.
Die Schließung des Klingelkreises ist kürzer als die des Kreises für die Triebmagnete
ig der Kontaktarme 5, 6 und 13, i4.
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Damit die Stromquelle 21 bei kurzgeschlossener Klingel 39 keinen
Kurzschluß erhält, wird in dem Klingelkreis ein geeigneter Widerstand 46 angeordnet.
Ist der Stromkreis eines Empfängers unterbrochen, so wird beim Gleiten der Kontaktarme
5, 6, 13, 14 über die zugehörigen Kontakte 3, 4 und 15, 16 der Kontaktarm
4o des Relais 38 in Ruhe bleiben. Die Klingel 39 wird nicht kurzgeschlossen
und ertönt beim Schluß des Klingelstromes durch den Unterbrecher 45, bis der Stromschluß
wieder aufgehoben wird. Der fehlerhafte Empfänger ist dann zu ermitteln, indem ein
Umlauf der Kontaktarme 5, 6 und 13, 14, soweit erforderlich, beobachtet wird
und die Stellung des Kontaktarmes festgestellt wird, bei der die Klingel ertönt.
Ist die Fernleitung g, io unterbrochen, so wird die Klingel 39 andauernd mit periodischen
Unterbrechungen entsprechend der Tätigkeit des Unterbrechers 45 ertönen. Störungen
des mechanischen Teiles, wie sie z. B. durch Überspringen eines Zahnes an den Steigrädern
17 erfolgen können, machen sich ebenfalls bemerkbar. Es werden in der gezeichneten
Schaltung, sobald der eine Geberkontaktarm 5 gegen den anderen, 6, um eine Stufe
verschoben ist, nicht in jeder Stellung die beiden Kontaktarme, wie in normalem
Betrieb, an verschiedenen Polen der Geberstromquelle 27 liegen, sondern sie werden
durchschnittlich in der Hälfte aller Stellungen an demselben Pol liegen, so daß
die Fernleitung g, io stromlos wird. Auch ein solcher Fehler würde also sich mit
großer Wahrscheinlichkeit durch Störungsanzeige in mehreren Stellungen der
Kontaktarme
der Empfangseinrichtung kenntlich machen. Um aber sicher zu gehen, kann man nach
weiterer Erfindung zur Kontrolle der Stellungen der Kontaktarme 5, 6 und 13, 14
in den Kontaktreihen je einen Kontrollkontakt 47, 48, 49, 5o anordnen, von denen
die an der Geberseite gelegenen, 4.7, 48, an die Stromquelle 21 der Empfängerseite
angeschlossen werden. Bei der Stellung der Kontaktarme 5, 6 auf diesen Hilfskontakten
muß dann im Regelbetrieb ein an die Hilfskontakte 49, 5o angeschlossener Empfänger
S i dauernd denselben Ausschlag zeigen. Bei Verstellung eines Steigrades 17 dagegen
muß der Empfänger stromlos werden. Die Einrichtung des Empfängers 51 kann so getroffen
werden, daß er beim Stromloswerden für eine längere Dauer als die Umlaufperiode
der Kontaktarme 5, 6 einen Signalstromkreis schließt, so daß ein Fehler in dem Antrieb
durch ein besonderes Signal angezeigt wird. Man kann auch die bereits vorhandene
Signalvorrichtung beim Ausbleiben des Stromes in 51 in Tätigkeit setzen. Man kann
ferner zur Erzeugung des Stromes für die Hilfskontakte 47 bis 5o eine besondere
Batterie verwenden, die in den Stromzweig des Signalgerätes 51 eingebaut ist, um
von dem Zustand der Batterie 21 unabhängig zu sein.