DE1275140B - Sicherheitsstromkreis mit saettigbaren Drosselspulen - Google Patents

Description

• Sicherheitsstromkreis mit sättigbaren Drosselspulen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sicherheitsstromkreis, dessen Leistung durch sättigbare Drosselspulen mit je zwei Magnetkreisen gesteuert wird, deren jeder eine von dem zu steuernden Wechselstrom durchflossene Leistungswicklung trägt, die mit einer zugehörigen Zusatzwicklung gekoppelt ist, wobei die beiden Zusatzwicklungen der Magnetkreise in Reihe geschaltet und beide Magnetkreise mit einer gemeinsamen Gleichstromsättigungswicklung versehen sind.
• Stromkreise der erwähnten Art müssen eine Eigensicherheit besitzen, d. h., ein zufällig an irgendeinem Teil dieses Stromkreises auftretender Fehler darf niemals zu einer gefährlichen Lage führen. Derartige Stromkreise sind insbesondere im Eisenbahnsignalwesen, z. B. zur Steuerung der Einschaltung der Lichter, der automatischen Bahnübergänge usw., unbedingt erforderlich, wo irgendeine Störung der Stromkreise ein Verkehrsverbot (Signale auf Rot, geschlossene Schranken usw.) zur Folge haben muß.
• Bekanntlich gibt es Schaltungen mit Relais, welche diesen Bedingungen genügen. Diese Relais haben aber einen hohen Gestehungspreis und einen großen Platzbedarf, und ihre beweglichen Teile sind der Abnutzung unterworfen, was bei gleichwertigen ruhenden Teilen nicht der Fall ist. Diese entsprechen jedoch im allgemeinen nicht den Sicherheitsbedingungen. So können insbesondere sättigbare Drosselspulen sich wie ein geschlossener Schalter verhalten, wenn ein Kurzschluß zwischen den Windungen der Wicklungen auftritt, was ihre Verwendung z. B. für die Steuerung von Verkehrsampeln bzw. Signalleuchten ausschließt.
• Sättigbare Drosselspulen mit zwei Magnetkreisen sind bereits aus dem Buch von William A. Geyger, »Magnetverstärker-Schaltungen«, Grundlagen, Eigenschaften und Anwendungen, 1.959, insbesondere Seite 38, 89, 93 und 165, bekannt. Darin sind auch sättigbare Drosselspulen mit Zusatzwicklungen und einer gemeinsamen Gleichstromsättigungswicklung beschrieben. Die Zusatzwicklungen dienen jedoch nur dazu, die Steuercharakteristik des Leistungsausgangs dieser Vorrichtungen zu verändern. Es handelt sich also um aktive Steuerungen, welche den Aufbau von Sicherheitsschaltungen nicht ermöglichen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden und mit einfachen Mitteln eine den Sicherheitsanforderungen genügende, zuverlässig arbeitende Anordnung zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird bei einem Sicherheitsstromkreis der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß er zwei derartige Drosselspulen enthält und daß die Ausgänge der Zusatzwicklungspaare an je einen Steuereingang eines logischen UND-Schaltelements angeschlossen sind, das an seinem Ausgang den gewünschten Sicherheitsbefehl liefert.
• Bei der vorliegenden Erfindung werden mithin in dem zu steuernden Leistungsstromkreis zwei gleichartige Reaktanzen, nämlich Drosselspulen, mit Zusatzwicklungen in Reihenanordnung verwendet, deren Spannungen verglichen werden. Tritt ein Kurzschluß in einer der Leistungswicklungen auf, so entsteht ein Ungleichgewicht zwischen den Spannungen der Zusatzwicklungen, welches die Störung überträgt und dazu benutzt wird, gewisse Sicherheitsbedingungen zu schaffen, z. B. die Schranken eines höhengleichen Bahnüberganges zu schließen.
• Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
• F i g. 1 zeigt schematisch eine sättigbare Drosselspule eines erfindungsgemäßen Sicherheitsstromkreises; F i g. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Sicherheitsstromkreis mit Anwendung auf einen automatischen Bahnübergang.
• Die in F i g. 1 dargestellte sättigbare Drosselspule hat zwei gleiche Magnetkreise 1 und 2, welche Wicklungen 3 und 4 tragen. Diese sind mit der Nutzlast in Reihe geschaltet, welche durch einen Widerstand 5 dargestellt ist, der von den Klemmen 6 einer Wechselspannungsquelle gespeist wird. Eine Gleichstromwicklung 7 umschlingt die beiden Magnetkreise 1 und 2, deren Wicklungen 3, 4 so ausgebildet sind, daß ihr resultierender Fluß in der Wicklung 7 Null ist. Wenn die Wicklung 7 nicht gespeist ist, ist bekanntlich die Impedanz der Wicklungen 3, 4 sehr groß, so daß die Nutzlast 5 nur von einem sehr schwachen Strom durchflossen wird und als ungespeist angesehen werden kann. Bei Speisung dieser Wicklung durch eine Gleichstromquelle 8, z. B. durch Schließen eines Schalters 9, werden die beiden Magnetkreise 1, 2 gesättigt. Die Impedanz der Wicklungen 3, 4 fällt dann praktisch auf Null, so daß die Nutzlast 5 normal gespeist wird. Die Magnetkreise 1, 2 tragen in Reihe geschaltete Zusatzwicklungen 10 bzw. 11, deren resultierende Spannung an einem Ausgang 12 erscheint. Diese Spannung wird zusammen mit der von einer anderen, gleichartigen sättigbaren Drosselspule gelieferten Spannung in der unten erläuterten Weise zu Steuerungszwecken benutzt.
• F i g. 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel für die Steuerung einer automatischen Bahnübergangsschranke. Diese wird durch einen Reihenschluß-Gleichstrommotor 13 geöffnet und mittels einer nicht dargestellten Bremse in ihrer öffnungsstellung gehalten. Die Schließung der Schranke erfolgt durch ihr Eigengewicht nach Lösen der Bremse. Die Abwärtsbewegung wird durch die Widerstandsbremsung des von der Schranke angetriebenen Motors 13 gedämpft.
• Der Motor 13 wird von einem Wechselstromnetz 14 über einen Gleichrichter 15 gespeist, welcher an die Leitung über zwei Drosselspulen 16, 17 der in F i g. 1 beschriebenen Art angeschlossen ist. Die symbolisch dargestellten Wicklungen sind in F i g. 2 bei der Drosselspule 16 mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 bezeichnet, während bei der Drosselspule 17 keine Bezugszeichen angegeben sind, da beide Drosselspulen gleich ausgebildet sind.
• Die Zusatzwicklungen der beiden Drosselspulen 16, 17 sind über Gleichrichter 18 mit zwei Steuerwicklungen eines logischen magnetischen UND-Schaltelements 19 verbunden, das von der in der belgischen Patentschrift 638197 beschriebenen Art sein kann. Die Primärwicklung dieses Elements 19 wird durch eine Spannung geeigneter Frequenz aus einer Quelle 20 gespeist; sie induziert eine Spannung in der Sekundärwicklung 21, wenn der resultierende Fluß der beiden Steuerwicklungen Null ist. Wenn ein Kurzschluß zwischen Windungen einer der beiden Drosselspulen auftritt, wird die resultierende Spannung ihrer Zusatzwicklungen kleiner als die entsprechende Spannung der anderen Drosselspule, so daß die Steuerwicklungen des Elements 19 in seinem Magnetkreis einen Fluß erzeugen, welcher es sättigt. Die Spannung an seiner Sekundärwicklung 21 verschwindet daher, wodurch die Freigabesteuerung des Bahnübergangs gesperrt und eine Fehlermeldung zur Signalkabine übertragen wird. Der Gleichstrom für die Sättigung der Drosselspulen gelangt also nicht durch die Leiter 22, und die gesunde Drosselspule bleibt gesperrt. Die Schranke bleibt somit bis zum Eingreifen des Personals geschlossen.
• Da vernünftigerweise angenommen werden kann, daß das gleichzeitige Auftreten eines Fehlers bei beiden Drosselspulen 16,17 äußerst unwahrscheinlich ist, entspricht das System den Sicherheitsbedingungen.
• Natürlich können in der obigen Weise auch andere Teile gesteuert werden, z. B. Signalleuchten. Ferner können die beschriebenen sättigbaren Drosselspulen und ihre Nutzkreise abgewandelt werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen würde.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Sicherheitsstromkreis, dessen Leistung durch sättigbare Drosselspulen mit je zwei Magnetkreisen gesteuert wird, deren jeder eine von dem zu steuernden Wechselstrom durchflossene Leistungswicklung trägt, die mit einer zugehörigen Zusatzwicklung gekoppelt ist, wobei die beiden Zusatzwicklungen der Magnetkreise in Reihe geschaltet und beide Magnetkreise mit einer gemeinsamen Gleichstromsättigungswicklung versehen sind, da -durch gekennzeichnet, daß der Sicherheitsstromkreis zwei gleichartige Drosselspulen (16, 17) enthält und daß der Ausgang (12) der Zusatzwicklungspaare (10,11) an je einen Steuereingang eines logischen UND-Schaltelements (19) angeschlossen sind, das an seinem Ausgang (21) den gewünschten Sicherheitsbefehl liefert. In Betracht gezogene Druckschriften: Buch von William A. Geyger, »Magnetverstärker-Schaltungen«, Grundlagen, Eigenschaften und Anwendungen, 1959, Seite 38, Abb. 2-3 (d), Seite 98, Abb. 5-8 (a), Seite 93, Abb. 5-12, Seite 165, Abb. 9-11 (a).