Frequenzrelais nach dem Ferrarisprinzip. Die Erfindung bezieht sich auf ein nach dem Ferrarisprinzip gebautes Frequenzrelais, das sich insbesondere durch grosse Ansprech- schärfe und guten Wirkungsgrad auszeichnet.
Gemäss der Erfindung werden zwei Triebflüsse von je einem auf verschiedene Ansprech- frequenzen abgestimmten Resonanzkreis ge bildet, die mit einem dritten Triebfuss, der von einem weiteren auf eine Zwischen frequenz der beiden Ansprechfrequenzen ab gestimmten Resonanzkreis gebildet wird, derart zusammenarbeiten, dass bei Geben der einen Ansprechfrequenz die Ferrarisscheibe in der einen Richtung und bei Geben der andern Ansprechfrequenz die Ferrarisscheibe in der andern Richtung verdreht wird.
Die Schaltung der drei Resonanzkreise des Frequenzrelais kann derart - getroffen werden, dass der auf die Zwischenfrequenz abgestimmte Resonanzkreis als mit dem Überlagernetz verbundener Serienkreis und die auf die verschiedenen Ansprechfrequenzen abgestimmten Resonanzkreise als induktiv mit dem Serienresonanzkreis gekoppelte Se- kundärkreise ausgebildet sind, oder dass die beiden auf verschiedene Ansprechfrequenzen abgestimmten Resonanzkreise als Parallel kreise ausgebildet und mit dem dritten, auf die Zwischenfrequenz abgestimmten, als Se rienkreis ausgebildeten Resonanzkreis in Serie geschaltet sind,
oder dass die zwei auf ver schiedene Ansprechfrequenzen abgestimmten Resonanzkreise als Serienresonanzkreise aus gebildet und beide zu der Spule des dritten, mit dem Netz verbundenen Serienresonanz- kreig, parallel geschaltet sind.
In der Zeichnung sind in den Fig. 1 bis 3 drei Ausführungsbeispiele der Erfindung zur Darstellung gebracht.
Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Frequenzrelais enthält ein Treibeisen 1, das einen Rückschlussschenkel 2 und zwei Pol schenkel 2', 2" aufweist. In dem von dem Polschenkel 2', 2" und dem Rückschluss- schenkel 2 gebildeten Luftspalt 4 ist eine Triebscheibe 5 angeordnet. Ferner sind Re sonanzkreise 6, 7, 8 vorgesehen, von denen der eine einen mit dem Netz zu verbindenden Serienresonanzkreis und die beiden andern je einen induktiv mit diesem gekoppelten Se kundärresonanzkreis bilden. Jeder Resonanz kreis 6, 7, 8 enthält einen Kondensator 9, 9', 9" und eine Spule 10, 10', 10".
Hierbei ist die Spule 10 des Serienresonanzkreises 6 um das Rückschlusseisen 2, die Spule 10' des Se rienresonanzkreises 7 um den Polschenkel 2' und die Spule 10" des zweiten Serienresonanz kreises 8 um den Polschenkel 2" gelegt.
Das Frequenzrelais wird nun von zwei verschiedenen Ansprechfrequenzen fi und f2 gesteuert, von denen bei Geben der Ansprech- frequenz f1 die Ferrarisscheibe 5 in der einen und bei Geben der Ansprechfrequenz f 2 die Ferrarisscheibe in der andern Richtung ver dreht wird.
Die Abstimmung der beiden Sekundär resonanzkreise 7, 8 erfolgt derart, dass der eine bei (leben der Ansprechfrequenz fi und der andere bei Geben der Ansprechfrequenz f 2 ein maximales Drehmoment hervorruft. Der Serienresonanzkreis 6 besitzt eine mittelst des Kondensators 9 experimentell bestimmte, günstigste Resonanzfrequenz f; die zwischen den beiden Ansprechfrequenzen fi, f2 liegt.
Bei Geben der Ansprechfrequenz fi tritt nun der Sekundärkreis 7 nahezu in Resonanz. Der Sekundärkreis 8 dagegen ist dann stark verstimmt, so dass durch die Spule 10" nur ein schwacher Strom fliesst. Die Wirkung ist dann nahezu dieselbe, als ob die Spule 10" überhaupt nicht vorhanden wäre. Die Trieb flüsse sind darin fernerhin in Grösse und Phasenbeziehung derart, dass auf die Fer- rarisscheibe 5. ein maxireales Drehmoment ausgeübt wird, das in Richtung von dem Pol des Schenkels 2" nach dem Pol des Schen kels 2' wirkt und demzufolge die Ferraris- scheibe 5 im gleichen Sinne verdreht wird.
Bei Geben der Ansprechfrequenz f 2 tritt der umgekehrte Fall ein. In dem Resonanz kreis 8 herrscht dann also nahezu Resonanz und in dem Resonanzkreis 7 eine starke Ver stimmung. Das nunmehr auftretende maximale Drehmoment wirkt daher auf die Ferraris- scheibe derart, dass diese in der entgegenge- setzten Richtung als bei Geben der Ansprech- frequenz <I>f2</I> verdreht wird.
Bei dem in Fig. 2 schematisch dargestellten Frequenzrelais weist das Treibeisen 1 einen Rückschlussschenkel 2 und drei Polschenkel 2', 2", 2"' auf. In dem von dem Rückschluss- schenkel 2 und den Polschenkeln 2', 2", 2"' gebildeten Luftspalt 4 ist die Ferrarisscheibe 5 vorgesehen. Es sind ferner wiederum drei Re sonanzkreise 6, 7, 8 vorhanden, von denen der eine einen Serienresonanzkreis und die beiden andern je einen Parallelresonanzkreis bilden.
Die drei, je einen Kondensator 9, 9', 9" und eine Erregerspule 10, 10', 10" enthaltenden Resonanzkreise 6, 7, 8 werden nun in Serien schaltung mit einem Überlagernetz verbunden. Die Spule 10 des Resonanzkreises 6 wird um den mittleren Schenkel 2', die Spule 10' des Parallelresonanzkreises 7 um den Polschenkel 2" und die Spule 10" des Parallelresonanz kreises 8 um den Polschenkel 2"' gelegt.
Die beiden Resonanzkreise 7, 8 sind wieder derart abgestimmt, dass der eine bei Geben der Ansprechfrequenz fi und der andere bei Geben der Ansprechfrequenz f2 ein maximales Drehmoment hervorruft. Die Abstimmung des Serieriresonanzkreises erfolgt ebenfalls wieder derart, dass er bei einer zwischen den beiden Ansprechfrequenzen fi und f2 liegenden Fre quenz in Resonanz tritt.
Bei Senden der Ansprechfrequenz fi be steht in dem Parallelresonanzkreis 7 Strom resonanz, so dass der Strom in der Spule 10' gegenüber der Spule 10 einen nach Grösse und Phasenbeziehung günstigsten Wert besitzt. Die Impedanz des Resonanzkreises 8 ist hier bei verhältnismässig gering. Der Gesamtstrom wird also nicht wesentlich geschwächt. Ferner ist infolge der Verstimmung des Resonanz kreises 8 der Strom in der Spule 10" bedeu tend geringer als in der Spule 10' des Reso nanzkreises 7 und in einer Phasenbeziehung zum Strom der Spule 10 des Resonanzkreises 6, bei der kein erhebliches Drehmoment auf tritt.
Auf die Scheibe 5 wird dann ein ma ximales Drehmoment ausgeübt, dessen Rich tung hier vom Wicklungssinne der Spule 10' abhängig ist. Um daher bei Geben der An- sprechfrequenz fi eine Verdrehung der Fer- rarisscheibe 5 in der einen und bei Geben der Ansprechfrequenz f 2 eine Verdrehung der Ferrarisscheibe 5 in der andern Richtung zu bewirken, werden die Spulen 10', 10" im gleichen Magnetisierungssinne gewickelt.
Bei der Ausführung des Frequenzrelais nach Fig. 3 wird dasselbe Triebeisen wie bei derjenigen nach Fig. 2 verwendet. Nur sind hier die 3 Resonanzkreise als Serienresonanz kreise 6, 7, 8 ausgebildet, wobei die Resonanz kreise 7, 8 parallel zur Spule 10 des mit dem Netz zu verbindenden Serienresonanzkreises 6 geschaltet sind. Um den mittleren Polschenkel 2' ist wiederum die Spule 10 des Serienreso- nanzkreises 6, um den Polschenkel 2" die Spule 10' des Serienresonanzkreises 7 und um den Polschenkel 2"' die Spule 10" gelegt.
Die Abstimmung des Frequenzrelais ist die gleiche, wie die bei dem in Fig. 2 darge stellten Frequenzrelais. Es werden also der Serienresonanzkreis 7 auf die Ansprechfre- quenz fi, der Serienresonanzkreis 8 auf die Ansprechfrequenz f 2 und der Serienresonanz kreis 6 auf eine zwischen den beiden An sprechfrequenzen fi und f2 liegende Frequenz abgestimmt.
Es besitzt demnach bei Geben der Ansprechfrequenz fi der von der Spule 10' des Serienresonanzkreises 7 erzeugte Triebfluss und bei Geben der Ansprechfrequenz f2 der von der Spule 10" des Serienresonanz kreises 8 erzeugte Triebfluss einen nach Grösse und Phasenbeziehung günstigsten Wert. Sind die beiden Wicklungen 10', 10" im gleichen Magnetisierungssinne gewickelt, so erhält die Ferrarisscheibe 5 in dem einen Falle ein maximales Drehmoment in der einen Richtung und in dem andern Falle ein maxi males Drehmoment in der andern Richtung.
Obwohl die Form des Triebkernes der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Frequenzrelais bezüglich der Platzausnutzung sehr günstig ist, können naturgemäss auch anders gestaltete Triebkerne Benutzung finden.
Das von, von einer Zentralstelle ausge sandten Steuerfrequenzströmen in Tätigkeit gesetzte Frequenzrelais soll zur Ausführung von Arbeitsvorgängen bei Schaltern, Tarif zählern, Uhren oder zur Überwachung ähn licher Vorgänge Verwendung finden.
Frequency relay based on the Ferrari principle. The invention relates to a frequency relay built according to the Ferraris principle, which is characterized in particular by a high level of response and good efficiency.
According to the invention, two drive flows are each formed by a resonance circuit tuned to different response frequencies, which work together with a third drive foot, which is formed by a further resonance circuit tuned to an intermediate frequency of the two response frequencies, in such a way that when one gives Response frequency the Ferraris disc is rotated in one direction and when the other response frequency is given the Ferraris disc is rotated in the other direction.
The switching of the three resonance circuits of the frequency relay can be made in such a way that the resonance circuit tuned to the intermediate frequency is designed as a series circuit connected to the superimposed network and the resonance circuits tuned to the different response frequencies as secondary circuits inductively coupled with the series resonance circuit, or that both Resonant circuits tuned to different response frequencies are designed as parallel circuits and connected in series with the third resonant circuit tuned to the intermediate frequency and designed as a series circuit,
or that the two resonance circuits tuned to different response frequencies are formed as series resonance circuits and both are connected in parallel to the coil of the third series resonance circuit connected to the network.
In the drawing, three embodiments of the invention are shown in FIGS. 1 to 3.
The frequency relay shown schematically in FIG. 1 contains a driving iron 1, which has a return leg 2 and two pole legs 2 ', 2 ". In the air gap 4 formed by the pole legs 2', 2" and the return leg 2 is a drive pulley 5 arranged. Furthermore, Re sonance circuits 6, 7, 8 are provided, one of which forms a series resonance circuit to be connected to the network and the other two each form a secondary resonance circuit inductively coupled to this. Each resonance circuit 6, 7, 8 contains a capacitor 9, 9 ', 9 "and a coil 10, 10', 10".
Here, the coil 10 of the series resonance circuit 6 is placed around the return iron 2, the coil 10 'of the Se rienresonanzkreises 7 around the pole leg 2' and the coil 10 "of the second series resonance circuit 8 around the pole leg 2".
The frequency relay is now controlled by two different response frequencies fi and f2, of which the Ferrari disk 5 is rotated in one direction when the response frequency f1 is given and the Ferrari disk is rotated in the other when the response frequency f2 is given.
The two secondary resonance circuits 7, 8 are coordinated in such a way that one generates maximum torque when the response frequency fi is alive and the other when the response frequency f 2 is given. The series resonance circuit 6 has a most favorable resonance frequency f determined experimentally by means of the capacitor 9 ; which lies between the two response frequencies fi, f2.
When the response frequency fi is given, the secondary circuit 7 now almost resonates. The secondary circuit 8, on the other hand, is then strongly detuned, so that only a weak current flows through the coil 10 ". The effect is then almost the same as if the coil 10" were not present at all. The drive flows are further in size and phase relationship in such a way that a maximum torque is exerted on the ferrari disk 5, which acts in the direction from the pole of the leg 2 "to the pole of the leg 2 'and consequently the Ferraris- disk 5 is rotated in the same sense.
When the response frequency f 2 is given, the opposite occurs. In the resonance circuit 8 there is almost resonance and in the resonance circuit 7 there is a strong mood Ver. The maximum torque now occurring therefore acts on the Ferrari disk in such a way that it is rotated in the opposite direction than when the response frequency <I> f2 </I> was given.
In the frequency relay shown schematically in FIG. 2, the driving iron 1 has a return leg 2 and three pole legs 2 ', 2 ", 2"'. The Ferraris disk 5 is provided in the air gap 4 formed by the yoke leg 2 and the pole legs 2 ', 2 ", 2"'. There are also three resonance circuits 6, 7, 8 available, one of which forms a series resonance circuit and the other two each form a parallel resonance circuit.
The three resonance circuits 6, 7, 8 each containing a capacitor 9, 9 ', 9 "and an excitation coil 10, 10', 10" are now connected in series with a superimposed network. The coil 10 of the resonance circuit 6 is placed around the middle leg 2 ', the coil 10' of the parallel resonance circuit 7 around the pole leg 2 "and the coil 10" of the parallel resonance circuit 8 around the pole leg 2 "'.
The two resonance circuits 7, 8 are again tuned in such a way that one causes a maximum torque when the response frequency fi is given and the other when the response frequency f2 is given. The series resonance circuit is also tuned in such a way that it comes into resonance at a frequency lying between the two response frequencies fi and f2.
When the response frequency fi be sent, there is current resonance in the parallel resonance circuit 7, so that the current in the coil 10 'has a value that is most favorable in terms of size and phase relationship compared to the coil 10. The impedance of the resonance circuit 8 is relatively low here at. The overall current is therefore not significantly weakened. Furthermore, due to the detuning of the resonance circuit 8, the current in the coil 10 "significant tend less than in the coil 10 'of the Reso nanzkreises 7 and in a phase relationship to the current of the coil 10 of the resonance circuit 6, in which no significant torque occurs.
A ma ximal torque is then exerted on the disk 5, the direction of which is dependent on the direction of the winding of the coil 10 '. In order to cause a rotation of the Ferrari disk 5 in one direction when the response frequency fi is given and a rotation of the Ferrari disk 5 in the other when the response frequency f 2 is given, the coils 10 ′, 10 ″ are wound in the same direction of magnetization .
In the embodiment of the frequency relay according to FIG. 3, the same drive iron is used as in that according to FIG. Only here the 3 resonance circuits are designed as series resonance circuits 6, 7, 8, the resonance circuits 7, 8 being connected in parallel to the coil 10 of the series resonance circuit 6 to be connected to the network. The coil 10 of the series resonant circuit 6 is again placed around the central pole leg 2 ', the coil 10' of the series resonant circuit 7 around the pole leg 2 '' and the coil 10 '' around the pole leg 2 "'.
The tuning of the frequency relay is the same as that of the frequency relay shown in Fig. 2 Darge. The series resonance circuit 7 is thus tuned to the response frequency fi, the series resonance circuit 8 to the response frequency f 2 and the series resonance circuit 6 to a frequency lying between the two response frequencies fi and f2.
Accordingly, when the response frequency fi is given, the drive flux generated by the coil 10 'of the series resonance circuit 7 and when the response frequency f2 is given, the drive flux generated by the coil 10 ″ of the series resonance circuit 8 has a value that is most favorable in terms of size and phase relationship ', 10 "wound in the same direction of magnetization, the Ferraris disc 5 receives a maximum torque in one direction in one case and a maximum torque in the other direction in the other.
Although the shape of the drive core of the frequency relays shown in FIGS. 1 to 3 is very favorable in terms of space utilization, drive cores of different designs can naturally also be used.
The frequency relay set in action by the control frequency currents sent out by a central office should be used to carry out work processes on switches, tariff counters, clocks or to monitor similar processes.