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Vorrichtung zur Erhöhung der Betriebssicherheit von Fernbedienungsanlagen
Es ist bekannt, technische Einrichtungen in einer Nebenstelle,. die ohne Bedienung
arbeiten soll, durch Elektromagnete; die von einer Hauptstelle her über Fernleitungen
erregt werden, oder gleichwertige Apparate zu steuern oder sonst irgendwie zu beeinflussen.
Da keine Überwachung für die Tätigkeit dieser Elektromagnete vorhanden ist, sind
derartige Einrichtungen nur brauchbar, wenn sie mit äußerster Zuverlässigkeit arbeiten,
d. h. daß die Elektromagnete sicher ansprechen; wenn sie über die Fernleitungen
von der Hauptstelle aus Strom erhalten, und daß sie niemals ansprechen, wenn der
Erregerstromkreis in der Hauptstelle nicht geschlossen ist.
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Die Zuverlässigkeit wird aber leicht dadurch beeinträchtigt, daß entweder
die Stromquelle, die zur Erregung der Elektromagnete vorgesehen ist, versagt, oder
daß die Elektromagnete durch fremde Stromquellen erregt "werden, die auf die Fernleitung,
die zwischen Haupt-. und Nebenstelle verlegt ist, durch Induktion oder unmittelbar
durch Leitung einwirken.
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Nebenstellen, die als Unterstationen elektrischer Kraftverteilungsnetze
dienen, müssen vor allem dann mit unbedingter Zuverlässigkeit arbeiten, wenn im
Kraftverteilungsnetz selbst eine Störung eingetreten ist; denn dann müssen von der
Hauptstelle aus Abschaltwlgen und Umschaltungen vorgenommen werden. Die Stromquelle
zur Betätigung der steuernden Elektromagnete muß also unabhängig von der Energie
des Verteilungsnetzes sein. Aus diesem Grunde verwendet man zu diesem Zwecke Akkumulatorenbatterien.
Diese haben aber wieder den Nachteil, daß es nur schwer möglich ist, sie von Erdschluß
mit unbedingter Sicherheit frei zu halten. Wenn aber der über die Fernleitung führende
Stromkreis der Elektromagnete auch nur einpolig geerdet ist, so wächst die Gefahr
von Störungen der Fernleitung sofort beträchtlich. Denn jeder in der Erde vagabundierende
Strom, der die andere, nicht geerdete Leitung erreicht, könnte eine Auslösung der
Elektromagnete zur Folge haben. Um die in Erde verlegte . Fernleitung selbst vor
solchem vagabundierenden Strom zu schützen, verlegt man sie in Metallmänteln. Diese
bringen aber gerade in der Nachbarschaft von Hochspannungsfreileitungen wieder andere
Störungsmöglichkeiten mit sich. Wenn die Freileitung an einer Stelle Erdschluß bekommt,
fließen sehr starke Ströme durch die Erde und bevorzugen natürlich in erster Linie
die metallische Umkleidung der Fernleitung: Dadurch erhält der Mantel unter Umständen
nicht unbeträchtliche Potentialwerte, die der
Isolation der in dem
Metallmantel liegenden Fernleitung gerade dann gefährlich werden, wenn diese einpolig
geerdet ist.
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Um die Fernbedienung der Nebenstelle möglichst sicher zu gestalten,
wird daher gemäß der Erfindung der Erregerstrom der zu steuernden Elektromagnete
durch einen Motorgenerator erzeugt, der von einer Akkumulatorenbatterie gespeist
wird. Der Stromkreis des Generators läßt sich gegen Erde sorgfältig. und dauernd
isolieren; andererseits ist die speisende Akkumulatorenbatterie von der Stromlieferung
durch das Energieverteilungsnetz unabhängig.
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Der Mehraufwand für den Motorgenerator wird insbesondere bei einer
solchen Fernbedienungsanlage wenig fühlbar, bei der in der Haupt- und in der Nebenstelle
Kontaktarme über je eine Reihe von Kontakten laufen, über welche die Erregerstromkreise
für die Elektromagnete geschlossen werden. Bei solchen Anlagen kann der Motor, der
einen Kontaktarm antreibt, gleichzeitig den Generator zur Lieferung des Erregerstromes
für die Relais und Elektromagnete antreiben, und zwar sowohl in der Haupt- wie in
den Nebenstellen. Wenn dann noch die Fernleitung von einem Metallmantel umschlossen
und in Erde verlegt ist und dieser Metallmantel mit der Erde gute Verbindung hat,
so ist die Fernbedienungsanlage nicht nur gegen die Einflüsse von vagabundierenden
Strömen, sondern auch gegen statische und induktive Wirkung weitgehend gesichert.
Insbesondere empfiehlt es sich, die Fernleitung in einem Kupfermantel zu verlegen.
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Die in Abb. i dargestellte Hauptstelle und die in Abb.2 wiedergegebene
Nebenstelle, welche von der Hauptstelle aus bedient wird, sind mit Einrichtungen
gemäß der Erfindung ausgerüstet. Sowohl in der Hauptstelle wie in der Nebenstelle
ist mit dem umlaufenden Kontaktarm je ein von Erde isolierter Generator verbunden.
Der Generator der Hauptstelle gibt die Energie für die in der Nebenstelle angeordneten
Steuerrelais, durch welche der Wiederanlauf der Arme und Kommandos ausgeführt wird.
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Die Wirkungsweise der Anlage in Haupt-und Nebenstelle sei im folgenden
zusammenhängend beschrieben.
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In der Hauptstelle ist eine Verteilerscheibe i vorgesehen, über deren
Kontakte ein Kontaktarm 2 schleift. Kontaktarm 2 sitzt auf einer Welle 3, welche
mit einem Antriebsmotor q. durch eine Magnetkupplung verbunden ist. Der Antriebsmotor
d. wird aus einer Batterie 6 gespeist und treibt außer dem Kontaktarm 2 auch einen
Generator 7, welcher von Erde isoliert ist. Zu dem Zweck ist die Welle des Motors
4 mit der Welle des Generators 7 durch eine isolierende Kupplung ä, beispielsweise
eine Lederscheibenkupplung; verbunden, und der Generator 7 ist auf einem isolierten
Fundament 9 aufgestellt. Von dem Kollektor 1o des Generators 7 wird Gleichspannung
abgenommen. Alle über die Fernleitung zur Nebenstelle verlaufenden Ströme werden
aus dem isolierten Generator 7 entnommen, so daß also Erdschlüß einer der beiden
Fernleitungen i i und 12 in der Nebenstelle keine Relaiserregung herbeiführen kann.
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In der Nebenstelle ist die Anordnung ganz ähnlich der Anordnung in
der Hauptstelle. Es gibt dort eine Verteilerscheibe 21, über deren Kontakte ein
Kontaktarm 22 schleift. Der Kontaktarm 22 sitzt auf einer Welle 23, die mit einem
Antriebsmotor 24. durch eine Magnetkupplung 25 verbunden ist. Der Motor 24 wird
aus einer Lokalbatterie 26 gespeist; er treibt außer dem Kontaktarm 22 auch einen
Generator 27, der mittels einer Isolierkupplung 28 mit seinem Antriebsmotor verbunden
ist und auf einer Grundplatte aus Isolationsmaterial 29 aufgestellt ist.
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In der Hauptstelle sind an die Kontakte des Verteilers i der Stromkreis
eines Anlaufmagneten 13 und Kommandoschalter 1q. und 15 angeschlossen. In der Nebenstelle
sind mit entsprechenden Kontakten ein Anlaufmagnet 33 und Steuermagnete 3.4 und
35 angeschlossen. Die Kontaktarme 2 und 22 bleiben, wenn sie die Nullstellung erreicht
haben, in dieser Stellung stehen, weil eine Sperrklinke 16 bzw. 36 einfällt und
die Welle 3 bzw. 23 festhält, so lange, bis ein Stromstoß die Anlaufmagnete 13 und
33 erregt. Dieser Stromstoß kommt zustande, wenn die Kontaktarme in Haupt- und Nebenstelle
beide die Nullstellung erreicht haben. Es schließt sich dann ein Stromkreis, der
von der einen Bürste auf den Kollektor 1o des isolierten Generators 7 ausgeht, über
Magnet 13, Ruhekontakt der Verteilerscheibe i, Kontaktarm 2, Fernleitung 12, Kontaktarm
22, Ruhekontakt des Verteilers 21, Anlaufmagnet 33 und über die Fernleitung i i
zurück zur anderen Bürste auf den Kollektor 1o. In dem Augenblick, wo die Relais
13 und 33
erregt werden, werden die Sperrklinken 16 und 36 zurückgezogen,
so daß die Kontaktarme nicht mehr am Weiterlauf gehindert sind. Gleichzeitig schließen
die Anker der Anlaufmagnete Kontaktpaare 17 und 37 und schalten dadurch die Magnetspulen
der magnetischen Kupplungen 5 und 25 ein. In der Hauptstelle wird diese Magnetkupplung
durch den isolierten Generator 7 erregt, in der Nebenstelle in entsprechender Weise
durch den dort aufgestellten isolierten Generator 27. Durch die Erregung der
Magnetkupplungen
schließen sich diese, und die Antriebsmotoren 4 und 24 nehmen ihre Kontaktarme 2
und 22 für eine Umdrehung mit, Nach dieser Umdrehung wird der Stromkreis für die
Magnetkupplungen unterbrochen, weil die Anker der Anlaufmagnete 13 und 33 dann ihre
Sperrklinken fallen lassen.
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Wie in dem vorangehenden Teil der Beschreibung auseinandergesetzt
ist, braucht Batterie 6 nicht von Erde isoliert zu sein. Es kann daher, wie in Abb.
i gezeigt ist, sogar eine direkte Erdung der Batterie 6 vorgenommen werden, wenn
dies aus irgendeinem Grunde wünschenswert ist. In der Nebenstelle werden durch die
Relais 35 und 34 eine Ausschaltspule 38 bzw. eine Einschaltspule 39 eines Leitungsschalters
40 gesteuert. Die Einschaltspule und die Ausschaltspule beziehen ihre Energie aus
dem isoliert aufgestellten Generator 27. Es ist infolgedessen der Fall praktisch
undenkbar, daß ein Einschalt- oder ein Auslösekommando ohne Willen der Hauptstelle
ausgeführt werden kann. Selbst wenn man annimmt, daß die Leitungen i i und 12 an
weit auseinanderliegenden Punkten Erdschluß erhalten und daß unglücklicherweise
Ausgleichsströme über die Relais 34 und 35 fließen, so wird trotzdem der Olschalter
4o davon nicht beeinflußt; denn die Energie für die Steuerspulen des Umschalters
40 wird der isolierten Lokalstromquelle 27 entnommen. Bei Generatoren ist eine Isolation
von Erde leicht durchführbar im Gegensatz zu Akkumulatorenbatterien, deren Isolierung
von Erde nur außerordentlich schwer durchzuführen ist.