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Körperschlußanzeiger, insbesondere für.Stellwerke bei Eisenbahnen
I?s ist bekannt, an elektrische Geräte, deren Berülirung bei Körperscliluß gefährlich
ist, Einrichtungen zur Köi-perschlußanzeige anzuschließen. Hierbei wird in der IZegcl
ein Elektromagnet zwischen (las zu scliiitzen(ie Gerät und eine Hilfs-erde
geschaltet. Nimmt infolge eines Körperschlusses (las zu sclüitzende Gerät Spannung
gegen 1?r(le an, so fließt durch den Elektromagneten ein Strom. Der Anker des Elektromagneten
wird angezogen und löst einen Schalter aus, der das zu scliiitzeci(le Gerät von
der Stromduelle trennt.
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Besonders er%N iinsclit ist die Körperschlußanzeige in Stellwerken,
(la man liier nicht nur das Personal gegen die 1)erülirungsspanniiii,g scliiitzen
muß, son-(lern auch unerwünschte Stroin\veIge, die durch Körl>erscli.liisse entstehen
und die Betriebssicherheit der Anlage gef;ilii-(Len l;iinnen, sobald wie möglich
erkennen und beseitigen will. Es wird hierbei ferner die Forderung gestellt, d.aß
Unterhaltungsarbeiten in Stellwerksanlagen während des Betriehes ausgeführt werden
müssen. Dabei läßt es sich oft nicht vermeiden., daß gleichzeitig ein Spannung führendes
Teil, z. B. das Rellais.gestell oder die Hebelbank, berührt wird. Wäre ein Körperschlußanzeiger
im Stellwerk ,vorhanden, so würde ein Stromkreis von dem Spannung führenden Teil
durch den Körper des Berührenden zum Relaisgestell und von dort aus über den Körperschlußanzei,ger
zur Stromduelle zurück entstehen. Will man das Personal gegen die Folgen solcher
Berührungen schützen, so muß man dem Körpersclilußanzeiger einem möglichst hohen
Widerstand geben. Aus der Forderung nach hohem Widerstand und dein Umstand, daß
in den Stellwerken
mehrere stark voneinander abweichende Betriebsspannungen
benutzt werden., ergibt sich eine be-
sondere Schwierigkeit für die @Anwendung
von Körperschlußanzengern in Stellwerken,. Verwendet man z. B. 6o V Gleichspannung
für die Überwachungsstromkre,ise und 220 V Wechselspannung für die `'Weichenstellung
und die Lichtsignale,-so muß der K,örperschlußanzeiger so empfindlich sein, daß
er auf e'ine'n Strom anspricht, den 6o V Gleichspannung in seinem sehr 'hohen Eigenwiderstand
hervorrufen. Ein Strom von dieser Größenordnung kann aber schon durch die Wechselspannung
von 220 V über die Kapazität und den Isolationswiderstand hervorgerufen werden,
die zwischen den Wechselspannung führenden Stromkreisen und den lZelaisgestellen
vorhanden sind, und zwar dann, wenn der Widerstand" der aus der Parallelschaltung
dieses Isolationswiderstands mit der genannten Kapazität gebildet wird, nicht wesentlich
größer ist als der innere Widerstand des Körper= schlußanzeigers. Dieser Strom würde
den Körperschlußanzeiger ansprechen lassen, obwohl die Stellwerksanlage ,in Ordnung
ist.
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Um iin Stellwerken eine Körperschlußanzeige zu ermöglichen, d'ie all
den obengenannten Verhältnissen entspricht, werden erfindungsgemäß frequenzal)liän.gige"Widerstände
im Schaltungszusammenhang mit dem auf den Körperschluß ansprechenden Gerät verwendet,
so daß ,die Ansprechernpfind!lichkeit dieses Gerätes* je nach der Stromart, die
den Körperschluß hervorruft, verschieden groß ist. Als frequenzal>liängige Widerstände
kommen vor allem Kondensatoren und Drosseln in Betracht. Durch entsprechende Wahl
und Schaltung dieser Bauteile kann die Ansprechempfindlichkeit .des Gerätes für
Wechselstrom bestimmter Frequenz auf einen geforderten Wert gebracht werden, wenn
außerdem die Ansprechempfindlicfikeit für Gleichstrom gegeben ist.
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In der Figur ist ein. Beispiel der Erfindung näher erläutert. Mit
i ist die 6o-Volt-Batterie des Stellwerks, mit 2 der Speisetransformator für die
Weichenantriebe und Lichtsignalstromkreisei bezeichnet. Die Phasenspannung dieses
Transformators möge 220 V betragen. Der Sternpunkt des Transformators und der negative
Pol der Batterie sind miteinander leitend verbunden. Von der Batterie und dem Transformator
führen Speiseleitungen zu den Relaisgestellen 4. Die neben den Relaisgestellen gezeichneten
Striche 3 stellen die Apparate und die Verdrahtung dar, die ,auf den Gestellen befestigt
sind und, in leitender Verbindung mit der Batterie und dem Speisetransformator stehen.
Im allgemeinen werden an jedes Gestell sowohl die Batteriespannung als auch die
drei, Phasen des Speisetransformators herangeführt. In der Figur is.t der Ühersic'ht
halber auf diese 'Darstellung verzichtet worden.
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Zwischen die Relaisgestelle und den Sternpunkt des Speisetransformators
ist der 'Körpe--rschlußanzeiger geschaltet. Er besteht aus dem hochohmigen Vorwiderstand
5, dessen Widerstandswert groß ist gegen die Widerstände der übrigen Teile des Körperschlußanzeigers
und einem empfindlichen Relais, z. B. einem polarisierten Relais, das zwei Wicklungen
611 und 6b enthält. Der Wicklung 6° ist der Kondensator 7 parallel geschaltet. In
Reihe mit dieser Paralle'lsc'haltung liegt der Gleichrichter 8' in Graetzschaltung,
der die Relaiswicklung 6b speist. Parallel zum Gle@ichrichtereilngan.g ist der Abgleichwiderstand
9 geschaltet.
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Tritt nun ein Körperschliuß im 6o-Volt-Gleichstromkreis auf, so fließt
Strom von der Batterie i zu den Apparaten bzw. der Verdrahtung 3, über die Körperschlußstelle,
die Relaisgestelle 4, den Vorwiderstand i5, die Relaiswicklung 6°, den Gleichrichter
8 und die Relaiswicklung 6b zur Batterie zurück. Es werden hierbei also beide Relaiswicklungen
erregt. Die Empfindlichkeit des Relais ist so gewählt, daß es auf diesen Strom,
der im wesentlichen durch diieBatteriespannung und den Vorschaltwiderstand 5 bestimmt
ist, anspricht und mit seinem Kontakt 61 das Meldegerät io, z. B. eine Lampe, einen
Wecker od. dgl., einschaltet.
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Bei einem Körperschluß in einem 22o-Volt-Wechselstromkreis ist die
Wicklung 6° unwirksam, da sie durch dien Kondensator 7 für Wechselstrom kurzgeschlossen
ist. Es wirkt in diesem Fall nur die .vom Gleichrichter 8 gespeiste Wicklung 6b.
Die Empfindlichkeit des Relais ist also für Wechselstrom wesentlich geringer als
für Gleichstrom. Diese geringere Empfindlichkeit ist ausreichend., um das Relais
zum Ansprechen zu bringen, da die Betriebswechselspannung erheblich größer ist als
idie Gleichspannung und daher bei einem Körperschluß eines Wechselstromkreises in
dem Widerstand 5 Bein wesentlich ,größerer Strom fließt als bei einem Körperschluß
eines Gleichstromkreises..
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Liegt in der Stellwerksanlage kein Körperschluß vor, so fließt trotzdem
ein geringer Wechselstrom von den Apparaten und der Verdrahtung 3 zu den Relaisgestellen
4, @da die Teile eine Kapazität gegeneinander haben und außerdem auch der zu -dieser
Kapazität parallel geschaltete Isolationswiderstand einen endlichten Wert hat. Auf
diesen Strom darf der Körperschlußanzeiger nicht ansprechen. Ist der Widerstand
5 sehr groß, so besteht die Mögllichkeit, daß der genannte Kapazitätsstrom in der
gleichen Größenordnung liegt oder gar größer ist als der Gleichstrom, der durch
den Körperschlußanzeiger bei einem Körperschluß im Gleichstromkreis fließt. Da durch
die Einrichtung gemäß der Erfindung die Ansprechempfindlichkeit für Wechselstrom
wesentlich geringer gemacht werden kann als für Gleichstrom, arbeitet das Gerät
trotzdem ordnungsmäßig, d. h. der Kapazitätswechselstrom bringt das Relais nicht
zum Ansprechen., während der beim @Körperschluß fließende Gleichstrom die Körperschlußanzeige
auslöst. Mit dem Parallelwiderstand 9 kann man die Empfindlichkeit des Relais so
einstellen, daß es auf den im Normalzustand der Anlage fließenden Wechselstrom gerade
noch nicht anspricht.
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Berührt jemand gleichzeitig eine vom Speisetransformator kommende
Leitung und das Relaisgestell, so fließt durch seinen Körper ein Strom,
der
ini wesent'lic'hen durch den Vorwidc.rstand begrenzt wird. 'Die 13eriihrutig einer
Spannung führenden Klemme ist demnach utn so ungefährlicher, je größer der Widerstand
,3 ,ist. Durch die Einrichtung gemäß der 1?rfindung ist es aber möglich, den Widerstand
sehr hochohmig zu machen, ohne daß dabei das ordnungsmäßige Arbeiten des hiirl>ersclilußatizeigers
beeinträchtigt wird.
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l)er Erfindungsgedanke kann auch in anderer Weise \er\ irkl,icht werden,
als es in der Figur dargestellt ist. So wäre es z. B. denkbar, st,at,t des knndensators
7 eine Drossel zu verwenden, die mit (lern lZelais in heilie zu schalten wäre.
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Die Abwendung der Erfindung ist auch in Anlagen von \utze.ti, in denen
zwei verschiedene Stromarten tnit annähernd gleicher Spannung verwendet werden,
wenn aus irgendwelchen Gründen der l@etriel>sm<ißi-ge Isolationszustand des Netzes
der einen Stromart wesentlich anders ist als derjenige des Netzes der anderen Stromart.
Auch in FälL.ti, in denen Ströme verschiedener Frequenz verwen(lct m-crden, 1ä lit
sich die Erfindung anwenden. I?s \\-.erden in solchen Fällen Siebmittel vorgesehen,
welche die Ströme \-erschied'ener Fre-(InUttz in dem Körpersc'hlußanzeiger trennen
und sie lWaiswicklungen urnterschiedliMier Empfindlichkeit zuführen. Es ist in solchen
Fällen auch tniiglich, den Kiir1)erscliltißatizeiger für mehr als zwei Stromarten
einzurichten.
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Ferner ist es nicht erforderlich, daß wie im Beispiel der Figur die
Gestelle und sämtliche Stromkreise von 1?rcle isoliert sind. Die Einrichtung gemäß
der Erfindung läßt sich auch verwenden, wenn die Stromkreise oder auch die Relaisgestelle
geerdet sind.
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Die Anwendbarkeilt der Erfindung ist nicht auf Stellwerke beschränkt,
sondern hat auch Bedeutung für andere elektrische Anlagen oder Geräte, in denen
mehrere Stromarten Verwendung finden.