DE580722C - Anordnung zur Fernschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Fernschaltung, bei welcher eine elektrisch betätigte Vorrichtung, insbesondere ein Fernsteuerrelais, an dem einen Ende eines als Übertragungsleitung für Wechselstrom dienenden metallumhüllten Kabels einerseits an eine Ader dieses Kabels, andererseits an einen längs der Kabelleitung verlaufenden, zweckmäßig im Kabel eingebetteten, betriebsmäßig ungeerdeten Steuerleiter angeschlossen ist, welcher an der am anderen Ende des Kabels liegenden Steuer- und Uberwachungsstelle über einen Steuerschalter mit einer anderen Ader des Kabels verbunden ist. Bei einem System dieser Art, bei welchem die Kabelleiter erhebliche Kapazität zur Erde infolge ihres Metallmantels besitzen, besteht die Gefahr, daß, wenn der Steuerleiter zufällig geerdet wird, das Relais durch die von dem Metall gebildete Kapazität zur Erde mit Strom beliefert wird, auch wenn der Steuerschalter geöffnet ist.

Zweck der Erfindung ist es, diese Möglichkeit zu verhindern. Nach dem Hauptmerkmal der Erfindung ist eine induktive Reaktanz zwischen diejenige Kabelader, an welcher die elektrisch betätigte Vorrichtung dauernd liegt, und Erde entweder unmittelbar oder über einen Kondensator derart geschaltet, daß die induktive Reaktanz parallel zu der elektrisch betätigten Vorrichtung liegt, wenn der Steuerleiter Erdschluß bekommt. Es wird damit eine falsche Erregung der elektrisch betätigten Vorrichtung vermieden.

Die Erfindung kann für mannigfache Zwecke benutzt werden, wo elektrische Energie an einen bestimmten Punkt zwecks Betätigung eines elektrisch gesteuerten Triebwerks übertragen werden soll, und die Stromzuleitung zu diesem Triebwerk z.B. durch das erwähnte Relais überwacht wird, So kann eine' Kabelleitung in der Anordnung gemäß der Erfindung im Eisenbahnbetrieb benutzt werden, um den Vorrichtungen zur Stellung von Weichen oder Signalen Erregerstrom zuzuführen, wobei der Erregerkreis des die Stromzuführung steuernden Relais durch einen Schalter an dem Überwactoungspunkte geöffnet oder geschlossen wird.

Anordnungen zur Anzeige der Aufrechterhaltung des Isolationswiderstandes sind bei Kabeln mit Metallmantel bekannt, indes ist bei diesen bekannten Anordnungen ein Hilfsstromkreis, der ein von einem Schalter gesteuertes Relais enthält, das befähigt ist, in unerwünschter Weise Erregerstrom unter bestimmten Bedingungen zu erhalten, nicht vorhanden.

Demgegenüber handelt es sich beim Erfindungsgegenstand um Anordnungen, durch welche die unerwünschte Betätigung des Relais bzw. der elektrisch betätigten Vorrichtung bei einem Erdschluß des Steuerleiters verhindert wird und nicht um eine Anzeige der Beschaffenheit der Kabelisolation.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt ίο Abb. ι eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung.

Abb. 2 ist ein vereinfachtes Schaltungsschema für die in Abb. ι dargestellten Teile der Anordnung, die nicht der Erfindung.entsprechen,

Abb. 3 ein entsprechendes Vectordiagramm.

Abb. 4 ist ein vereinfachtes Schaltschema

der Stromkreise nach Abb. 1, das die Teile der Anordnung nach der Erfindung einschließt.

Abb. 5 ist ein Vectordiagramm für die in

Abb. ι dargestellte Anordnung mit Einschluß der Teile nach· der Erfindung.

Abb. 6 ist eine schematische Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung und

Abb. 7 ein vereinfachtes Schema der in Abb. 6 dargestellten Stromkreise.

Die gleichen Bezugszeichen beziehen sich bei allen verschiedenen Abbildungen auf gleiche Teile.

In Abb. ι sind 10 und 11 zwei Leitungsadern, welche in ein Kabel mit Metallhülle eingeschlossen sind, die konstant mit Wechselstrom aus einem Transformator T versorgt werden, dessen Sekundärwicklung 13 mit den Drähten 10 und 11 verbunden ist, während seine Primärwicklung 12 konstant an eine geeignete Wechselstromquelle angeschlossen ist. Eine Klemme eines Relais R ist mit Leitungsader 11 durch einen Draht 15 verbunden, während die andere Klemme des Relais mit Ader 10 durch einen Steuerleiter 14 und einen Steuerschalter 16 verbunden ist. Der Steuer-4-5 draht 14 ist vorteilhaft in das gleiche Kabel wie die Leitungsadern 10 und 11 eingeschlossen.

Die Kapazität zwischen dem Leiter 10 und der Erde G ist symbolisch durch einen Kondensator C- angedeutet, die Kapazität zwischen dem Leiter 11 und der Erde durch einen Kondensator C¹ ; diese Kondensatoren sind natürlich nicht in Wirklichkeit vorhanden, sondern nur gezeichnet zur Erläuterung der elektrischen Bedingungen, die in einem Kabel mit Metallhülle obwalten.

Die Spannung zwischen den Drähten 10 und 11 ist durch E, die Spannung im Kondensator C¹ durch E¹ und die Spannung im Kondensator C² durch E- dargestellt.

Bei der bisher beschriebenen Anordnung zeigt sich, daß, wenn der Steuerdraht 14 geerdet wird, Relais R erregt werden kann, während der Steuerschalter 16 offen ist. Dies ergibt sich aus Abb. 2, da, wenn der Steuerdraht 14 geerdet wird, das Relais R parallel zum Kondensator C¹ geschaltet ist und die zwei Elemente R und C¹ durch Kondensator C² mit Wechselstrom von der Spannung E, die quer zu den Drähten 10 und 11 herrscht, gespeist werden. Es erweist sich, daß der Wert der kapazitiven Impedanz zwischen dem Draht 10 und 11 und der Erde von etwa der gleichen Ordnung ist wie die Impedanz der Relais R_r die hauptsächlich induktiv ist. Aus einer Betrachtung des Vectordi'agramms (Abb. 3) ergibt sich, daß die Spannung E¹ an den Klemmen des Relais R unter dieser abnormalen Bedingung auf einen Wert von annähernd ³/₄ der Spannung zwischen den Drähten 10 und 11 anwachsen kann. Die Abstimmungswirkung zwischen Relais R und Kondensator C¹ ist für diese hohe Spannung in weitem Maße verantwortlich. Da Relais gewöhnlich sich bei ¹J₃ bis ³/₄ ihrer Normalspannung zu schließen beginnen, zeigt sich, daß die bisher beschriebene Anordnung Unsicherheit der Funktion bedingt.

"Untersucht man die vorstehend dargestellten Verhältnisse etwas genauer, so stellt der Vector i^- in Abb. 3 den Strom durch Relais R dar, während der Vector i^C2 den Strom durch den Kondensator C² darstellt, wobei dieser Strom natürlich die Summe der Ströme im Relais R und Kondensator C¹ ist. Die Ströme i^R und i^C2 sind in der Phase um annähernd 90 ° gegeneinander verschoben infolge der induktiven Reaktanz von Relais R und der kapazitiven Reaktanz des Kondensators C². Die Spannung JS¹ am Kondensator C¹ und Relais R eilt hinter dem Strom in Kondensator C² nach und die Spannung E zwischen den Drähten 10 und 11 eilt hinter diesem Strom um einen noch größeren Winkel nach. Die Spannung E² am Kondensator C² ist der Vector, der die Spannungsvectoren E und E¹ verbindet.

Um eine falsche Betätigung des Relais R unter den beschriebenen Bedingungen zu verhindern, sind zwei induktive Reaktanzen X¹ und X² vorgesehen, und zwar ist Reaktanz X¹ zwischen den Draht 11 und die Erde G und die Reaktanz X² zwischen den Draht 10 und die Erde G geschaltet. Wie sich aus Abb. 4 ergibt, ist die Reaktanz X² parallel zur Kapazität C² und die Reaktanz X¹ parallel zur Kapazität C¹ gelegt. Betrachtet man Abb. 4 und auch das Vectordiagramm in Abb. 5, so ist daraus ersichtlich, daß der Gesamtstrom, der von der Spannung E¹ herrührt und durch die Reaktanz X¹, den Kondensator C¹ und das Relais R sämtlich in Parallelschaltung fließt,

durch die von der Reaktanz X² und Kondensator C² in Parallelschaltung gebildete Bahn fließen muß, welche eine annähernd fünf- bis zehnmal so große Impedanz als der Kondensator C² hat, infolge der parallelen Abstimmung der zwei letzteren Elemente. Hieraus folgt, daß der Spannungsabfall E² etwa fünfbis zehnmal so groß wie die Spannung E¹ sein wird, so daß die Spannung am Relais R ίο jetzt ein geringer Bruchteil der Leitungsspannung E ist und daher so weit unter der den Anker anziehenden Kraft des Relais liegt, daß eine Gefahrbedingung, soweit eine Fehlschaltung des Relais in Betracht kommt, nicht mehr vorhanden ist.

Da der von den Reaktanzen X¹ und X² geschaffene Schutz von der Unversehrtheit dieser Elemente abhängt, kann -es erwünscht sein, Mittel zur Anzeige dieser Unversehrtheit anzuordnen.

Wie in Abb. 1 ersichtlich, bildet die Reaktanz X² die Primärwicklung eines Transformators, dessen Sekundärwicklung 17 durch einen Vollwellengleichrichter 18 an ein Gleichstromrelais 19 angeschlossen ist. In gleicher Weise bildet die Reaktanz X¹ die Primärwicklung eines Transformators, dessen Sekundärwicklung an ein Gleichstromrelais 22 durch einen Vollwellengleichrichter 21 angeschlossen ist. Eine Anzeigevorrichtung 23, z.B. eine elektrische Glocke, wird durch Kontakte 28 und 29 der Relais 19, 22 in solcher Weise gesteuert, daß die Glocke ertönt, wenn eins von beiden Relais erregungslos wird. Die Glocke 23 ist z. B. mit zwei Stromkreisen versehen, die von Klemme B einer geeigneten Stromquelle zu einer Klemme 0 derselben Stromquelle führen, wobei der eine Stromkreis den Kontakt 28 des Relais 19 und der andere den Kontakt 29 des Relais 22 einschließt. Solange keine von beiden Reaktanzen X¹ oder X² in einem offenen Stromkreis liegt oder kurzgeschlossen ist, wird das zugehörige Anzeigerelais 22.bzw. 19 erregt sein, aber im Falle eines Kurzschlusses oder einer Unterbrechung im Stromkreis einer der beiden Reaktanzen wird das entsprechende Relais erregungslos und ein Anschlagen der Glocke 23 veranlassen. Die äquivalente Im-■ 50 pedanz des Anzeigerelais mit Gleichstrom von verhältnismäßig hohem Widerstand, die auf die die Reaktanz X¹ oder X² bildende Primärwicklung¹ übertragen wird, ist so hoch, daß sie den Abstimmungswert der Reaktanzen nicht in einem merklichen Grade beeinflußt. Bei der Ausführung nach Abb. 6 umfaßt der Transformator T¹ zwischen der Wechselstromquelle und den Drähten 10 und 11 eine Primärwicklung 12 und eine Sekündärwicklung. Draht 10 ist an die eine Klemme der Sekundärwicklung und Draht 11 an etwa den Mittelpunkt der Sekundärwicklung angeschlossen, so daß das Potential der Klemme 30 der Sekundärwicklung so weit unter dem Potential des Drahtes 11 liegt, wie das Potential des Drahtes 10 .über dem des Drahtes 11. Die Klemme 30 ist mit der Erde G durch einen Kondensator C³ verbunden, dessen Kapazität im wesentlichen gleichen Wert wie die Kapazität C² hat. Im vereinfachten Schema, das in Abb. 7 gegeben ist, wird, da die Kapazitäten C² und C³ gleich sind, das Erdpotential an dem Punkte zwischen diesen Kapazitäten gleich dem Potential des Drahtes 11. Wenn der Steuerdraht 14 für das Relais R geerdet wird, werden die zwei Klemmen dieses Relais mit Punkten verbunden sein, die im wesentlichen das gleiche Potential haben, und demzufolge kann das Relais nicht fälschlicherweise erregt werden, wenn der Schalter 16 offen ist. Ein Vectordiagramm ist nicht erforderlich, um die Bedingungen, die in den Teilen der Anordnung nach Abb. 6 herrschen, zu zeigen.

Wie in Abb. 6 ersichtlich, ist ein Anzeigerelais 19 in Reihe mit Kondensator C³ durch einen Vollwellengleichrichter 18 geschaltet, und ein Anzeigerelais 22 parallel mit Kondensator C⁸ durch einen Vollwellengleichrichter 21 und einen Transformator 20 geschaltet. Im Normalzustand sind diese beiden Relais erregt; wird indes der Stromkreis des Kondensators C³ unterbrochen, so wird Relais 19 erregungslos, während, wenn der Kondensator C³ kurzgeschlossen wird, das Relais 22 erregungslos wird. Eine Anzeigevorrichtung 23 wird durch die Relais 19 und 22 in derselben Weise, wie bei Abb. 1 beschrieben, betätigt.

Abänderungen der beschriebenen und abgebildeten Anordnungen sind im Rahmen der Erfindung möglich.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Fernschaltung, bei welcher eine elektrisch betätigte Vorrichtung, insbesondere ein Fernsteuerrelais, an dem einen Ende eines als Übertragungsleitung für Wechselstrom dienenden metallumhüllten Kabels einerseits an eine 110. Ader dieses Kabels, andererseits an einen längs der Kabelleitung verlaufenden, zweckmäßig im Kabel eingebetteten, betriebsmäßig ungeerdeten Steuerleiter angeschlossen ist, welcher an der am arideren Ende des Kabels liegenden Steuer- und Überwachungsstelle über einen Steuerschalter mit einer anderen Ader des Kabels verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung falscher Erregung der elektrisch betätigten Vorrichtung (R) bei einem Erdschluß des Steuer-

   leiters (14) eine induktive Reaktanz (X¹ bzw. 26) zwischen diejenige Kabelader (11), an welcher die elektrisch betätigte Vorrichtung dauernd liegt, und Erde entweder unmittelbar oder über einen Kondensator (C³) derart geschaltet ist, daß die induktive Reaktanz parallel zu der elektrisch betätigten Vorrichtung liegt, wenn der Steuerleiter Erdschluß bekommt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine induktive Reaktanz (X²) zwischen diejenige Kabelader (io), an welcher der Steuerschalter

   (16) liegt, und Erde geschaltet ist (Abb. 1).
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die induktiven Reaktanzen (X¹, X²) aus Primärwicklungen von Transformatoren gebildet sind, deren Sekundärwicklungen (20, 17) an Relais (22, 19) angeschlossen sind, die im Falle des Versagens einer der Reaktanzen (X¹ oder X²) eine Anzeigevorrichtung

   (23) betätigen (Abb. 1).
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsadern (10, 11) des Kabels mit der einen Klemme bzw. dem Mittelpunkt der Sekundärwicklung eines Transformators (T¹) verbunden sind, dessen Primärwicklung (12) an die Wechselstromquelle angeschlossen ist, während die andere Klemme (30) des Sekundärwicklungsteils (26) mit der Erde durch einen Kondensator (C³) verbunden ist, dessen Kapazität im wesentlichen die gleiche ist wie die Kapazität einer der Leitungsadern (10, 11) zur Erde (Abb. 6).
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Relais (19) in den Stromkreis, der den Kondensator (C³) enthält, eingeschaltet ist, während ein zweites Relais (22) mit Strom aus einem zu dem erstgenannten parallelen Stromkreis versorgt wird, und daß die Relais (19, 22) so angeordnet sind, daß sie in nicht erregtem Zustand eine Anzeigevorrichtung (23) betätigen (Abb. 6).
6. 6. Anordnung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais (19, 22) mit Erregerstrom durch VoIlwellengleichrichter (18, 21) versorgt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen