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Zeitschaltglied aus Relais und parallel geschaltetem Kondensator für
Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen In der Fernmeldetechnik, z. B. in Fernsprechanlagen,
werden für die verschiedensten Zwecke der Steuerung und Überwachung Zeitschaltglieder
benötigt. Derartige Schaltglieder benutzen meist einen Kondensator, um die gewünschten
Verzögerungszeiten zu erzielen. Es sind Anordnungen bekannt, die aus der Zusammenschaltung
eines Kondensators mit einer Glimmlampe bestehen. Über einen Ladewiderstand wird
der Kondensator aufgeladen. Sobald die Kondensatorspannung den der Zündspannung
der parallel geschalteten Glimmlampe entsprechenden Wert erreicht hat, zündet die
Glimmlampe, und der Kondensator entlädt sich schlagartig über die Entladungsstrecke
der Glimmlampe. Darauf beginnt wieder der Ladevorgang aus der zur Verfügung stehenden
Stromquelle. Die für die Aufladung benötigte Zeit hängt von der Kapazität des verwendeten
Kondensators, dem Widerstandswert des Ladewiderstandes und auch von der Höhe der
angelegten Spannung ab. Um konstante Ladezeiten und damit auch konstante Schaltzeiten
zu erhalten, muß daher die Betriebsspannung durch besondere Maßnahmen stabilisiert
werden.
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Andere bekannte Zeitschaltglieder verwenden Relais und Kondensatoren,
um die erwünschte Schaltverzögerung zu erhalten. Der Kondensator und gegebenenfalls
ein in Reihe mit ihm liegender Widerstand sind zur Relaiswicklung parallel geschaltet.
In dieser Anordnung hat das Relais sowohl eine Anzugsals auch Abfallverzögerung.
Die Verzögerungszeit ergibt sich aus der Größe des Kondensators sowie aus den Widerstandswerten
im Kondensatorstromkreis. Auch bei dieser Schaltungsanordnung ist die Verzögerungszeit
von der Höhe des Anfangsstromes bzw. der angelegten Spannung abhängig. Verändert
sich z. B. im Lauf der Zeit die Spannung der Speisebatterie, so tritt auch eine
Zeitänderung beim Anziehen und Abfallen des Relais ein.
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Die Erfindung befaßt sich mit Zeitschaltgliedern der letztgenannten
Art. Die Nachteile der bekannten Anordnung, die in einer Abhängigkeit von der Betriebsspannung
liegen, werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß das Relais eine konstante
und von der Betriebsspannung unabhängige Vorerregung von einem der Anzugs- bzw.
Abfallerregung des Relais entsprechenden Wert besitzt und daß in einer zusätzlichen
Relaiswicklung diese Vorerregung ständig durch eine von der Betriebsspannung erzeugte
Gegenerregung kompensiert ist.
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Die nachstehenden Überlegungen gelten gleichermaßen für die Anzugs-
und Abfallverzögerung von Relais mit zur Arbeitswicklung parallel geschaltetem Kondensator.
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Am Beispiel der Abfallverzögerung sei die Erfindung näher erläutert.
Es sei davon ausgegangen, daß durch die Betriebsspannung die Arbeitswicklung des
Relais erregt und der Kondensator voll aufgeladen ist. Werden nun die Relaiswicklung
und der Kondensator von der Betriebsspannung abgeschaltet, so erfolgt eine Entladung
des Kondensators über die Arbeitswicklung des Relais. Die Zeitkonstante RC für den
Entladevorgang bestimmt sich aus den im Entladestromkreis eingeschalteten Widerstandswerten
R und der Kapazität des Kondensators C. Der durch die Relaiswicklung fließende Entladestrom
verläuft bekanntlich nach einer e-Funktion. Sobald der Entladestrom so weit abgeklungen
ist, daß der für das Abfallen des Relais bestimmte Stromwert erreicht ist, fällt
das Relais in seine Ruhelage zurück. Die Zeit, die vergangen ist vom Auftrennen
des Erregungsstromkreises bis zum Unterschreiten des Abfallstromwertes, ist die
durch die Schaltung erreichte Verzögerungszeit. Es ist aber auch bekannt, daß der
Wert des Anfangsstromes bei der Kondensatorentladung von der im Augenblick der Abschaltung
im Kondensator herrschenden Spannung und damit auch von der Batteriespannung abhängig
ist. Erhöht sich bei den bekannten Schaltungsanordnungen die Batteriespannung aus
irgendeinem Grunde, so wird auch zwischen den Belegungen des Kondensators eine höhere
Spannung herrschen. Der Wert des Anfangsstromes bei der Kondensatorentladung ist
damit ebenfalls höher, und infolgedessen wird der Abfallwert erst später erreicht.
In diesem Fall weist das Relais also eine größere Verzögerungszeit auf als im Normalbetrieb.
Umgekehrt
wird durch Spannungsverminderung eine Verkürzung der Verzögerungszeit herbeigeführt.
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Durch die Erfindung werden die obengenannten Nachteile vermieden.
Durch eine besondere Vorerregung, die von der Betriebsspannung unabhängig ist, wird
derjenige Erregungswert eingestellt, der der Abfallerregung des Relais entspricht.
Vorteilhafterweise dient zur Einstellung dieser konstanten Vorerregung ein Dauermagnet,
der durch einstellbare Mittel den für die Vorerregung erforderlichen Magnetfluß
im magnetischen Kreis hervorruft. Dies kann z. B. durch magnetischen Nebenschluß
oder bei Schutzrohrkontakten durch Verschieben des Dauermagneten erreicht werden.
Auf das Relais ist nun zusätzlich zur Arbeitswicklung eine Gegenwicklung aufgebracht,
die ständig aus der Betriebsspannung gespeist wird. Diese Gegenwicklung dient zum
Kompensieren der permanenten Vorerregung. Betrachtet man nun den Stromverlauf bei
der Abschaltung der vorher an der Betriebsspannung liegenden Arbeitswicklung des
Relais, so stellt sich heraus, daß er sich vorerst gegenüber den oben erwähnten
bekannten Anordnungen nicht verändert hat, da die beiden zusätzlichen Erregungen
fortdauern und sich gegenseitig aufheben. Verändert sich aber jetzt in unerwünschter
Weise die Betriebsspannung, so wird wohl, wie oben erwähnt, auch der Anfangswert
des Entladestromes erhöht. Da aber auch die Gegenerregung von der Betriebsspannung
abhängt, erhält der zeitliche Verlauf des Entladestromes eine derartige Verschiebung,
daß der Abfallwert nach derselben Zeiterreicht wird, wie wenn keine Spannungsänderung
aufgetreten wäre. Die Gegenerregung erfährt durch Veränderung der Betriebsspannung
stets eine so starke Zu- oder Abnahme, daß durch sie die Zu- oder Abnahme des Erregerstromes
in der Arbeitswicklung, d. h. also auch des Anfangswertes des Entladestromes, ausgeglichen
wird und die Verzögerungszeit bei jeglicher Änderung der Betriebsspannung konstant
bleibt. Die Anordnung weist noch einen weiteren Vorteil auf. Die von der Betriebsspannung
entnommene Gegenerregung kann derart einstellbar gemacht werden, daß sie einen von
ihrem Sollwert abweichenden Wert annehmen und somit die Vorerregung über- oder unterkompensiert
werden kann. Dadurch ist es möglich, wahlweise in weiten Grenzen die Verzögerungszeit
des Relais ohne Schwierigkeiten den Erfordernissen anzupassen und einstellbar zu
machen. Ist durch eine solche Maßnahme einmal eine bestimmte Verzögerungszeit für
ein Relais erreicht, so bleibt diese Zeit konstant, auch wenn, wie oben beschrieben,
die Betriebsspannung Schwankungen unterworfen ist.