DE1023144B

DE1023144B - Heissleiteranordnung zur Relaisverzoegerung mit steilem Stromanstieg

Info

Publication number: DE1023144B
Application number: DES36314A
Authority: DE
Inventors: Claus Bachmann; Dr Gerhard Ruthemann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-11-13
Filing date: 1953-11-13
Publication date: 1958-01-23
Also published as: CH332638A; NL94163C; NL191978A; FR1112659A

Description

DEUTSCHES

Ein Heißleiter mit Selbstaufheizung ist ein sehr einfaches, zweckmäßiges Mittel, um Relais zum verzögerten Ansprechen zu bringen. Wenn längere Verzögerungszeiten erzielt werden sollen, stört jedoch bei vielen Relais, besonders bei Wechselstromrelais, der langsame Anstieg des Spulenstromes kurz vor dem Erreichen des Anzugswertes /_a. Dieser Nachteil läßt sich durch geschickte Dimensionierung des Heißleiters — kleine Masse und relativ großer Kaltwiderstand (Kurve 2 in Abb. 1) an Stelle großer Masse und kleinerem Kaltwiderstand Kurve 1 in Abb. 1) — zwar etwas mildern, führt jedoch zu relativ starken Streuungen der Verzögerungszeit und schließt damit in vielen Fällen die Verwendung von Heißleitern aus. Die sich bei diesen beiden Maßnahmen ergebenden Kurven für die Relaisstromstärke/,, sind in Abhängigkeit von der Zeit t in Fig. 1 aufgetragen.

Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile bei einer Verzögerungseinrichtung für Relaisanordnungen, bei denen die Verzögerung beispielsweise durch eine Heißleiteranordnung bewirkt ist, dadurch vermieden, daß mindestens ein eine zunächst ansteigende und von einem gewissen Spannungsmaximum an abfallende Stromspannungskennlinie besitzender Heißleiter P im Verzögerungskreis eingeordnet ist, der zu Beginn des Verzögerungsvorganges im ansteigenden Bereich seiner Kennlinie arbeitet und während des Verlaufes des Verzögerungsvorganges in den fallenden Bereich seiner Kennlinie gelangt, daß dieser Heißleiter P in Reihe mit einem Widerstand A und dem Relais an der Spannungsquelle U_n liegt und daß das Relais erst bei einem Strom anspricht, bei dem der Strom im Heißleiter P größer ist, als der Strom beim Maximum U_x der Stromspannungscharakteristik des Heißleiters P (Fig. 3 bis 6).

' An Hand der Zeichnung, in der einige Ausführungsformen der Relaisverzögerungseinrichtung beispielsweise dargestellt sind, sei der Erfindungsgedanke näher erläutert.

Gemäß den Ausführungsbeispielen sind zwei Heißleiter mit einem Ohnischen Widerstand kombiniert; und zwar Heißleiteranordnung

^{ZUr Kemis>}verzögerung
mit Steilem Stronianstieg

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Claus Bachmann und Dr. Gerhard Ruthemann,

München,
sind als Erfinder genannt worden

Spannungsmaximum U_x (vgl. Fig."2) von P, sinkt der Widerstand von P nur relativ langsam ab; im Spannungsmaximum gemäß den der Erfindung zugrunde liegenden" Versuchen auf etwa ein Drittel bis ein Viertel des KaIt-Widerstandes. In dem Augenblick jedoch, in dem die Spannung an R bzw. P den Wert U_x überschreitet, steigt der Strom durch P wegen der fallenden Kennlinie und der kleinen Masse an dem Parallelheißleiter schnell an, und der Widerstand von P sinkt sehr stark ab; nach den Versuchen auf Werte, die etwa 2 % bis 1 °/₀₀ des Kalt

35 Widerstandes betragen. Damit sinkt der Widerstand der Parallelschaltung von R und P plötzlich stark ab, und der Strom durch die Relaisspule steigt entsprechend steil an. Der Heißleiter P wird zweckmäßigerweise so dimensioniert, daß sein Spannungsmaximum U_x mindestens sind gemäß Fig. 3 ein Anlaßheißleiter A mit relativ großer 40 ein Fünftel, möglichst jedoch die Hälfte oder mehr der Zeitkonstante n, ein Vorwiderstand R und die Relais- Gesamtspannung U_n beträgt. Die Größen des Vorwiderspule 5 in Reihe geschaltet und parallel zu dem Vorwiderstand R ein Parallelheißleiter P mit möglichst kleiner
Masse und fallender Stromspannungskennlinie (vgl.

Fig. 2). gelegt. Die Schaltelemente sind so dimensioniert, daß im Augenblick des Einschaltens der Anordnung R_a > R_r und R_a > R_s und daß R₁, > R₁. ist. Die Wirkungsweise der Einrichtung nach der Erfindung ist folgende: Im Augenblick des Einschaltens liegt am Vorwiderstand R und damit am Heißleiter P nur ein relativ geringer Teil der Gesamtspannung U_n. Durch die eigene Erwärmung des Heißleiters A sinkt sein Widerstand und steigt — bei konstanter Versorgungsspannung U_n — die

Spannung an R. Solange

U_r =

U_v !deiner ist als das Standes R und des Anlaßheißleiters A werden so dimensioniert, daß nach dem Anlaufen von P der Relaisanzugsstrom J_a ohne weitere Erwärmung von A erreicht wird. Gemäß einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgedankens läßt sich die Wirkung noch dadurch verbessern, daß man gemäß Fig. 6 den Heißleiter P durch einen Kurzschlußschaltkontakt KS, der an dem Relais angebracht ist, überbrückt. Dadurch braucht der Heißleiter P den Relaisstrom nur kurzzeitig auszuhalten und kann entsprechend kleiner dimensioniert werden; außerdem steigt bei Relais, die zum Brummen neigen, der Strom bis zum Erreichen des Anzugsstromes durch den Kurzschluß plötzlich an.

709 850/346

Eine weitere Verbesserung .wird durch die in Fig. 4 dargestellte Schaltung erreicht, indem man den Heißleiter A so dimensioniert, daß er mindestens kurzzeitig einen merklich größeren Strom als den Relaisanzugsstrom J._a aushält, und die Relaisspule nicht in den Haupt-Stromkreis, sondern in denParällelzweig in Reihe mit P schaltet, so daß nur der steil ansteigende Strom durch den Parallelheißleiter die Spule durchfließt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist man außerdem freizügiger in der Wahl von R und A. '

Wird gemäß dem in Fig- S skizzierten Ausführungsbeispiel ein Relais mit einem zusätzlichen Ruhestrom-Kontaktpaar K verwendet, so lassen sich die gesamte Stromaufnahme und die Belastung des Anlaßheißleiters A dadurch herabsetzen, daß der Strom durch den Vorwiderstand R beim Anziehen des Relais unterbrochen wird.

Besonders gute Resultate wurden mit Parallelheißleitern P erzielt, die sich durch sehr Ideines Gewicht von weniger als 100 mg, möglichst niedriger als 30 mg, z. B. 7 bis 15 mg, auszeichneten. Durch Verwendung einer hochohmigen Masse mit einem spezifischen Widerstand bei 20° von mindestens 10, möglichst etwa 60 bis 200 Kß · cm mit hohem Temperaturkoeffizienten von etwa —5,2 bzw. —5,5 % pro °C bei Zimmertemperatur wurde eine stark fallende Stromspannungskennlinie erzielt; gut wärmeleitende Zuleitungsdrähte, z. B. aus Silber, erhöhen die Wirkung.

Der Änlaßleiteryl, besonders nach Fig. 4 und 5, ist zweckmäßig höher belastbar als der Parallelheißleiter. Durch Bemessung der Größe des Vorschaltwiderstandes ist es möglich, die gesamte Verzögerungszeit zu regulieren. Durch Erhöhung der Masse des Anlaßheißleiters A und thermische Isolation läßt sichdieGesamtverzögerungszeit weiter erhöhen, wobei die Steilheit des Anstiegs des Relaisstromes kurz vor Erreichen des Anzugsstromes gleichbleibt.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Verzögerung des Relais kann unter Umständen durch andere Mittel bewirkt werden. Es können z.B. mehrere Heißleiter in gegebenenfalls bekannten Schaltanordnungen miteinander kombiniert sein, oder der Heißleiter kann durch andere Mittel, beispielsweise Kondensatoranordnungen, ersetzt oder ergänzt sein. Auch sind andere Schaltanordnungen für den Heißleiter mit fallender Stromspannungskennlinie möglich, wobei gegebenenfalls mehrere derartige Heißleiter mit gegebenenfalls verschiedenen Stromspannungskennlinien miteinander kombiniert sein können.

Claims

Patentansprüche:

1. Relaisverzögerungseinrichtung, bei der die Verzögerung durch Heißleiter (Verzögerungsheißleiter) bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein eine zunächst ansteigende und von einem gewissen Spannungsmaximum an abfallende Stromspannungskennlinie besitzender Heißleiter (P) im Verzögerungskreis eingeordnet ist, der zu Beginn des Verzögerungsvorganges im ansteigenden Bereich seiner Kennlinie arbeitet und während des Verlaufes des Verzögerungsvorganges in den fallenden Bereich seiner Kennlinie gelangt, daß dieser Heißleiter (P) in Reihe mit einem Widerstand (A) und dem Relais an der Spannungsquelle (U_n) liegt und daß das Relais erst bei einem Strom anspricht, bei dem der Strom im Heißleiter (P) größer ist als der Strom beim Maximum (U_x) der Stromspannungscharakteristik des Heißleiters (P in Fig. 3 bis 6).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Heißleiter mit nichtlinearer Stromspannungskennlinie zwecks Erzielung eines steilen Stromanstiegs mindestens zwei dieser Heißleiter verschiedene Stromspannungskennlinien mit gegebenenfalls verschiedenem Spannungsmaximum dieser Charakteristik besitzen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heißleiter mit nichtlinearer Stromspannungskennlinie (Parallelheißleiter) einem Ohmschen Widerstand innerhalb des Verzögerungskreises parallel geschaltet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißleiteranordnung zwecks Erzielung eines steilen Stromanstieges mindestens einem Verzögerungsheißleiter (A) in Serie geschaltet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Verzögerungsheißleiter (A), Ohmscher Widerstand (R) und Relaiswicklung (S) hintereinandergeschaltet sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der den steilen Stromanstieg bewirkende Heißleiter eine möglichst kleine Wärmekapazität besitzt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißleiter ein Gewicht von weniger als 100 mg, möglichst weniger als 30 mg, z. B. 7 bis 15 mg, besitzt.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Augenblick des Einschaltens der Anordnung der Ohmsche Widerstand des Verzögerungsheißleiters größer oder gleich dem Widerstand der Relaisspule und des Widerstandes (R) ist, während der Widerstand des Parallelheißleiters (P) wesentlich größer als der des Widerstandes (R) ist.

9. Heißleiter nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallelheißleiter (P) so dimensioniert ist, daß sein Spannungsmaximum (U_x) mindestens ein Fünftel, möglichst jedoch die Hälfte oder mehr der Gesamtspannung (U_n) der Verzögerungseinrichtung beträgt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallelheißleiter (P) durch einen Kurzschlußkontakt (KS), der am Relais angebracht ist, überbrückt ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerungsheißleiter (A) so dimensioniert ist, daß er mindestens kurzzeitig einen merklich größeren Strom als den Relaisanzugsstrom (Ja) aushält.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Relaiswicklung (S) parallel zu dem aus dem Verzögerungsheißleiter (A) und dem Ohmschen Widerstand (R) bestehenden Hauptstromkreis liegt.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais ein zusätzliches Ruhestromkontaktpaar (K) besitzt, mittels dessen der Strom durch die Heißleiteranordnung mit nichtlinearer Kennlinie (P) bzw. durch die zu dieser parallel geschaltete Ohmsche Widerstandsanordnung (R) beim Anziehen des Relais abschaltbar ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Heißleiter mit negativer Stromspannungskennlinie parallel geschalteter Ohmscher Widerstand bei Zimmertemperatur einen Widerstand von mindestens 10, möglichst etwa bis 200 Kß · cm und einen hohen Temperaturkoeffizienten von etwa —5,2 bis —5,5% besitzt.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen an dem Heißleiter mit negativer Stromspannungskennlinie gut wärmeleitend, beispielsweise aus Silber sind.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsheiß-

leiteranordnung eine große Masse bzw. hohe Wärmekapazität besitzt und/oder thermisch isoliert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 369 638, 735 489.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen