Thermospannungsarnie Schutzgaskontaktrelais und Schutzgaskontakt-
schal ter
Neben einigen Vorteilen hat der Schutzgaskontakt (folgend kurz
SGK
genannt) gegenüber dem offenen Kontaktpaar auch einen Nachteil:
seine vergleichsweise hohe Thermospannung.
Das Material für die Elektroden der SGK ist mit Hinblick auf
gute
Einschme Lzbarkei t und dichte Verbindung mit dem Glasmantel
ausge-
wählt. Es besteht !in allgemeinen aus einer Fe.N.i.-Legierutig.
Diese
Legierung hat jedoch gegen Cu eine, Thermospannting vorn ca.
3B/irY/ 0 C.
Nachdem Cu im Regelfall als Anschlußmaterial in Schaltkreisen
ver-
wendet wird, muß mit diesem Wert gerechnet werden.
In Meßschaltungen, in denen kleine Spannungen geschaltet werden,
z.B. Unischaltung von Thermoelementen, kann die an den Anschluß-
stellen der SGK entstehende parasitäre Thermospannung erhebliche
Meßfehler Verursachen. Von (Ion Anwendern werden oft parasitäre
Therniospannungen* an SGK-Relais und SGK-Schaltern von weniger
1/11V
vorgeschrieben. Am normalen SGK bedeutet es, daß an den ca.
75 mm
auseinanderliegenden Anschlußstellen die Temperaturdifferenz
unter
0,025°C gehalten werden muß. ahne besondere Maßnahmen ist jedoch
dieser Wert nicht einzuhalten. Selbst in klimatisierten Räumen
er-
zeugen Luftströmungen, Wärineeinatrahlungen, benachbarte wärmeabge-
bende Bauteile usw., bei elektromagnetisch erregten SGK-Relais
die
Erregerspule selbst, oft wechselnde Temperaturdifferenzen an
den
Anschluß-,tellen, die eine schwankende, die Polarität mitunter
wech-
selnde parasitäre Thernicispannung zur Folge haben. Uni an
den SGK-
An>>chliißstellen eine geringe 'I'eniperaturdiffer-eriz zti
erhalten lind
um stich andere parasitäre Ther,nioßparinungen - z.13. litt
der Kontakt-
zc>tnt# da :3 St;K - zii komlrc@ti@lereii, wird der SU erfindungsgemäß
nach
Bild i itifc£:batit, .Art rl).c: Arls(:llitil@stelleti 1 briet
2 dej'z SGK werden
Li.=i t:e@r 3 und 11 aus gtelvhein oder anderem Material,
abcer niLt gegoit
ztir- ni t tt.# zles st;K getülir, t . Aii > lind 6 der Lu
i ter, ) itatl 11 wird e Lne
verdrillte CitL-#Dol)po l l ;: i t titig 7 lind 8 ang(# 1z)
t u t oder angeschweißt.
Zwischen 5 und 6 soll gerade eben der gefordorte Kriechweg
cirige-
hal-ton wt;t-clett. Das gatiz-# wird mit geeignetem Kleber
i'tistgelegt,
Wie au=s dein Aufbau ersichtlich, werden die kritischen Anschluß-
etoil.$jtncf@i:yclinrn Bern SGK--Elektrotleri und clen Cu-Anschlußleitern
eng
beieinander und zur Mitte des SGK gelegt. Eine nennenswerte
Tempe-
raturdifferenz an den Anschlußstellen kann sich nicht ausbilden.
Die
verdrillte CuL-Leitung (Kupferlackdraht) soll an den Anschluß-
stellen
5 und 6 eventuell auftretende Temperaturdifferenzen mindern
bzw. Temperaturdifferenzen
der beiden CuL-Leiter selbst möglichst
ausgleichen. Der so aufgebaute
SGK ist für thermospannungsarme, permanentmagnetische Schalter sehr gut
geeignet. Wenn größere un-
gleichmäßige Erwärmung vermieden wird, bleibt die
parasitäre Thermospannung unter 1/uV. Bei gleichen Bedingungen liefert
ein "normal"
eingebauter SGK parasitäre Thermospannungen
bis über 10/uV. Etwas anders liegen die Verhältnisse bei dem elektromagnetisch
er-
regten Relais. Durch die umgesetzte elektrische Erregerleistung in
Wärme
kann es zu ungleicher Erwärmung der Anschlußstellen 1 und 2
kommen.
Selbst wenn die Leiter 3 und 4 aus gleichem Material herge-
stellt sind wie
die Elektroden, können doch noch parasitäre Thermo-Spannungen resultieren,
besonders dann, wenn die Leiter 3 und 4 aus
einer anderen Charge stammen
als die Elektroden des SGK. Wie bereits
erwähnt, kann aber auch
von der Kontaktzone des SGK eine parasitäre
Thermospannung herrühren.
An einer Anzahl so aufgebauter Relais wur-
den parasitäre Thermospannungen
von unter 1,uV bis 4,uV gemessen.
Durch "Abgleichen",
d.h. Verschieben des SGK in der Erregerspule,
z.B. wenn 1 tiefer
in die Spule und 2 aus der Spule gelegt und
fixiert werden, kann eine Kompensation
bis auf unter 1/uV erreicht
werden, d.h.4 wenn wir von einer
eventuellen parasitären Thermospannung von der Kontaktzone u.a.
absehen, müssen die Temperaturen so
an 1 und 2 eingestellt werden, daß
sich die parasitäre Thermospannung gerade aufhebt. (Schaltungsgemäß sind
sie immer gegenpolig,
also :kommen sie nur mit der Differenz zur Geltung.)
Ist
aus konstruktiven Gründen ein Verschieben des SGK nicht möglich,
wird
erfindungsgemäß wie folgt verfahren: das Relais wird erregt
und, nachdem
es den stationären Lustarid erreicht hat, suchen wir,
ob 1
oder 2 mehr erwärmt werden muß. Nähern wir z.B. die Lötspitze
eines
warmen Lötkolbens der Anschlußstelle 1 und fällt dabei die
parasitäre
Thermospannung, müssen wir eine Wärmebrücke bauen nach
Bild 2. Thermovolt arnie shielded gas contact relay and shielded gas contact
counter
In addition to some advantages, the inert gas contact (hereinafter referred to as SGK
also have a disadvantage compared to the open contact pair:
its comparatively high thermal voltage.
The material for the electrodes of the SGK is good with regard to
Meltability and tight connection with the glass jacket.
chooses. It generally consists of a Fe.Ni alloy. These
However, the alloy has a thermal tension against Cu, approx. 3B / irY / 0 C.
After Cu is usually used as a connection material in circuits
is used, this value must be taken into account.
In measuring circuits in which small voltages are switched,
e.g. disconnection of thermocouples, the
pose a significant parasitic thermal voltage to the SGK
Cause measurement errors. From (ion users are often parasitic
Thernio voltages * at SGK relays and SGK switches of less than 1 / 11V
required. On the normal SGK it means that on the approx. 75 mm
spaced connection points below the temperature difference
0.025 ° C must be maintained. However, there is no special measure
not to adhere to this value. Even in air-conditioned rooms
generate air currents, heat radiation, neighboring heat dissipated
Bende components, etc., in the case of electromagnetically excited SGK relays the
Excitation coil itself, often changing temperature differences on the
Connection points that have a fluctuating polarity, sometimes changing
result in changing parasitic thermal voltage. Uni at the SGK-
A slight difference in temperature is obtained at the >> closing points
about other parasitic thermals - z.13. the contact suffered
zc> tnt # da: 3 St; K - zii komlrc @ ti @ lereii, the SU is according to the invention
Picture i itifc £: batit, .art rl) .c: arls (: llitil @ stelleti 1 briet 2 dej'z SGK be
Li. = It: e @ r 3 and 11 made of gtelvhein or other material, but not goit
ztir- ni t tt. # zles st; K getülir, t. Aii> lind 6 der Lu i ter,) itatl 11 becomes e Lne
twisted CitL- # Dol) po ll;: it titig 7 lind 8 ang (# 1z) does or welded on.
Between 5 and 6 the required creepage path should be
hal-ton wt; t-clett. The gatiz- # is placed with a suitable adhesive,
As can be seen from your structure, the critical connection
etoil.$jtncf@i: yclinrn Bern SGK - Elektrotleri and clen Cu connection conductors closely
placed together and in the middle of the SGK . A significant temperature difference at the connection points can not develop. The twisted CuL line (enamelled copper wire) should reduce any temperature differences that may occur at connection points 5 and 6 or compensate for temperature differences between the two CuL conductors themselves as far as possible. The SGK constructed in this way is very well suited for low-thermal, permanent magnetic switches. If greater uneven heating is avoided, the parasitic thermal voltage remains below 1 / uV. Under the same conditions, a "normal" built-in SGK delivers parasitic thermal voltages of over 10 / uV. The situation with the electromagnetically excited relay is somewhat different. The electrical excitation power converted into heat can lead to uneven heating of connection points 1 and 2 . Even if the conductors 3 and 4 are made of the same material as the electrodes, parasitic thermal voltages can still result, especially if the conductors 3 and 4 come from a different batch than the electrodes of the SGK. As already mentioned, however, a parasitic thermal voltage can also originate from the contact zone of the SGK. Parasitic thermal voltages of less than 1. uV to 4 uV were measured on a number of relays constructed in this way. By "balancing", ie shifting the SGK in the excitation coil, eg if 1 is placed deeper in the coil and 2 out of the coil and fixed, a compensation down to below 1 / uV can be achieved, ie4 if we are aware of a possible parasitic thermal voltage apart from the contact zone , the temperatures must be set at 1 and 2 in such a way that the parasitic thermal voltage is canceled out. (According to the circuit, they always have opposite polarity, so : they only come into play with the difference.) If, for structural reasons , it is not possible to move the SGK , the following procedure is followed according to the invention : the relay is energized and, after it has reached the stationary Lustarid , let's find out whether 1 or 2 needs to be heated up more. If, for example, we bring the soldering tip of a warm soldering iron closer to connection point 1 and the parasitic thermal voltage falls, we have to build a thermal bridge as shown in Figure 2.
sei die Erregerwicklung im Schnitt. Ein Leiterstück 10 wird mit einem
Ende an die Ansehlußstelle 1 gelötet und das andere Ende so
weil in die wärmere Zone der Erregerwicklung geschoben,
bis die
parasitäre Therinospannung ihren Kleinstwert erreicht hat.
Man kann
auch nii 1 t.el s eines Gewindestiftes aus gut wärmeleitendem
Material,
der i111 Wärmekontakt mit Anschlußstelle 1 steht und sich dann
noch
mehr oder weniger in das Innere der Erregerspule einschrauben
läßt,
kompensi ereil. Auf diese Weise lassen sich auch die parasitären
The7'mospanIn jngen der Kontaktzone und die eventuellen parasitären
Thermospaiinungen an den Anschlußstellen 5 und 6 ausgleichen.
Voraus-
set ziirie i @:t ,-il lerdings, daß, wenn an 5 und 6 eine parasitäre
Thermo-
spannung entsteht, die sich unter Umständen mit. der Kontaktzonen-
summiert, auch wirklich an 1 oder 2 eine ausreichende
'i'hermospannung zur Kompensation erzeugt werden kann, gegebenenfalls
--:urcai Auswahl eines geeigneten Leitermaterials für 3 und
4.
lieiin Tlic=z'inoel.eniente zweipolig umgeschaltet werden sollen
und dafür
(?in 2poliges oder 2 einpolige elektromagnetisch erregte Relais
ver-
wendet r.er#den sollen, kann es zweckmäßiger sein, jedes für
sich auf'
eine größere parasitäre Thermospannung abzugleichen, z.B. 1D/
UV, 11n1
sie dann aber in dem Meßkreis gegeneinander zu schalten.
Bei geniigend I argen Anschlußenden der SGK kann man natürlich
auch
diese z111- Mitte des SGK umbiegen. Man spart in diesem Fall.
das An-
schweiße" der Leiter 3 und 4, verzichtet aber dabei auf eine
Kompen-
sationsmöglichkeit eventueller Thermo-Restspannungen, wie oben
be-
schr'i eben .
Elelctroiiiagnetisch erregte Relais, die mit anderen Baugruppen zusammen Al einem
durch einen Thermostaten geregelten Raum untergebracht sind, können, wenn sie in
unregelmäßigen oder auch regelmäßigen Zeitabstcriiden ein- und ausschalten,
die Wärmeverteilung in.dem gemeinsamen Raum erheblich stören. Auch zeigen die vorher
beschriebenen Relais, wenn sie in stationärem Zustand abgeglichen worden sind, in
der Anlaufplinse Unstetigkeiten, so daß vorübergehend kleine Thermospannungen auftreten
können. Das kann für höchste Ansprüche störend wir:cen. Erfincluiigsgenitll folgt
die Beschreibung eines elektromagnetisch erregten Relais, das oben erwähnte Störungen
nicht aufweist. let the excitation winding be on average. A conductor piece 10 is soldered with one end to the connection point 1 and the other end so because pushed into the warmer zone of the excitation winding until the
parasitic Therino voltage has reached its minimum value. One can
also nii 1 t.el s of a threaded pin made of a material that conducts heat well,
the i111 is in thermal contact with junction 1 and then still
can be screwed more or less into the interior of the excitation coil,
compensation event. In this way, the parasitic
The7'mospanIn jngen the contact zone and the possible parasitic
Compensate for thermocouples at connection points 5 and 6. In advance-
set ziirie i @: t, -il however, that if at 5 and 6 a parasitic thermal
tension arises, which may be related to. the contact zone
summed up, really at 1 or 2 a sufficient one
Thermal voltage can be generated for compensation, if necessary
-: urcai selection of a suitable conductor material for 3 and 4.
lieiin Tlic = z'inoel.eniente should be switched in two poles and for this
(? in 2-pole or 2 single-pole electromagnetically excited relays
if r. he # should, it may be more expedient to use each one for itself '
to adjust a larger parasitic thermal voltage , e.g. 1D / UV, 11n1
but then to switch them against each other in the measuring circuit.
If the SGK has enough connections, you can, of course, also
Bend this z111- middle of the SGK. In this case you save. the arrival
weld "the conductors 3 and 4, but dispense with a compensation
possible residual thermal stresses, as described above
just scream.
Elelctroiiiagnetisch excited relays, which are housed together with other assemblies in a room controlled by a thermostat, can, if they switch on and off at irregular or regular time intervals, considerably disturb the heat distribution in the common room. The above-described relays also show, when they have been balanced in a stationary state, discontinuities in the starting pin, so that small thermal voltages can temporarily occur. This can be annoying for the highest demands we: cen. According to the invention, the description of an electromagnetically excited relay which does not have the above-mentioned disturbances follows.
Im Prinzip arbeitet das Relais so, daß es im Ruhezustand zwar die
volle Erregerleistung aufnimmt, aber nicht geschaltet hat. Zu dieseri Zweclt wird
die Erregerwicklung in zwei Teile aufgeteilt. Benötigt z.13. ein Relais
für eine bestimmte Erregerleistung uiid tl:iiiinunsi
10
000 Windungen 0,08 Cu-Draht, so werden jetzt 2 Drähte parallel
zu 5000
Windungen aufgewickelt. Mittels eines zweipoligen Umschalters
werden die beiden
Wicklungen im Ruhezustand gegeneinander geschaltet.
Das Relais.nimmt
seine volle Leistung auf, erzeugt aber kein Magnet-Feld. Soll es schließen,
dann werden die beiden Wicklungen hinter-
einander geschaltet. Das Relais
schließt.
Jedes empfindliche elektronische Gerät benötigt eine Anlaufzei
t
um genaue Meßresultate zu geben. Diese Anlaufzeit
bekommen aber
jetzt auch die Relais und stören dann nicht in der Folge
durch
Schalten und damit verbundene Verzerrung des Wärmefeldes sich und
die anderen Bauteile. In principle, the relay works in such a way that it takes up the full excitation power when it is idle, but has not switched. For this purpose, the field winding is divided into two parts. Requires e.g. 13. a relay for a certain excitation power uiid tl: iiiinunsi 10 000 turns 0.08 copper wire, so now 2 wires are wound parallel to 5000 turns. The two windings are switched against each other in the idle state by means of a two-pole changeover switch. The relay consumes its full power, but does not generate a magnetic field. If it is to close, the two windings are switched one behind the other. The relay closes. Each sensitive electronic device requires a Anlaufzei t to give accurate measurement results. The relays now also get this start-up time and do not subsequently interfere with themselves and the other components through switching and the associated distortion of the heat field.