Elektromechanischer Wandler Die Edindüng bezieht sich: auf ei@nie Anordnung, die bereits. bei einer sehr geringen elektrischen Lei stung dle Auslösung seines Schaltmechanismus be wirkt.
Elektromechanische Wandler, d. h. Anordnun- gen, die bei einer bestimmfien ihnen zugeführten. eIek- trIschen Leistung eine mechanische Leistung erzeu gen und diese mittel- oder unmittelbar auf eine nme- chanische Vorrichtung, z.
B. einen Schalter, übertra gen, :sind- bekannt. Insbesondere sei :herbei auf In- stallations:sel'bstschalter verwiesen, die ausser einem elektromagnetischen Momentanauslöser und einem thermischen Auslöser auch ein Differentialrelais auif- wei:
sen. Während dien erstgenannte Auslöser einen Schalter bei Leitungskurzschluss ausschaltet, betätigt der thermische Auslöser einen Schalter bei einer an dauernden kleinen Überlast. Das Differentialrelais hingegen -bewirkt die Auslösung eines Schalters bei asymmetrischem Stromfluss gegen Erde, dier entweder durch :einen Stromdiebstahl :
oder durch einen Isola tionsdefekt verursacht wird. Ahle diese angeführten Schaltmittel', deren Kriterium. gegenüber anderen Schaltelementen in augenfälliger Weise jeweils in der für den, auszulösenden Schaltvorgang notwendigen Stromstärke gegeben isst, arbeiten nach dem Prinzip eines elektromechanischen Wandlers. Während nun die Auslösung des dem Momentauslöser bzw.
dem thermischen Auslöser. zugeoirdneten Schabers ohne Schwierigkeiten vor sich geht, standen der sicheren Auslösung :eines Schalters durch das. Differentialrelais .in mechanischer und elektrischer Art Hindernisse entgegen, :
so vor allem bei Installationsselbs,tschal- tern für verhältnismässig grosse Nennstromstärken, da die Austösung dies Schalters durch das Differential- relais bereits bei einer Stromstärke erfolgen sollte,
die höchstens 10% des Nennstromes beträgt. Es ist daher verständlich, da'ss das Differenitialrelais elek- trisch wie auch mechanisch ausserordentlich empfind- lich sein musste.
Da :eine Steigerung dier elektrischen Empfindlichkeit, die nur durch eine Vergrösserung der für den Nennstrom: bemessenen Differentialwick- lungen zu :
erreichen ist, wegen dies beschränkt zur Verfügung stehenden Raumes praktisch nicht ver- wirklicht werden konnte, hat man, um die mecha nische Empfindlichkeit des Relais zu, steigern,
dessen Anker als Schwinganker ausgebildet. Dieser ist dem Magnetfeld des in die Stram@leitungen des Schalters eingeschalteten Differentialrelais derart ausgesetzt, dass per bei asymmetrischer Stromentnahme in Schwin gung gerät und dadurch, auf einen Auslöschebel ei;
n wi(rkend', die Kontakte eines, Schalters öffnet. Dias die Ansprechgrenze derartiger Differentialrelais bei etwa 0,5 bis 1 A liegt, wurde es nun erst möglich, einen verhältnismässig viel Kraft benötigenden mechani schen Vorgang durch geringe :elektrische Energie und ohne Verwendung :
einer Hilfskraft auszulösen.
Neuerdings wird nun die Forderung gestelk, dass durch das Dmfferential@nelals. auch Personen vor Be rührung stromführender Teile geschützt werden. sol len.
Aus diesem Grunde ist es: erforderlich, die An- sprechempfindiichkeit dieser Relais derart zu stei gern, dass sie bereits bei einer Stromstärke;
von 10 bis 40 mA ansprechen und dien Schaltvorgang .aus- lösen. Einre dierartige Empfindlichkeit lässt sich jedoch bei: Differentiallrelals unter Beibehaltung ihrer übli chen Dimensionen nicht mehr erreichen, und es wird daher ein von der :
gebräuchlichen Ausführungsform des Differentialrelais abweichender e1.ektromagnel- scher Wandler vorgeschlagen, der selbst !bei geringen räumlichen Abmessungen eine wesentlich höhere elektrische Empfindlichkeit aufweist als ein Diifferen- ti!a-Jschallter gleicher Grösse.
Gemäss der Erfindung wird dies. dadurch terrescht, dass der elektromechanische Wandler aus einem po- la-rhmerten Magnetsystem und einem Diifferentialtrans.- formatorbesteht.
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher veranschaulicht.
Es zeigen!: Füg. 1 leinen el'ektromechaniischen Wandler als Tauchspulensys.tem .und Fig. 2 leinen elektromechanischen Wändler als Schwingankersystem ausgebildet.
In der Fig. 1 ist .mit 1 ein Permanentmagnet be zeichnest, in; dessen magnetischem Feld sich eine Tauchspule 2 bewegt, auf deren :
Spulenkörper 3 eine Blatgeder 4 befestigt isst. Die Tauchspule 2 wird von einer Terbiärwicklung 5 eines Differentiakransforma- tors 6 gespeist. Die Masse der Tauchspule 2 und die Bfattfederkonstante sind hierbei auf die Frequenz der Speisespannung abgestimmt, z. B. 50 Hz.
Damit lassen sich entsprechend der Güte des Resonanz systems wesentlich grössere Schwingamplituden der bewegbaren Teile, d. h. der Tauchspule 2 und der Blattfeder 4, erzielen: als bei nicht abgestimmten Sy stemen.
Physikalisch gesehen hat das im weiteren zur Folge, dass die elektrische Energie über eine be- stimmte Zeit integriert wird, um zu einem bestimm- fien Zeitpunkt als mechanische Energie verfügbar zu sein, so dläss eine derart aufgebaute Anordnung bei Aufwendung nur sehr geringer elektrischer Leistung eine mechanische Leistung erzeugen und diese mittel- ,
oder unmittelbar auf eine mechanische Vorrichtung, .beispielsweise zur Auslösung eines Schaltvorganges., übertragen kann.
Diese mechanische Vorrichtung be steht bei der vorliegenden Anordnung aus einem um eine Achsre 7 drehbar gelagerten doppelarmigen Au,s- lösehebel 8, dessen linker Hebelarm eine :
um .eine Achse 9 drehbar gelagerte und unter der Wirkung einer Zugfeder 10 stehende Nase 11 eines weiter nicht dargestellten Schaltermechanismus am Aus schwenken in :der Pfeilrichtung A hindert. Das freie Ende des urechten Hebelarmes des Auslösehebels 8 ist zu einem Anschlag 12 ausgebildet, der in geiri:n- gem Abstand über der Blattfeder 4 ;
liegt. Diese Lage wird durch leine Stellschraube 13 im Zusammenwir- ken mit -einer Fedier 14 festgelegt. Die Zugkraft der Feder 14 ist dabei so schwach, dass sie die Reibung, die zwischen der Nase 11 und dem Hebelende beim Anliegen der Nase 11 an letzterem entsteht, nicht überwinden kann,
so däss sie funktionsmässig nur da für vorgesehen eist, um nach der Auslösung dies Schal- terrnechanismus den Auslösehebel 8 wieder in seine Ausgangslage zurückzubringen.
Die Wirkungswelse dieser Einrichtung ist fol gende: Wird der Tauchspule 2 von der Tertiärwick- lung 5 des Differentialtransformators 6 ein Strom zu geführt, beginnt die Tauchspule 2 zu schwingen. Die Schwingungen des auf die Frequenz der Speisespan- nung abgestimmten Systems sind sehr stark,
so dass die Feder 4 allsbald kräftig an den Anschlag 12 schlägt, wodurch der AusläsieheheD 8 angehoben und über seinen Drehpunkt 7 geschwenkt wird, so dass sich sein als Sperre für die Nase 11 wirkendes Ende nach abwärts bewegt und die Nase 11 freigibt.
Diese wird nun durch die Federkraft der Feder 10 in der Pfelrichbung A bewegt, wobei ein Schaltvorgang aus gelöst wird. Durch diese Anordnung ist es also mög- ich, mit sehr geiningeir eliektinischar Leistung einen Schaltvorgang mechanisch auszulösen, wobei der hierfür vorgesehene Schaütermechanismus, um ,
seiner =Selbstauslösung -bei Erschütterungen vorzubeugen, nur mit einem bestimmten Kraftaufwand betätigt werden kann.
In dIer Füg. 2 ist der elektromechanische Wandler als ein Schwngankersystem gezeigt, das aus. einem zungenförmigen Anker 15, zwei Permanentmagneten 16, 17, zwei Polschuhen 18, 19 und ieiner Erreger- spule 20, die über zwei Anschlussklemmen 21, 22 an einer Tertiärwickl:
ung ieines hier nicht gezeichneten Differentialtransformators angeschlossen ist, besteht. Das eigentlhche, auf eine mechanische Vorrichtung einwirkende System ist auch hier eine polarisierte Anordnung, bei dem der zungenförmige Anker 15 r ni U, Sieb mein,
einen Ende zwischen den in Serie ge- schalteten Permanentmagneten 16, 17 'befestigt ist. Sein übriger Teil befindet sich in der neutralen Zone, d. h.
@er verläuft in der symmetrischen Längsachse x-x der Erregerspule 20 und Ist .gegen sein oberes, freies Ende zu von den Polschuhen 18, 19 jeweils gleich weit entfernt. Seine Einspannung ist jedoch, mechanisch derart fest, d'ass seine Lage in der neu tralen Zone stabil ist.
Die Masse des Ankers 15 und.' ,seine Federkonstante sind hierbei iso abgestimmt, dass seine Eigenfrequenz der Frequenz der Speise spannung entspricht, z. B. 50 Hz.
Bei Speisung Bier Enregexspule 20 mit der der Tertiärwi!cklung dies Dnf- ferentlafransformators entnommenen Leistung be- ginnt der Anker 15 üm Rhythmus von 50 Hz zu schwingen. BeiRTI ID="0002.0234" WI="20" HE="4"LX="1437" LY="1666"> entsprechend starken Schwingungen des Ankers 15 wirkt dieser auf eine mechanische Vorrichtung <RTI
ID="0002.0239"> ein,, durch dis ein Schaltvorgang aus gelöst werden kann. Diese mechanische Vorniehtung ist iAufbau und in der Funktion die gleiche, wie sie schon in der Fig. 1 beschrieben wurde,
nur dass nunmehr der Ausl'ösehebel 8 durch einen zungenför- milgen Anker 15 betätigt wird. Demgemäss sind auch die die mechanische Vorrichtung betreffenden Be zugszeichen die gleichen wie die der mechanischen Vorrichtung in der Fig. 1.
Der grosse Vorteil. des polarisierten Schwinganker- systems gegenüber einem nichtpolarisierten liegt vor allem in der grossen Ansprechempfmndilmchkeit dieser Anordnung bei geringer Stromstärke, da bekanntlich beim poparisierten Magnetsystem die Kraftwirkung auf .dien Anker zur Erregerstromstärke proportional ist,
während bei unpolarisierten die Kraftwirkung auf den Anker mit dem Onadrat der Erregerstrom stärke verläuft.
Anhand der beiden Ausführungsbeispiele ist nun gezeigt worden, dass durch die sinnvolle Verknüp fung der Vorteile, die bei; der Anwendung eines po- laris.ierten Magnetsystems und durch die Verwcn:- Jung eines Differentialtransformators:
gegeben sind, ohne besondere Aufwendungen ein elektromechani scher Wandher entstanden ist, der sich in bezug auf seine Ansprechempfindlichkeit und sein Leistungsver mögen weit von den bisher bekannten Anordnungen distanziert. Während nämliich einers@efits durch die Anwendung dies polainüsmeirben Magne:
tsysitems bereits bei einem sehr kleinen Speiisesrorom eiüe kräftige me chanische Leistung abgegeben wird, ist es anderseits durch die Anwendung eines Differentialtransforma- tors erst möglich,
einen Differenzstrom aus zwei oder mehmeiren milbeinamder zu vergleichenden Strö- men bis auf wenige mA herab zur Steuerung dies polarisierten Magneitsystems, zu herhalten.