DE1092129B - Kompensiertes Transduktorrelais - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Für viele Zweige der Meß- und Regeltechnik wird ein Relais benötigt, bei dem die Werte für den Ankeranzug und -abfall möglichst eng nebeneinander liegen. Bekannte elektromagnetische Relais entsprechen in den meisten Fällen nicht dieser Bedingung, da bei 5 ihnen der Ankerabfall gewöhnlich bei 60 bis 80% des Anziehstromes eintritt. Ein bekanntes elektrodynamisches Relais entspricht zwar dieser Bedingung, seine Konstruktion ist aber wegen sehr kleiner Luftspalte sehr empfindlich, und es bietet bei Verwendung in schweren und anspruchsvollen Betrieben keine Garantie für dauerhafte Betriebssicherheit. Die Drücke auf den Arbeitskontakten eines elektrodynamischen Relais sind notwendigerweise sehr klein, so daß seine Verwendung lediglich auf das Schalten von Stromkreisen mit sehr schwachem Strom und geringer Spannung beschränkt ist.

Die manchmal zur Lösung des Problems verwendeten Brückenschaltungen sind verwickelt und schwer instand zu halten. Es ist auch bereits bekannt, Magnetverstärker (Transduktoren) als Relais zu verwenden. Die Kennlinie eines normalen Magnetverstärkers mit positiver Rückkopplung und mit einem Kopplungsfaktor <; 1 ist in der Fig. 1 a wiedergegeben, in der J₁ den Steuerstrom und J₂ den Arbeitsstrom bedeutet. Betrachtet man den typischen Verlauf der einzelnen Zweige dieser Kurve, so ist folgendes festzustellen: Im Teil a-b sinkt der Arbeitsstrom J₂, während der Steuerstrom J₁ sich über die negativen Werte dem Nullwert nähert. An der Stellet ist ein scharfer Knick, von welchem ab der Strom J₂ beim weiteren Sinken des Wertes Z₁ gegen Null stark ansteigt (Zweig b-c) und zwar so lange, bis der Kern gesättigt ist. Dieses ist vom Punkt c ab der Fall, so daß der Arbeitsstrom J₂ nur sehr langsam weiter ansteigt. Es ist auch bekannt, durch Zugabe einiger weniger, vom gleichgerichteten Strom durchflossener Windungen den Verlauf der Kennlinie entsprechend der Form nach Fig. Ib abzuändern, bei der der Abschnitt zwischen den Punkten b und c vertikal sein oder sogar eine entgegengesetzte Neigung gegenüber Fig. la erhalten kann. Beim Sinken des Steuerstromes, ausgehend von den positiven Werten bis zum Punkt c, sinkt aber der Strom J₂ nicht entlang der Kurve, sondern er springt vom Punkt c auf den dem Punkt e entsprechenden Wert im Zweig a-b. Umgekehrt wird beim Sinken der negativen Werte des Stromes J₁ der Strom J₂ bis zum Punkt b sinken und dann plötzlich bis zu dem dem Punkt f im Zweig c-d entsprechenden Wert hinauf springen. Zum Betätigen eines Relais, welches seinen Anzieh- und Abfallwert sehr nahe beieinander haben soll, würde sich also dieser Verlauf sehr eignen, doch wäre derselbe sehr unstetig, da er zwei Ruhelagen hat, nämlich eine beim Kompensiertes Transduktorrelais

Anmelder:

Kfizik-Karlin vyvojovy zävod,

narodni podnik, Prag-Karlin,

Evzen Tomänek und Antonin Poläcek,

Prag

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Spreer, Patentanwalt,
Göttingen, Groner Str. 35

Evzen Tomänek und Antonin Polacek, Prag,
sind als Erfinder genannt worden

Minimum und die andere beim Maximum des Arbeitsstromes. Mit Rücksicht darauf, daß der Arbeitsbereich auf der Kennlinie sehr steil ist, kann aber bei wenig anspruchsvollen Schaltungen auch dieses Verfahren zur Anwendung gelangen. Das Schaltungsschema eines solchen einfachen Relais ist in Fig. 2 dargestellt, in der 1 und 2 die Arbeitswicklungen des Transduktors, 3 die Steuerwicklung, 4 die Rückkopplungswicklung, 5 ein elektromagnetisches Hilfsrelais und 6 einen Gleichrichter in Graetzschaltung mit geteiltem Scheitelpunkt bedeuten. Die Klemmen +, — deuten die Polarität des Steuergleichstromes an.

Durch diese Polarisationswirkung ist es möglich, die Kennlinie des Transduktors gemäß Fig. 1, Teil a, b, in bezug auf den gemessenen Strom zu verschieben, so daß der erwähnte Stromsprung bei einem gewünschten Wert des gemessenen Stromes eintritt. Diese relative Verschiebung in bezug auf die Koordinaten kann jedoch nicht groß sein, denn der linke Zweig der Kennlinie kann das Ansprechen des Hilfsrelais auch in jenen Fällen hervorrufen, in denen der Polarisationsstrom zu hoch ist. Diese Anordnung eignet sich daher nicht für eine zuverlässige Funktion des Relais.

Die Erfindung bezweckt, die geschilderten Nachteile, insbesondere die Unzuverlässigkeit der bekannten Schaltungen zur Kompensation des Arbeitsstromes eines Meßtransduktors, zu beseitigen. Sie geht von einem bekannten kompensierten Transduktorrelais aus, das aus einem Hauptmeßtransduktor mit Polarisations- sowie Rückkopplungswicklung und einem zusätzlichen Hilfsrelais besteht, welches neben der Erregerwicklung mit einer Kompensationswicklung versehen ist. Zur Lösung der Aufgabe ist gemäß

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der Erfindung zu dem Meßtransduktor, dessen Steuerwicklung vom gemessenen Strom durchflossen ist und dessen Rückkopplungswicklung in Serie mit der Erregerwicklung des Hilfsrelais geschaltet ist, ein Kompensationstransduktor derart angeordnet, daß seine Steuerwicklung in Serie mit der Steuerwicklung des Meßtransduktors und seine Arbeitswicklung über einen Gleichrichter an die Erregerwicklung des Hilfsrelais oder an eine selbständige, an ihm vorgesehene Wicklung angeschlossen ist, wobei zur Kompensation der durch den Ruhestrom des Transduktors hervorgerufenen magnetomotorischen Kraft die Kompensationswicklung des Hilfsrelais in Serie mit der Polarisationswicklung des Meßtransduktors geschaltet ist.

An den Diagrammen nach Fig. 3 a bis 3 d läßt sich der ganze Gedankengang am leichtesten verfolgen. In Fig. 3 a ist die Kennlinie eines Transduktors mit Polarisation, durch die beide Knicke in den Bereich der positiven Steuerströme J₁ verschoben sind, dargestellt.

In Fig. 3 b ist die Kennlinie eines anderen Transduktors ohne Rückkopplung dargestellt, welcher als Kompensator derart verwendet wird, daß er in der oben angegebenen Weise eingeschaltet wird. Durch geeignete Wahl der Verhältnisse kann erzielt werden, daß die Neigung des positiven, also des rechten, ansteigenden Zweiges dieser Kennlinie die gleiche ist wie die Richtung des sinkenden Zweiges der Kennlinie des Meßtransduktors. Die Arbeitsströme beider Transduktoren addieren sich, und die resultierende Kennlinie nimmt die aus dem oberen Teil der Fig. 3 c ersichtliche Form an. Dort ist der Stromverlauf in der Arbeitswicklung des Hilfsrelais in Abhängigkeit vom gemessenen Strom, eventuell dem Einschaltstrom J₁, dargestellt. Die dem Strom J₂ proportionalen Amperewindungen A₂ j sind bis zum Einstellen des Arbeitspunktes konstant. Sie werden durch den Einfluß der zweiten Wicklung des Hilfsrelais kompensiert, wenn seine Amperewindungen A_z% = —A_Z1 sind. In Fig. 3d ist der Verlauf der resultierenden Amperewindungen des Hilfsrelais veranschaulicht. Es ist ersichtlich, daß bis zu dem mit α bezeichneten Wert des Arbeitsstromes J₁ die resultierenden Amperewindungen einen Nullwert haben und vom Punkt α steil auf den Wert entsprechend dem Punkt b steigen. Sinkt gegebenenfalls der Strom im Punkt b, so sinken die Amperewindungen plötzlich auf Null. Die Verschiedenheit des Anziehungs- bzw. Abfallstromes wurde also gänzlich auskompensiert, da weder der Anziehnoch der Abfallwert des Hilfsrelais wegen der plötzlichen Zunahme oder Abnahme des Stromes bzw. der Amperewindungen zur Geltung kommen können. Die ganze Schaltungsanordnung arbeitet also wie ein Relais mit einem Halteverhältnis, dessen Wert sehr nahe bei 1 liegt.

Ein Beispiel der praktischen Anwendung des Erfindungsgedankens zeigt das Schaltschema in Fig. 4. In diesem bedeuten 1, 2 die Arbeitswicklungen des Meßtransduktors, 3 dessen Rückkopplungswicklung, 4 dessen Polarisationswicklung und 5 dessen Steuerwicklung, welche in Serie mit der Steuerwicklung 6 des Kompensationstransduktors geschaltet ist. Mit 7 ist die Arbeitswicklung des Hilfsrelais und mit 8 seine Kompensationswicklung bezeichnet, 9 und 10 sind die Arbeitswicklungen des Kompensationstransduktors, 11 ist ein Regulierwiderstand, welcher zur Einstellung des Polarisationsstromes dient, 12 ist ein Gleichrichter in Graetzschaltung und 13 ein weiterer Gleichrichter in Graetzschaltung mit geteiltem Scheitelpunkt der Brücke. Die Klemmen +, — deuten eine beliebige Gleichstromquelle des Polarisierungsstromes an. Die Werte der Regelgrößen, d. h. die Windungszahlen, stationären Ströme usw. sind so eingestellt, daß sich die in Fig. 3 a bis 3 d dargestellten Verhältnisse verwirklichen. Die angeführte Schaltung läßt Modifizierungen zu, welche jedoch an ihrer

ίο Grundidee nichts ändern. Ist es z. B. notwendig, die Stromkreise des Meß- und Kompensationstransduktors galvanisch voneinander zu trennen, dann kann ein Hilfsrelais mit drei Wicklungen, wie aus Fig. 4 a ersichtlich, verwendet werden. Die Schaltung bleibt die gleiche wie in Fig. 4, aber der gleichgerichtete Arbeitsstrom des Kompensationstransduktors fließt durch eine getrennte Wicklung 7' des Hilfsrelais hindurch. Dieses Hilfsrelais kann ein Schütz oder eine andere elektromagnetische Vorrichtung sein, die zur Steuerung irgendwelcher Vorgänge dienen kann.

Während das Halteverhältnis bisheriger Relaisvorrichtungen, d. h. das Verhältnis des Abfallstromes zum Anziehstrom, etwa 0,65 bis 0,85 zu sein pflegt, wurde durch die beschriebene Kompensationsschaltung ein Halteverhältnis bis zu 0,98 erreicht. Durch die Wahl der Regelgrößen der Schaltung läßt sich der Arbeitsbereich beliebig ändern. Die Einrichtung arbeitet bei Strömen in der Größenordnung von Milliampere ebensogut wie bei Strömen von einigen hundert Ampere. Gerade im Bereich der großen Stromstärken liegt die größte Bedeutung und der Wert des Erfindungsgegenstandes, da es bei hohen Strömen beinahe unmöglich ist, durch gangbare Mittel derart hohe Halteverhältnisse zu erzielen. Bei einer Ausführung der Einrichtung mit einem Anziehungsstrom von 100 Amp. und einem Abfallstrom von 98 Amp., d.h. mit einem Halteverhältnis von 0,98, konnte ein ruhiges Arbeiten festgestellt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kompensiertes Transduktorrelais mit einem Polarisations- sowie Rückkopplungswicklung besitzenden Hauptmeßtransduktor und einem zusätzlichen Hilfsrelais, welches neben der Erregerwicklung mit einer Kompensationswicklung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Meßtransduktor, dessen Steuerwicklung (5) vom gemessenen Strom durchflossen ist und dessen Rückkopplungswicklung (3) in Serie mit der Erregerwicklung (7) des Hilfsrelais geschaltet ist, ein Kompensationstransduktor derart angeordnet ist, daß seine Steuerwicklung (6) in Serie mit der Steuerwicklung (5) des Meßtransduktors und seine Arbeitswicklung (9, 10) über einen Gleichrichter (12) an die Erregerwicklung (7) des Hilfsrelais oder an eine selbständige, an ihm vorgesehene Wicklung (7') angeschlossen ist, wobei zur Kompensation der durch den Ruhestrom des Transduktors hervorgerufenen magnetomotorischen Kraft die Kompensationswicklung (8) des Hilfsrelais in Serie mit der Polarisationswicklung (4) des Meßtransduktors geschaltet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 952 372, 756 138,
   650 553;

   französische Patentschrift Nr. 1 127 470;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 594 022.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 009 630/325 10.