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Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleichstromrelais für Wechselstrombetrieb
unter Verwendung einer Gleichrichterschaltung und eines zur betriebsmäßigen Spannungsreduzierung
verwendeten Kondensators. Es ist bekannt, Gleichstromrelais dadurch für Wechselstrombetrieb
geeignet zu machen, daß man der Relaiswicklung eine Gleichrichteranordnung vorschaltet
und dadurch die sonst dauernde Ummagnetisierung des Relaiskerns verhindert.
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Als Gleichrichteranordnung haben sich für diesen Zweck vor allem solche
Schaltungen eingebürgert, bei denen beide Halbwellen des Wechselstroms für die Erregung
des Relais ausgenutzt werden können. Eine bekannte Schaltung dieser Art ist in Form
einer elektrischen Brücke aufgebaut, in deren Brückenzweige sich zur Vollweggleichrichtung
je eine der Betriebsspannung entsprechende Gleichrichtereinheit bestimmter Größe
befindet und in deren Diagonalzweig die Relaiswicklung liegt. Die Vorteile einer
derartigen Vollweggleichrichterschaltung müssen allerdings dadurch erkauft werden,
daß jede Gleichrichtereinheit innerhalb eines Brückenzweiges hinsichtlich ihres
Sperrverhaltens der vollen Betriebsspannung angepaßt werden muß. Dies gilt auch
dann, wenn zur Spannungsreduzierung ein Kondensator im Stromversorgungskreis liegt,
da im Einschaltaugenblick dieser Kondensator als kurzgeschlossener Stromweg zu betrachten
ist. Ein weiterer schwerwiegender Nachteil ergibt sich noch dadurch, daß im Augenblick
des Einschaltens durch den noch fehlenden Spannungsabfall am Kondensator auf die
Relaiswicklung eine kurzzeitige überspannung wirksam ist, die eine übererregung
des Relais zur Folge hat und dadurch den Abzug des Relaisankers unzulässig beschleunigt.
Wie die Praxis beweist, führt ein derartig schneller Ankeranzug vielfach zur Beschädigung
der vom Anker betätigten Kontaktanordnung und somit zu einem frühzeitigen Ausfall
des Relais.
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Um die Anzahl der Gleichrichtereinheiten herabzusetzen, kann man zwei
Relaiswicklungen verwenden, wobei dann jeder Wicklung je eine Gleichrichtereinheit
in Reihe geschaltet wird. Hierdurch liegt an den Gleichrichtereinheiten durch die
vorgeschalteten Wicklungen nicht mehr die volle Betriebsspannung, so daß sich eine
Einsparung -hinsichtlich der Einzelelemente für jede Gleichrichtereinheit ergibt.
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Bei bekannten Anordnungen ist es jedoch bisher nicht möglich gewesen,
die unzulässig hohe Ankerbeschleunigung zu beseitigen, die sich durch die kurzzeitige
Überspannung im Hinblick auf die im Einschaltaugenblick noch fehlende Wirkung des
Kondensators zur Spannungsreduzierung ergibt. Es sind zwar bereits Gleichstromrelais
für Wechselstrombetrieb bekannt, bei denen zwei gegensinnig wirkende Erregerwicklungen
gleicher Windungszahl auf dem Relaiskern angeordnet sind, zu denen je ein Gleichrichter
mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung in Reihe liegt. Es ist ferner bekannt, daß
im Einschaltaugenblick des Relais nur eine Teilwicklung vom Strom durchflossen wird,
bis dann auch die andere Teilwicklung zur Wirkung kommt, um eine Anzugsverzögerung
zu erreichen. Hierbei handelt es sich jedoch um mit Gleichstrom betriebene Relais.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem bezieht sich aber auf die Verwendung
von Wechselstrom als Betriebsstromquelle, wobei die in bekannter Weise übliche Einschaltung
eines Kondensators in den Steuerkreis vorgesehen ist, um eine Spannungsreduzierung,
beispielsweise von der Netzspannung auf die meist kleiner gewählte Betriebsspannung
des Relais, zu erreichen.
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Die gestellte Aufgabe bezieht sich auf ein Gleichstromrelais für Wechselstrombetrieb
unter Verwendung von zwei auf dem Relaiskern gegensinnig wirkenden Wicklungen gleicher
Windungszahl, zu denen je ein Gleichrichter mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung
in Reihe liegt und eines zur betriebsmäßigen Spannungsreduzierung verwendeten Kondensators
im Steuerkreis. Um die gestellten Forderungen bei einem Gleichstromrelais dieser
Art zu erfüllen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß an den Verbindungsstellen der
Wicklungen und der Gleichrichter ein Kondensator angeschlossen ist. Dieser Kondensator
bewirkt, daß im Einschaltaugenblick die beiden Relaiswicklungen stromdurchflossen
sind und damit wegen ihrer gegensinnigen Wirkung eine Anzugsverzögerung des Relais
hervorgerufen wird. Trotz der Tatsache, daß in diesem Augenblick der zur Spannungsreduzierung
verwendete Kondensator als kurzgeschlossener Stromweg zu betrachten ist, tritt durch
die erfindungsgemäße Maßnahme keine Übererregung für das Relais ein, die den Anzug
des Relaisankers unzulässig beschleunigen könnte. Außerdem ist auch hier jede Gleichrichtereinheit
nicht mehr mit der vollen Betriebsspannung belastet, so daß eine geringere Zahl
von Einzelelementen ausreicht, um die notwendige Sperrspannung aufzubringen.
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Zweckmäßigerweise werden die gegensinnig wirkenden Wicklungen des
Relais zu einer .Gesamtwicklung mit Mittelanzapfung zusammengefaßt. Eine vorteilhafte
Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der zur Verhinderung der übererregung
verwendete Kondensator im Vergleich zu dem zur Spannungsreduzierung dienenden Kondensator
hinsichtlich seiner Kapazität um den Faktor 10 größer gewählt ist. Für die
Praxis kann es ferner zweckmäßig sein, das Relais mit den Gleichrichtern und den
beiden Kondensatoren zu einer baulichen Einheit zusammenzufassen. Die sich dann
ergebenden Eingangsklemmen der für Wechselstrombetrieb geeigneten Relaiseinheit
können dann beispielsweise unmittelbar mit dem Wechselstromnetz verbunden werden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender
Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele, wobei F i g. 1 die schematische Anordnung
eines Gleichstromrelais für Wechselstrombetrieb unter Verwendung der bekannten Vollweggleichrichterschaltung
zeigt, während F i g. 2 die Schaltungsanordnung nach der Erfindung wiedergibt.
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Die bekannte Schaltung nach F i g.1 geht von einer Wechselspannungsquelle
U aus, an der das Gleichstromrelais R betrieben werden soll. Zur Gleichrichtung
der beiden Halbwellen des Wechselstroms dient die Brückenschaltung aus vier Gleichrichtereinheiten,
die mit GI bezeichnet sind, wobei im Diagonalzweig die Wicklung des Relais
eingeschaltet ist. Zur möglichst leistungslosen Spannungsreduzierung dient ein Kondensator
C 1, dem erforderlichenfalls noch ein Schutzwiderstand in Reihe geschaltet ist,
um im Fall des Kurzschlusses des Kondensators eine überlastung des Schaltkreises
zu verhindern. Aus dieser Schaltungsanordnung geht eindeutig hervor, daß jeder Brückenzweig
und damit jede Gleichrichtereinheit dem Scheitelwert der Betriebswechselspannung
gewachsen sein muß. Aus diesem Grund ist die Elementenzahl jeder Gleichrichtereinheit
so zu wählen,
daß die für jedes Element zulässige Sperrspannung
nicht überschritten wird. Aus dieser bekannten Schaltung ist aber auch ersichtlich,
daß der zur Spannungsreduzierung verwendete Kondensator C 1 erst dann wirksam ist,
wenn sich dieser aufgeladen hat. Im Einschaltaugenblick stellt dieser Kondensator
jedoch einen kurzgeschlossenen Stromweg dar, so daß für die Wicklung des Relais
R im Diagonalzweig eine Überspannung entsteht, die zu einer Übererregung des Relais
mit den bereits geschilderten nachteiligen Folgen führt.
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Die in F i g. 2 gezeigte Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird
aus einer Wechselstromquelle U gespeist, wobei zur Spannungsreduzierung, in gleicher
Weise wie in F i g.1, ebenfalls ein Kondensator mit dem Bezugszeichen C1 vorgesehen
ist. Auf dem Relaiskern befinden sich hierbei zwei gegensinnig wirkende Wicklungen
w 1 und w 2 gleicher Windungszahl, zu denen je ein Gleichrichter Gll bzw.
G12 mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung in Reihe liegt. An den Verbindungsstellen
a und b der Wicklungen w 1 und w 2 und der Gleichrichter Gl
l und G12 befindet sich noch ein weiterer Kondensator C 2.
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Wird durch die Einschalttaste ET die Relaisanordnung an die
Betriebsspannung U angeschaltet, so sind in der Einschaltphase sowohl der Gleichrichter
Gll als auch der Gleichrichter G12 als Kurzschlußbrücken zu betrachten. Durch
die beiden Wicklungen w 1 und w 2 gleicher Windungszahl entstehen dann Erregerfelder,
die sich in der Wirkung auf die Durchflutung des Relaiskerns aufheben. Es entsteht
daher in der Einschaltphase für das Relais eine Anzugsverzögerung, die verhindert,
daß die Anzugsbewegung des Ankers in unzulässiger Weise beschleunigt wird. Ist die
Aufladung des Kondensators C2 beendet, dann wirkt jeweils nur die eine oder andere
Wicklung für den Ankeranzug. In Anbetracht der entgegengesetzt gewählten Durchlaßrichtung
der Gleichrichtereinheiten Gll bzw. G12 wird erreicht, daß die beiden Halbwellen
des Wechselstroms für die Erregung des Relais dann im gleichen Wirkungssinn zur
Verfügung stehen.