DE688825C

DE688825C - Safety device for constant monitoring

Info

Publication number: DE688825C
Application number: DE1938A0087204
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Schmer
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1938-06-19
Filing date: 1938-06-19
Publication date: 1940-03-02

Description

Sicherheitseinrichtung zur ständigen Überwachung des Isolationszustandes von Oberleitungsfahrzeugen Für Oberleitungsomnibusse sind ständig wirkende Sicherheitseinrichtungen bekannt, die bei Auftreten von Isolationsschäden zwischen Wagenmasse und elektrischer Ausrüstung ein selbsttätiges Abschalten des Fahrzeuges von der Oberleitung vornehmen. Es handelt sich dabei in der Hauptsache um Gleichrichteranordnungen. Es ist auch schon eine Berührungsschutzeinrichtung für Oberleitungsomnibusse bekanntgeworden, bei der Hilfsspannungsquellen zur Anwendung kommen. Man hat bei derartigen Schutzeinrichtungen auch bereits gittergesteuerte Röhren benutzt, welche bei Auftreten von Isolationsfehlern ein Relais zum Ansprechen bringen.Safety device for constant monitoring of the insulation condition of overhead line vehicles For overhead line buses there are continuously operating safety devices known to occur in the event of insulation damage between vehicle ground and electrical Equipment to automatically switch off the vehicle from the overhead line. It is mainly about rectifier arrangements. It is also a contact protection device for trolleybuses has already become known, where auxiliary voltage sources are used. One has with such protective devices grid-controlled tubes have also been used, which in the event of insulation faults make a relay respond.

Die bisher gebräuchlichen Sicherheitseinrichtungen befriedigen jedoch nicht vollständig, da die Betriebssicherheit zu wünschen übrigläßt und die Anlagekosten verhältnismäßig hoch sind. Auch sind die bekannten Einrichtungen zum Teil vom Zustand der Fahrleitung und bei den mit Elektronenröhren ausgerüsteten Anordnungen auch noch vom Zustand der Isolation der Wagenmasse gegenüber dem Erdboden abhängig. Für die Ansprechempfindlichkeit dieser Schut7schaltungen ist es also nicht ohne Einfluß, ob trockenes oder feuchtes Wetter herrscht.However, the previously used safety devices are satisfactory not completely, since the operational safety leaves something to be desired and the investment costs are relatively high. Some of the known facilities are also in good condition the catenary and also with the arrangements equipped with electron tubes still dependent on the state of the insulation of the vehicle mass from the ground. For the responsiveness of these protective circuits is therefore not without influence whether the weather is dry or wet.

Die Erfindung vermeidet die vorgenannten Mängel und gewährleistet eine ständige Überwachung des Isolationszustandes mit selbsttätiger Abschaltung bei auftretenden Fehlern. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß zur Prüfung des Isolationszustandes als Hilfsstrom den beiden Fahrdrahtpolen ein Wechselstrom überlagert, durch welchen bei Unterschreiten eines bestimmten Isolationswertes ein Relais zum Ansprechen gebracht wird, welches den Wagenhauptschalter auslöst. Der besondere Vorzug der nachstehend beschriebenen Anordnung besteht -einerseits darin, daß sie vollkommen unabhängig von der Polung der Fahrleitung und von der Größe der Fahrleitungsspannung ist, welche auch Null sein kann. Sie weist auch eine höhere Empfindlichkeit als die bisher bekannten Sicherheitseinrichtungen auf und zeichnet sich dadurch aus, daß die Anlagekosten kleiner sind als bei Ausführung mit Elektrolytgleichrichterzellen, welche zudem in ihrer Betriebssicherheit, namentlich bei vorgenommenem Polwechsel usw., zu wünschen übriglassen.The invention avoids the aforementioned shortcomings and ensures constant monitoring of the insulation status with automatic shutdown in the event of errors. For this purpose, the invention is used to test the state of insulation an alternating current superimposed as an auxiliary current on the two contact wire poles through which if the insulation value falls below a certain value, a relay is triggered will, which triggers the main car switch. The special advantage the arrangement described below consists on the one hand that it is perfect regardless of the polarity of the contact line and the size of the contact line voltage is, which can also be zero. It also exhibits higher sensitivity than the previously known safety devices and is characterized by that the system costs are lower than when using electrolyte rectifier cells, which also in terms of their operational safety, especially when changing poles etc., leave something to be desired.

Die Erfindung sei im folgenden an Hand der beiliegenden Zeichnung, welche ein Schaltbeispiel darstellt, erläutert. Darin bedeutet i die Fahrleitung, welche beliebig gepolt sein kann, 2 die beiden Stromabnehmerstangen, 3 den Wagenhauptschalter mit der Auslösespule q. und 5 den bzw. die Fahrmotoren. Mit 6 sollen die sonstigen Hilfsbetriebe des Fahrzeuges angedeutet sein.The invention is in the following with reference to the accompanying drawing, which represents a circuit example, explained. I means the contact line, which can be polarized as required, 2 the two current collector poles, 3 the main car switch with the trip coil q. and 5 the traction motor (s). At 6, the others should Auxiliary operations of the vehicle be indicated.

und 8 sind die beiden Hauptleitungen, welche die verlängerten Fahrleitungspole darstellen. 9 kennzeichnet die Wagenmasse und i o einen kleinen Hilfswechselstromgenerator, welcher einphasig ausgeführt ist und mit einem Pol zwischen den beiden Kondensatoren i i und' 12 angeschlossen ist, während der andere Pol über den Widerstand 13 an der Wagenmasse 9 liegt.and 8 are the two main lines which are the extended contact line poles represent. 9 indicates the mass of the car and i o a small auxiliary alternator, which is single-phase and with one pole between the two capacitors i i and '12 is connected, while the other pole is connected via resistor 13 the car mass 9 lies.

Der Hilfsgenerator i o wird von einem Hilfsmotor 1 4. angetrieben, welcher z. B. aus dem Wagenstromsammler 15 gespeist wird. 16 bedeutet eine Glühkathoden- oder eine Hochvakuümröhre mit dem Steuergitter 17, dem Gittersteuertransformator 18 und der negativen Gittervorspannung 19, welche z. B. über die Leitung 22 dem Wagenstromsammler 15 entnommen werden kann. 20 stellt einen Schutzwiderstand im Anodenstromkreis der Röhre dar. Es sind zwei Röhren 16 und 161 vorgesehen, je eine für beide Polungsarten der Fahrleitung. Mit 21 ist das von den beiden Röhren gesteuerte Relais bezeichnet, welches über eine Leitungsanordnung 23 den Hauptschalter 3 mit Hilfe der Spule q. beim Ansprechen zum Abschalten bringt. 25 und 2 5a sind die beiden Betätigungsspulen des Relais 21. Schließlich sei mit 2.1 ein vorliegender Isolationsfehler zwischen dem positiven Pol der Fahrleitung und der Wagenmasse angedeutet. _ Es sei zunächst angenommen, daß das Fahrzeug einen geordneten Isolationszustand aufweist. Der Hilfswechselstromkreis -wirkt dabei so, daß kein Stromfluß zustande Kommt, da zwischen Wagenmasse und den beiden Fahrleitungspolen über die beiden Kondensatoren i i und 12 keine durchgehende Verbindung vorliegt. Durch den Widerstand 13, welcher der Wagenmasse vorgeschaltet ist, fließt also kein Strom. Die an diesem Widerstand abgegriffene Steuerspannung, welche über den Gittertransformator 18 der negativen Gittervorspannung i 9 überlagert wird, hat in diesem Falle den Wert Null, d. h. die Röhren 16 und 16a bleiben infolge der negativen Gittervorspannung gesperrt. In dem gezeichneten Schaltungsbeispiel sind die beiden Steuerröhren 16 und 16a unmittelbar in ihren Anodenstromkreis zwischen die beiden Fahrleitungspole über den Schutzwiderstand 2o geschaltet. Man kann jedoch an Stelle dieser Schaltung auch mit einer Röhre auskommen, wenn man diese unmittelbar an den Wagenstromsammler anschließt. Die übrige Steueranordnung bleibt jedoch die gleiche.The auxiliary generator i o is driven by an auxiliary motor 1 4th, which z. B. is fed from the wagon collector 15. 16 means a hot cathode or a high vacuum tube with the control grid 17, the grid control transformer 18 and the negative grid bias 19, which z. B. via line 22 to the Car power collector 15 can be removed. 20 represents a protective resistor in The tube's anode circuit. Two tubes 16 and 161 are provided, one each for both types of polarity of the contact line. At 21 it is controlled by the two tubes Relay denotes, which via a line arrangement 23 the main switch 3 with Help of the coil q. switches off when responding. 25 and 2 5a are the two Actuating coils of the relay 21. Finally, with 2.1, there is an insulation fault indicated between the positive pole of the catenary and the car mass. _ It be initially assumed that the vehicle has an orderly state of insulation. The auxiliary AC circuit acts in such a way that no current flow occurs because between the vehicle ground and the two catenary poles via the two capacitors i i and 12 there is no end-to-end connection. Through the resistor 13, which the car mass is connected upstream, so no current flows. The ones at this resistance tapped control voltage, which via the grid transformer 18 of the negative Grid bias i 9 is superimposed, has the value zero in this case, i.e. H. tubes 16 and 16a remain blocked due to the negative grid bias. In the circuit example shown, the two control tubes 16 and 16a are direct in their anode circuit between the two contact line poles via the protective resistor 2o switched. However, you can get by with a tube instead of this circuit, if you connect this directly to the wagon power collector. The rest of the tax arrangement however remains the same.

Tritt nun ein Isolationsschaden zwischen den Fahrleitungspolen und der Wagenmasse auf, wie es z. B. durch die gestrichelte Verbindung 24. angedeutet ist, so kommt ein Stromfluß im Wechselstromkreis zustande. An dem Widerstand 13 tritt jetzt eine Spannung auf, welche mittels des Gittertransformators 18 die negative Gittervorspannung so weit übersteigt, daß die Röhre 16 zum Ansprechen kommt. Dadurch kommt das Relais 21 zum Ansprechen, und der Hauptschalter 3 wird zum Auslösen gebracht, d. h. das Fahrzeug mit beiden Polen von der Fahrleitungsanlage getrennt. Durch dieses Herausfallen des Hauptschalters wird auch die Röhre 16 von selbst wieder gelöscht. Dies ist z. B. beim .Einsatz einer Glühkathodenröhre in dem gezeichneten Schaltbeispiel wichtig. Erwähnt sei, daß bei Verwendung nur einer an die Wagenbatterie angeschlossenen Röhre dafür Sorge getragen werden muß, daß beim Ansprechen dieser Röhre diese durch das Abschalten des Hauptschalters über einen Hilfskontakt in ihrem Stromkreis unterbrochen wird, um so zum Löschen zu kommen.If there is now insulation damage between the contact line poles and the mass of the car, as it is, for. B. indicated by the dashed connection 24th is, then there is a current flow in the alternating current circuit. At the resistor 13 now occurs a voltage, which by means of the grid transformer 18 the negative Grid bias so far exceeds that the tube 16 comes to respond. Through this the relay 21 responds and the main switch 3 is triggered, d. H. the vehicle with both poles separated from the catenary system. Because of this If the main switch falls out, the tube 16 is automatically deleted again. This is e.g. B. when using a hot cathode tube in the illustrated circuit example important. It should be mentioned that when using only one connected to the car battery Tube care must be taken that when this tube is addressed, it will pass through the disconnection of the main switch via an auxiliary contact in your circuit is interrupted to come to the deletion.

An dieser Stelle sei auch darauf hingewiesen, daß die negative Gittervorspannung selbstverständlich auch über einen Spannungsteiler abgegriffen werden kann, welcher zwischen den beiden Fahrleitungspolen angeschlossen ist. Ebenso kann auch das Rohr 16 an eine derartige Spannungsteileranordnung angeschlossen werden.At this point it should also be noted that the negative grid bias can of course also be tapped via a voltage divider, which is connected between the two catenary poles. Likewise, the pipe can 16 can be connected to such a voltage divider arrangement.

Der Hilfswechselstromgenerator io braucht nur für eine verhältnismäßig kleine Leistung von z. B. 5o Watt ausgelegt zu werden. Die Spannung kann dabei 5o bis i 5o V und die Frequenz 100 bis 3oo Hz betragen. Man wird beide Maschinen io und 14. zwech.-mäßigerweise zu einem einheitlichen kleinen Motorgenerator zusammenbauen, der eine Drehzahl von etwa 6ooo U/min aufweist. Außerdem wird man den Wechselstromgen erator vorteilhaft über Dauermagnete erregen. so daß jegliche beweglichen Kontakte in Wegfall kommen. Durch die Wahl der oben angegebenen Frequenzwerte fallen auch die beiden Kondensatoren i I und i 2 recht klein und damit leicht und billig aus. Die an dem Widerstand 13 abzugreifende Steuerleistung zur Aussteuerung der Röhren 16 beträgt nur etwa 1/10o bis 1/10,o des. Röhrenstromes. Die Röhren selbst brauchen ebenfalls nur kleine Leistung aufzubringen. Das ist von Vorteil, wenn man sie als Hochvakuumröhren ausbildet. Die dabei zur Betätigung des Relais 2 i erhältliche Leistung beträgt etwa 15 bis 30 W. Verwendet man eine Glühkathodenröhre, so kann man unter Umständen auf das Relais 2 i verzichten und über die Röhre unmittelbar die Auslösespule .l des Hauptschalters betätigen. Ein ,gewisser Nachteil der Glühkathodenröhre besteht jedoch darin, daß sie etwas temperaturempfindlich ist, so daß ihr Einbau so erfolgen muß, daß die richtigen Temperaturverhältnisse gewahrt bleiben.The auxiliary alternator io only needs for a relatively small power of z. B. 5o watts to be designed. The voltage can be 50 to 50 V and the frequency 100 to 300 Hz. Both machines 10 and 14 will be assembled in a two-way manner to form a single, small motor-generator which has a speed of about 600 rpm. In addition, you will excite the alternating current generator advantageously via permanent magnets. so that any moving contacts are eliminated. As a result of the choice of the frequency values given above, the two capacitors i I and i 2 are also quite small and therefore light and cheap. The control power to be tapped off at the resistor 13 for modulating the tubes 16 is only about 1/10 to 1/10 of the tube current. The tubes themselves also only need to generate a small amount of power. This is an advantage if they are designed as high vacuum tubes. The power available to operate the relay 2 i is about 1 5 to 30 W. If you use a hot cathode tube, you can possibly do without the relay 2 i and operate the trigger coil .l of the main switch directly via the tube. A certain disadvantage of the hot cathode tube, however, is that it is somewhat sensitive to temperature, so that it must be installed in such a way that the correct temperature conditions are maintained.

Selbstverständlich kann auch an Stelle der Röhren 16 unmittelbar vom Hilfswechselstrom aus ein empfindliches Wechselstromrelais bei auftretenden Isolationsschäden betätigt werden; jedoch dürfte es nicht möglich sein, auf diesem Weg eine ,genügend große Empfindlichkeit einzustellen. Eine Erhöhung der Ansprechempf ndlichkeit der gesamten überwacHungseinrichtung ist dadurch zu erzielen, daß den Kondensatoren (nicht gezeichnete) Induktivitäten parallel geschaltet und die damit hergestellten Schwingungskreise auf Resonanz abgestimmt werden.Of course, instead of the tubes 16, directly from Auxiliary alternating current from a sensitive alternating current relay in the event of insulation damage be operated; however, it should not be possible to find a sufficient one in this way set great sensitivity. An increase in the sensitivity of the entire monitoring device can be achieved in that the capacitors (not shown) inductors connected in parallel and the thus produced Oscillation circles are tuned to resonance.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht, wie bereits eingangs erwähnt wurde, darin, daß sie eine ständige Lberwachung des Isolationszustandes des 1'ahrzeuges ermöglicht, und zwar selbst dann noch, wenn das Fahrzeug von der Fahrleitungsanlage abgeschaltet ist. Sie ist außerdem sehr empfindlich und läßt sich durch Bemessung der Hilfskondensatoren und des Vorschaltwider standes 13 so auslegen, daß z. B. schon bei Unterschreitung des Isolationswertes zwischen Fahrzeugmasse und Fahrleitungspol unter den Betrag von i oo ooo Ohm bereits sicheres Auslösen bzw. Ansprechen des Berührungsschutzes gewährleistet werden kann. Gegenüber Drehzahlschwankungen des kleinen Motorgenerators i o, i q. liegt ebenfalls Unempfindlichkeit vor.A particular advantage of the arrangement according to the invention is how was already mentioned at the beginning, in the fact that they constantly monitor the state of insulation of the 1'ahrzeuges, even if the vehicle from the Contact line system is switched off. It is also very sensitive and leaves by dimensioning the auxiliary capacitors and the ballast resistor was 13 so interpret that z. B. when the insulation value between vehicle ground is not reached and catenary pole below the amount of i oo ooo ohms already safe triggering resp. response of the contact protection can be guaranteed. Against speed fluctuations of the small motor generator i o, i q. there is also insensitivity.

Bemerkt sei noch, daß die Sicherheitseinrichtung nach der Erfindung auch mit einer Signalanordnung verbunden sein kann, welche z. B. schon im abgeschalteten Zustand des Triebfahrzeuges von der Fahrleitung den Wagenführer darauf aufmerksam macht. daß der Isolationszustand nicht in Ordnung ist. An Stelle des kleinen Hilfswechselstromgenerators kann auch ein Wechselrichtergerät treten, z. B. ein kleiner Pendelwechselrichter. Die erfindungsgemäße Schutzschaltung ist auch bei Obusanlagen mit Wechselstromantrieb verwendbar.It should also be noted that the safety device according to the invention can also be connected to a signal arrangement which z. B. already switched off Condition of the locomotive from the overhead contact line draws the driver's attention to this power. that the insulation condition is not OK. In place of the small auxiliary alternator an inverter device can also occur, e.g. B. a small pendulum inverter. The protective circuit according to the invention is also used in trolleybus systems with an alternating current drive usable.

Claims

PATEN TA NSPRÜCI-IE: i .. Safety device for constant monitoring of the insulation condition of overhead line vehicles, in which an auxiliary voltage source is used and grid-controlled tubes are used as response devices, characterized in that an alternating current is superimposed on the two contact wire poles as auxiliary current to test the insulation condition, through which a relay is triggered when a certain insulation value is not reached, which triggers the main switch of the car.

2. Device according to claim i, characterized in that the AC auxiliary circuit from a DC-AC U mformer for single-phase alternating current is fed, one pole of which via a resistor is connected to the vehicle ground and its other pole between two capacitors which are connected to the two catenary poles.

3. Establishment according to claim i and 2, characterized in that the voltage tap for the Monitoring relay at the resistor between the vehicle ground and the AC power source he follows. ¢.

Device according to Claims 1 to 3, characterized in that as a relay a tube arrangement is used, the control grid of which depends on the test voltage according to Claim 3 is controlled via a negative DC bias.

5. Establishment according to claim i and characterized in that the tubes (high vacuum or hot cathode tubes) are connected between the catenary poles, one pipe each for the two Types of polarity of the contact line.

6. Device according to claim i and characterized in that that a tube is used, which is located on the wagon power collector. i.

Facility according to claim 6, characterized in that the circuit of this tube is automatic is temporarily interrupted by triggering the main car switch.

8. Establishment according to claim i, q. and 5, characterized in that when the tubes are ignited a Switching relay actuated