NL7908085A - Inrichting voor het bewaken van gelijk- en wissel- stromen met hoge spanning door middel van een potentiaal-gescheiden foutindikatie. - Google Patents

Description

U.O. 28.386 . -1- <- .

é

Inrichting voor het bewaken van gelijk- en wisselstromen met hoge spanning door middel van een potentiaalgescheiden fout-indikatie.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het bewaken van gelijkstromen en wisselstromen met hoge spanning door middel van een potentiaal-gescheiden foutindikatie, in het bijzonder van verwarmingsstromen in wagons voor personentreinen.

5 "Voor een bewaking en foutdiagnose moet overeenkomstig de wens van de spoorwegdirektie de staat van de verwarmingsstroomkringen op een lessenaar door het spoorwegpersoneel kunnen worden afgelezen. Dergelijke lessenaars bevinden zich bijvoorbeeld bij personenwagons in kasten in de gangen of op het instapbalkon. In het algemeen is 10 slechts één verzamelstoringsmelder als meetinstrument aanwezig. Daarbij kan via een vermogensmeting, dat wil zeggen door het vaststellen van de stroom en de spanning, de mate van de fout worden herkend. Het vaststellen van stromen in netten met hoge spanning was tot nu toe betrekkelijk gekompliceerd vanwege de noodzakelijke potentiaalschei-15 ding. Bijrgelijkstromen worden daarom ofwel magnetische versterkers of chopperomzetters toegepast, wat relatief duur is, terwijl de bij wisselstroom noodzakelijke meetomzetters zoals transformatoren de schakelingen groot en zwaar doen uitvallen. Verder zijn <2e optimaal slechts voor één frequentie bruikbaar.

20 Het doel van de onderhavige uitvinding is het opheffen van de bovenvermelde problemen. Daartoe wordt een schakeling verschaft, waarmee op eenvoudige wijze de potentiaalsoheiding tot stand kan worden gebracht, welke schakeling verder zonder grote kosten de bewaking van zowel wisselstromen als gelijkstromen bij verwarmings-25 stroomkringen mogelijk maakt.

Het bovenvermelde doel wordt bij een inrichting van de in de aanhef genoemde soort aldus opgelost, dat via de spanningsval over een door de te bewaken stroom doorlopen indikatieweerstand een op zichzelf bekende optische koppelinrichting direkt wordt gestuurd, 50 waarvan de ontvangtransistor is aangesloten op een verwerkingsschakeling, die afhankelijk van het vloeien van de stroom door de indi-katieweerstand een LED-indikatiediode beïnvloedt, bij voorkeur donker stuurt. Daarbij kan in plaats van een speciale indikatieweerstand ook een deel van de door de totale stroom doorlopen verwarmingsweerstand 35 worden gebruikt.

Voor het vaststellen van de werkelijke motorstroom/gelijkstroom 7908085 > -2- 1.

is reeds een inrichting voor potentiaalscheiding zonder toepassing van een optische koppelinrichting bekend, zie het Duitse Offenle-gungsschrift 23 33 907· Het betreft hier echter het mét.hoge nauwkeurigheid vaststellen van meetwaarden met behulp van tussentrappen, 5 waarbij de optische koppelinrichting pas na een proportionele omzetting van de gelijkstroom in een impulsbreedte- of frequentiegemodu-leerde elektrische wisselstroomgrootheid voor de potentiaalscheiding wordt gebruikt. Dit is echter het tegengestelde tot bij de onderhavige uitvinding, waarbij het afgezien van andere toepassingsdoelein-10 den, aankomt op een potentiaalgescheiden foutindikatie met ja/nee-beslissing voor gelijkstromen en wisselstromen met hoge spanning en waarbij de optische koppelinrichting direkt wordt gestuurd door de te bewaken stroom. Voor gelijkstroom is de oplossing volgens de onderhavige .uitvinding juist bijzonder eenvoudig.

15 Bij voorkeur wordt voor de bewaking van wisselstromen de ver- werkingsschakeling van een extra tijdorgaan voorzien, dat het op- t lichten van de LED-indikatiediode in de halve perioden van de stroom vertraagd door de optische koppelinrichting afhankelijk van de stroomrichting te blokkeren. · 20 Voor extra stroomregeling via een in serie met de verwarmings- groepen gelegen regelbeveiliging wordt bij voorkeur bij een bedrijfs-onderbreking van de verwarmingsstroomkring door de regelbeveiliging door een hulpkontakt de op dat moment blokkerende ontvangtransistor van de optische koppelinrichting overbrugd, waarbij aan een stuur-25 transistor van de verwerkingsschakeling de basistroom via een parallelweg wordt toegevoerd.

In een verdere gunstige schakeling van de onderhavige uitvinding wordt de aan een zijde aan de massa gelegen IED-indikatiediode via een elektronisch geheugen geschakeld, waarvan de instelingang 30 is verbonden met de batterijspanning, de kollektor van de kortsluitende stuurtransistor en een pool van de op de massa aangesloten ver-tragingskompensator.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarop een bewakingsschakeling voor de verwarmings-35 stroom van treinwagons is weergegeven.

Op een door de wagon gevoerde en met 1 aangegeven verzamelrail of hoöfdverwarmingsleiding kunnen al naar gelang de wijze van stroomtoevoer aan de trein in de verschillende landen de bekende ÏÏIC-span-ningen optreden. Het betreft hier 3000 Y=/l500 Y=, 1500 Y*w>/50 Hz, 40 1000 7<v/l6 2/3 Hz. Yia een veiligheid 2 en een regelveiligheid 3 7908085 -3- - <- * met werkkontakt 3a "bereikt de verwarmingsstroom een groepeerhare ver-warmingsgroep' 4 met afzonderlijke weerstanden (hier is voor de duidelijkheid slechts een enkele weerstand getekend) met in serie gelegen indikatorweerstand 5 en van daaruit via een scheidingsplaat 6 de 5 massa 7· Al naar gelang de in de verzamelrail 1 optredende spanning worden de afzonderlijke weerstanden van de verwarmingsgroep 4 gegroepeerd . "Voor de uitvinding is het daarbij niet van belang of de verwarmingsgroepen in de verschillende coupées of in centrale warm-tewisselaarketens, ofwel in air-conditioningsinstallaties zijn aan-10 gebracht. Met 8 is een zogenaamde opto-koppelinrichting aangegeven met een licht-emitterende zenddiode 9 en een ontvangtransistor 10.

Deze opto-koppelinrichting 8 scheidt de feitelijke verwerkingsschakeling 11 van de hoogspanning en maakt deze schakeling potentiaal-vrij. De ontvangtransistor 10 wordt bij bestraling met licht door 15 de zenerdiode 9 laagohmig, waardoor de batterijspanning ÏLg een stroom naar de massa 7 kan laten vloeien. De sparmingsdaling over de basis- · weerstand 12 van transistor 13 stuurt deze door. Transistor 13 sluit daarmee de seriekring 14j bestaande uit kondensator 15, Z-diode 16, elektronisch geheugen 17 en LED-indikatiediode 18 kort. De stroom-20 toevoer van de bron ïï^ via weerstand 19 daalt daardoor zeer sterk en de LED-indikatiediode 18 wordt bij een normale verwarmingsstroom aldus donkergeschakeld. De LED-indikatiediode 18 is in een bewakings-lessenaar of -paneel ondergebracht. Dit is het eenvoudigste geval voor het vaststellen van gelijkstromen zonder regeling, waarbij in 25 de volgende funktiebeschrijving verwezen wordt bij het vaststellen van wisselstromen. Met 3b wordt nog een hulpkontakt van de regelbe-veiliging 3 aangegeven, dat in kombinatie met de weerstand 20 en diode 21 een parallelweg naar de ontvangtransistor 10 tot stand brengt en bij ritmische regeling de transistor 13 van basisstroom jq vóórziet en doorgestuurd houdt.

Als via het kontakt 3a de verwarmings groep 4 op de spanning wordt aangesloten, bijvoorbeeld 1000 V met 16 2/3 Hz, vloeit door de indikatieweerstand 5 de verwarmings stro om en stuurt deze door middel van de spanningsval de optische koppelinrichting 8 in de 35 frequentie van 16 2/3· Hierbij is telkens slechts een halve periode werkzaam en kan ook slechts een halve periode worden ontvangen. De ontvangtransistor 10 laat dus een pulserende basisstroom door, die de transistor 13 op dezelfde wijze open en dicht stuurt. De batterij-spanning TJ^ wordt dus pulserend aan de seriekring 14 toegevoerd en 40 via de Z-diode 16 aan het geheugen 17* Het elektronische geheugen 7908085 ' ^ ' · . -4- 17 zou nu worden ingesteld en de LED-indikatiediode zou oplichten.

Dit wordt echter door de met kondensator 15 parallel geschakelde transistor 15 verhinderd. In de blokkeerpauzen van transistor 15 moet de kondensator 15 eerst weer worden opgeladen, voordat het 5 elektronische geheugen 17 wordt ingesteld en de LED-indikatiediode 18 kan oplichten. Deze is zodanig gedimensioneerd, dat de tijd tot aan de volgende halve periode, als transistor 15 weer geleidend wordt, wordt overbrugd. De LED-indikatiediode 18 blijft dus ook bij verwarmingswisselstroom donker en toont hiermee een korrekt 10 vloeiende verwarmingsstroom aan.

Tot nu toe is aangenomen dat geen temperatuurregeling heeft ingegrepen. Zonder speciale hulpmiddelen zou bij het aanspreken van de regelbeveiliging 5 naar temperatuurregeling volgens de tweepunts-regeling (kontakt 5a zou de getekende stand innemen) foutief een fout 15 worden gesignaleerd, omdat de stroom door de verwarmingsgroep 4 zou ontbreken. Om dit te verhinderen wordt via hulpkontakt 5b met een parallelweg de ontvangtransistor 10 overbrugd. De stroom loopt dan van Hg via 5b, 20, 21 verder naar de basis van transistor 15 en houdt deze doorlatend gestuurd. De LED-indikatiediode 18 blijft daarmee 20 donker en de verwarmingsketen is foutvrij. Wordt door de regelbeveiliging 5 het kontakt 5a gesloten, dan vloeit weer de normale verwarmings stroom en blijft de LED-indikatiediode 18 eveneens donker.

Treedt er echter (onder aanname dat er in eerste instantie geen temperatuurregeling optreedt) bijvoorbeeld een fout op met 25 stroomonderbreking door het uitvallen van een verwarmingselement, dan zou weliswaar kontakt 5a worden gesloten, maar zou de zend-diode ook in de normale doorlatende halve periode geen stroom signaleren. Dienovereenkomstig zou ook de ontvangtransistor 10 van de optische koppelinriehting 8 worden geblokkeerd. Omdat ook hulpkon-50 "takt 5h is geopend, zou in alle volgende halve perioden transistor 15 worden geblokkeerd. De kondensator 14 zou kunnen worden geladen en na overschrijding van een drempel zou het elektronisch geheugen 17 worden ingesteld en zou cfe LED-indikatiediode 18 een fout op de juiste wijze aantonen.

55 De toegepaste temperatuurregeling met regelbeveiliging 5 en zijn kontakten 5a, 5b, zou zonder het toegepaste elektronische geheugen 17 moeilijkheden opleveren. Met het uitschakelen van de regelbeveiliging 5 zou namelijk hulpkontakt 5b worden gesloten en zou ondanks de beschreven fout het vloeien van de verwarmingsstroom worden 40 gemeld. Hieruit zou bedienend personeel kunnen worden misleid. Pas 7908085 -5- > met het sluiten van het werkkontakt 5a van de regelbeveiliging, dat wil zeggen na een zekere tijd, zou de indikatiediode 18 oplichten.

Het elektronische geheugen 17 verhindert deze misleiding. Het wordt als bistabiele trap reeds hij het optreden van de fout na het laden 5 van de kondensator 15 en het overschrijden van een drempelwaarde ingesteld .en kan dan niet meer door de ingang worden beïnvloed. Door het instellen van het geheugen licht de IED-indikatiediode 18 ook bij kortstondig foutsignaal ( ^ dan een halve periode) en bij ritmische regeling voortdurend op. Het terugstellen van het elektronische 10 geheugen 17 geschiedt bij het opnieuw inschakelen van de batterij-spanning Hg na het afschakelen hiervan, dat wil zeggen bij uitschakeling van verwarmingsbedrijf of als bij het ontbreken van de spanning op de treinverzamelrail 1 ook de batterijspanning is uitgeschakeld. Als de fout dan nog aanwezig is komt de foutindikatie direkt 15 terug. Het elektronische geheugen kan ook worden vervangen door een relais met zelfhoudkontakt,- dat op passende wijze wordt gestuurd.

De inrichting volgens de uitvinding is betrekkelijk eenvoudig uitgevoerd, is goedkoop en werkt bijzonder veilig. De inrichting kan zeer klein worden uitgevoerd, zodat een onderbrekingsloze bewaking 20 van elke verwarmingsketen mogelijk wordt.

7908085

Claims (4)

1. Inrichting voor het bewaken van gelijkstroom ®. wisselstroom met hoge spanning door een potentiaalgescheiden foutindikatie, in het bijzonder van verwarmingsstromen bij personenwagons voor treinen, 5. e t het kenm erk, dat met behulp van de spanningsval over een door de te bewaken stroom doorlopen indikatieweerstand (5) een op zichzelf bekende optische koppelinrichting (8) direkt wordt gestuurd, waarvan de ontvangtransistor (lO) is aangesloten op een verwerkingsschakeling (11) die afhankelijk van het vloeien van de 10 stroom door de indikatieweerstand (5) een LED-indikatiediode (18) beïnvloedt en bij voorkeur donkerstuurt.

2. Inrichting volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat voor de bewaking van wisselstroom de verwerkingsschakeling (11) bovendien is voorzien van een tijdorgaan (kondensator 15 15), welk tijdorgaan het oplichten van de LED-indikatiediode (18) vertraagt gedurende die halve perioden van de stroom, waarin de· optische koppelinrichting (δ) stroomrichtingsafhankelijk is geblokkeerd.

3· Inrichting volgens conclusie 1 en 2 voor het regelen yan 20 de stroom via een in serie met verwarmingsgroepen gelegen regelbe-veiliging, met het kenmerk, dat bij het bedrijfsmatig onderbreking van de verwarmingss'troomkring door de regelbeveiliging • (3>)(kontakt 3a) een hulpkontakt (3b) de dan geblokkeerde ontvang transistor (10) van de optische koppelinrichting (8) overbrugt, 25 waarbij aan een stuurtransistor (I3) van de verwerkingsschakeling (11) de basisstroom via een parallelweg (TL,, 3b, 20, 21) wordt toe-gevoerd.

4· Inrichting volgens conclusie 3, m e t het kenmerk,' dat de met een zijde aan de massa gelegen LED-indikatie-20 diode (18) via een elektronisch geheugen (17) wordt geschakeld, waarvan de instelingang is verbonden met de batterijspanning, de kollektor van de kortsluitende stuurtransistor (13) en een pool van de dwars aan de massa gelegen vertragingskondensator (15)· 7908085