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Gleichstrom-Spannungsreduktor für elektrische Schwachstromapparate.
Es sind Gleichstrom-Spannungsreduktoren bekannt, d. s. Vorrichtungen, welche dazu dienen, Gleichstrom niederer Spannung aus einem Gleichstromnetz oder aus einer Gleichstromquelle höherer Spannung zu entnehmen und Niederspannungs-bzw. Schwachstromverbrauchsapparaten zuzuführen.
Insbesondere für Fernspreeh-, Klingel-und Signalanlagen, ferner für die Ladung von Akkumulatoren, für Kleinbeleuchtungsanlagen und für alle Verbraucher, deren Betriebsspannung wesentlich unter der Netzspannung liegt und die fallweise an-und abgeschaltet werden, sind solche Vorrichtungen in Gleichstromanlagen von Vorteil. Diese Vorrichtungen müssen derart gebaut sein, dass das Auftreten von Spannungen über 40 Volt gegen Erde im Niederspannungskreis bzw. auf der Schwachstromseite ausgeschlossen ist und dass dies auch bei Störungen infolge Schadhaftwerdens eines Teiles des Apparates nicht möglich ist sowie dass ein Schadhaftwerden weiterer Teile zuverlässig verhindert wird.
Derartige Reduktoren besitzen ein oder zwei Relais, welche entweder mit Arbeitsstrom oder mit Ruhestrom arbeiten, und sind aus den österr. Patentschriften Nr. 100313,105442 und 124526 bekanntgeworden. Im allgemeinen wird bei Schliessen des Schwachstromkreises ein Relais, je nachdem dasselbe ein Arbeitsstromrelais oder ein Ruhestromrelais ist, zum Anziehen oder zum Abfallen gebracht und dadurch ein aus Widerständen gebildeter Kreis zwischen den beiden Netzleitern geschlossen, von dem dann die Niederspannung abgenommen wird.
Weiters wird dafür gesorgt, dass die Vorrichtung so an das Netz angeschaltet wird, dass die Schwachstromseite ohne Vorschaltung von nennenswertem Widerstand mit dem Nulleiter verbunden ist, da andernfalls die Netzspannung oder ein grosser Teil derselben auf der Schwachstromseite auftreten kann. Ausserdem wird als Sicherung gegen einen Polwechsel der Anschlussleitungen aus welchem Grunde immer dem Haupt-oder Arbeitsrelais auf der Seite des nicht geerdeten Leiters ein polarisiertes Relais, welches bei unrichtiger Stromrichtung oder bei Stromunterbrechung seine Kontakte öffnet und den Schwachstromkreis abschaltet, vorgeschaltet.
Es wird die bekannte Schaltung benutzt, bei der in einem Ruhestromkreis von hohem Widerstand ein Relais angeordnet ist, zu dem der Schwachstromkreis parallel geschaltet ist und das Relais beim Abfallen des Ankers zwei Kontakte schliesst, deren einer das Netz über einen oder mehrere Widerstände anschaltet, während der andere den Schwachstromkreis zu einem Teil dieses Widerstandes oder zu einem dieser Widerstände in Nebenschluss legt.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstromspannungsreduktor für elektrische Schwachstromapparate zur Entnahme von Gleichstrom niederer Spannung aus einem Gleichstromnetz höherer Spannung, bei dem in einem Ruhestromkreis von hohem Widerstand ein Ruhestromrelais liegt, dessen Anker beim Abfallen zwei Kontakte schliesst, deren einer das Netz über einen oder mehrere Widerstände (z. B. Kohlenfadenglühlampe) anschaltet, während der andere den Schwachstromkreis zu einem Teil dieses Widerstandes oder zu einem dieser Widerstände in Nebenschluss legt, wobei ein im Kreise des Ruhestromrelais liegendes polarisiertes Relais den Schwaehstromkreis unterbricht bzw. doppelpolig abtrennt.
Die Erfindung besteht nun insbesondere darin, dass bei einem Gleichstrom-Spannungsreduktor der geschilderten Bauart die Bestandteile desselben von einem Deckel überdeckt werden, der durch die Fassung, welche zur Aufnahme der Kohlenfadenglühlampe dient, an der Grundplatte festgehalten wird, wobei die zur Befestigung der Fassung dienenden Schrauben als Stromzuführungen dienen können.
Die erfindungsgemässe Befestigung des Deckels mit Hilfe der Lampenfassung, wobei die Befestigungsschrauben gleichzeitig als Stromzuführungen dienen, weist neben der billigen Herstellungsweise
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noch den Vorteil auf, dass diese konstruktive Lösung der Befestigung des Deckels mit Hilfe der Fassung den bisherigen Schwierigkeiten beim Öffnen des Reduktorgehäuses begegnet.
Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt das Schaltungsschema des Gleichstrom-Spannungsreduktors, wenn dieser an das Netz angeschlossen, aber schwachstromseitig unbelastet ist. Fig. 2 zeigt dasselbe Schaltungsschema bei Belastung auf der Schwachstromseite, also mit geänderter Relaisstellung und mit einem an Stelle des polarisierten Relais vorgesehenen Relais mit parallel geschaltetem Gleichrichter. Fig. 3 zeigt den Reduktor in schaubildlicher Darstellung teilweise im Schnitt von vorne bzw. von oben gesehen und Fig. 4 die Unterseite des Reduktors mit den Leitungsführungen.
Im Schaltungsschema Fig. 1 sind die Anschlussklemmen des Netzes mit 1 und 2 bezeichnet, wobei der Pol an den einen der beiden Aussenleiter und der Pol 2 an den Nulleiter eines Dreileitersystems angeschlossen sind. Die Schwachstromklemmen sind mit 3 und 4 bezeichnet. Eine Steckumschaltvorrieh- tung 34 ermöglicht es, die Stromrichtung im Apparat stets so zu gestalten, dass das polarisierte Relais, mag dieses nun Schliess-oder Trennkontakte besitzen, seine Kontakte schliesst und damit den Schwachstromkreis an den Reduktor anschliesst. Das Relais 13 mit der Wicklung 14 und dem um den Drehpunkt 22 drehbaren Relaishebel 20, 21 wird als Hauptrelais bezeichnet, sein Anker ist angezogen und seine Kontakte sind geöffnet.
Das polarisierte Relais 12 mit der Wicklung 23 und dem um den Drehpunkt 33 drehbaren Hebel 30, 32 ist ebenfalls angezogen, seine Kontakte sind geschlossen. Der Ruhestrom verläuft von der Klemme 1 des Aussenleiter durch den Steckumschalter 34 über dessen Kontaktstellen 8 und 9 durch die Wicklung 23 des polarisierten Relais 12.
Der Ruhestromkreis verläuft weiter über die Steckumschalterkontakte 10 und 11, über den Widerstand 6 in der Grössenordnung von 10.000 bis 20.000 Ohm und darüber, weiter durch die Wicklung 14 des Hauptrelais 13, der ein Schutzwiderstand 36 in der Grössenordnung des Relaiswiderstandes parallel geschaltet ist, zum Nulleiter 2, Das polarisierte Relais 12 ist somit dem Hauptrelais 13 auf der dem Aussenleiter zugekehrten Seite vorgeschaltet und je nach der Stellung des Steckumschalters 34 in verschiedener Richtung vom Strom durchflossen und je nach der Stromrichtung entweder in Ansprechstellung, d. h. seine Kontakte sind geschlossen, oder in Abfallstellung, d. h. offen. Im ersten Fall ist der Schwaehstromkreis angeschlossen, im zweiten abgeschaltet.
Zwischen den Netzleitern wird bei Abfallen des Hauptrelais und Schliessen seiner Kontakte ein aus Widerständen bestehender Kreis geschlossen, der vom Aussenleiter 1 durch einen Widerstand in der Grössenordnung von einigen hundert Ohm, zweckmässig eine Glühlampe, am besten eine Kohlenfadenglühlampe oder einen andern Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten über den einen Kontakt (Anschlüsse 17, 18) des Hauptrelais durch den Widerstand 7 von einigen hundert Ohm und zum Nulleiter 2 führt.
Der Federnsatz des Hauptrelais schliesst unmittelbar danach die zu den Anschlüssen la, 16 gehörigen Kontakte, und es ergibt sich dadurch noch ein weiterer Stromweg, nämlich vom Aussenleiter l durch den Widerstand (Glühlampe) 5 über den einen Kontakt (Anschlüsse 17, 18), den andern Kontakt (Anschlüsse 15, 16) des Hauptrelais, die Kontakte bzw. Anschlüsse 25, 24 des polarisierten Relais, den Schwachstromkreis, die Kontakte bzw. Anschlüsse 26,27 des polarisierten Relais und zum Nulleiter 2. Der Sehwachstromkreis liegt somit in Serie mit dem Widerstand (Glühlampe) 5 am Starkstromnetz.
Beim Unterbrechen des Schwachstromkreises und neuerlichen Ansprechen des Hauptrelais werden die beiden eben angegebenen Stromwege in der umgekehrten Reihenfolge geöffnet.
Der in Reihe mit der Glühlampe liegende Widerstand 7 hat den Zweck, ein Flattern des Hauptrelais bei stark wechselndem Widerstand im Schwachstromkreis, wie er beim Vorhandensein von Klingeln unvermeidlich ist, zu verhindern und die auftretende Selbstinduktionsspannung unschädlich zu machen ; dieser Widerstand liegt somit dauernd dem Relais parallel Dadurch wird auch das Auftreten der Netzspannung im Schwachstromkreis verhindert.
Um eine übermässige Erwärmung des Reduktors, sei es bei dauernder, die Bemessung übersteigendem Belastung, sei es bei bereits eingetretener Beschädigung eines Bestandteiles, zu verhindern, wird in dem Stromkreis der Widerstände eine bei übermässiger Erwärmung diesen Kreis öffnende Unterbrechungvorrichtung vorgesehen. Diese Unterbrechungsvorrichtung wird zweckmässig durch eine Lötstelle, an deren einer Seite ein Bimetallstreifen angeordnet ist, gebildet. Die beiden verlöteten Teile stehen unter einer gewissen Spannung, welche bewirkt, dass bei Auflöten der Verbindung und darauffolgender Abkühlung die Teile nicht selbsttätig in die frühere Lage zurückkehren und dort einen unsichere Kontakt bilden.
An Stelle des polarisierten Relais 12 kann auch ein nicht polarisiertes Relais 42 (Fig. 2) mit zu seiner Wicklung 43 parallel oder in Serie geschaltetem Gleichrichter 44 verwendet werden. Der Gleichrichter lässt bei unrichtig angeschlossenem Reduktor den Strom hindurchtreten, und das Relais wird dadurch unwirksam bzw. schaltet den Schwaehstromkreis ab.
Das polarisierte Relais kann auch für den gleichen Zweck in anderer Weise Verwendung finden, indem es vom Ruhestrom im Sinne einer Abstossung des Ankers erregt wird und beim Öffnen infolge des verkehrt fliessenden Ruhestromes durch Anziehen seines Ankers den Schwachstromkreis unterbricht.
Auch an Stelle dieser Anordnung kann ein nicht polarisiertes Relais mit parallel oder in Serie geschaltetem
Gleichrichter verwendet werden. Das polarisierte Relais wurde bisher in allen Fällen als mit Schliesskontakten versehen vorausgesetzt. Es kann jedoch ebensogut ein polarisiertes Relais mit Öffnung-
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kontakten verwendet werden. Der Ruhestrom muss dann dieses Relais in solcher Richtung durchfliessen, dass keine Anziehung des Ankers stattfindet. Die Parallel-bzw.
Serienschaltung des Gleichrichters zum
Relais bewirkt in dem einen Falle (Parallelschaltung), dass der Gleichrichter bei Stromdurchgang in dessen Arbeitsrichtung das Relais zum Abfallen bringt bzw. nicht ansprechen lässt, während im andern
Falle (Serienschaltung) der Gleichrichter bei Stromdurchgang in dessen Arbeitsrichtung das Relais ansprechen lässt.
Fig. 3 zeigt den Reduktor in schaubildlicher Darstellung. Die beiden Relais 12 und 13 und die
Widerstände 6,36 und 7 sowie die übrigen Teile sind nun erfindungsgemäss auf einer Grundplatte befestigt und werden von einem Deckel 38 aus Pressmaterial überdeckt, wobei sämtliche leitenden Teile der Berüh- rung entzogen sind. Die Befestigung des Deckels erfolgt mittels der Fassung 39, welche die Glühlampe 5 aufnimmt, indem diese Fassung den Deckel 38 durchsetzt und mittels im Inneren der Fassung angebrachter
Schrauben 40 auf der Grundplatte festgehalten wird. Ausserdem wird durch die Schrauben 40 auch der
Kontakt für die Zuleitung zur Fassung hergestellt.
Die Verbindung des Reduktors mit dem Netz erfolgt über den eingangs erwähnten Steckumschalter.
Da der Umschalter nur den Kreis des polarisierten Relais, nicht aber den des Widerstandes 5 umzu- schalten hat, ist es zweckmässig, im Steckumschalter auch eine Unterbrechungsstelle für den letzteren vorzusehen, so dass der Reduktor nach Herausziehen des Steckers gänzlich stromlos ist. Dies kann er- findungsgemäss dadurch geschehen, dass eine Büchse des Steckumschalters durch ein Isolierstück unter- teilt ist und der Steckerstift beim Einführen zwei Verbindungen herstellt, nämlich einerseits zum Wider- stand bzw. zur Lampe 5 und anderseits zum polarisierten Relais. Dasselbe kann auch dadurch erreicht werden, dass der Steckumschalter mit fünf Stiften ausgebildet wird, wobei der mittlere Stift mit zweien der andern Stifte und die mittlere Büchse mit der Zuführung vom Aussenleiter verbunden ist.
Für die Massenherstellung von Reduktoren der beschriebenen Art ist es wünschenswert, die zahl- reichen Verbindungen, welche die Schaltung bedingt, rasch und sicher ohne Vertauschung von Anschluss- stellen, insbesondere bei den Relaisfedern, vollkommen gleichmässig herstellen zu können. Zu diesem
Zwecke werden erfindungsgemäss die Verbindungsleitungen der einzelnen Teile in auf der Unterseite der Grundplatte vorgesehene Führungsnuten 41 (Fig. 4) gelegt und an den Anschlussstellen der Einzel- teile entsprechende Öffnungen oder Bohrungen vorgesehen, durch welche die Leitungen hindurchgeführt werden, wobei insbesondere die benachbarten Anschlüsse der Relaisfedern zwecks Vermeidung von Ver- tauschung gestaffelt angeordnet sind.
Vorbereitete Drähte mit Abbiegungen in bestimmtem Abstand gestatten dann nur die Herstellung einer ganz bestimmten Verbindung mit einem vorgebogenen Draht.
Es hat sich ergeben, dass für die Herstellung von Reduktoren der beschriebenen Art mit besonderem
Vorteil aus der Fernsprechtechnik bekannte und in sehr grosser Zahl hergestellte, daher leicht erhältliche, durch ihre Widerstandseigenschaften, Abmessungen und Bauart den Erfordernissen angepasste Relais verwendet werden können. So kann als Ruhestrom (Arbeits) relais ein unter der Bezeichnung Ziffern- relais bekanntes Relais mit einem Widerstand der Wicklung in der Grössenordnung von einigen hundert bis einigen tausend Ohm mit einem Federnsatz mit mindestens zwei Öffnungskontakten verwendet werden.
Ebenso kann für das polarisierte Relais ein unter der Bezeichnung Tastenrelais bekanntes Relais mit einem Widerstand der Wicklung in der Grössenordnung von einigen hundert bis tausend Ohm oder etwas darüber mit einem Federnsatz mit mindestens zwei Schliesskontakten nach Anbringung eines polari- sierten Eisenschlusses Anwendung finden. Für die Wirkungsweise des Reduktors ist es von besonderem
Vorteil, wenn die verwendeten Relais, wie dies auch bei den eben genannten Typen der Fall ist, eine grosse Übersetzung des Relaishebels, etwa 1 : 2-5 oder darüber, besitzen. Dadurch werden verhältnis- mässig grosse Kontaktwege erreicht und die unbedingte Einhaltung der Reihenfolge des Öffnungs-und Schliessvorganges beim Hauptrelais gegenüber mechanischen Fehlern der Herstellung und Erschütterungen gesichert.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Gleichstrom-Spannungsreduktor für elektrische Schwachstromapparate zur Entnahme von
Gleichstrom niederer Spannung aus einem Gleichstromnetz höherer Spannung, bei dem in einem Ruhe- stromkreis von hohem Widerstand ein Ruhestromrelais liegt, dessen Anker beim Abfallen zwei Kontakte schliesst. deren einer das Netz über einen oder mehrere Widerstände (z.
B. Kohlenfadenglühlampe) anschaltet, während der andere den Schwachstromkreis zu einem Teil dieses Widerstandes oder zu einem dieser Widerstände in Nebenschluss legt, wobei ein im Kreise des Ruhestromrelais liegendes polarisiertes
Relais den Sehwachstromkreis unterbricht bzw. doppelpolig abtrennt, dadurch gekennzeichnet, dass die auf einer Grundplatte angeordneten Bestandteile desselben von einem Deckel überdeckt werden, der durch die Fassung, welche zur Aufnahme der Kohlenfadenglühlampe dient, an der Grundplatte fest- gehalten wird, wobei die zur Befestigung der Fassung dienenden Schrauben als Stromzuführungen dienen können.