DE1928371A1

DE1928371A1 - Schaltungsanordnung zum Betreiben von Gleichstromrelais an Wechselspannung

Info

Publication number: DE1928371A1
Application number: DE19691928371
Authority: DE
Inventors: Egbert Kuipers; Halama Dipl-Ing Walter
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1969-06-04
Filing date: 1969-06-04
Publication date: 1971-02-04
Also published as: CH509655A

Description

Schaltungsanordnung zum Betreiben von Gleichstromrelais an Wechselspannung ======================================== Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben von Gleichstromrelais an Wechselspannung.
Gleichstromrelais weisen einen massiven Eisenkreis auf und sind daher sehr preisgünstig in der Herstellung. Beim Wechselstromrelais verwendet man für den Eisenkreis geschichtete und vernietete oder verschraubte Bleche, um die Wirbelstromverluste klein zu halten. Wenn manein Gleichstromrelais an Wechselstrom betreibt, pendelt die Zugkraft zwischen dem Nullwert und ihrem Maximum, wodurch der Anker zum Flattern neigt. Dieser Effekt tritt grundsätzlich auch bei geblechten Wechselstromrelais auf. Es ist bekannt, einen Schenkel des Wechselstromrelais mit einem Kupferkurzschlußring zu versehen, der eine Abfallverzögerung bewirkt und damit die Flatterneigung verringert.
Die einfachste Methode, ein Gleichstromrelais an Wechselstrom zu betreiben, besteht darin, daß man der Spule einen Einweggleichrichter vorschaltet. Das Relais wird also dann mit einer Halbwellenspannung betrieben. Damit das Relais in den spannungslosen Halbperioden nicht abfällt, muß der Wicklung ein Ladekondensator parallel geschaltet werden. Dieser Kondensator hat den Nachteil, daß die Schaltzeit des Relais ungewollt vergrößert wird.
In der Praxis ist ferner eine Schaltung üblich, die ein Gleichstromrelais mit vorgeschalteter Grätzgleichrichterbrücke aufweist. Um Spannungsspitzen aus dem speisenden Wechselstromnetz von den Gleichrichtern fernzuhalten, ist an die Wechselspannungseingangsklemmen der Brücke ein Kondensator gelegt. Ferner ist in der einen Wechselspannungszuleitung ein ohmscher Widerstand vorzusehen, der beim Defektwerden eines Gleichrichters eine zu große Stromentnahme aus der Wechselspannungsquelle verhindert. Diese Schaltungsanordnung arbeitet zwar technisch zufriedenstellend, erfordert jedoch einen relativ hohen Aufwand.
Bei einem bekannten Wechselstromrelais sind zwei Wicklungen auf zwei parallel liegenden geblechten Kernen vorgesehen.
Mit der einen Wicklung ist ein Kondensator in Reihe geschaltet. Dieser Kondensator bewirkt eine ;Phasenverschiebung zwischen den durch die beiden Spulen gehenden Teilströmen. Die von beiden Kernelementen ausgehenden Zugkräfte überlagern sich derart, daß die resultierende Zugkraft ziemlich konstant ist. Nachteilig bei diesem Relais ist der hohe Aufwand und Platzbedarf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in der Herstellung preisgünstige Gleichstromrelais mit geringem Aufwand so zu beschalten, daß ein sicherer Betrieb an einer Wechselspannungsquelle bewährleistet ist.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß in Reihe mit der Arbeitswicklung eine Diode liegt und daß außer der Arbeitswicklung auf dem Kern eine aus isoliertem Draht bestehende Kurzschlußwicklung angebracht ist, deren Drahtdurchmesser der Frequenz der angelegten Wechselspannung angepaßt ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Fig. 1 und 2 der Zeichnung erläutert. Fig. 1 zeigt die grundsätzliche Schaltungsanordnung, Fig. 2 verschiedene Flußdiagramme.
In Fig. 1 ist mit 1 das Schaltsymbol eines Gleichstromrelais bezeichnet. Dieses Gleichstromrelais weist eine Arbeitswicklung 2 und eine Kurzschlußwicklung 3 auf. In Reihe mit der Arbeitswicklung 2 ist eine Diode 4 geschaltet, die gegen Spannungsspitzen unempfindlich ist. Uber die Klemmen 5 und 6 wird das Relais mit Wechselstrom gespeist.
Die Relaiskontakte sind nicht dargestellt. Die Wicklung 3 ist als eine aus isoliertem Draht bestehende Kurzschlußwicklung ausgeführt. Die Arbeitswicklung des Relais wird von einem Halbwellenstrom durchflossen. Durch die isolierte Kurzschlußwicklung 3 entsteht eine solche Abfallverzögerung, daß der Relaisanker in der stromlosen Halbperiode nicht abfallen kann.
Würde man das Relais mit einem normalen Kupferkurzschlußring anstelle der isolierten Kurzschlußwicklung ausrüsten, so würde sich eine wesentlich größere Abfallverzögerung ergeben. Eine derart große Abfallverzögerung ist Jedoch unerwünscht, weil das Relais auf eine Abschaltung- der Versorgungsspannung sofort reagieren soll. Die Erfindung zeigt also einen sehr einfachen Weg, wie man die erregerspannungslose Halbperiode überbrücken kann, ohne ein ungünstiges Schaltverhalten des gesamten Relais in Kauf nehmen zu müssen.
Die Flußverhältnisse werden anhand von Fig. 2 erläutert.
Die ausgezogene Kurve zeigt in Abhängigkeit von der Zeit den Flußverlauf im Eisenkreis des Gleichstromrelais mit isolierter Kurzschlußwicklung. Das zwischen 3/2w und 2t auftretende Flußminium muß so groß sein, daß das Gleichstromrelais nicht flattert oder brummt. Der minimale Fluß muß also größer sein als der zum Halten des Ankers erforderliche Fluß. Die Flußkurve setzt sich aus einem Sinus-Anteil und einer e-Funktion zusammen. Der Verlauf der Kurve zwischen t/2 und 2 T kann durch Variation des Drahtdurchmessers der isolierten Kurzschlußwicklung verändert werden. Bei den übiichen technischen Wechselfrequenzen von 50 und 60 Hz kann man so einen optimalen Drahtdurchmesser für die Kurzschlußwicklung ermitteln.
Soll das Relais an einem 400 Hz-Netz betrieben werden, so genügen noch kürzere Abfallverzögerungszeiten, die sich durch einen kleineren Drahtdurchmesser realisieren lassen.
In Fig. 2 ist zum Vergleich mit unterbrochenen Linien die Flußkurve eines Relais mit einem üblichen Kupferkurzschlußring dargestellt. Man erkennt, daß das Flußminium wesentlich höher liegt. Relais mit einem solchen Flußverlauf sind für die vorliegende Aufgabenstellung nicht geeignet, weil das Relais eine zu große Abfallverzögerung aufweist.
Der konstruktive Aufbau wird so gewählt, daß die Eurzschlußwicklung aus einer geraden Anzahl von Lagen, vorwiegend zwei, besteht und daß beide Wicklungsenden zu einem gemeinsamen LQtstützpunkt geführt sind.
Die beschriebene Relaisschaltung ist nicht nur preisgünstiger als ein übliches Wechselstronirelais, sondern sie kommt auch mit geringeren Erregerleistungen aus. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß höhere Kontaktkräfte zugelassen werden können und daß die mechanische tebensdauer wesentlich erhöht wird. Da bei der neuartigen Relaisschaltung kein Brummton auftritt, entfällt die bei Wechselstromrelais sonst übliche Justierung des Magnetkreises. Ferner ist günstig, daß man mit den.vorhandenen Spulenkörpern auskommt und keine konstruktiven Änderungen am Eisenkreis erforderlich sind.
6 Seiten Beschreibung 2 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche Schaltungsanordnung zum Betreiben von Gleichstromrelais an Wechselspannung, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Arbeitswicklung (2) eine Diode (4) liegt und daß außer der Arbeitswicklung (2) auf- dem Kern eine aus isoliertem Draht bestehende Kurzschlußwicklung (3) angebracht ist, deren Drahtdurchmesser der Frequenz der angelegten Wechselspannung angepaßt ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußwicklung aus einer geraden Anzahl von Lagen, vorwiegend zwei, besteht und daß beide Wicklungsenden zu einem gemeinsamen Lötstützpunkt geführt sind.

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