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Drehspulrelais mit Kontaktdruckverstärkung Drehspulrelais, die bei
Umkehr der Stromrichtung sehr empfindlich ansprechen sollen und/oder einen bestimmten
Schwellwert eines Gleichstromes oder gleichgerichteten Wechselstromes zu überwachen
haben, entwickeln bekanntlich bei nur geringfügiger überschreitung ihres Ansprechwertes
nur recht kleine Kontaktdrücke, die häufig nicht zur einwandfreien schlaartigen
Betätigung eines nachgeschalteten Hilfsrelais od. dgl. ausreichen. In solchen Fällen
muß dann eine Kontaktdruck-verstärkung durchgeführt werden, die bei den bisher bekannten
Anordnungen in der Weise erzielt wird, daß man dem Meßstroih in der Spule des Drehspulrelais
vom Augenblick der Kontaktaabe an einenZusatzstrom überlagert, der in gleicherRichtung
wie der Meßstrom fließt. Dieser Zusatzstrom wird einer Fremd-Stromquelle entnommen
- in der Regel der Stromquelle eines nachgeschalteten Auslöse-Hilfsrelais
oder eines anderen Verbrauchers -, die dann beispielsweise über den Kontakt des
Drehspulrelais bei dessen Schließung mit der Meßspule verbunden wird, so daß Meßkreis
und Verbraucherkreis galvanisch gekoppelt sind (Hauptstromeffekt). Es sind aber
auch Anordnungen bekannt, bei denen diese Cra , Ivanische Kupplung vermieden
wird, indem man den Zusatzstrom einer zweiten Wicklung zuführt. So ist beispielsweise
bei einer bekannten Anordnung dieser Art am Drehspulrelais eine Hilfswicklung mit
einer Mittenanzapfung vorgesehen, über die im Bedarfsfall ein kontaktdruckverstärkender
Zusatzstrom eingespeist wird. Das Drehspulrelais selbst ist mit zwei galvanisch
getrennten Arbeitskontakten ausgestattet, von denen der erste bei Drehung des Systems
in der einen Richtuna und der zweite bei Drehung in der anderen Richtung geschlossen
wird. Derjenige dieser beiden Kontakte, der in der Ansprechdrehrichtung geschlossen
wird, ist in einen Stromkreis eingeschaltet, der die eine Hälfte der Hilfswicklung
des Drehspulrelais, die Ansprechwicklung eines Schaltrelais und einen Ruhekontakt
dieses Schaltrelais enthält. Der andere Drehspulrelaiskontakt dagegen ist in einen
Stromkreis eingeschaltet, der die andere Hälfte der Hilfswicklung des Drehspulrelais,
eine Gegenwicklung des obengenannten Schaltrelais und einen Arbeitskontakt dieses
Schaltrelais enthält. Wird nun beim Überschreiten des Ansprechwertes des Drehspulrelais
der eine Drehspulrelaiskontakt geschlossen, so wird sofort das Schaltrelais erregt,
wobei der Strom dieses Relais über die eine Hälfte der Hilfswickluna fließt und
im Drehspulrelais ein kontaktdruckverstärkendes Drehmoment hervorruft. Die Unterbrechung
des kontaktdruckverstärkenden Zusatzstromes erfolgt, sobald die Schaltrelaiskontakte
in die Arbeitsstellung umgelegt sind. Damit das Schaltrelais dann nicht auch abfällt,
ist für dieses ein Selbsthaltestromkreis über eine getrennte Haltewicklung vorgesehen.
Der Abfall des Schaltrelais erfolgt bei dieser bekannten Anordnung erst nach Polaritätswechsel
des überwachten Stromes, wenn letzterer einen bestimmten Betrag überschreitet und
der entsprechende Drehspulrelaiskontakt geschlossen wird. Es fließt dann der Erregerstrom
der Geg.,enwicklung, des Schaltrelais über die andere Hälfte der Hilfswicklung des
Drehspulrelais und wirkt dort im richtiaen Sinn kontaktdruckverstärkend. Mit dem
Abfall des Schaltrelais und der Umlegung seiner Kontakte in die Ruhestellung wird
sofort wieder der kontaktdruckverstärkende Zusatzstrom unterbrochen, so daß das
Relais für eine erneute Betätigung vorbereitet ist. Der Aufwand für diese bekannte
Anordnung ist sehr erheblich, wenn man bedenkt, daß auf dem Spulenrährachen eine
Zusatzwicklung untergebracht werden muß, die natürlieh auch besondere bewegliche
Stromzuführungen benötigt. Der Raum für die aktive Wicklung wird bei dieser Relaisanordnung
geringer, so daß das Drehmoment und damit die Empfindlichkeit des Drehspulrelais
auch nur gering ist. Außerdem ist aber auch die kontaktdruckverstärkendeWirkung
relativ gering, weil nur jeweils eine Hälfte der Zusatzwicklung strorndurchflossen
ist., Weiterhin bring gt die Forderung nach zwei galvanisch getrennten Arbeitskontakten
erhebliche konstruktive Schwierigkeiten und eine weitere Verminderung der Ansprechempfindlichkeit
mit sich. Auch der Aufwand für das Schaltrelais, das drei getrennte Wicklungen besitzen
muß, ist sehr erheblich. Der wesentlichste Nachteil dieser bekannten
Anordnung
ist aber die Tatsache, daß das Relais nur durch Polaritätswechsel der überwachten
Größe zum Abfall gebracht werden kann. Bei einer anderen viel verwendeten bekanntenAnordnung
werden Meßkreis und Verbraucherkreis über eine Systemfeder und einen Vorschaltwiderstand
bei Schließuno, des Relaiskontaktes galvanisch gekoppelt; der dann über diese beiden
Kreisen gemeinsamen Kopplungsglieder fließende Fremdstrom ist dem Meßstrom entgegengerichtet
und erzeugt einen Spannungsabfall, der einen Zusatzstrom in derWicklung derDrehspule
desRelais zur Folge hat (Shuntierungseffekt). Alle diese bekannten Maßnahmen sind
nun nicht anwendbar bei Relaisanordnungen, die ein sehr gutes Rückfallverhältnis
haben sollen, weil der zur Kontaktdruckverstärkung dienende Zusatzstrom das von
Hause aus sehr gute Rückfallverhältnis des Drehspulrelais stark beeinträchtigt.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung mit Drehspulrelais,
bei der vom Beginn der Kontaktschließung an ein zusätzlicher Strom im Sinne einer
Kontaktdruckverstärkung wirksam wird und ein nachgeordnetes, vorzugsweise zur Schaltung
des eigentlichen Verbraucherstromkreises dienendes Hilfsrelais so ausgeführt und
geschaltet ist, daß es nach seiner erfolgten Betätigung über ihm zugeordnete Kontakte
den kontaktdruckverstärkenden Zusatzstrom sofort ganz oder teilweise unterbricht
und sich gleichzeitig selbst hält, bis es nach Unterschreiten des Haltestromwertes
des Drehspulrelais zum Abfall gebracht wird. Erfindungsgemäß wird hierbei ein einfaches
Drehspulrelais normaler Bauart mit nur einem einzigen Kontaktarm und nur einer einzigen
Wicklung ohne Anzapfung benutzt, wobei diese Wicklung sowohl vom zu messenden bzw.
überwachenden Strom als auch vorüberggehend während des Schaltvorganges von dem
überlagerten kontaktdruck-verstärkenden Zusatzstrom durchflossen wird. Die Kontaktdruckverstärkung
braucht dabei nicht notwendigerweise in der bekannten Art durchgeführt zu werden,
die unter Heranziehung des Widerstandes der Zuleitungsspirale zur Drehspulwicklung
einen Shuntierungseffekt erzielt, sondern kann auch durch direkte zusätzliche Beaufschlagung
der Drehspule hervorgerufen werden.
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Die Kontaktdruckverstärkung braucht dabei nicht notwendigerweise in
der bekannten Art durchgeführt zu werden, die unter Heranziehung des Widerstandes
der Zuleitungsspirale zur Drehspulwicklung einen Shuntierungseffekt erzielt, sondern
kann auch durch direkte zusätzliche Beaufschlagung der Drehspule hervorgerufen werden.
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In der Zeichnung sind mehrere Schaltungen für verschiedene Ausführungsarten
des vorgenannten Drehspulrelais dargestellt.
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Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Arbeitsstromschaltung.
Das DrehspulrelaisD mit dem Kontakt d soll den Strom 1 überwachen.
Bei überschreitung eines vorgegebenen Wertes, der beispielsweise mittels einer nicht
dargestellten Gegenfeder in an sich bekannterWeise einstellbar sein kann, bewegt
sich der Kontakt d gegen den rechten Anschlagkontakt. Damit kommt nunmehr
ein Strom i' von Plus über die Kontakte h." d, die DrehspulwicklungD,
den Kontakt hi und die ##rbeitswicklung des Hilfsrelais H zurück nach Minus zustande.
Dieser Strom i' durchfließt die Drehspulwicklung im gleichen Sinne wie der zu überwachende
Strom i und ergibt somit vom ersten Moment der Kontaktgabe an eine erhebliche Kontaktdruckverstärkung,
die in jedem Fall zu einem sicheren Anziehen des nachgeschalteten Hilfsrelais H
führt. Dieses legt nunmehr seine Kontakte hl bis h.
um, so daß jetzt
eine Selbsthaltung von Plus über denKontakthl und einen gegebenenfalls vorgesehenen
»Sparwiderstand« R zustande kommt. Durch das öffnen des Kontaktes h2 wird die Drehspule
D nun wieder nur noch von dem zu überwachenden Stromi durchflossen. Das Drehspulrelais
D kann jetzt also wieder im Rahmen seines von sich aus sehr guten Rückfallverhältnisses
dem Stromi ungehindert folgen. Bei nur geringfügigem Absinken des Meßstromes i unter
den eingestellten Ansprechwert bzw. unter den Rückfallwert schlägt der Kontakt
d wieder auf die linke Kontaktseite zurück. Damit kommt nunmehr ein zusätzlicher
Strom i" zustande, der über den Kontakt h" die Drehspule D, den Kontakt
d, den inzwischen vorbereiteten Abwurfkontakt hl, und die Ab-
wurfwicklung
von H fließt. Dieser Strom i" fließt im entgegengesetzten Sinne durch die Drehspulwicklung
als vorher beim Ansprechen der Strom i'. Es ergibt sich jetzt also eine entsprechende
Druckverstärkung auf der anderen Kontaktseite, so daß das Hilfsrelais H mit Sicherheit
wieder abgeworfen wird. Das Hilfsrelais H folgt also einwandfrei und schlagartig
jedem Stellungswechsel des Kontaktes d von links nach rechts und umgekehrt.
Es kann daher beispielsweise mittels nicht dargestellter zusätzlicher Kontakte weitere
Stromkreise in Abhängigkeit von dem zu Überwachenden Stromi mit großer Sicherheit
steuern, wobei das dem Drehspulrelais D eigene sehr gute Rückfallverhältnis
ohne Beeinträchtigung durch die Kontaktdruckverstärkuno, zur Wirkung kommt. Da in
der Regel ein Drehspulrelais meistens in Verbindung mit einem nachgeordnetenHilfsrelais
verwendet wird, ist es in solchen Fällen nur notwendig, dieses Hilfsrelais mit entsprechenden
zusätzlichenKontakten und einer Abwurfwicklung zu versehen. Der »Sparwiderstand«
R dient zur Herabsetzung der von der Arbeitswicklung H nach dem Ansprechen aufgenommenen
Dauerleistung. Wo eine solche Verringerung nicht notwendig ist, kann die Schaltung
natürlich entsprechend vereinfacht werden. Der Sebsthaltekontakt hi braucht dann
nur als Schließer ausgebildet zu sein. und der Widerstand R kann fortfallen.
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Eine weitere Vereinfachung ist unter bestimmten Bedingungen dadurch
möglich, daß man den Schließer h 3 vor der Abwurfwicklung wegläßt.
In diesem Fall ist beim gezeichneten Normalbetriebszustand die Drehspule
D durch die Reihenschaltung der Anzugs-und Abwurfwicklung des Relais H shuntiert,
so daß ein Teil des zu überwachenden Stromes i über diesen Nebenpfad fließt. Wenn
der Widerstand des Nebenweges genügend groß gegenüber dem der Drehspule ist, kann
dieser Effekt vernachlässigt werden. Anderenfalls ist es aber auch möglich, die
Eichung des Drehspulrelais unter Einbeziehung der Shuntierung vorzunehmen, so daß
dessen Ansprechgenauigkeit keine Einbuße erleidet. Das natürliche Rückfallverhältnis
wird jedoch dem Grade der Shuntierung entsprechend ungünstiger, da der Nebenweg
nach dem Abheben des Kontaktes d vom linken Gegenkontakt unterbrochen ist
und die WicklungD dann den vollen Strom 1 führt. Dies hat übriaens in sehr
erwünschter Weise eine zusätzliche Beschleunigung des Kontaktes d zur Folge,
wenn dieser beim Ansprechen zunächst den linken Gegenkontakt verlassen hat.
Wenn
der vom Hilfsrelais benöti-te Strom i' bzw. i" besonders groß ist gegenüber dem
zu überwachenden Strom i, kann man zur Begrenzung des bei der Kontaktdruckverstärkung
auftretenden Drehmomentes in der gestrichelt eingezeichneten Weise zwei Gleichrichter
in Antiparallelschaltung als nichtlinearen Shunt für das Drehspulrelais vorsehen,
der in erwünschter Weise praktisch erst oberhalb des Kennlinienknicks der Gleichrichtercharakteristik
wirksam wird.
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In besonders wichtigen oder gefährdeten Anlagen wird häufig eine Relaisanordnung
verlangt, die in Ruhestromschaltung arbeitet. Eine solcheAnordnung soll nicht nur
wirksam werden, wenn der zu überwachendeStromi einen bestimmtenSchwellwert überschreitet,
sondern auch dann, wenn der Hilfsstromkreis aus irgendeinem unvorhergesehenen Grunde
unterbrochen oder spannungslos wird. Die Schaltung eines für solche Zwecke geeigneten
Drehspulrelais ist in den Fig. 2a bis 2c der Zeichnung dargestellt. In Fig. 2 a
sind die Kontaktstellungen des Hilfsrelais H dabei wie üblich für den nicht erreg
,ten Zustand gezeichnet, also für den Fall, daß die Betätigungsspannung zunächst
abgeschaltet ist. Der Kontakt d des Drehspulrelais D befindet sich
in der Normalstellung, die so lange gegeben ist, wie der zu überwachende Strom i
unter dem eingestellten Ansprechwert liegt.
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Schaltet man nun die Hilfsspannung ein, so nimmt die Anzugswicklung
des Hilfsrelais H einen Strom i' auf, der vom Pluspol aus über die Kontakte h.,
und d
über die Wicklung D und den Ruheteil des Kc;ntaktes 111 fließt.
Er durchfließt dabei die Wicklung D des Drehspulrelais von rechts nach links,
wodurch sich eine Kontaktdruckverstärkung ergibt, die ebenfalls nach links gerichtet
ist und somit eine einwandfreie Betätigung von H sicherstellt. Das Hilfsrelais spricht
also an, und seine Kontakte nehmen die in Fig. 2b gezeigten Stellungen an,
die dem normalen Betrieb des zu überwachenden Anlagenteils entsprechen. Dabei hält
sich das Relais H über den Schließer hi und den Sparwiderstand R. Der öffner
h , hat den über das DrehspulrelaisD fließenden Hilfsrelaisstrom!' unterbrochen,
so daß das Drehspulsystem nun wieder nur noch von dem zu überwachenden Strom
1 durchflossen wird. Ferner hat der Kontakt h , den Stromkreis der
Abwurfwicklung vorbereitet.
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überschreitet der Meßstrom i nun den zu überwachenden Schwellwert,
so legt sich der Kontakt d
nach rechts um. Damit ist nunmehr auch der Abwurfkreis
geschlossen, und zwar über den Kontakt hl, die Wicklung D und die Kontakte
d und h 3* Der von der Abwurfwicklung aufgenommene Strom i" durchfließt also
das Drehspulrelais D von links nach rechts und ergibt somit eine im gleichen
Sinne wirksame Kontaktdruckverstärkung, die einen einwandfreien Ab-
wurf sicherstellt.
Damit kehren die Hilfsrelaiskontakte in die Stellung nach Fig. 2a zurück, während
der Drehspulkontakt so lange auf der rechten Seite liegenbleibt, wie die Überschreitung
des Ansprechwertes von i anhält. Es ergibt sich also eine Stellung aller Kontakte
nach Fig. 2c, in der beide Wicklungen des Relais H stromlos sind. Damit kann das
Drehspulrelais nunmehr wieder ungehindert jeder Änderung des zu überwachenden Stromes
i folgen und bei Unterschreitung seines Rückfallstromes wieder auf der linken Seite
Kontakt geben. Hierdurch wiederholen sich dann die Vorgänge, wie sie bereits für
den Übergang von der Fig. 2 a zu Fig. 2 b angegeben wurden, und es ist die
dem ungestörten Normalbetrieb entsprechende Stellung aller Kontakte gemäß Fig.
2b
selbsttätig und mit dem dem Drehspulrelais eigenen hohen Rückfallverhältnis
wieder hergestellt. Da das Hilfsrelais H auch bei Unterbrechung des Betätigungsstromkreises
oder Ausbleiben der Betätigungsspannung abfällt, sind die Erfordernisse einer Ruhestromschaltunc,
erfüllt. Das Hilfsrelais H kann also mit weiteren in Fig. 2 a bis 2 c nicht dargestellten
Kontakten im abgefallenen Zustand Warnmeldungen, Auslösungen oder sonstige Eingriffe
vornehmen.
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In Fig. 3 und 4 der Zeichnung sind Schaltungsbeispiele für
Drehspulrelaisanordnungen gezeigt, die einen Verg gleich zweier Wechselstromgrößen
ermöglichen. Solche Schaltungen interessieren aber nicht nur für den Fall, daß zwei
beliebige in einer Anlage auftretende Ströme miteinander verglichen werden sollen
und bei Überschreitung eines bestimmten Verhältnisses dieser Ströme irgendein Vorgang
auszulösen ist. Sie können viehnehr auch dort angewendet werden, wo je nach
Betriebslage eine häufige Verstellung des Relaisansprechwertes von zentraler Stelle
aus erforderlich ist. In solchen Fällen wäre die Einstellung des Ansprechstromes
mittels eines Drehknopfes am Relais (mechanische Federvorspannung) unpraktisch.
Man kann dann besser eine der nachstehend beschriebenen Stromvergleichsschaltungen
anwenden und hierbei den jeweils gewünschten Ansprechwert durch einen von der Warte
aus leicht regelbaren »Ver,-,leichsstrom« festlegen.
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Fig. 3 zeigt eine Schaltung, in der die Beträge zweier Wechselströme
11 und i. in einer Gleichrichterbrückenschaltung miteinander verglichen
werden. Es ist angenommen, daß das Drehspulrelais D seinen unteren Kontakt
schließt, wenn 1,>i2 ist und demgemäß der Differenzstrom A i
die Pfeilrichtung hat. Für solche Schaltungen kann das Drehspulrelais mit nur geringer
Richtkraft ausgeführt werden, so daß es beispielsweise schon bei einer Leistung
von 0,1 RW mit Sicherheit anspricht und das nachgeschaltete Hilfsrelais H
betätigt. Im Moment des Kontaktschlusses des Kontaktes d nimmt das Relais
H einen Strom iH auf, der an dem Kontaktdruckverstärkungswiderstand R, einen Differenzstrom
A i entgegengerichteten kleinen Spannungsabfall zur Folge hat. Dieser Spannungsabfall
kann sich über den linken Gleichrichter ausgleichen und treibt hierbei einen zusätzlichen
Strom durch die Wicklung D, der die gleiche Richtung wie der Strom J
1 hat und deshalb eine sofortige Kontaktdruckverstärkung bewirkt. Der Kontakt
d
schließt deshalb ohne jede Prellung und bringt das Hilsrelais H mit Sicherheit
zum Anziehen. Unmittelbar nach erfolgter Betätigung des Hilfsrelais H wird sein
ihm zugeordneter Kontakt h in die andere Stellung umgelegt, so daß der »Sparwiderstand«
R, wirksam wird und den Hilfsrelaisstrom auf den Haltestromwert begrenzt; gleichzeitig
wird der Widerstand R, dadurch kurzgeschlossen, so daß der Spannungsabf all an diesem
Widerstand wieder auf Null zurückgeht und damit der kontaktdruckverstärkende Zusatzstrom
in der Wicklung D des Drehspulrelais verschwindet. Eine Veränderung der Relaisansprechwerte
wird durch das Kurzschließen des Widerstandes R, nicht bewirkt, da dessen Widerstandswert
im Vergleich zum Spulenwiderstand nur sehr gering ist. Ändert nun der Differenzstrom
A i seine Richtung, weil i2 > 11 wird, so wird der Kontakt
d in die obere Stellung umgelegt, und es fließt dann sofort vom Pluspol
über
den noch in der rechten Stellung befindlichen Kontakt h ein Strom über den Widerstand
R, der an diesem einen dem Strom A i ebenfalls entgegengesetzten
Spannungsabfall erzeugt. Dieser Spannungsabfall kann sich nunmehr über den rechten
Gleichrichter ausgleichen und ruft damit ebenfalls einen im kontaktverstärkenden
Sinne wirkenden Zusatzstrom in der Wicklung D hervor, so daß über die Abwurfwicklung
das Hilfsrelais H mit Sicherheit schnell zum Abfall gebracht wird. Der Kontakt h
geht dann wieder in die gezeichnete Ruhestellung zurück# so daß die Kontaktdruckverstärkung
wieder rückwängig gemacht wird.
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Fig. 4 zeigt eine ähnliche Schaltung' bei der jedoch die Kontaktdruckverstärkunc,
nicht durch einen Shuntierungseffekt zustande kommt, sondern analog zu Fig.
1 durch direkte zusätzliche Beaufschlagung des Drehspulsystems im Moment
der Kontaktgabe. Die Wirkungsweise ergibt sich unschwer aus dem Schaltbild, so daß
eine nähere Erläuterung unterbleiben kann. Zu erwähnen ist, daß die Wicklung
D
hier durch den rechten Gleichrichter shuntiert wird. Wenn deshalb der Hilfsrelaisstrom
besonders groß ist gegenüber dem in der Wickluno, D vorher allein fließenden
Meßstrom, erübrigt sich hier also im Ge ' a 7 ensatz zu Fig. 1 und
2 eine zusätzliche Shuntierung durch Gleichrichter in Antiparallelschaltung.
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Eine Schaltung, die zum Vergleich zweier Gleichströme geeignet ist
und bei der die Kontaktdruckverstärkung teils durch Hauptstrom-, teils durch Shuntierungseffekt
auftritt, zeigt Fig. 5. Obwohl es sich bei den zu vergleichenden Größen von
Haus aus um Gleichströme handelt, ist hier zur Erzielung des Shuntierungseffektes
wieder eine Gleichrichterbrücke verwendet worden. Der einen Seite wird beispielsweise
der Grenzstrom 11 zugeführt und der anderen der zu überwachende Strom 1.. Ist i2
< i" so legt sich der Kontakt d nach oben underregt
das Hilfsrelais H. Der vom Relais H aufgenommene Strom hat an dem Widerstand RV
einen Spannungsabfall zur Folge, der dem Differenzstrom i, - L, entgegengerichtet
ist und sich über die linke Gfeichrichterseite ausgleichen kann. Dabei fließt ein
zusätzlicher Strom durch das Drehspulrelais, der die gleiche Richtung wie il hat
und somit kontaktdruckverstärkend wirkt (Shuntierungseffekt). Außerdem fließt nach
Maßgabe des Drebspulenwiderstandes und des linken Gleichrichterwiderstandes ein
Teil des Hilfsrelaisstromes auch direkt über die Wicklung, D (Hauptstromeffekt).
Beim Ansprechen des Relais H schaltet der Kontakt h um, so daß das Hilfsrelais über
den Sparwiderstand R, gehalten wird. Gleichzeitig wird hierdurch die Kontaktdruckverstärkung
rückgängiggemacht, und das Drehspulrelais kann im Rahmen seines natürlichen Rückfallverhältnisses
wieder frei jeder Stromänderung folgen. Wird nun 1.,>i so legt sich der Kontakt
d
Z, 19 nach unten und betätigt die Abwurfwicklung des Relais H. Dabei
entsteht jetzt wieder an dem Widerstand R, ein Spannungsabfall in umgekehrter Richtung,
der sich über den rechten Gleichrichtersatz ausgleichen kann und dabei einen zusätzlichen
Strom durch die Wicklung D treibt. Dieser Zusatzstrom hat jetzt die Richtung des
Stromes!., und verstärkt somit wieder den Druck des Kontakies d (Shuntierungseffekt).
Es kommt also zum einwandfreien Abwurf des Relais H, und der Wechsler h geht wieder
in die gezeichnete Ruhelage zurück. Damit verschwindet die Kontaktdruckverstärkung,
und der Drehspulkontakt kann sich bei Verringerung des Stromes 1 2 nunmehr
wieder frei nach oben bewegen, womit sich der Vorgang wiederholt.
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Es ist natürlich auch möglich, den linken Gleichrichtersatz in Fig.
5 wegzulassen und den Strom i, an den Punkten a und b direkt zuzuführen.
Dann tritt beim Ansprechen (Kontakt d oben) eine Kontaktdruckverstärkung
nur noch durch Hauptstromeffekt auf. Beim Abwerfen erfolgt die Kontaktdruckverstärkung
in jedem Fall nur durch Shuntierungseffekt. Die Schaltung nach Fig. 5 wirkt
in der beschriebenen Weise beispielsweise als Überstromrelais in Ruhestromschaltung,
da das Hilfsrelais H immer erregt ist, wenn i,<11 ist. Man kann die Anordnung
beispielsweise aber auch als Unterstromrelais in Arbeitsstromschaltung auffassen,
da das Relais H nur erregt wird, wenn der zu überwachende Strom 1, kleiner wird
als der vorgegebene Grenzwertstrom i,.
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Das Drehspulrelais kann dank seiner äußerst geringen Leistungsaufnahme
von etwa 0,1 [tW und seiner hohen überlastbarkeit auch zu einer sehr empfindlichen
überwachung der Richtung eines kleinen Gleichstromes verwendet werden. Beispielsweise
kann man die Schaltung nach Fig. 1 mit einem weitgehend richtkraftlosen Drehspulrelais
in der Weise anwenden, daß bei positivem Strom i das Hilfsrelais H erregt, bei negativem
Strom i dagegen abgefallen ist. Will man jedoch, je nach Vorzeichen, zwei
verschiedene Hilfsrelais betätigen, so kann eine Schaltung nach Fig. 6
verwendet
werden. Hier wird beispielsweise bei positivem Vorzeichen des Stromes
1 der Kontakt d nach rechts ceschlossen und damit das Hilfsrelais
T erregt, während bei negativem Vorzeichen das Hilfsrelais H anspricht. Dabei kommt
ein in der Mitte angezapfter Spannungsteiler R für eine vorzeichengerechte Hilfsg
,leichspannung zur Betätigung der Hilfsrelais mit Kontaktdruckverstärkung durch
Hauptstromeffekt zur Anwendunor Schließt sich beispielsweise der Kontakt
d nach rechts, so wird das Hilfsrelais T erregt, und zwar vom Pluspol aus
über den Kontakt t., die linke Hälfte des Widerstandes R, die Wicklung
6 und die Kontakte d,
t, und h" zum Minuspol. Der vom Hilfsrelais T
aufgenommene Strom fließt dabei in der gleichen Richtung wie der Strom i durch die
Wicklung D und ergibt somit eine kräftige Kontaktdruckverstärkung durch Hauptstromeffekt.
Das Hiffsrelais T wird also einwandfrei und schlagartig betätigt, so daß es seinen
Wechsler ti umlegt und sich nunmehr selbst hält. Gleichzeitig ist damit der kontaktdruck-verstärkende
Zusatzstrom über die Wicklung D unterbrochen, und der Kontakt d ist
wieder frei beweglich. Der Öffner t" schaltet den Spannungsteiler R ab, so daß hier
kein dauernder Verbrauch auftritt. Wo dieser Verbrauch nicht stört, können aber
auch die Kontakte t.., und h.., fortfallen. Wechselt nun das Vorzeichen des Stromes
1,
so legt sich der Kontakt d nach links und erregt das Hilfsrelais
H vom Pluspol über die Kontakte t." h,
und d, die Wicklung
D, die rechte Hälfte des Wfderstandes R und den Kontakt h. zum Minuspol.
Dabei fließt der vom Relais H aufgenommene Strom von rechts nach links durch die
Drehspule und ergibt dementsprechend auch eine nach links gerichtete Kontaktdruckverstärkun,o".
Das Relais H wird also sicher erregt und hält sich selbst über den Kontakt hl bei
gleichzeitiger Abschaltung des kontaktdruckversfärkenden Stromes. Der mit kurzzeitiger
Unterbrechung umschaltende Wechsler h. bringt dabei das Relais T wieder zum Abfallen,
während der Kontakt h. den
Spannungsteiler R jetzt von der
anderen Seite her abschaltet. Die Ruhe-Wischkontakte hi und t. unterbrechen nur
beim Ansprechen, dagegen nicht beim Abfallen.
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Die Schaltung nach Fig. 6 arbeitet also in der Weise, daß
je nach Vorzeichen des zu überwachenden Gleichstromes immer eines der beiden
Hilfsrelais H oder T erregt ist. Nur bei außerordentlich kleinen Gleichströmen,
die unterhalb der Ansprechgrenze des sehr empfindlichen und weitgehend richtkraftlosen
Drehspulrelais D liegen, oder bei völliger Stromlosikeit kann sich der Kontakt
d auch einmal in der gezeichneten Mittelstellung befinden. Es ist dann
je
nach Vorgeschichte immer das zuletzt betätigte Hilfsrelais im Ansprechzustand.
Natürlich kann man auch durch mechanische Vorjustierung des Kontaktes
d
nach rechts oder links dafür sorgen, daß bei einem Strom 1 =
0 immer ein ganz bestimmtes lülfsrelais anspricht, wenn dieses aus betrieblichen
Gründen gewünscht oder gefordert wird. Die Ansprechempfindlichkeit des Drehspulrelais
erleidet dadurch nur eine äußerst geringe Einbuße.
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Fig. 7 zeigt die Prmizipschaltung eines hoch überlastbaren
überstromrelais für Wechselstrom. Die besonders hohe überlastbarkeit ist einmal
durch den vorgeschalteten Sättigungswandler erreicht, zum anderen durch einen parallel
zur Drehspule D und zum Kontaktdruckverstärkungswiderstand R, liegenden Shuntgleichrichter
G,. Ein solches Relais hat -
an den Primärklemmen des Sättigungswandlers gemessen
- einen Verbrauch von weniger als 0,002 VA beim kleinsten einstellbaren Ansprechstrorn
und von weniger als 2 VA beim hundertfachen Wert dieses Stromes. Durch entsprechende
Wahl der primären Windungszahl können die Einstellbereiche weitgehend dem jeweiligen
Verwendungszweck angepaßt werden. Das Relais verträgt dauernd den hundertfachen
Wertdes kleinsten Ansprechstromes.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung interessiert hier besonders
die Schaltung zur Kontaktdruckverstärkung, die sowohl beim Ansprechen als auch beim
Abwerfen des nachgeschalteten Hilfsrelais H im jeweils richtigen Sinne wirksam wird
und nur einen einzigen Wechsler h zum Absteuern des Hilfsrelais bzw. des Drehspulsystems
benötigt. Beim Überschreiten des eingestellten Ansprechstromes bewegt sich der Drehspulkontakt
d nach oben und betätigt das Hilfsrelais H vom Pluspol über den Kontakt
d, den Widerstand R, und den Kontakt h zum Minuspol. Hierbei entsteht am
Widerstand R, ein zusätzlicher Spannungsabfall, der einen den Kontaktdruck verstärkenden
Strom über die Wicklung D und die Gleichrichteranordnung G zur Folge
hat. Damit wird das Relais H einwandfrei erregt, so daß es seinen Wechsler h umlegt.
Hierdurch ergibt sich Selbsthaltung über den Kontakt h und den Widerstand R" und
die Kontaktdruckverstärkung verschwindet infolge des jetzt bestehenden Kurzschlusses
des Widerstandes R, und des Kontaktes d durch den Schließer h.
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Das Drehspulrelais ist also wieder frei beweglich und kann seinen
Kontakt d schon bei geringfügigem Absinken des Stromes J wieder in die gezeichnete
Normallage zurückstellen. Dabei wird die Abwurfwicklung des Relais H erregt, und
zwar vom Pluspol über den Kontakt h, den Widerstand R, und den Kontakt
d. Es entsteht jetzt am Widerstand R, ein zusätzlicher Spannungsabfall in
umgekehrter Richtung, der nunmehr über den Gleichrichter G, und die Wicklung
D einen Zusatzstrom zur Folge hat, der den Kontaktdruck für den Abwurf verstärkt
und zum einwandfreien schlagartigen Abfall des Relais H führt, womit der ursprüngliche
Normalzustand wieder hergestellt ist.
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Wenn man keine allzu große überlastbarkeit des Relais braucht, kann
der Shuntgleichrichter G., auch fortgelassen werden, womit aber der Kontaktdruckverstärkungsstrom
beim Abwurf keinen Rückschluß mehr findet. Es genügt dann, wenn man den eigentlichen
Gleichrichter G nicht in voller Graetzschaltung ausführt, sondern die Brückenzweige
1 und II durch ohmsche Widerstände ersetzt, so daß sich auch beim Abwurf
wieder ein Kontaktdruckverstärkungsstrom ausbilden kann, und zwar über die Brückenzweige
I und 11.
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Natürlich läßt sich die Schaltung nach Fig. 7 auch als überstromrelais
für Gleichstrom verwenden, wenn man z. B. den Gleichrichter G an seinen Wechselstromeingängen
direkt von dem zu überwachenden Strom speist. Andererseits liegt es in diesem Fall
aber nahe, auf die Zwischenschaltung des Gleichrichters G
überhaupt zu verzichten
und den Gleichstrom direkt an den Punkten a und b zuzuführen. Man erkennt
aber sofort, daß dann der beim Ansprechen und Rückfallen des Kontaktes
d am Widerstand R, aufgetretene zusätzliche Spannungsabfall keine Möglichkeit
C gleichen mehr findet, sich über die Wicklung D auszug und somit
keine Kontaktdruckverstärkung mehr entsteht. Man muß also bei Fortlassen des Gleichrichters
G dafür unbedingt einen Shuntgleichrichter G,
vorsehen, und zwar in
Antiparallelschaltung. Dann erhält man sowohl beim Ansprechen als auch beim Abfallen
wieder eine Kontaktdruckverstärkung. Bei hinreichender Größe -des zu überwachenden
Gleichstromes bzW# genügender Empfindlichkeit des Drehspulrelais kann man natürlich
die Gleichrichteranordnung Gs auch durch einen Parallelwiderstand Rp ersetzen,
-Man gelang gt dann zu einer Anordnung nach Fig. 8, bei der man die
Kontaktdruckverstärkung durch Shuntwirkung erzielt.
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Diese Anordnung ist insofern einfacher, als im Gegensatz zu der eingangs
besprochenen Schaltung nach Fig. 1 nur ein einziger Hilfsrelaiskontakt zur
Absteuerung benötigt wird. Andererseits ist die dabei erzielbare Kontaktdruckverstärkung
je nach den Umständen geringer. Liegt der vom nachgeschalteten Hilfsrelais
aufgenommene Strom nur in der Größenordnung des zu überwachenden Gleichstromes selbst,
so wird im allgemeinen die Schaltung nach Fig. 1 mit Kontaktdruckverstärkung
durch Hauptstromeffekt vorzuziehen sein. Liegt der Hilfsrelaisstrom jedoch wesentlich
über dem zu überwachenden Gleichstrom, so wird man lieber die Schaltung nach Fig.
8 anwenden, weil diese nur einen einzigen Hilfsrelaiskontakt zur Absteuerung
benötigt und andererseits die Größe der auftretenden Kontaktdruckverstärkung sich
durch passende Wahl des Widerstandes R, in weiten Grenzen regulieren läßt.