DE1011524B - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais, welches vorzugsweise als Relais für Überoder Unterstrom bzw. entsprechende Spannung verwendbar ist.

Zur Schaltung von Kontakten bei Über- bzw. Unterschreitung festgelegter Strom- und Spannungswerte sind sogenannte Tauchankerrelais (deutsches Patent 861 444) bekannt, bei denen ein Anker innerhalb einer Spule in Abhängigkeit vom Spulenstrom axial verschoben, vorzugsweise gehoben wird. Bei Unterstrom sinkt der Anker und betätigt die entsprechenden Unterstromkontakte, bei Überstrom wird er so weit angehoben, daß er Überstromkontakte betätigt, während beim Sollstromfluß der Anker nur so weit angehoben wird, daß weder Über- noch Unterstromkontakte betätigt werden.

Bei diesem Relais ist nachteilig, daß eine verhältnismäßig große Leistung aufgewandt werden muß, um den Anker anzuheben und zu halten; die auftretenden Reibungskräfte sind verhältnismäßig groß und nicht konstant, so daß nur verhältnismäßig große Abweichungen vom Sollwert über den Anker eine Kontaktgabe bewirken, so daß das Tauchankerrelais zudem für viele Anwendungszwecke zu unempfindlich ist.

Wird eine höhere Empfindlichkeit einer entsprechenden Relaisanordnung gefordert, so ist man genötigt, polarisierte Telegraphenrelais, zumeist in Verbindung mit Brückenschaltungen, zu verwenden, wobei einem Brückenzweig eine stabilisierte, dem anderen Brückenzweig die zu überwachende Spannung zugeführt wird. Hierbei muß die Brücke so eingestellt werden, daß beim Sollspannungs- bzw. -stromwert das polarisierte Relais seine Mittelstellung einnimmt.

Bei dieser Relaisanordnung ist nachteilig, daß ein verhältnismäßig großer Aufwand getrieben und vor allem ein verhältnismäßig teures Telegraphenrelais benutzt werden muß.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Einrichtung zu schaffen, die ohne zusätzlichen Aufwand an Schaltungsmitteln auskommt und bei leichter Justierbarkeit und mechanischer Robustheit die gleiche oder sogar gesteigerte Empfindlichkeit gegenüber einer Schaltungsanordnung mit Telegraphen relais erreicht.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß ein durch den Nennstrom in einer oder mehreren Spulen elektromagnetisch magnetisierter Kern einen magnetisch ungesättigten und einen magnetisch gesättigten Schenkel besitzt, zwischen denen ein konstanter Luftspalt angeordnet ist und ein die Kontakte betätigender Anker, der mit einem Ende im oder am Luftspalt, und welcher mit dem anderen Ende mit einem vorzugsweise vernach-Elektromagnetiscb.es Relais

Anmelder:

VEB Fernmelde-Anlagenbau Leipzig,
Leipzig C I₁ Gellertstr. 7-9

Willy Schulze, Erfurt (Thür.),
ist als Erfinder genannt worden

lässigbar kleinen Luftspalt über einem Jochsteg derart beweglich ist, daß er einen magnetischen Nebenschluß zum gesättigten Schenkel des magnetischen Kreises bildet.

Es hat sich weiterhin als sehr zweckmäßig erwiesen, zwischen beiden Schenkeln zusätzlich einen vorzugsweise einstellbaren Luftspalt anzuordnen, der es ermöglicht, bei Nennstrom im ungesättigten Schenkel die gleichen AW-Verluste einzustellen, die im gesättigten Schenkel auftreten, und dadurch das Relais zu justieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abb. 1 schematisch dargestellt und wird in seiner Wirkungsweise nachstehend beschrieben.

Der magnetisierbare Kern besteht aus einem Schenkel 1 und einem Schenkel 2, auf denen je zur Hälfte die Erregerspulenwicklung 3 α und 3 b aufgebracht ist. Zwischen den beiden Schenkeln 1 und 2 befindet sich ein vorzugsweise einstellbarer Luftspalt 6 sowie ein Luftspalt 4. Der Schenkel 2 ist durch eine Einkerbung 5 in seinem Querschnitt derart geschwächt, daß er beim Fluß des Nennstromes durch die Erregerspulenwicklungshälften 3 α und 3 b magnetisch gesättigt ist. Zwischen beiden Schenkeln, mit einem Ende im Luftspalt 4 beweglich und über einen vorzugsweise sehr kleinen Luftspalt 9 magnetisch mit einem Jochstück 10 verbunden, ist ein zweischenkeliger Anker 7 so angeordnet, daß er einen magnetischen Nebenschluß zum Schenkel 2 bildet. Durch zwei Federn 11 und 12, die zugleich zur Stromzuführung dienen können, wird der Anker 7 in seiner Mittelstellung gehalten; bei genau vertikaler Lage des Luftspaltes 4 bzw. des Ankers 7 kann seine senkrechte Stellung unter anderem bereits dadurch erreicht werden, daß durch ein T-förmig ausgebildetes Ende 8 des Ankers 7 sein Massenschwerpunkt unterhalb seiner Drehachse gelegt wird. Die Wirkungsweise eines solchen elektromagnetischen Relais ist

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1 Oil

nunmehr folgende: Beim Fluß des Nennstromes durch die Erregerspulenhälften 3 α und 3 b ist die Breite des Luftspaltes 6 so eingestellt, daß der magnetische Fluß im gesättigten Schenkel 2 gleich dem magnetischen Fluß im ungesättigten Schenkel 1 ist, ein magnetischer Fluß durch das Jochstück 10 über den Luftspalt 9 und den Anker 7 kann nicht auftreten, so daß der Anker 7 in seiner Mittelstellung bleibt. Bei Erhöhung des Stromes durch die Erregerspule 3 kann der magnetische Fluß im Schenkel 2 nicht wesentlich ansteigen, da der Schenkel 2 voraussetzungsgemäß magnetisch gesättigt ist, der magnetische Fluß im Schenkel 1 nimmt jedoch zu, so daß ein magnetischer Ausgleichsfluß durch den magnetischen Parallelwiderstand zum Schenkel 2, der durch das Jochstück 10 und den Anker 7 gebildet wird, auftreten muß. Dieser magnetische Ausgleichsnuß bewirkt eine Bewegung des im Luftspalt 4 befindlichen Endes des Ankers 7 auf den Schenkel 1 unter Spannung der Feder 11 zu, so daß ein am Anker 7 befindlicher Kontakt 13 'einen festen Kontakt 14 berührt, wodurch ein Stromkreis zwischen den Kontakten 13 und 14 geschlossen wird.

Wird der Strom durch die Erregerspule 3 dem Nennstrom gegenüber verringert, so nimmt der magnetische Fluß im Schenkell mehr als im noch nahezu gesättigten Schenkel 2 ab. Dadurch entsteht wiederum ein magnetischer Ausgleichsfluß durch das Jochstück 10 und den Anker 7, jedoch wird jetzt die magnetische Kraft vom Schenkel 2 ausgeübt, und das im Luftspalt 4 befindliche Ende des Ankers 7 bewegt sich auf den Schenkel 2 zu, wobei ein Stromkreis zwischen den Kontakten 15 und 16 geschlossen wird.

Die Entstehung des magnetischen Ausgleichsflusses wird am besten verständlich, wenn man sich vergegenwärtigt, daß die Magnetisierungskurven der Schenkel 1 und 2 verschiedene Steilheiten aufweisen und sich im Arbeitspunkt schneiden, wie aus der schematischen Darstellung der Abb. 2 hervorgeht. Die Steilheit der Magnetisierungskurve α des Schenkels 1 läßt sich durch Einstellung des Luftspaltes 6 verändern, die Steilheit der Magnetisierungskurve b des Schenkels 2 im Arbeitspunkt ist einmal durch die magnetischen Verhältnisse des Schenkels selbst und zum anderen durch die Spulenwerte gegeben und dadurch im wesentlichen konstruktiv festgelegt. Eine Veränderung derselben in engen Grenzen läßt sich bei dem angeführten Ausführungsbeispiel beispielsweise durch verstellbare magnetische Nebenschlüsse 17 und 18 zur Einkerbung 5 erreichen, die im Ausführungsbeispiel der Abb. 3 dargestellt sind.

Ein weiteres vereinfachtes Ausführungsbeispiel ist in der Abb. 3 dargestellt, welches den Vorteil hat, nur eine Spulenwicklung 3 zur Erregung zu benötigen.

Am Anker 7 greift nur eine Feder 11 an, welche bestrebt ist, den Anker 7 im Luftspalt 4 gegen den gesättigten Schenkel 2 zu ziehen. Wird die Magnetisierung des Kernes gesteigert, dann wird nach Sättigung des Schenkels 2 ein magnetischer Ausgleichsfluß über Joch 10 und Anker7 nach dem Schenkell fließen, der bestrebt ist, den Anker 7 unter Spannung der Feder 11 gegen den Schenkell umzulegen. Die magnet tischen Werte werden so eingestellt, daß beim Nennstromfluß durch die Spule 3 der Anker 7 durch, auftretenden Ausgleichsfluß durch Joch 10 Anker 7 die in Abb. 3 dargestellte neutrale Mittellage: einnimmt, in welcher keine Kontakte geschlossen¹ sind. Obwohl das beschriebene Relais ein reines Gleichstromrelais darstellt, läßt es sich bei Verwen-^: dung eines Kernes aus lameliierten Blechen, hochpermeablen magnetokeramischen Stoffen oder soleheli' auf pulvermetallurgischer Basis auch für 1ifli||sei|;:,: ströme verwenden, soweit die unvermeidbare Eigenf | induktivität der Spule 3 nicht störend wirkt, so ζ. ΒΪ« bei nieder- oder tonfrequenten Wechselströmen;·! jedoch müssen diese einem Gleichstrom überlagert oder aber gleichgerichtet werden. Das vorgenannte ί Relais zeichnet sich durch einfachen Aufbau, ver- ?! hältnismäßig robuste mechanische Konstruktion, ^! leichte Einstellbarkeit auf den Nennwert des Stromes : bzw. der Spannung sowie bemerkenswerte Empfind- ! lichkeit gegenüber Abweichungen vom Nennstrora, 1 sowohl nach unten als auch nach oben, aus. , j

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: '

1. Elektromagnetisches Relais, dadurch gekenn-zeichnet, daß ein durch den Nennstrom in ,einer' oder mehreren Spulen (3) magnetisiertef'llletfj'i einen magnetisch gesättigten Schenkel (2) jlnij,' einen magnetisch ungesättigten Schenkel (1) be¹·: sitzt, zwischen denen ein konstanter Luftspalt (4) angeordnet ist und ein die Kontakte betätigender :, Anker (7), der mit einem Ende am oder im Luftspalt (4) und mit dem anderen Ende mit einem vorzugsweise vernachlässigbar kleinen Lulftäpalt (9) über einem Jochsteg (10) derart beweglich ist, daß er einen magnetischen Nebenschluß zum gesättigten Schenkel (2) des Kernes bildet. ,./f.. U-f.

2. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1,: dadurch gekennzeichnet, daß zwischen beiden Schenkeln ein zusätzlicher, vorzugsweise einstellbarer Luftspalt angeordnet ist.

3. Elektromagnetisches Relais nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß,-j der Anker (7) derart vorgespannt ist, daß ejf oder im Luftspalt (4) bei Stromlosigkeit.jjSier::;:; Unterstrom der Spule seine Endstellung, ^'"'Rich-Ia tung des im Betriebsfall gesättigten Schenkels einnimmt.

4. Elektromagnetisches Relais nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da'S ein Schenkel (2) durch Schwächung seines Querschnittes, beispielsweise durch Einkerbungen (5) u. dgl., bei Nennmagnetisierung eine magnetische Sättigung erfährt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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