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Triebsystem für abhängige Überstrom-Zeitrelais, Strommesser oder Stromstundenzähler.
Den Gegenstand der Erfindung'bildet ein Überstrom-Zeitrelais, dessen Auslösezeit bis zu sehr hohen Stromstärken umgekehrt proportional mit diesen abnimmt. Diese Eigenschaft wird gemäss der Erfindung durch die Verwendung eines als Ferrarismotor gebauten Triebsystems gewonnen, dessen Drehmoment sich als das Produkt zweier Faktoren darstellt, deren einer sich nicht nennenswert mit dem das Relais durchfliessenden Strom ändert, während der andere annähernd proportional mit diesem zunimmt. Zur Erzeugung eines solchen Drehmomentes wirken zwei um annähernd 900 gegeneinander verschobene Wechselflüsse zusammen, die gemäss der Erfindung verschieden stark gesättigte Eisenwege vorfinden und durch besondere Schaltung ihrer Erregerwicklungen zum Hauptstrom die erforderliche Phasenverschiebung erhalten.
Eine beispielsweise Ausführung eines solchen Relais nach dem Prinzip der Ferrarisscheibe sei im nachfolgenden an Hand der Zeichnung beschrieben.
Eine Metallscheibe S dreht sich zwischen den Polen eines dreischenkligen Triebkernes E aus lamelliertem Eisen entgegen der Kraft einer Feder F. Die Auslösung des betreffenden Schalters durch das Relais erfolgt, sobald der mit der Scheibe S starr verbundene Anschlag A die Kontakte K zur Berührung bringt. Nun ist der mittlere Schenkel des Triebkernes mit einer Wicklung versehen, welche direkt von dem zu überwachenden Strome durchflossen wird ; in Reihe mit dieser Wicklung ist ein induktionsfreier Widerstand If geschaltet.
Parallel zu diesem Widerstand liegen die auf den beiden äusseren Schenkeln des Triebkernes sitzenden Wicklungen, welche so bemessen sind, dass sie dem Widerstand nur einen geringen Bruchteil seines Stromes entziehen Durch diese Massnahme wird erreicht, dass der die beiden äusseren Schenkel magnetisierende Strom um etwa goo hinter dem Strom des mittleren Schenkels nacheilt. Der Triebkern bildet also ein Drehfeld aus, welches die Metallscheibe in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung mitzunehmen sucht. Die Grösse des auf die Scheibe ausgeübten Drehmomentes ist bekanntlich proportional dem Produkte der einerseits vom mittleren Schenkel und andrerseits von den beiden äusseren Schenkeln ausgesandten Kraftlinienströme.
Nun werden, was durch passende Bemessung der Windungszahlen und des Widerstandes IV leicht möglich ist, die Verhältnisse so gewählt, dass etwa bereits beim normalen Betriebsstrom der mittlere Schenkel ziemlich stark gesättigt ist, während die Sättigung der äusseren Schenkel noch sehr gering ist. Dann wird beim weiteren Ansteigen des Stromes der vom Stromkern erzeugte Kraftlinienfluss nicht mehr nennenswert zunehmen, während der von den schwach gesättigten äusseren Schenkeln ausgesandte Kraftlinienstrom proportional mit dem Strome zunimmt.
Das auf die drehbare Scheibe ausgeübte Drehmoment, wächst also annähernd linear mit dem Strome und da die von der Spiralfeder ausgeübte Gegenkraft unabhängig von der Geschwindigkeit ist, wächst auch die Geschwindigkeit, welche die Scheibe unter dem Einfluss des auf sie ausgeübten Drehmomentes annimmt, annähernd linear mit dem Strome. Das gilt natürlich nur so lange, als sich die Scheibe unterhalb ihrer synchronen Geschwindigkeit befindet. Die beschriebene Anordnung stellt somit ein abhängiges Überstiom- Zeitrelais dar, dessen Auslösezeit umgekehrt proportional mit dem Strome abnimmt.
Bei Stromstärken, die sich nicht sehr vom normalen Betriebsstrom unterscheiden und dennoch die Relaisscheibe zum Ansprechen bringen sollen, wird meist der Stromkern noch
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nicht sehr stark gesättigt sein, in diesem Bereich ist also die Abhängigkeit zwischen Strom und Auslösezeit noch eine etwa quadratische. Um dieses Bereich nun von vorneherein auszuscheiden, ist es zweckmässig, noch ein besonderes Stromrelais anzubringen, welches die Scheibe S erst dann freigibt, wenn der Stromkem genügend gesättigt ist, um angenäherte Proportionalität zwischen Strom und Auslösezeit zu ergeben. Das Relais dient dann nur noch als Zeitwerk und hat ausserdem den Vorteil bequemer Einstellbarkeit.
Als praktische Ausführungsform ergibt sich zweckmässig die Anordnung eines Arbeitskontaktes, welcher durch das Stromrelais geschlossen wird und dadurch die äusseren Spulen an den Widerstand WIegt.
Der Ferrarismotor arbeitet zumeist mit starker Schlüpfung ; in diesem Falle ist die Geschwindigkeit der Scheibe unter sonst gleichen Umständen proportional dem Ohmschen Widerstand. Da nun dieser Widerstand sich mit der Temperatur nicht unbeträchtlich ändert, folgt hieraus ein starker Einfluss der Temperatur auf die Arbeitsweise eines jeden Ferrarisrelais, was von jeher als grosser Nachteil empfunden wurde. Der Einfluss der Temperatur lässt sich nun bei dem vorhergehend beschriebenen Relais vollkommen ausscheiden. Man hat nur die Scheibe S und den Widerstand Wus demselben Material herzustellen, eine Widerstandszunahme beider beeinflusst das Drehmoment in entgegengesetztem Sinne und der Einfluss der Temperatur ist somit aufgehoben.
Das beschriebene Triebsystem kann auch für Strommesser oder Stromstundenzähler Verwendung finden.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Triebsystem für abhängige Überstrom-Zeitrelais, Strommesser oder Stromstundenzähler mit einem durch zwei um annähernd goo gegeneinander verschobene Wechselflüsse erzeugten Drehfeld, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Wechselfluss einen magnetisch stark, der andere dagegen einen schwach gesättigten Eisenweg. vorfindet und die Phasenverschiebung dadurch gewonnen wird, dass die Erregerwicklung des stark gesättigten'Eisenweges direkt im Stromkreis liegt, während die Wicklung des schwach gesättigten Eisenweges parallel-zu einem in Reihe mit der ersten Wicklung liegenden induktionsfreien Widerstand geschaltet ist.