DE1275140B - Safety circuit with connectable choke coils - 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.Safety circuit with saturable reactors The present Invention relates to a safety circuit whose performance is saturable Choke coils are controlled with two magnetic circuits each, each one of which is controlled by the to be controlled alternating current carrying power winding with a associated additional winding is coupled, the two additional windings of the Magnetic circuits connected in series and both magnetic circuits with a common direct current saturation winding are provided.

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.Circuits of the type mentioned must be intrinsically safe, d. that is, an accidental failure on any part of this circuit must never lead to a dangerous situation. Such circuits are in particular in railway signaling, e.g. B. to control the switching on of the lights, the automatic ones Level crossings, etc., absolutely necessary where there is some disturbance in the circuits result in a traffic ban (signals on red, closed barriers, etc.) got to.

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.As is known, there are circuits with relays which meet these conditions suffice. However, these relays have a high cost price and a large space requirement, and their moving parts are subject to wear and tear, as is the case with equivalents stationary parts is not the case. However, these generally do not correspond the security conditions. In particular, saturable reactors can become behave like a closed switch when a short circuit between the windings of the windings occurs, what their use z. B. for controlling traffic lights or signal lights.

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.Saturable choke coils with two magnetic circuits are already known from the book by William A. Geyger, "Magnet Amplifier Circuits", Fundamentals, Properties and Applications, 1.959, in particular pages 38, 89, 93 and 165. This also describes saturable choke coils with additional windings and a common direct current saturation winding. However, the auxiliary windings only serve to change the control characteristics of the power output of these devices. It is therefore an active control, which does not allow the construction of safety circuits.

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.The object of the invention is to overcome the disadvantages of the known arrangements to avoid and with simple means a satisfactory, to create a reliable working arrangement.

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.In the case of a safety circuit, this task becomes the one mentioned at the beginning Art solved according to the invention in that it contains two such choke coils and that the outputs of the additional winding pairs each to a control input of a logical AND switching element are connected, which at its output the desired safety command supplies.

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.In the present invention are therefore in the to be controlled Power circuit two reactances of the same type, namely inductors, with additional windings used in series, the voltages of which are compared. A short circuit occurs in one of the power windings, there is an imbalance between the Tensions of the additional windings, which transmits the disturbance and uses it for it is to create certain security conditions, e.g. B. the barriers of a level Level crossing to close.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.The invention is described below by way of example with reference to the drawing explained.

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.F i g. 1 schematically shows a saturable choke coil of one according to the invention Safety circuit; F i g. 2 shows a safety circuit according to the invention with application to an automatic level crossing.

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.The in F i g. 1 illustrated saturable inductor has two identical ones Magnetic circuits 1 and 2, which windings 3 and 4 carry. These are with the payload connected in series, which is represented by a resistor 5, which is of the Terminals 6 of an AC voltage source is fed. A DC winding 7 wraps around the two magnetic circuits 1 and 2, the windings 3, 4 of which are designed in this way are that their resulting flux in the winding 7 is zero. When the winding 7 is not fed, the impedance of the windings 3, 4 is known to be very large, so that the payload 5 is traversed only by a very weak current and as can be viewed unfeeded. When this winding is fed by a direct current source 8, e.g. B. by closing a switch 9, the two magnetic circuits 1, 2 saturated. The impedance of the windings 3, 4 then drops practically to zero, so that the payload 5 is fed normally. The magnetic circuits 1, 2 are connected in series Additional windings 10 or 11, the resulting voltage of which appears at an output 12. This tension becomes saturable together with that of another, like one Choke coil supplied voltage in the manner explained below for control purposes used.

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.F i g. 2 shows an application example for the control of an automatic Level crossing barrier. This is opened by a series-connected direct current motor 13 and held in their open position by means of a brake (not shown). The barrier closes by its own weight after releasing the brake. The downward movement is driven by the drag braking of the barrier Motor 13 damped.

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.The motor 13 is powered by an alternating current network 14 via a rectifier 15, which is fed to the line via two choke coils 16, 17 of the type shown in FIG. 1 described type is connected. The windings shown symbolically are in Fig. 2 in the case of the choke coil 16 with the same reference symbols as in FIG. 1 denotes, while the choke coil 17 no reference numerals are given, since both choke coils are designed the same.

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.The additional windings of the two choke coils 16, 17 are via rectifiers 18 with two control windings of a logical magnetic AND switching element 19 connected, of the type described in Belgian patent 638197 can be. The primary winding of this element 19 is made more suitable by a voltage Frequency fed from source 20; it induces a voltage in the secondary winding 21 when the resulting flux of the two control windings is zero. When a short circuit occurs between turns of one of the two inductors, the resulting The voltage of their additional windings is less than the corresponding voltage of the others Choke coil, so that the control windings of the element 19 in its magnetic circuit create a flow which saturates it. The voltage on its secondary winding 21 therefore disappears, whereby the release control of the level crossing is blocked and an error message is transmitted to the signal booth. The direct current for the So saturation of the choke coils does not get through the conductor 22, and the healthy ones Choke coil remains blocked. The barrier remains until the personnel intervene closed.

Da vernünftigerweise angenommen werden kann, daß das gleichzeitige Auftreten eines Fehlers bei beiden Drosselspulen 16,17 äußerst unwahrscheinlich ist, entspricht das System den Sicherheitsbedingungen.Since it can reasonably be assumed that the simultaneous It is extremely unlikely that a fault will occur in both choke coils 16, 17 the system complies with the safety conditions.

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.Of course, other parts can also be controlled in the above way, z. B. Signal lights. Furthermore, the described saturable choke coils and their scope of use can be modified without departing from the scope of the invention would.

Claims (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).Claim: Safety circuit, the power of which is controlled by saturable choke coils with two magnetic circuits each, each of which carries a power winding through which the alternating current to be controlled flows and which is coupled to an associated additional winding, the two additional windings of the magnetic circuits being connected in series and both magnetic circuits with one common direct current saturation winding are provided, d a -characterized in that the safety circuit contains two similar choke coils (16, 17) and that the output (12) of the additional winding pairs (10,11) is connected to a control input of a logical AND switching element (19) are, which delivers the desired safety command at its output (21). Publications considered: Book by William A. Geyger, "Magnet Amplifier Circuits", Fundamentals, Properties and Applications, 1959, page 38, Fig. 2-3 (d), page 98, Fig. 5-8 (a), Page 93, Fig. 5-12, Page 165, Fig. 9-11 (a).