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Als Servoorgan dienende Relaiskette Die Erfindung betrifft eine als
Servoorgan dienende Relaiskette, bestehend aus n Relais und je Relais einer Arbeits-
und einer Haltewicklung, bei der zum wahlweisen Vor- und Rückwärtslaufen der Kette
eine Steuergleichspannung über einen Steuerschalter umpolbar ist, jedes Relais einen
Umschaltkontakt besitzt, dessen gemeinsamer Umschalter-Anschluß beim dritten bis
h-ten Relais jeweils mit dem Umschalter-Arbeitskontakt des zwei Stellen vorher liegenden
Relais verbunden ist, dessen Umschalter-Ruhekontakt beim zweiten bis n-ten Relais
jeweils mit der Arbeitswicklung des vorangehenden Relais und dessen Umschalter-Arbeitskontakt
beim (h-1)-ten Relais mit der Arbeitswicklung des n-ten Relais verbunden ist.
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In der Steuerungstechnik, wie z. B. bei der Steuerung von Starkstromanlagen
reicht in vielen Fällen das Steuersignal nicht aus, um eine gewünschte Einstellung
unmittelbar vorzunehmen. Man verwendet daher Servoorgane, die die Stellgröße proportional
zur Zeitdauer eines Steuersignals im gewünschten Maß verändern. Die Einstellung
kann kontinuierlich, beispielsweise mit einem Servomotor, oder schrittweise vorgenommen
werden, wobei entweder ein Schrittschaltwerk oder eine Relaiskette verwendet werden
kann, die sich selbsttätig für die Dauer eines Steuersignals in der gewünschten
Richtung weiterschaltet.
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Bei einer bekannten Schaltungseinrichtung mit einer Relaiskette für
schrittweise Steuerung einer Anzahl von Kontaktorganen werden beispielsweise die
Relais in der einen Richtung nacheinander weitergeschaltet, jedoch in der anderen
Richtung so, daß sämtliche Relais auf einmal in die Ausgangsstellung zurückgeführt
werden. Eine Möglichkeit, die Relais in dieser bekannten Schalteinrichtung nacheinander
zurückzuschalten, ist hierbei nicht gegeben.
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Es ist bekannt, die Richtung der Schaltschritte einer Relaiskette
durch Umpolen einer Steuergleichspannung umzukehren. In diesen bekannten Schalteinrichtungen
hat jedes Relais der Kette eine Arbeits-und eine Haltewicklung sowie einen Umschaltkontakt,
dessen Anschlüsse in der eingangs bezeichneten Weise mit den Anschlüssen der beiden
vorhergehenden Relais verbunden sind. Es wird dadurch erreicht, daß beim Anziehen
eines Relais ein Kontakt zu dem in der Kette vorangehenden Relais geöffnet und ein
Kontakt zu dem in der Kette nachfolgenden Relais geschlossen wird. Um die Kette
weiterzuschalten, muß bei jedem Schritt ein Spannungsimpuls an das richtige Relais
gelegt werden. Die hierzu notwendigen Impulse erzeugt ein selbsttätiger Impulsgeber,
der aus einem Wählrelais und einem Hilfsrelais als Unterbrecher besteht. Die Weiterleitung
der Impulse wird durch einen Drehwähler mit Nockenkontakten gesteuert, so daß jeweils
das gewünschte Relais erregt wird. Jedes Relais schaltet dabei seine Haltewicklung
ein, so daß der Anker angezogen bleibt. Durch Umpolen der Steuer-, spannung mit
einem Steuerschalter und einem Steuerrelais wird bei jedem Schaltimpuls das letzte
angezogene Relais gegensinnig zur Haltewicklung erregt, so daß sein Anker abfällt
und die Kette schrittweise zurückgeschaltet wird.
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Der Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß durch Betätigen
eines Relais der Stromkreis durch die Wicklung des nächsten Relais lediglich vorbereitet
wird und daß es eines erneuten Schaltimpulses von außerhalb bedarf, um das vorbereitete
Relais zu erregen. Der hierzu notwendige Impulsgeber erfordert zusammen mit dem
steuernden Drehwähler einen erhöhten Schaltungsaufwand mit vielen beweglichen Einzelteilen,
so daß die Anordnung allenfalls für Fernmeldeanlagen geeignet wäre, nicht aber für
Steuerungen in der Starkstromtechnik.
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Die vorliegende Erfindung wird den Forderungen nach robustem Aufbau
und einfacher Wirkungsweise dadurch gerecht, daß zur Verwendung bei starkstromtechnischen
Steuerungen die Relaiskette ohne Impulsgeber selbsttätig weiterschaltend ist, indem
die gemeinsamen Umschalter-Anschlüsse des ersten und zweiten Relais miteinander
und mit dem Steuerschalter direkt verbunden sind. In der erfindungsgemäßen Schaltung
kann nicht nur auf den Impulsgeber und den Drehwähler mit seinen Nockenkontakten,
sondern auch auf ein gesondertes Steuerrelais zur Spannungsumpolung verzichtet werden,
da die Umschalter-
Anschlüsse mit dem Steuerschalter direkt verbunden
sind. Durch Anlegen einer Steuergleichspannung werden die Relais der Kette nacheinander
selbsttätig durchgeschaltet, indem durch Betätigung eines Relais der Stromkreis
durch das vorangehende Relais unterbrochen wird und der Stromkreis durch das folgende
Relais unmittelbar geschlossen wird. Der Anker der vorher liegenden Relais bleiben
durch eine Haltewicklung so lange angezogen, bis diese Haltewicklungen nacheinander
beim Rückwärtslauf der Kette unwirksam gemacht werden. Dies kann in vorteilhafter
Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht werden, daß die Haltewicklung jedes
Relais dauernd erregt ist, wobei diese Erregung zum Ansprechen des Relais allein
nicht ausreichend ist, und daß die Erregung der Arbeitswicklung beim Rückwärtslaufen
der Kette der Erregung der Haltewicklung entgegengesetzt und dem Betrage nach etwa
gleich groß ist. Aus der Fernmeldetechnik ist bekannt, Relaistypen, bei denen dieselbe
Wicklung als Ansprech- und Gegenerregerwicklung dient, in Zählketten für einlaufende
Impulse zu verwenden. Durch den erfindungsgemäßen Einbau dieser Relais in eine selbsttätig
weiterschaltende, vorwärts und rückwärts laufende Relaiskette wird die Anzahl der
Schaltelemente so gering gehalten, wie es den Erfordernissen in der Starkstromtechnik
entspricht.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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F i g. 1 ist ein Schaltschema einer Relaiskette nach der Erfindung;
F i g. 2 zeigt eine Abänderung eines Teils der Relaiskette nach F i g. 1.
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Die Schaltungseinrichtung nach F i g. 1 umfaßt eine Relaiskette, die
aus fünf Relais 10-50 mit je einer Haltewicklung 11-51 für permanente Magnetisierung,
je einer Arbeitswicklung 12-52, je einem Umschaltkontakt 13-53 und je einem Arbeitskontakt
14-54 versehen ist. Die Haltewicklungen 11-51 sind untereinander parallel geschaltet
und an eine Stromquelle 60 ständig angeschlossen, die eine Magnetisierung bewirkt,
welche ausreicht, um das jeweilige Relais angezogen zu halten, jedoch nicht allein
ausreicht, das Relais zum Ansprechen zu bringen. Das Anziehen ist nur dann möglich,
wenn auch die Arbeitswicklungen12-52 der Relais über eine Steuerleitung 68 und einen
als Polwender geschalteten Wechselkontakt (Steuerschalter) 66 von einer Spannungsquelle
62 oder 64 mit richtiger Stromrichtung gespeist werden, wobei die durch die Arbeitswicklungen
12-52 erreichte Magnetisierung sich zu der von den Wicklungen 11-51 mitgeführten
permanenten Magnetisierung addiert. Wenn die Arbeitswicklungen 12-52 mit entgegengesetzter
Stromrichtung gespeist werden, heben sich die beiden Magnetisierungen durch die
Wicklungen 11-51 und 12-52 gegenseitig auf, so daß die Relais abfallen. Die Haltewicklungen
11-51 könnten an und für sich auch durch Permanentmagneten ersetzt werden. Dies
hat jedoch den Nachteil, daß die Relais nach Abschaltung der Stromquellen in ihrer
letzten Stellung stehenbleiben, d. h., man kann sie durch Wegnehmen der Speisespannungen
nicht in ihre Ausgangsstellung zurückführen. Dieser Nachteil macht die Verwendung
von Permanentmagneten in vielen Anwendungsfällen unmöglich.
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Die Relaiskette ist so eingerichtet, daß bei einer Stromrichtung das
eine Relais nach dem anderen weitergeschaltet wird und bei entgegengesetzter Stromrichtung
die Relais der Reihe nach wieder abfallen. Die Arbeitswicklungen 12-52 sind über
ihre Wechselkontakte 13-53 an die Spannungsquelle so angeschlossen, daß beim
Anziehen eines Relais der Stromkreis für das nachfolgende Relais geschlossen und
für das vorangehende Relais geöffnet wird. Wenn die Speisung der Arbeitswicklungen
12-52 aufhört, bleiben die Relais in der zuletzt eingenommenen Stellung stehen.
Die Relais werden also schrittweise vor- und zurückgeschaltet, solange die Spannungsquelle
an die Relaiskette angeschlossen ist, wobei die Geschwindigkeit der schrittweisen
Weiterschaltung nur durch die Ansprech- bzw. Abfallzeit der Relais der Kette bestimmt
ist. Die Arbeitskontakte 14-54 der Relais sind vorgesehen, um weitere Stromkreise
zu schließen, beispielsweise um Schaltschütze 80 oder einen Regelwiderstand zu steuern.
Die Schaltungseinrichtung nach der Erfindung kann somit als Servoorgan benutzt werden
und in vielen Fällen einen Servomotor ersetzen.
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Die Wirkungsweise der in der Zeichnung dargestellten Schaltungseinrichtung
ist nachstehend beschrieben.
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Wenn der Wechselkontakt 66 in die linke Stellung geführt wird, so
daß die Relaiskette von der Spannungsquelle 62 gespeist wird, entsteht folgender
Stromkreis: Spannungsquelle 62, Wechselkontakt 66 links anliegend, Relaiskontakt
23, Relaiswicklung 12, Erde, Spannungsquelle 62. Das Relais 10 erhält
somit eine zum Ansprechen ausreichende Magnetisierung, so daß folgender zweiter
Stromkreis geschlossen wird: Spannungsquelle 62, Wechselkontakt 66 links anliegend,
Relaiskontakt 13, Relaiskontakt 33, Relaiswicklung 22, Erde, Spannungsquelle 62.
Hierdurch zieht auch das Relais 20 an, so daß die Speisung für die Relaiswicklung
12 auf Grund des Öffners des Relaiskontaktes 23 unterbrochen wird. Das Relais 10
bleibt jedoch angezogen, weil die Magnetisierung durch dessen Wicklung 11 das Relais
angezogen hält. Nach Anziehen des Relais 20 wird ein weiterer Stromkreis
für das Relais 30 gebildet, welches auch anzieht. Die Relais sprechen somit schrittweise
so lange an, wie der Wechselkontakt 66 die Speisung der Relaiskette durch die Spannungsquelle
62 aufrechterhält. Wenn der Kontakt 66 geöffnet und in seine Mitterstellung geführt
wird, wird die Speisung unterbrochen und bleibt die Relaiskette in der zuletzt eingenommenen
Stellung stehen, weil die ständige Magnetisierung infolge der Relaiswicklungen 11-51
die bereits angezogenen Relais festhält. Wird nunmehr die Spannungsquelle 62 erneut
eingeschaltet, so nimmt die schrittweise Weiterschaltung der Relais ihren Fortgang,
bis sämtliche Relais angezogen haben. Wird dagegen die andere Spannungsquelle, nämlich
64 eingeschaltet, so werden die Relais der Reihe nach in der entgegengesetzten Richtung
zurückgeschaltet. Wenn beispielsweise die Relais 10, 20 und 30 angezogen
haben, ist folgender Stromkreis bei Einschaltung der Spannungsquelle 64 geschlossen:
Spannungsquelle 64, Wechselkontakt 66 rechts anliegend, Relaiskontakt 13, Relaiskontakt
33, Relaiskontakt 53, Relaiswicklung 42, Erde, Spannungsquelle 64. Dieser Stromkreis
ist unwirksam, weil die von der Spannungsquelle 64 bewirkte Magnetisierung der ständigen
Magnetisierung entgegenwirkt, so daß die Gesamtmagnetisierung des Relais 40 gleich
Null wird. Das Relais 40 bleibt also untätig.
Gleichzeitig wird
aber außerdem ein weiterer Stromkreis eingeschaltet, nämlich: Spannungsquelle 64,
Wechselkontakt 66 rechts anliegend, Relaiskontakt 23, Relaiskontakt 43, Relaiswicklung
32, Erde, Spannungsquelle 64. Dieser Stromkreis hebt die permanente Magnetisierung
des Relais 32 auf und bewirkt dessen Abfallen, wodurch ein Stromkreis für die Relaiswicklung
22 über den Relaiskontakt 33 geschlossen wird, so daß auch das Relais 20 abfällt.
Die Zurückschaltung der Relaiskette nimmt ihren Fortgang bis das letzte Relais in
dieser Folge, nämlich das Relais 10, abgefallen ist oder bis der Kontaktarm 66 in
seine mittlere Stellung zurückgeführt wird, so daß die Relaiskette nicht mehr gespeist
wird und in der zuletzt eingenommenen Stellung stehenbleibt. Die Relais werden also
schrittweise vor- und zurückgeschaltet, solange die Spannungsquelle an die Relaiskette
angeschlossen ist, wobei die Geschwindigkeit der schrittweisen Weiterschaltung nur
durch die Ansprech- bzw. Abfallzeit der Relais der Kette bestimmt ist.
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Die Kontakteinrichtung 66 und die beiden Spannungsquellen 62, 64 nach
F i g.1 können nach F i g. 2 dadurch abgeändert werden, daß ein zweipoliger Umschalter
66' als Polwender benutzt wird, wobei nur eine einzige Spannungsquelle 70 für die
Speisung der Arbeitswicklungen 12-52 erforderlich ist.
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Es ist auch möglich, anstatt die Relaisanker 10-50
mit den in
der Zeichnung gezeigten elektrischen Kontaktorganen 14-54 mit rein mechanischen
Steuerorganen, z. B. Steuerventilen in Druckluftleitungen oder in einer hydraulischen
Anlage mechanisch zu kuppeln.