KRALJEVINA JUGOSLAVIJA UPRAVA ZA ZAŠTITU KLACA 20 (6). INDUSrRISk:E SVOJINE IZDAN 1 StPTEMBRA 1956. PATENTNI SPIS BR. 12547 Societć Frangaise RadJo-Electrique, Pariš, Francuska. Signalna naprava za željeznice. Prijava od 17 maja 1935. Važi od 1 februara 1936. Traženo pravo prvenstva od 18 maja 1934 (Francuska). Predmetom je pronalaska električna signalna naprava za željezn'čke vozove u vožnji i to po novom sistemu, koji je nezavisan od signala, postavljenih na pruzi, pa prouzrokuje sporiju vožnju i obustavljanja voza, čim se sa napravom prema pronalasku proviđeno vozilo odveć približi vozilu, koje se nalazi pred njim na istom kolosieku. Pošto je naprava električna te iskorišćuje tračnice kao vodove, to pretpostavlja, da je željeznička pruga u takovoj izvedbi, koja zajamčuje kontinuirani električni spoj. Princip je pronalaska slijedeći: Ispred prve o-sovine lokomotive ili pogonsk h kola smjesti se elektromagnetski sistem („prvi" sistem ili sistem za davanje), koji radi sa izmjeničnom strujom, primjerice smotka sa željeznom jezgrom, tako da je u stanju, da u tračnicama inducira struju srazmjerno visoke frekvencije; nadalje je predviđen elektromagnetski sistem (sistem za primanje), koji je primjerice konstruiran slično kao prvi sistem, a služi tomu, da primi u tračnice inducirane struje. Potonje se zbiva tako, da se iskopča relais, koji prouzrokuje sporiju vožnju i obustavljanje voza, kada su po drugom elektromagnetskom sistemu primljene struje dosta jake, što nastupa onda, kad razmak od voza, koji se nalazi naprijed, padne ispod stanovite vrijednosti. Uređaj se može konstruirati i tako da prvi elektromagnetski sistem prouzrokuje kod nekog razmaka vozova sporiju vožnju, a kod drugog razmaka obustavu; to se postizava, ako se radi sa dvije razne frekvencije za davanje, pa te frekvencije kod primanja poznatim metodama odvoji jednu od druge. Premda sada razloženi princip izgleda dosta jednostavan, to kod njegove upotrebe nastupaju ipak razne poteškoće. Da se to razumije, potrebno je navesti najprije neke općenite primjedbe iz teorije vodova. Ako kolosjek služi kao vod, onda je odlučni faktor izolacija između tračnica, koja se uostalom mijenja već prema stanju pruge i momentu upotrebe. Može se stoga obne-mariti kapacitet između tračnica, ako se ne uzimaju vrlo visoke frekvencije (na pr. od preko 20.000 Hertza), koje su uostalom za ovu svrhu malo prikladne, jer bi prouzrokovale stvaranje preveč kratkih stojećih valova. U drugu se ruku može radi srazmjerno velikih izmjera poprečnog presjeka tračnica oonemariti Ohmov otpor protiv samo-indukcije, kada frekvenca pređe veličinu od nekoliko stotina Hertza. Stoga treba imati pažnju samo na samoindukciju po jedinici duljine L i na perditancu S. Pod perditan-com razumjeva se, kako je poznato, usljed nesavršene izolacije u vodu prouzrokovani gubitak struje po jedinici duljine. Premda se tračnice sastoje iz magnetičke kovine, može se uostalom unutar gore ograničenog područja frekvencija samoindukcija tretirati kao konstantna veličina, jer struje prodiru samo na površini. Pod ovim uslovima pokazuje račun, da struja, ako se u tračnici inducira elektromag-netička sila, proporcijonalna frekvenciji, sa promjenom udaljenosti varira tako, kako to Pftt* 25.—“ Dokazuje krivulja 1 na Fig. 1 nacrta, na kojoj su abscise i ordinate unijele u logarit-mičkom mjerilu, pri čem prikazuje abscisa distanciju u metrima, a ordinata amplitudu struje u jedinicama, koje odgovaraju jednoj tisućnini amplitude, uzete za distanciju od 10 m proizvoljno sa 1000. Vidi se iz slike, da struja najprije pada po pravilu, koje izražava obratnu proporcionalnost prema udaljenosti (razmaku), a zatim sve manje pada, dok ne prođe kroz minimum, pa se konačno (slučaj dugačkog voda) udesi na konstantnu vrijednost, koja odgovara karakterističnoj impedanciji po pruzi tvorenog voda, a zavisi i od frekvencije i od izolacije. Može se uostalom dokazati, da vrijednost karakteristične impedancije ostaje jednaka, ako se frekvencija u obratnom razmjeru prema ižolaciji mijenja (niska frekvencija i visoka izolacija ili obratno). Stoga će se uzeti radna frekvencija prema udaljenosti, u kojoj se želi dobiti djelovanje signala, tako da se vrijednost frekvencije odredi tako, da se u pogledu izolacije u najnepovoljnijem slučaju još nalazimo u ravnom dijelu crte I na Fig. 1. U takvom se slučaju može vod smatrati vodom srednje duljine. U tim je prilikama sigurno, da će se u svim slučajevima pogona ostati u području, koje odgovara onom pravilu, kod kojega je struja obratno proporcionalna u-daljenosti, a da će se pri tom raditi sa što višjom vrijednosti frekvencije. Kao primjer neka služi, da se čini, da je frekvencija u veličini od 1000 perioda u sekundi osrednja frekvencija, koja odgovara navedenim zahtjevima. Jednakim se načinom može proračunati faza inducirane struje. Onda se nalazi, da je ta faza kod vrlo malenih razmaka naprama inducirajućoj struji pomaknuta za od prilike 90° u zakašnjelom smislu (radi zanemarenog otpora tračnica za uistinu za nešto manji kut) i da zakašnjelost faza biva sa porastom duljine voda sve manja tako, da pomaknuće faze kod velikih razmaka iznosi samo od prilike 45°. Ovi su rezultati prikazani krivuljom 11 na Fig. 1, gdje ishodište kao ordinata u kutnom mjerilu nacrtanog fazinog mjerila prikazuje onu fazu, koja odgovara kratkom spoju u blizini. Resimirajući može se ustvrditi, da kod ispravnog izbora radne frekvencije prema navedenim smjernicama, nazočnost zapreke, koja stvara u kolosjeku kratki spoj izazivlje slijedeće učinke: 1) povećanje inducirane struje na mjestu njezinog ishodišta (mjesto davanja) i to povećanje, koje to više raste, što udaljenost zapreke (mjesto kratkog spoja) biva manja; 2) pomak faze inducirane struje u zakašnjelom smislu. Ova se naročita svojstva mijenjanja jakosti struje i faza dadu u svrhu pronalaska iskoristiti primjerice na slijedeći način: Ispod kola (vozila) a u blizini kolosje-ka smjeste se dva omotana svitka 1 i 2 (Fig. 2) od kojih jedan služi tomu, da se struje induciraju, a drugi, da ih prima. Ovi se svitci mogu smiestiti orema varijantama izvedbe a i b na Fig. 2. na kojoj je Fig. kolosjek i po prvoj osovini prouzrokovani kratki spoj voda prikazan črtastim linijama. 1 na Fig. 3 označeni su svitci sa 1 i 2. Potrebno je međutim, da se izravno utjecanje jednog svitka na drugi po mogućnosti potpuno kompenzira, da se efekt, koji treba iskoristiti za signaliziranje, ne pokrije. Za tu se svrhu može primjerice na jednom od svitaka načiniti dodatni obvoj 3, koji je poredbi sa brojem obvoja glavnog ovoja pokazuje maleni broj obvoja, čija međusobna indukcija odnosno na svitke ima zadaću, da kompenzira međusobnu indukciju između svitaka. Može se uostalom preduzeti i naknadno točno justiranje tim, da se iedan svitak naprama drugom nešto omakne. Drugi bi način kompenzacije bio n. pr. nameštenje na Fig. 3 crticama nacrtanog okruga struje 4. Općenito valja utvrditi, da netom navedene mjere nedostaju za potpunu kompenzaciju, jer ne uspjeva, da se kod justi-ranja učinak svede na ništicu, već se postizava samo minimum učinka. Tomu mogu biti razlogom nedostatci u izolaciji ili — što biva češće — djelovanje indukcije, koje nastupaju u susjednim kovinskim masama i u zemlji. Faktično su ovi indukcioni učinci povodom, da su struje u svitku za primanje naprama strujama, kako bi nastajale kod čistog međusobnog vezivanja, u fazi pomaknute. Mogu se — a i u tom valja videti jedan predmet pronalaska — ovi nepoželjni efekti ukloniti tim, da se svitci spoje kroz vrlo niski zajednički otpor 5. Učinak se ovoga otpora daje lahko upoznati po činjenici, što se učinci uzajamne indukcije, ako se izmjene ulazne i izlazne stezaljke svitka 1, preokrenu, a da smisao smjera vezivanja otpora 5 ne bude promijenjen. Jednakim bi se načinom dala postići poboljšanja kompenzacije tim, što bi se u okrug struje 4 ukopčao otpor; ovo je ali rešenje problema kompenzacije manje savršeno od gore navedenoga, jer se tu zbiva istodobno promjena induktivnog vezivanja i vezivanja otpora. Da se izbjegne kompenzaciji prevelikog efekta otpora, može se pretpostavno između svitaka i kolnog ormara smjestiti oklop iz dobre vodeće kovine, n. pr. bakra, koja deluja zaštitno i usljed toga umanjuje gubitke vrtložnih struja. Ako je direktno utjecanje jednog svitka na drugi točno ili približno kompenzirano, onda se može uređaj pogoniti prema niže opisanom sklapanju (Fig. 3). Svitak pošiljač I udesi se pomoću kapaciteta 7 na reso-nanciju sa frekvencijom generatora 6 za izmjeničnu struju, pri čem okrug struje može do potrebe sadržati otpor 8 tako, da okrug struje postane neosjetljiviji za promjene brzine generatora. Uostalom će se generator 6 providiti pretpostavno sa osjetljivim regulatorom brzine. Svitak primalac 2 također se udesi na frekvenciju (ili se naprama njoj malo loše udesi) i to pomoću kondenzatora 9. U svitku primaocu (usljed inducirajućeg djelovanja kolosjeka) izazvana napetost oduzimlje se na sekundarnim stezaljkama transformatora 10. Signalni aparat imade shodno relais 13, koji leži u ishodnom okrugu plinskog relais a 11, koji je poznat pod imenom „Tbyratron''; po transformatoru 10 predavana struja deluje na rešetkin okrug Thyratrona, dok se okrug anode paja po okrugu struje svitka pošiljača preko sa relais om 13 u seriji ukopčanog transformatora 12. Priključak transformatora 12 na stezaljke otpora 8 ima slijedeću prednost: Ako se bilo iz kojega razloga, n. pr. usljed promjena brzine generatora izmjenične siruje, promijeni faza struje svitka odašiljača, dogoditi će se isto u pogledu faze anodne napetosti plinskog relais-a 11; ostati će dakle relativni odnosi nepromijenjeni. Visokc-ohmni otpor 14 (n. pr. 100.000 Ohma) ima svrhn da ograniči rešetkino djelovanje plinskog relais-a 11. Rešetka relais a II dobiva nadalje — a i to je važna mjera pronalaska — negativnu prednapetost kroz pomoćni ispravljač 15, n. pr. ispravljač tipe iz bakrenog oksida, koji radi na kroz kapacitet 17 premošćenom otporu 16. Konačno o-sigurava transformator 18, uvijeg iz istoga vrela loženje ložne niti. Poznato je, da se rad pl nskog relais-a sa razvodnom rešetkom može razvoditi stabilnim i kontinuiranim načinom tim, da se utječe na fazu i amplitudu napetosti rešetke. Napose vrijedi slijedeće: Ako se pomakne faza napetosti rešetke u zakašnjelom smislu ili ako se povisi negativna prednapetost rešetke, onda se umanjuje ishodno djelovanje, pa ga se more svesti i na ništicu, ako se jedna ili druga od navedenih veličina ili obje podjedno dovoljno promjene. Opisano sklapanje odgovara ovim uvjetima, pa je njezino djelovanje slijedeće. Ako je željeznička pruga slobodna, onda izmjenična napetost rešetke relais-a 11 ima određenu veličinu i određenu fazu, a isto vrijedi u pogledu negativne prednanetost rešetke (napet isti na stezaljkama od 17), jer sg ove veličine dadu predhodnim regulacionim metodama, osobito shodnim udešavanjem ju-stirati. U tim će se prilikama udesiti i regulirati tako, da relais 11 pali sa strujom, koja je već manja od one struje, koja odgovara maksimumu (u području razvođenja). Elektromagnet se 13 onda privuče i u tom položaju drži čvrsto, pa on pri tom javlja, da je pruga slobodna. Ako se sada sa signalnem napravom prema pronalasku previđena kola približe kolima, koja se nalaze ispred njih, onda će istodobno porasti izmjenična napetost rešetke i na stezaljkama kondenzatora 17 nastala prednapetost rešetke. Valja uostalom primjetiti, da rešetka kcd navedenog sklapanja nasuprot ložne niti može postati pozitivna samo za iznos, koji odgovara unutarnjem padu napetosti na izjednačivaću 16; s drugim riječima, pozitivni potencijal rešetke promijeniti će se samo u vrlo neznatnoj mjeri i to tim načinom kako je to — zavisno od vremena — prikazano na fig. 4, gde 1 prikazuje napetost rešetke kod slobodnog kolosjeka, a 2 istu napetost hod kolosjeka sa kratkim spojem. Ako na ovoj slici črtasta linija zneči kritičnu napetost paljenja plinskog relais-a, onda se momenat paljenja, produljuje za trajanje a—b. Ovo se trajanje može shodno regulacijom faza izmjenične napetosti na anodi i rešetci svesti na vrijednost, koja dostaje, da prouzrokuje potpuno obustavljanje palenja plinskog relais a i ot-padanje kotve relaisa 13’ Vidi se, da opisani sistem radi po načelu mirujuće struje, pa je usljed toga zaštićen protiv većine nezgoda u pogonu, bilo da se generator izmjenične struje obustavi ili da se plinska cijev razbije. Uza sve to može signaliziranje postati pogrešnim, ako se okruži struje svitka primaoca prekinu. Ovom se ali nedostatku može lahko doskočiti, ako se pazi na to, da onda usljed nestanka negativne prednapeto-sti anodna struja plinskog relais-a raste. (Pogon izvan područja razvođenja). Stoga se može relais 13 načiniti kao maksimalni i minimalni relais ili jednostavno smjestiti osigurača ili iskopčača u okrugu anode. Mjesto da se točna kompenzacija svi-taka 1 i 2 na Fig. 3 izvodi daleko od kolosjeka, može se ova kompenzacija kroz predviđene mjere provesti i na samom kolosjeku, koji nije u kratkom spoju. U tim će prilikama u većoj mjeri uplivati promjene, koje potiču od kratkog spoja između tračnica. Uostalom se konstrukcija naprave prema pronalasku može na različite načine mijenjati. Tako se može primjerice mjesto plinske cijevi 11 upotrebiti elektroska cijev (trioda ili pentoda) i ova pajati na strani anode ili tako, kako je naiuknuto na nacrtu, sa iz- mjeničnom strujom ili už smještenje malog dodatnog ispravljača istosmjernom strujom. Mogle bi se od svitka davane struje pojačati prije nego što se dovode do cijevi 11. I u-ređenje prema Fig. 2 mora se smatrati samo jednostavnim primjerom izvedbe, koje ne ireba da ograniči stručnjaka, koji izvađa pronalazak, u pogledu mnogobrojnih mogućih varijanta pronalaska. Mjesto da se tračnice pobude sa svi-cima bez željeza, mogu se upotrijebiti i elek-tomagnetski sistemi, koji, kako je prikazano na Fig. 5, sadrže okruge struje, u kojima se nalaza željezne jezgre. Na Fig. 5 označuje 1 limove, 2 svitak, a sistem se proteže duž kolosjeka (tračnice) u aksijalnom smjeru. U tom se slučaju jedan od obih sistema, možda onaj, koji djeluje induktivno (sistem pcšiljač) smjesti na pr. u susjedstvu lijeve tračnice, a drugi, jednako konstru'rani sistem primaoc u susjedstvu desne tračnice. Ako je pruga (F.g. 6) snabdjevena sa okruzima struje u kolosjeku i između ovih sa izolirajućim stičnim mjestima 1 (stičnica-ma), pa ako posjeduje kod 2 vrelo stiuje za djelovanje signala i kod 3 signalni relais, onda je potrebno, kako je običajno i u srodnim slučajevima, da se izolirajuće stičnice premoste premostnim otporima, kojj su potonji udešeni na u kolosjek induciranu frekvenca (a mogu se eventualno sastojati čisto iz kapaciteta, kondenzatora) i da se zaštićuju odvojci 2 i 3 po u odvojne vodove ukopčanim pridušnim okruzima, pri čem se ti pridušni okruži mogu eventualno sastojati od jednostavnih pridušnih zavora. Patentni zahtevi: 1) Električna signalna naprava za željeznice naznačena tim, da ispred prve kolne osovine voza, koji treba zaštititi, smješteni elektromagnetski sistem (sistem šiljač, naročito svitak šilj;č) inducira u kolosjeku struju prikladne frekvencije, koja se zatvara preko zadnje osovine voza, koji je naprvo, i koja na drugi elektromagnetski sistem (sistem primaoc, naročito svitak primaoc), smješten na vozilu, koje treba zaštititi, tako upliviše, da stavlja u djelovanje relais, osobito plinski relais, koji služi za signaliziranje ili koji regulira brzinu vožnje, kada razmak cd voza, koji se nalazi naprijed padne ispod stanovite vrijednosti. 2) Naprava prema zahtjevu 1, naznačena tim, da se frekvencija upotrebljavane izmjenične struje uz uvaženje za signaliziranje mjerodavnog razmaka vozova, koji slijede jedan za drugim, i stanja izolacije kolosjeka odabire tako, da po kolosjeku tvoreni električni vod pretstavlja u najnepovoljnijim pogonskim slučajevima vod izmjenične struje srednje duljine. 3) Naprava prema zahtjevu 1 i 2, naznačena po sredstvima za kompenzaciju induktivnih djelovanja između svitka šiliača i svitka primaoca, primjerice po dodatnom ob-voju (3), koji je prikladnim načinom vezivan sa glavnim obvojem odnosno sa glavnim obvojima. 4) Naprava prema žahtjevu 3, naznačena po dodatnom otpornom vezivanju (5) obih svitaka radi odstranjivanja još preostalih indukcionih djelovanja. 5) Naprava prema kojemgod od pre-đašnjih zahtjeva naznačena tim, da je pomoćni izjednačivač priključen uz relais tako, da u željenom smislu djeluje na promjene amplitude i faza ili ih izazivlje. 6) Naprava prema kojemgod od pre-đašnih zahtjeva, naznačena tim, da se kao relais upotrebljuje cijev sa ioniziranem plinskom atmosferom (Thyratron) 7) Naprava prema kojemgod od prc-đašnjih zahtjeva, naznačena tim, da se radi sa više nego jednom frekvencijom i da su u dijelu naprave za primanje proviđeni selektivni okruži struje, koji rastavljaju struje različite frekvencije jedne od drugih. Naprava prema kojemgod cd pre-đašnjih zahtjeva, naznačena tim, da je ko:o-sjek providen rezonančnim okruzima, ugodenima na radnu frekvenciju, koji premošćuju izolirajuće st:čne spojeve tračnica, i sa zatvorenim okruzima, koji zaštićuju odvojke (odvojne vodove). Ad pat br. 1254-7 Hc,./ i .-?.*** \ Ad pat.br.125A7 ‘ j - <■ > ■f i. •V'-. i Ad pat.br. 125A7 fig. 5 / / 'N . I ' . ■ ■ ■ . _ ' . ■ *v ' - ,