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Streckenprüfeinrichtung, insbesondere für elektrische Bahnen, mit
einem zum Streckenschalter parallel liegenden Prüfwiderstand Gegenstand des Patentes
877 009 ist eine Streckenprüfeinrichtung mit parallel zum Streckenschalter liegendem
Prüfwiderstand, bei der im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen, die mit einem
zum Prüfwiderstand parallel geschalteten Prüfrelais arbeiten, durch geeignete Maßnahmen
die Größe der zur Messung verwendeten Spannung im wesentlichen durch den Spannungsabfall
am zu messenden Streckenwiderstand bestimmt ist. Diese Maßnahmen bestehen darin,
daß in Reihe zum Prüfwiderstand weitere, in der bekannten Wheatstoneschen Brückenschaltung
angeordnete Widerstände vorgesehen sind und der zu messende Streckenwiderstand einen
Brückenzweig bildet, und daß im Brückenstromzweig der Wheatstonescheu Brückenschaltung
ein Prüfrelais in Reihe mit einem Regelwiderstand angeordnet ist.
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Die Erfindung bezieht sich ebenfalls aui eine Strekkenprüfeinrichtung
mit parallel zum Streckenschalter liegendem Prüfwiderstand, bei der die Größe der
zur Messung verwendeten Spannung wie bei der Streckenprüfeinrichtung nach dem Patent
877 009, im wesentlichen durch den Spannungsabfall am zu messenden Streckenwiderstand
bestimmt ist. Gegenstand der Erfindung sind zwei weitere vorteilhafte Ausführungsformen
einer derartigen Streckenprüfeinrichtung.
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Die eine Ausführungsform besteht gemäß der Erfindung darin, daß das
Prüfrelais einer Reihenschaltung aus dem Streckenwiderstand und einem Teil des Prüfwiderstandes
parallel
geschaltet ist, wobei dieser Teil des Prüfwiderstandes von gleicher Größenanordnung
wie die für die Wiedereinschaltung noch zugelassenen Streckenwiderstände ist. Diese
Ausführungsform sei an Hand der Fig. z und 2 der Zeichnung näher erläutert.
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In Fig. z sind mit z der Streckenschalter, mit 2 die Fahrleitung,
mit 3 die Sammelschiene, mit 4 das Prüfrelais und mit 6 die Schiene bzw. Erde bezeichnet.
Parallel zum Streckenschalter r liegt der aus den Teilwiderständen R und Y bestehende
Prüfwiderstand, wobei der Teilwiderstand Y von gleicher Größenanordnung wie die
für die Wiedereinschaltung noch zugelassenen Streckenwiderstände ist. Der zu messende
Streckenwiderstand X tritt zwischen Fahrleitung 2 und Schiene 6 auf.
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Bezeichnet man den Widerstand des Prüfrelais 4 mit rrea, den Widerstand
eines dem Prüfrelais 4 gegebenenfalls vorgeschalteten Widerstandes mit r, und die
Netzspannung mit U, so ergibt sich der durch das Prüfrelais 4 fließende Strom zu:
Aus dieser Gleichung ist ersichtlich, daß, im Gegensatz zu den bekannten Streckenprüfeinrichtungen,
das Anziehen des Prüfrelais 4 bei größerwerdenden Strekkenwiderständen erfolgt.
Es kann daher mit sehr kleinen Prüfströmen gearbeitet werden, wodurch sich die Kosten
für den Prüfwiderstand verringern. Die Erregerspule des Prüfrelais wird im übrigen
vorteilhaft so ausgelegt, daß ihr Widerstand ungefähr der Größe des Prüfwiderstandes
entspricht; zweckmäßig erhält sie einige Anzapfungen.
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Um das Abfallen des Prüfrelais 4 bei einem schlechten Halteverhältnis
i,: ia zu beschleunigen, wird vorteilhaft ein Widerstand 7 vorgesehen, der
über Hilfskontakte 8 des Prüfrelais 4 mit dessen Erregerspule in Reihe schaltbar
ist. Diese Maßnahme ermöglicht es, die Schwankungen der für die Zuschaltung noch
zulässigen Restströme J auf günstige Werte zu begrenzen. Für die Wahl dieses zuschaltbaren
Widerstandes 7 ist die Bedingung maßgebend, daß bei der Einschaltstromstärke das
Prüfrelais 4 auch bei niedrigster Netzspannung nicht abfallen darf, da sonst die
Gefahr des Pumpens besteht. Andererseits darf aber bei bereits angezogenem Prüfrelais
4 und höchster Netzspannung das Abfallen des Prüfrelais nicht derart weit verzögert
werden, daß die Auslösestromstärke desSchnellschalters bei etwaigen Verringerungen
des Streckenwiderstandes während der Prüfung erreicht wird.
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Zur Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Streckenprüfeinrichtung
mögen die in Fig. 2 der Zeichnung wiedergegebenen Kennlinien dienen. Hierbei sind
auf der Abszisse die Streckenwiderstände X in Ohm und auf der Ordinate die durch
das Prüfrelais 4 fließenden Ströme i sowie die zunächst fiktiven Restströme J in
Ampere aufgetragen. Die Größe dieser Restströme ist außer vom Streckenwiderstand
X auch von der jeweils vorhandenen Netzspannung abhängig.
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Die einzelnen Kennlinien stellen, j eweils in Abhängigkeit vom Streckenwiderstand
X, folgendes dar: iH = den Verlauf des Prüfrelaisstromes bei höchster Netzspannung,
iN = den Verlauf des Prüfrelaisstromes bei niedrigster Netzspannung, iHv = den Verlauf
des Prüfrelaisstromes bei höchster Netzspannung und einem mit dem Prüfrelais in
Reihe geschalteten Widerstand, iNv = den Verlauf des Prüfrelaisstromes bei niedrigster
Netzspannung und einem mit dem Prüfrelais in Reihe geschalteten Widerstand, Jmax=
den Reststrom für die angenommene größte auftretende Netzspannung und Jman
= den Reststrom für die angenommene kleinste auftretende Netzspannung.
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Ist die Streckenprüfeinrichtung mit dem obenerwähnten Widerstand 7
ausgerüstet, so fällt bei maximaler Netzspannung das Prüfrelais 4 dann ab, wenn
der Relaisstrom iHv gleich dem Abfallwert i" ist, d. h. wenn sich der Streckenwiderstand
auf XA erniedrigt hat. Der Reststrom beträgt in diesem Fall JA Ampere. Nimmt
der Streckenwiderstand X wieder zu, beispielsweise nach Aufhebung eines Kurzschlusses,
so zieht das Prüfrelais 4 an, sobald der Relaisstrom iH den Wert des Ansprechstromes
i, erreicht hat. Bei kleineren Netzspannungen als der maximalen spielt sich der
Vorgang entsprechend ab; es verschieben sich lediglich die Auslöse- und Einschaltpunkte
in Richtung größerer Werte des Streckenwiderstandes X.
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Um zu vermeiden, daß bei einer Wiederkehr der Netzspannung von einer
anderen Stelle des Netzes aus während der Messung eine Gefährdung des Prüfrelais
4 eintritt, ist zwischen Fahrleitung 2 und Schiene bzw. Erde 6 ein Spannungswächter
5 vorgesehen, der bei wiederkehrender Spannung innerhalb eines Bruchteiles einer
Sekunde vor die Erregerspule des Prüfrelais 4 einen zusätzlichen Widerstand g schaltet.
Dadurch wird der Strom des Prüfrelais 4 sofort auf die Nenngröße begrenzt, wobei
dieses jedoch ebenfalls anzieht und somit ein Wiedereinschalten der Strecke zuläßt.
Dies ist auch wichtig, da bei wiederkehrender Spannung anzunehmen ist, daß die Strecke
sich in Ordnung befindet, und somit einem Zuschalten des eigenen Streckenschalters
nichts im Wege steht.
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Im übrigen können auch bei der erfindungsgemäßen Streckenprüfeinrichtung
Zusatzgeräte, wie z. B. Zeitrelais, in im wesentlichen gleicher Weise wie bei den
bekannten Anordnungen verwendet werden. Zweckmäßigerweise wird der Impuls des Prüfrelais
zum Wiedereinschalten des Streckenschalters über einen Isoliertransformator auf
die Steuerkreise gegeben, um auch bei hoher Betriebsspannung zwischen der auf dem
Potential dieser Spannung befindlichen Meßeinrichtung und den Niederspannungs-Steuerkreisen
eine ausreichende Isolation zu gewährleisten.
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Die weitere Ausführungsform einer Streckenprüfeinrichtung, bei der
die Größe der zur Messung verwendeten Spannung im wesentlichen durch den Spannungsabfall
am zu messenden Streckenwiderstand bestimmt ist, besteht gemäß der Erfindung darin,
daß sowohl dem Streckenwiderstand als auch der Reihenschaltung aus Prüfwiderstand
und Streckenwiderstand je ein einen Abgriff aufweisender Spannungsleiter
parallel
geschaltet ist, und daß die zwischen den Abgriffen der beiden Spannungsteiler auftretende,
mit der Größe des Streckenwiderstandes veränderliche Spannung zur Steuerung des
Prüfrelais dient. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, das Prüfrelais durch die
zwischen den Abgriffen der beiden Spannungsteiler abgenommene Spannung nicht unmittelbar,
sondern über eine Elektronenröhre zu steuern. In diesem Fall ist der Abgriff des
dem Streckenwiderstand parallel liegenden Spannungsteilers mit dem Gitter und der
Abgriff des der Reihenschaltung von Prüfwiderstand und Streckenwiderstand parallel
liegenden Spannungsteilers mit der Kathode der Elektronenröhre verbunden, während
das Prüfrelais in deren Anodenstromkreis liegt.
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An Hand der Fig. 3 der Zeichnung sei die vorerwähnte Ausführungsform
der Streckenprüfeinrichtung näher erläutert.
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Mit i ist hierbei wieder der Streckenschalter, mit 2 die Fahrleitung
und mit 3 die Sammelschiene bezeichnet. Dem Streckenschalter i ist ein Prüfwiderstand
R parallel geschaltet. Zwischen Fahrleitung :z und Schiene bzw. Erde 6 liegt ein
Spannungsteilerwiderstand io und zwischen Sammelschiene 3 und Schiene bzw. Erde
6 ein weiterer Spannungsteiler ii, und zwar in Reihe mit einem Stabilisator 12.
Der Abgriff 13 des Spannungsteilers ii hat daher gegenüber der Schiene bzw. Erde
6 ein konstantes Potential u1., das an die Kathode K einer Elektronenröhre 15 gelegt
ist. Das mit dem Streckenwiderstand X veränderliche Potential ux des Abgriffes 14
des Spannungsteilers io ist dagegen an das Steuergitter G der Elektronenröhre 15
gelegt. Auf diese Weise ist es möglich, deren Anodenstrom, der die Erregerspule
des Prüfrelais q durchfließt, in Abhängigkeit von der Größe des Streckenwiderstandes
X kontinuierlich zu steuern. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß unterhalb
einer bestimmten Potentialdifferenz zwischen Gitter und Kathode der Elektronenröhre
15 deren Anodenstrom eine solche Größe erreicht, daß das Prüfrelais q. anspricht.
Es sei noch bemerkt, daß die Elektronenröhre 15 in üblicher Weise über einen
Umspanner 16 die erforderliche Heiz- und Anodenspannung erhält.
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Bei einer Wiederkehr der Netzspannung während der Prüfung wird über
die zwischen den Abgriffen 13 und 1q angeordneten Sperrzellen 17 eine leitende Verbindung
zwischen dem Steuergitter G und der Kathode K der Elektronenröhre 15 hergestellt.
Dadurch erhält das Steuergitter G praktisch das gleiche Potential wie die Kathode
K, so daß der Anodenstrom große Werte annimmt und das Prüfrelais q. unter allen
Umständen anspricht.
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In Fig. q. der Zeichnung sind die ungefähre Anodenstrom (i") - Steuergitterspannungs
(U9) - Charakteristik der Elektronenröhre 15 für eine bestimmte Anodenspannung
U" und die Abhängigkeit der Steuergitterspannung Ug vom Streckenwiderstand
X dargestu ilt. Für diese Abhängigkeit ergeben sich bei den auftretenden
maximalen Netzspannungsschwankungen die beiden Kennlinien U,nin und Umax. Demnach
würde sich bei einem Streckenwiderstand von Xe Ohm und maximaler Netzspannung gerade
diejenige Steuergitterspannung U9, ergeben, die einen Anodenstrom von i,
Ampere, der dem Ansprechstrom des Prüfrelais q entspricht, zur Folge hat. Sinkt
die Netzspannung auf Umin ab, so müßte zur Einschaltung des Prüfrelais q. der Streckenwiderstand
mindestens X. Ohm betragen. Die Wiedereinschaltung des Streckenschalters
findet also innerhalb dieser Grenzen bzw. auch bei größeren Werten des Streckenwiderstandes
X statt; d. h. bei einem Streckenwiderstand unter X,; Ohm erfolgt keinesfalls eine
Einschaltung, bei einem Streckenwiderstand über X" Ohm auf jedem Fall.
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Als Elektronenröhre 15 eignet sich besonders eine solche Röhre, die
eine sehr flacheAnodenstrom/Anodenspannungs-Charakteristik besitzt. In diesem Falle
ist das Arbeiten der Röhre von der vorhandenen Netzspannung nur sehr wenig abhängig,
so daß in dem Röhrenkreis keinerlei Vorkehrungen für eine Konstanthaltung der Anodenspannung
getroffen zu werden brauchen. Außerdem sind auch Heizspannungsschwankungen von ±io°/o
für die Arbeitsweise einer solchen Röhre bedeutungslos.
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Da Relais meist bei wesentlich kleineren Strömen abfallen, als sie
anziehen, ist in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform einer Streckenprüfeinrichtung
parallel zur Erregerspule des Prüfrelais q. ein Widerstand 18 vorgesehen, der über
den Arbeitskontakt i9 des Prüfrelais q. einschaltbar ist. Wenn das Prüfrelais q.
bei einem Anodenstrom von i, Ampere angezogen hat, ist also seine Erregerspule geshuntet,
und der Gesamtanodenstrom der Elektronenröhre 15 teilt sich entsprechend auf. Dadurch
wird erreicht, daß das Relais bei geringfügigem Abnehmen des Streckenwiderstandes
bereits wieder abfällt, bevor der für die Wiedereinschaltung des Streckenschalters
zulässige Reststrom überschritten wird.