DE1044976B - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Relais hoher Ansprechempfindlichkeit und großer Schaltleistung der Kontakte. Bei bekannten hochempfindlichen Relais weist der Anker meist einen relativ geringen Kontaktdruck auf, so daß der über die Schaltkontakte geführte Strom begrenzt ist. Um größere Leistungen schalten zu können, ist es daher erforderlich, Zwischenrelais vorzusehen, was den apparativen Aufwand oft wesentlich erhöht. Es ist ebenfalls bereits bekannt, zur Verstärkung von geringen Gleichströmen bzw. Gleichstromimpulsen Magnetverstärker zu verwenden. Im einfachsten Fall besteht dieser aus einer wechselstromgespeisten Drossel, die eine weitere Wicklung aufweist, welche mit einem Steuergleichstrom beschickt wird. Fließt kein Steuerstrom, so hat die Drossel ihre volle Induktivität, und damit ist der Scheinwiderstand groß, während beim Anlegen einer Gleichspannung die Drossel magnetisch gesättigt wird und damit nur noch eine vernachlässigbare Restinduktivität aufweist. Da auf diese Weise der Scheinwiderstand fast auf die Größe des ohmschen Widerstandes der Drossel absinkt, steigt der in diesem Kreis fließende Wechselstrom erheblich an, und es entsteht eine verstärkende Wirkung. Durch den in der Steuerwicklung fließenden Gleichstrom wird also, ein entsprechendes Material des Eisenkerns vorausgesetzt, die Sättigung des Eisens mehr oder minder bewirkt. Die von der wechselstromgespeisten Arbeitswicklung abgegebene Leistung ist jedoch trotzdem vielfach nicht ausreichend, ein Kraftrelais auszusteuern. So können, wie es vielfach erforderlich ist, Schaltleistungen in der Größenordnung von einigen 100 Watt nur mit relativ großen Magnetverstärkern beherrscht werden. Der Aufwand läßt sich jedoch verringern, wenn ein Relais derart ausgebildet ist, daß es als steuerbare Drossel arbeitet. Dieser Gedanke kann dadurch verwirklicht werden, daß erfindungsgemäß der vorzugsweise U-förmig ausgebildete, aus hochpermeablem Material geringer Sättigungsinduktion bestehende Eisenkern eine wechselstromgespeiste Arbeitswicklung aufweist, deren Scheinwiderstand durch den in der Eingangswicklung fließenden Gleichstrom steuerbar ist und eine magnetisch leitende Brücke als magnetischer Nebenschluß zum Relaisanker vorgesehen ist. Grundsätzlich könnte dieser Nebenschluß an beliebiger Stelle entlang des U-förmigen Eisenkerns angebracht sein, wenn nur dafür gesorgt wird, daß der durch den Anker gebildete Luftspalt in gewissem Umfang überbrückt wird. Auf der anderen Seite ist zu beachten, daß der Nebenschluß nicht zu groß wird, damit die für die Ankerbetätigung erforderliche Kraft noch ausreichend ist. Für die Fertigung des Relais kann es zweckmäßig sein, den magnetischen Nebenschluß an den Jochenden des Re-Elektromagnetisch.es Relais

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Gustav Voss, München,
ist als Erfinder genannt worden

lais anzubringen, da auf diese Weise die Ausführung der Wicklungen unverändert sein kann.

Um zu verhindern, daß der in der Arbeitswicklung fließende Wechselstrom in der Steuerwicklung eine Wechselspannung induziert, die auf den Steuergleichstrom störend einwirkt, kann man in bekannter Weise im Gleichstromkreis eine zusätzliche Drossel vorsehen. Häufiger verwendet man jedoch eine Kombinationsschaltung, die mit zwei Eisenkernen und je einer Arbeitswicklung arbeitet, wobei die Steuerwicklung beide Eisenkerne derart umschließt, daß sich in ihr die von der Wechselspannung induzierten, entgegengesetzt gerichteten, aber gleich großen Ströme aufheben. Durch die Verwendung zweier Eisenkerne kann man jedem einzelnen gemäß der Erfindung einen gesonderten Anker mit magnetischem Nebenschluß zuordnen und damit die Schaltmoglichkeiten erheblich erhöhen. Man erhält dadurch zwei voneinander unabhängige Ankersysteme, wobei diese durch entsprechende Wahl der Arbeitswicklung oder durch mechanische Mittel mit verschiedenen Betriebswerten arbeiten können.

Kommt es besonders auf die Ansprechempfindlichkeit des Relais an, so kann man eine Vormagnetisierung des Eisenkerns vorsehen. Es ist dazu eine besondere, auf dem Relaiskern zusätzlich aufgebrachte Vormagnetisierungswicklung erforderlich. Möchte man zur Erhöhung des Wirkungsgrades von einer magnetischen Rückkopplung Gebrauch machen, so wird in den Wechselstromkreis eine Gleichrichteranordnung· gelegt, wodurch der sich ergebende Gleichstromanteil im Sinne einer Vormagnetisierung wirksam ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt

Fig. 1 das Relais in schaubildlicher Darstellung,
Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Schaltung des Relais,

809 680/424

Fig. 3 die schematische Darstellung eines Relais mit zwei unabhängig voneinander betätigbaren Ankern.

In Fig. 1 ist eine einfache Ausführungsform des Relais in schaubildlicher Darstellung gezeigt, welche der Schaltung nach Fig. 2 entspricht. Die in Fig. 2 im Gleichstromkreis liegende Sperrdrossel Or₁ welche die Rückwirkung des Wechselstromkreises auf den Gleichstromkreis weitgehend unterbinden soll, ist in der schaubildlichen Darstellung weggelassen, da die Sperrdrossel an beliebiger Stelle des gleichstromgespeisten Stromkreises eingeschaltet werden kann. Einem U-förmig ausgebildeten Eisenkern B mit einem Joch / steht ein der besseren Übersicht wegen gestrichelt gezeichneter Anker A gegenüber. Der Eisenkern E des Relais, der aus Eisen mit einer der Rechteckform angenäherten Hysteresisschleife besteht, weist am Joch / zwei sich aufteilende Flußkreise auf. Der eine Flußkreis, der die Betriebsweise einer steuerbaren Drossel sicherstellen soll, erfordert einen geschlossenen Eisenkern und wird daher über die magnetische Brücke B geführt. Nur bei einem derart geschlossenen Eisenkern ergibt sich eine Strom-Spannungs-Charakteristik, die bei kleinen Spannungsänderungen große Stromänderungen auftreten läßt. Der zweite Flußkreis muß einen Luftspalt zur Ausbildung der Betätigungskräfte für den Anker A besitzen. Die Brücke B bildet zum Anker einen magnetischen Nebenschluß, und dieser darf daher nur so groß sein, daß noch eine ausreichende Feldstärke zur Ankerbetätigung vorhanden ist. Durch entsprechende Abstimmung der magnetischen Widerstände in beiden Flußkreisen kann erreicht werden, daß für beide Funktionen optimale Verhältnisse auftreten.

Durch die Tatsache, daß hochpermeables Eisen mit geringer Sättigungsinduktion verwendet wird, wird erreicht, daß die Strom-Spannungs-Charakteristik sehr steil verläuft und sich wegen der dadurch bedingten Verstärkung der Steuerimpulse auch die Ansprech- und Abfallwerte genauer einhalten lassen. Darüber hinaus wird das Halteverhältnis des Relais wesentlich verbessert, daß die Ansprech- und Abfallwerte des Relais enger zusammenliegen.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Relais mit zwei Ankeranordnungen, wobei zwei getrennte Eisenkerne B vorgesehen sind, die, jeder für sich, den Aufbau der in Fig. 1 gezeigten Ausführung haben können. So besitzt jeder Eisenkreis neben dem Anker A die magnetische Brücke 2?, während die Arbeitswicklung in zwei Teile w_A und w_all geteilt ist. Die Steuerwicklung w_st ist für beide Eisenkerne gemeinsam wirksam. Durch entsprechende Wahl der Anschlüsse der Arbeitswicklung wird erreicht, daß sich in der Steuerwicklung w_st die induzierten Wechselströme aufheben und auf diese Weise keine Störung des Gleichstromkreises erfolgt. Man kann bei Verwendung eines Relais mit zwei Ankern durch entsprechende Schaltung der von diesen zu betätigenden Kontakte erreichen, daß die Funktion eines gepolten Mittelstellungsrelais entsteht, was bedeutet, daß je nach Polarität des Erregerstromes der eine oder andere Anker schaltet. Auch andere übliche Relaisstellungen lassen sich durch entsprechende Kombination der Ankersysteme erreichen.

Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Anordnung ist darin zu sehen, daß durch den Anker des Relais Leistungen geschaltet werden können, die bei Verwendung eines in der gleichen Größenordnung liegenden Magnetverstärkers von dem nachgeschalteten Relais nicht bewältigt werden können. Damit kann neben der durch die besondere Strom-Spannungs-Charakteristik bedingten Empfindlichkeit des Relais zugleich eine Schaltleistung erzielt werden, die mit gleichem Aufwand sonst nicht zu erreichen ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisches Relais, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise U-förmig ausgebildete, aus hochpermeablem Material geringer Sättigungsinduktion bestehende Eisenkern eine durch Wechselstrom gespeiste Arbeitswicklung aufweist, deren Scheinwiderstand durch den in der Eingangswicklung fließenden Gleichstrom steuerbar ist und eine magnetisch leitende Brücke als magnetischer Nebenschluß zum Relaisanker vorgesehen ist.

2. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Relaisanker gebildete magnetische Nebenschluß an den Jochenden des Relais angebracht ist.

3. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses spiegelbildlich ausgeführte Eisenkerne aufweist, wobei jedem Kern eine Teilwicklung für die Wechselstromerregung und je ein Anker zugeordnet ist, während die Steuerwicklung gemeinsam mindestens je einen Schenkel beider Eisenkerne umschließt.

4. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Wechselstromkreis liegende Gleichrichteranordnung zur Vormagnetisierung des Eisenkreises dient.

5. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Wechselstromkreis liegende Gleichrichteranordnung zur Vormagnetisierung des Eisenkreises im Sinne einer magnetischen Rückkopplung dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen