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Die Erfindung betrifft ein Remanenzrelais mit Abfallverzögerung, bei
dem der Relaisanker bei Abschalten der gleichstromerregten Erregerspule von der
Spannungsquelle durch das remanente Magnetsystem gehalten wird und diese Haltewirkung
durch einen der Remanenz des Magnetsystems entgegenwirkenden Stromimpuls durch eine
gegebenenfalls getrennte Erregerwicklung zum Abwurf des Relaisankers aufgehoben
wird.
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Solche Relais sind in einigen Ausführungsformen bekannt und finden
in. vielfältigen Schaltungen Verwendung, wobei der Stromimpuls zum Aufheben der
Haltewirkung der Erregerwicklung aus einer vorhandenen Stromquelle zugeführt wird,
wenn der vorher eingestellte Schaltzustand des Relais nicht mehr länger aufrechterhalten
werden soll. Für die Schaltung des Relaisankers wird Hilfsenergie aus der Stromquelle,
regelmäßig dem Netz, entnommen. Insbesondere Zeitrelais werden in einer Vielzahl
von bekannten Ausführungsformen auf solche Weise eingesetzt.
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So ist z. B. ein elektronischer Zeitgeber bekannt, bei dem mittels
einer Taste ein Kondensator an Spannung gelegt wird, der sich sodann so weit auflädt,
bis die Zündspannung am Starter eines Thyratrons erreicht wird. Wird die Taste während
des Ladevorganges losgelassen, so entlädt sich der Kondensator selbständig über
einen Widerstand, so daß der ursprüngliche Ausgangszustand für ein nachfolgendes
Drücken der Taste wieder eingestellt wird. Die Voraussetzung für die Betätigung
des Relais ist, daß die Kontakte der Taste so lange geschlossen bleiben, bis der
Kondensator aus dem Netz aufgeladen ist. Der Zeitgeber gestattet es, auf diese Weise
eine genaue Zeitgabe zu erzielen.
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Bei einem anderen Zeitrelais, das für einen überstromschutzschalter
bestimmt ist, wird ein Kondensator beim Auftreten eines überstromzustandes unmittelbar
aus dem Netz aufgeladen; er liefert den für den Abwurf des Relaisankers erforderlichen
Stromimpuls, wenn der überstromzustand während einer die Zeitkonstante des Kondensatorladekreises
übersteigenden Zeitspanne anhält.
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Im Gegensatz zu diesem Stand der Technik geht es der Erfindung darum,
ein Remanenzrelais der eingangs genannten Art zu schaffen, das über eine völlig
netzunabhängige Abfallverzögerung verfügt. Praktisch bedeutet dies, daß nach dem
Abschalten der Erregerspule des Relais von der Spannungsquelle der Relaisanker noch
während einer bemessenen Zeitspanne selbst gehalten und nach Ablauf dieser Zeitspanne
selbsttätig abgeworfen werden soll, wobei diese Zeitverzögerung des Abfalls des
Relaisankers nach dem Zeitpunkt des Abschaltens der Erregerspule ohne Hilfsenergie
aus einer fremden Spannungsquelle erzielbar sein muß. Solche Relais sind beispielsweise
für Magazinhalterungen oder Sicherheitseinrichtungen erforderlich. In der Praxis
ist häufig davon auszugehen, daß die ganze Relaisanordnung in einem geschlossenen
Gehäuse untergebracht ist, an dem außen lediglich die Anschlüsse für die Erregerspule
sowie die Verbindungen der Kontakte sitzen. Wird die Erregerspule von der Spannungsquelle
abgeschaltet, so ist das Relais von jeder Energiequelle getrennt; trotzdem soll
aber nach Ablauf der Verzögerungszeitspanne der selbsttätige Abfall des während
dieser Zeit noch selbst gehaltenen Relaisankers erfolgen. Es ist bekannt, zur Erzielung
dieser Verzögerungszeitspanne pneumatische Verzögerungseinrichtungen vorzusehen
oder auch gegenseitige mechanische Verriegelungen zweier Relais während der Verzögerungszeitspanne
zu benutzen, wie auch schon vorgeschlagen worden ist, bei Relais, deren Eisenkern
über keine Remanenz verfügt, beispielsweise sogenannte Rundrelais, eine Abfallverzögerung
dadurch zu erzielen, daß der hochohmschen Erregerspule ein Elektrolytkondensator
parallel geschaltet ist, dessen Entladestrom nach dem Abschalten der Spannungsquelle
von der Erregerspule für eine kurze Zeitspanne das zur Verhinderung des Abfallens
des Relaisankers erforderliche Magnetfeld aufrechterhält.
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All den bekannten zuletzt genannten Relais mit Abfallverzögerung ist
gemeinsam, daß sie mit einem Kern aus nicht remanentem Material arbeiten und die
zur Erzielung der Abfallverzögerung verwendeten Einrichtungen, insbesondere wenn
sie mechanischer oder- pneumatischer Natur sind, teilweise sehr aufwendig und nicht
für alle Anwendungszwecke geeignet sind.
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Ziel der Erfindung ist es, ein Remanenzrelais der eingangs genannten
Art mit Abfallverzögerung zu schaffen, dessen Abfallverzögerung netzunabhängig ist
und bei dem sich die Verzögerungseinrichtung durch einen einfachen, betriebssicheren
Aufbau auszeichnet, wobei insbesondere der Abfallzeitpunkt genau definiert ist,
während gleichzeitig die an sich bekannten Vorzüge eines Remanenzrelais vorhanden
sind.
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Zu diesem Zweck ist das Remanenzrelais erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß die Erzeugung des der Remanenz des Magnetsystems entgegenwirkenden Stromimpulses
in an sich bekannter Weise durch die Entladung eines über einen Widerstand auf eine
Grenzspannung aufladbaren und über ein bei dieser Grenzspannung vom nichtleitenden
in den leitenden Zustand kippendes Schaltelement und über die Erregerwicklung entladbaren
Kondensators erfolgt, und daß der Kondensator bei an der Erregerspule liegender
Spannungsquelle spannungslos ist und sich nach Abschalten der Spannungsquelle der
Erregerspule aus einem Kondensatoren enthaltenden Ladestromkreis netzunabhängig
und selbsttätig auf die Grenzspannung auflädt.
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In der Zeichnung ist das Schaltbild eines Relais gemäß der Erfindung
schematisch dargestellt.
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Das bei 15 angedeutete Remanenzrelais ist an sich von bekannter konstruktiver
Bauart. Es verfügt über einen Kern aus einem Material hoher magnetischer Remanenz,
der mit einem bei 5 schematisch angedeuteten beweglich gelagerten Relaisankerteil
zusammenwirkt, der über einen zugeordneten Schaltarm Kontakte 16,17,18 schalten
kann, und zwar derart, daß in der einen Schaltstellung die Kontakte 16,18
und
in der anderen Schaltstellung die Kontakte 17, 18 miteinander verbunden sind. Selbstverständlich
ist die Anordnung der Kontakte nicht auf dieses Beispiel beschränkt; sie kann, wie
bei Relais üblich, in der vielfältigsten Weise vorgesehen werden.
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Das Relais verfügt über eine Erregerspule 1-4, die über einen Ohmschen
Widerstand R2 und einen Einweggleichrichter G3 sowie einen weiteren Ohmschen Widerstand
R4 an Wechselstromquellen 0-0 liegt. Das insoweit dem normalen Aufbau entsprechende
Remanenzrelais hat die Eigenschaft, daß nach dem Abschalten der Eingangswechselspannung
an den
Klemmen 0-0 der Relaisankerteil 5 durch die Wirkung
der Remanenz gehalten wird; d. h., das Relais hält sich selbst, bis durch einen
äußeren Eingriff ein Abfall entgegen der Wirkung der Remanenz zustande gebracht
wird.
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Zur Erzielung eines selbsttätigen zeitverzögerten Abfalles des Relais
sind folgende Vorkehrungen getroffen: Das Relais 15 weist eine zweite Wicklung 2-3
auf - an deren Stelle auch die Erregerspule 1-4 oder ein Teil derselben verwendet
werden könnten -, die im Entladestromkreis eines Kondensators C3 liegt. Dieser Entladestromkreis
enthält ein kippfähiges Schaltelement, im vorliegenden Falle eine Gasentladungsröhre
6 mit vorbestimmter Zündspannung. Im nichtgezündeten Zustand unterbricht diese Röhre
den Stromkreis über die Wicklung 3-2, so daß der Kondensator C3 wirkungslos ist.
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Parallel zu dem Kondensator C3 ist über Ohmsche Widerstände R1, R3,
von denen der Widerstand R, als Potentiometer ausgebildet ist, der Ausgang 7-8 einer
Spannungsverdopplerschaltung geschaltet, deren Eingang 9-10 parallel zur Stromversorgung
der Erregerspule 1-4 an die Wechselstromeingangsklemmen 0-0 angeschlossen
ist. Die Spannungsverdopplerschaltung enthält zwei Kondensatoren Cl, C2, denen in
bekannter Weise zwei Einweggleichrichter G1, G4 zugeordnet sind. Besteht zwischen
den Wechselspannungsklemmen 0-0 eine Spannung U(eff), so tritt zwischen den
Klemmen 7-8 eine Spannung 2 U y2 auf. Ausgehend von dem Punkt 10,
d. h. einem Eingang der Spannungsverdopplerschaltung, ist ein Gleichrichter G2 parallel
zu dem Gleichrichter G1 der Spannungsverdopplerschaltung und dem dazu in Reihe liegenden
Kondensator C3 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise geschaltet. Der Gleichrichter
G2 ist mit einer solchen Durchlaßrichtung eingeschaltet, daß der Kondensator C3
bei eingeschalteter Wechselspannungsquelle an den Klemmen 0-0 beidseitig auf gleichem
Potential liegt und sich demgemäß nicht aufladen kann.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt: Die Eingangsklemmen
0-0 werden an Wechselspannung gelegt. Damit wird die Spule 1-4 des Relais
über den Gleichrichter G3 und die Widerstände R2, R4 erregt; der Relaisankerteil
5 wird angezogen und die entsprechenden Kontakte 18, 16 werden geschaltet. Gleichzeitig
werden in der Spannungsverdopplerschaltung die Kondensatoren Cl, C2 aufgeladen.
Wegen des Gleichrichters G2 kann sich jedoch der Kondensator C3 nicht aufladen;
die Gasentladungsröhre 6 ist nicht gezündet und sperrt, so daß über die Wicklung
3-2 kein Strom fließt.
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Wird die Eingangswechselspannung an den Klemmen 0-0 abgeschaltet,
so hält sich das Relais zunächst durch die Remanenz des Kerns. Gleichzeitig werden
aber die Kondensatoren Cl, C2 über die Ohmschen Widerstände R1, R3 auf den Kondensator
C3 entladen. Damit steigt die Spannung an dem Kondensator C3 an, und zwar so lange,
bis die Zündspannung der Röhre 6 ereicht ist. Diese zündet sodann, wodurch der Entladestromkreis
des Kondensators C3 über die Wicklung 3-2 geschlossen wird und über diese Wicklung
der Entladestrom fließt. Dieser bewirkt den Abfall des Relaisankers 5 und die entsprechende
Umschaltung der Lastkontakte. Die Zeitkonstante für den Entladevorgang des Kondensators
C3 durch die Kondensatoren Cl, C2 läßt sich durch Veränderung des Widerstandes R1
einstellen. Demgemäß gestattet es dieser als Potentiometer ausgebildete Widerstand,
die Abfallverzögerungszeit einzuregulieren.
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Die Kapazität der Kondensatoren Cl, C2 muß in einem bestimmten Verhältnis
zu der des Kondensators C3 stehen, damit, wenn sich die Kondensatoren Cl, C2 auf
den Kondensator C3 entladen, an diesem eine der Zündspannung der Röhre 6 entsprechende
Spannung auftritt und sein Entladestrom ausreicht, den Relaisanker zum Abfall zu
bringen. Die Ausgangsspannung der Spannungsverdopplerschaltung an den Klemmen 7,
8 sollte zumindest doppelt so groß sein wie die Zündspannung der Röhre 6.