DE2060511A1

DE2060511A1 - Relay control system

Info

Publication number: DE2060511A1
Application number: DE19702060511
Authority: DE
Inventors: Landis William R
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1969-12-11
Filing date: 1970-12-09
Publication date: 1971-07-08
Also published as: GB1320358A; US3560796A; NL7018131A; JPS5132343B1

Description

DIPL-ING. ROLAND MERTENS _{ζ c 1£} 7.Dezember 1970DIPL-ING. ROLAND MERTENS _{ζ c £ 1} 7th December 1970

PiTFMTAwwiiT ° Frankfurt a. M., PiTFMTAwwiiT ° Frankfurt a. M.,

PATcN TA N WA LT au „ ., tu. /-n-r PATcN TA N WA LT au „., Tu. /-No

Ammelburgstraße 34 ■ Pt/BIAmmelburgstrasse 34 ■ Pt / BI

Ftrnspredier 590045 Τ·Ιβχ 04-14354Ftrnspredier 590045 Τ · Ιβχ 04-14354

- H 51 d P 235 -- H 51 d P 235 -

HONEYWELL INC 2701, Fourth Avenue South Minneapolis, Minnesota/ USAHONEYWELL INC 2701, Fourth Avenue South Minneapolis, Minnesota / USA

" Relaissteuersystem ""Relay control system"

Die Erfindung "betrifft ein mit einer an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen, eine mit einem Wechselspannungspuls überlagerte Gleichspannung abgebenden Gleichrichterschaltung und mit einem Relaisschalter zur gesteuerten Wechselspannungsversorgung einer Last versehenes ReIais-Steuer- | system.The invention "relates to a with an AC voltage source connected, one with an alternating voltage pulse Superimposed DC voltage output rectifier circuit and with a relay switch for controlled AC voltage supply Relay control | loaded with a load system.

Bei der Verwendung von Relais ist die Lebensdauer der Relaiskontakte eine Funktion einer ganzen Reihe von Variablen.Seit längerer Zeit ist es bekannt, bei Gleichstrom schaltenden Relais die Lebensdauer der Relaiskontakte dadurch zu verlängern, daß das Kontaktmaterial so ausgewählt wird,daß nur ein kleiner oder gar kein Transport von Kontaktmaterial von einem Kontakt zum anderen während des Zusammenführen oder dem Trennen der Kontakte möglich ist. Diese Technik wird nicht bei Wechselspannung schaltenden Relais angewandt, da der Zeitpunkt,zu dem die Kontakte zusammengeführt oder voneinander getrennt werden, gewöhnlich nicht von der Phase der WechselspannungWhen using relays, the service life of the relay contacts is a function of a whole series of variables. It has been known for a long time to extend the service life of the relay contacts in direct current switching relays by selecting the contact material so that only a small amount or even less no transport of contact material from one contact to the other is possible while the contacts are being brought together or separated. This technique is not applied with AC voltage switching relays, since the timing at which the contacts together or are separated, usually not of the phase of the AC voltage

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abhängt, was bedeutet, daß weder die Richtung noch die Größe des beim Betätigen der Kontakte auftretenden Lichtbogens von vornherein bekannt ist. Es hat sich herausgestellt, daß bei der Verwendung bestimmter Arten von Festkörperschaltkreisen zur Steuerung einer wechselspannungsversorgteen Last die Kontakte oft vorzeitig zerstört waren. Der Grund hierfür war der Transport von Konbaktmaterial von einem Kontakt zum anderen, wie er schon bei der Schaltung von Gleichstrom beobachtet wurde. Eine Untersuchung der hiermit zusammenhängenden Probleme ergab, daß unter bestimmten Umständen bei der Verwendung von Festkörperschaltkreisen eine mit der geschalteten Wechselspannung synchrone Umschaltung des Relais stattfindet, so daß das Relais immer bei dem gleichen Phasenwinkel der Wechselspannung umgeschaltet wird. Hierdurch findet der Transport des Kontaktmaterials über den Lichtbogen immer in der gleichen Richtung statt, wodurch sich ein frühzeitiger Verschleiß der Kontakte ergibt.depends, which means that neither the direction nor the size of the arc that occurs when the contacts are actuated is known in advance. It has been found that when using certain types of solid state circuits for controlling an AC voltage supply Last the contacts were often prematurely destroyed. The reason for this was the transport of contact material from one contact to the other, as has already been observed when switching direct current. An investigation the problems associated therewith revealed that under certain circumstances the use of solid-state circuits synchronous switching of the relay with the switched AC voltage takes place, so that the Relay is always switched at the same phase angle of the AC voltage. This is how the transport takes place of the contact material across the arc always takes place in the same direction, resulting in an earlier Wear of the contacts results.

Die synchrone Umschaltung von Relais bei der Verwendung von Festkörperschaltern ergibt sich gewöhnlich durch einen Wechselspannungspuls, der dem Gleichstromanteil der Gleichspannungsversorgung überlagert ist. Dieser Wechselspannungspul s kann durch Wahl besonders großer Glättungskondensatoren in dem Filternetzwerk zwar beseitigt werden,derartige Kondensatoren sind aber sowohl aus wirtschaftlichen als auch aus Schaltungstechnischen Gründen recht unzweckmäßig. Eine andere Möglichkeit zur Beseitigung des Wechselspannungspulses ist dadurch gegeben, daß die zur Gleichrichtung und damit zur Gleichspannungsversorgung des Relais verwendeten Dioden sehr sorgfältig von Hand ausgesucht werden, wodurch ein guter Abgleich der Gleichrichterschaltung möglich ist und die Wirkung des Wechselspannungspulses vernachlässigt werden kann.Auch diese Lösung zur Beseitigung der synchronen Umschaltung von gleichstromversorgtem Relais ist recht unbefriedigend, da dasThe synchronous switching of relays when using solid-state switches usually results from a AC voltage pulse, which is the DC component of the DC voltage supply is superimposed. This alternating voltage pulse can be achieved by choosing particularly large smoothing capacitors in the filter network can be eliminated, but such capacitors are both economical as well as quite inexpedient for circuit reasons. Another way of eliminating the alternating voltage pulse is given by the fact that the rectification and thus the DC voltage supply of the Relays used diodes are very carefully selected by hand, which allows a good balance of the rectifier circuit is possible and the effect of the alternating voltage pulse can be neglected. This solution too for the elimination of the synchronous switching from DC supplied Relay is quite unsatisfactory as that

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Aufzeichnen und das Vergleichen der Diodencharakteristika einen erheblichen Aufwand darstellt.Recording and comparing the diode characteristics represents a considerable effort.

Aufgabe der Erfindung ist es,ein Relaissteuersystem zu schaffen, bei dem auf einfache, die Nachteile der bekannten Relaissteuersysteme vermeidende Art bei der Schaltung von Wechselstrom eine frühzeitige Zerstörung der Relaiskontakte auf einfache und zuverlässige Weise verhindert wird. .The object of the invention is to provide a relay control system create, in the simple, the disadvantages of the known relay control systems avoiding manner when switching Alternating current prevents the relay contacts from being destroyed prematurely in a simple and reliable manner. .

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung zur spannungsmäßigen Verschiebung des Wechselspannungspulses vorgesehen ist, daß der Relaisschalter mit einem durch die . Gleichspannung mit Energie versorgten und durch die Verschiebung des Pulses synchron mit der Spannung der Wechselspannungsquelle geschalteten Relais versehen ist, welches zur Verhinderung eines Kontaktverschleißes während des von der WechselSpannungsphase abhängigen Umschaltens aus unterschiedlichen Materialien bestehende Kontakte aufweist, über die die Last an die Wechselspannungsquelle angeschlossen wird. Bei einem derartig ausgestatteten Relaissteuersystem wird durch die Verwendung geeigneter, unterschiedlicher Kontaktmaterialien der frühzeitige Kontaktverschleiß verhindert. Die Verwendung solcher unterschiedlicher Materialien ist aber nur deshalb möglich, weil durch die oben geschilderten Merkmale sichergestellt ist, daß während des " Umsehaltvorganges die Spannung zwischen den Kontakten immer nur in einer bestimmten,gleichbleibenden Richtung verläuft. Im Gegensatz zu den bekannten Maßnahmen zur Beseitigung des Kontaktverschleißes wird die bei einer Reihe von Festkörperschaltkreisen gegebene synchrone Umschaltung von Relais zielstrebig dafür ausgenutzt, den Materialtransport von einem Kontakt zum anderen für alle Relaissteuersysteme zu verhindern. The object is achieved in that a device for the voltage-related displacement of the alternating voltage pulse it is provided that the relay switch with a through the. DC voltage energized and through the displacement of the pulse is provided synchronously with the voltage of the AC voltage source switched relay, which to prevent contact wear during switching off depending on the alternating voltage phase has different materials existing contacts via which the load is connected to the AC voltage source will. In a relay control system equipped in this way, the use of more suitable, different Contact materials that prevent premature contact wear. The use of such different materials is only possible because the features described above ensure that during the " Always change the voltage between the contacts runs only in a certain, constant direction. In contrast to the known measures for elimination The synchronous switching that occurs in a number of solid-state circuits is caused by contact wear purposefully exploited by relays to prevent material transport from one contact to the other for all relay control systems.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist das Relaissteuersystem derart ausgestaltet,daß die Gleichrichterschal-The relay control system is an advantageous development of the invention designed in such a way that the rectifier

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tung mit einer Doppelweg-Gleichrichterbrücke versehen ist. Für eine derart ausgestaltete Brücke ergibt sich eine besonders günstige Lösung, wenn die zur spannungsmäßigen Verschiebung des Vechselspannungspulses dienende Vorrichtung ein elektrischer Widerstand ist. Durch die Einfügung des Widerstandes wird der Wechselspannungspuls in eine bestimmte Richtung verschoben, wobei die Kosten für den in den einen Pfad der Brücke einzuschaltenden Widerstand sehr gering sind. Die Brücke kann natürlich auch durch andere Mittel aus dem Gleichgewicht gebracht werden, wie z.B. die Verwendung zweier unterschiedlicher Diodentypen im Gleichrichter, namentlich Silizium- und Germanium-Dioden, die in einander gegenüberliegenden Abschnitten der Brücke liegen. Weiterhin ist die Verschiebung des Wechsel spannungspulses dadurch möglich, daß man den obengenannten Widerstand durch eine zusätzliche Diode ersetzt. Die Verschiebung des Wechselspannungspulses wird, wie weiter unten im Ausführungsbeispiel noch näher erläutert, dafür ausgenützt, einen Festkörperschalter synchron mit der Wechselspannung immer bei einem bestimmten Phasenwinkel dieser Spannung zu schalten. Diese Schaltung des Relais kann dann immer zu einem Zeitpunkt geschehen, bei dem die an den Relaiskontakten anliegende Spannung nur wenig oder gar kein Kontaktmaterial über den entstehenden Lichtbogen von einem Kontakt zum anderen transportiert.device is provided with a full-wave rectifier bridge. For a bridge designed in this way, there is a particularly favorable solution if the tension-related displacement the alternating voltage pulse serving device is an electrical resistor. By inserting the Resistance is the alternating voltage pulse in a certain Shifted direction, the cost of the resistor to be switched in one path of the bridge being very low are. The bridge can of course also be unbalanced by other means, such as use two different types of diodes in the rectifier, namely silicon and germanium diodes, which fit together opposite sections of the bridge. Furthermore, the shift of the alternating voltage pulse is thereby possible to replace the above mentioned resistor with an additional diode. The displacement of the alternating voltage pulse As explained in more detail below in the exemplary embodiment, a solid-state switch is used for this purpose to switch synchronously with the alternating voltage always at a certain phase angle of this voltage. This switching of the relay can then always take place at a point in time at which the relay contacts are present Tension little or no contact material over the resulting arc from one contact to the other transported.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Relaissteuersystems empfiehlt es sich, daß zumindest einer der Relaiskontakte aus Wolfram besteht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn dabei für den anderen Kontakt ein mit dem Wolfram-Kontakt in geeigneter Weise zusammenwirkendes Kontaktmaterial gewählt wird. Als Kontaktmaterial ist hierbei zum Beispiel Silber-Cadmiumoxyd vorteilhaft.In a further embodiment of the relay control system according to the invention it is recommended that at least one of the relay contacts is made of tungsten. It is advantageous to if a contact material interacting in a suitable manner with the tungsten contact for the other contact is chosen. Silver-cadmium oxide, for example, is advantageous as a contact material.

Solange nun die Spannungsrichtung während des Umschaltens des Relais so geschieht, daß der Materialtransport vom Wolfram-Kontakt zum Silber-Cadmiumoxyd-Kontakt verläuft,As long as the voltage direction occurs during switching of the relay so that the material transport from the tungsten contact runs to the silver-cadmium oxide contact,

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nur wenig oder gar kein Kontaktmaterial transportiert, da der zwischen den Kontakten entstehende Lichtbogen den Wolfram-Kontakt nicht hoch genug aufheizt, so daß dieser schmilzt und Kontaktmaterial transportiert werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Relaissteuersystem ist es mög-.· lieh, das Relais immer nur während eines bestimmten Phasenwinkels, der an den Kontakten anliegenden Wechselspannung durchzuschalten, so daß die während des Umschaltens an den Kontakten liegende Spannung stets in die gewünschte Richtung weist.only little or no contact material is transported because the arcing between the contacts makes the tungsten contact does not heat up enough so that it melts and contact material can be transported. With the relay control system according to the invention it is possible. · Borrowed, the relay always only during a certain phase angle, to switch through the AC voltage applied to the contacts, so that the The voltage on the contacts always points in the desired direction.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Relaissteuersystems wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:An embodiment of the relay control system according to the invention is explained below with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels, Fig. 1 is a schematic representation of the embodiment,

Fig. 2 für die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels wichtige,über die Zeit aufgetragene Spannungen und2 shows the voltages which are important for the mode of operation of the exemplary embodiment and which are plotted over time and

Fig. 5 die Abhängigkeit zwischen der Wechselspannung/ der in der Brücke nach Fig. 1 gleichgerichte- i ten Spannung und der synchronen Schaltspannungen.Fig. 5 shows the dependence between the AC voltage / in the bridge of FIG. 1 gleichgerichte- i th voltage and the synchronous switching voltages.

In Fig. 1 ist eine WechselSpannungsquelle 10 über die Leitungen 11 und 12 mit der Primärwicklung 15 eines Transformators verbunden. Mit Hilfe eines Schalters 14 ist es möglieh, das Relaissteuersystem von der Wechselspannungsquel-Ie abzutrennen. In Fig. 1, an alternating voltage source 10 is connected via lines 11 and 12 to the primary winding 15 of a transformer. With the aid of a switch 14, it is possible to disconnect the relay control system from the AC voltage source .

Eine Sekundärwicklung 14 des Transformators, der, wie die. Fig. 1 zeigt ι als Untersetzer wirkt, gibt eine niödrige Spannung auf die Leitungen 15 und 16, die über diese zu einer Gleichrichterschaltung 20 geführt ist. Die GIeich-A secondary winding 14 of the transformer, which, like the. Fig. 1 shows ι acts as a coaster, gives a niödrige voltage to the lines 15 and 16, which is led to a rectifier circuit 20 via these. The GIe I-

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richterschaltung 20 ist mit einer Doppelweg-Gleichrichterbrücke 21 versehen, die die Dioden 22, 23, 24 und 25 besitzt. Mit der Diode 25 ist eine zur Verschiebung eines Wechselspannungspulses dienende Vorrichtung 26 in Reihe geschaltet, die in Fig.l als Widerstand ausgestaltet ist. Das Ausgangssignal der Gleichrichterbrücke 21 liegt an den Leitungen 27 und 28, von denen die Leitung 28 über eine Leitung 30 geerdet ist. Zwischen den Leitungen 27 und 28 ist ein Filterkondensator 31 angeordnet, der den hauptsächlichen Anteil der am Ausgang der Gleichrichterbrücke 21 liegenden Halbwellen herausfiltert, so daß sich ein Gleichstrom mit nur geringer Welligkeit ergibt.rectifier circuit 20 is with a full wave rectifier bridge 21, which has the diodes 22, 23, 24 and 25. A device 26 serving to shift an alternating voltage pulse is connected in series with the diode 25 switched, which is designed in Fig.l as a resistor. The output signal of the rectifier bridge 21 is present the lines 27 and 28, of which the line 28 is grounded via a line 30. Between the lines 27 and 28, a filter capacitor 31 is arranged, which is the main Filtered out portion of the half-waves lying at the output of the rectifier bridge 21, so that a Direct current with only low ripple results.

Die Leitungen 27 und 28 sind an eine Relaissteuerung angeschlossen, zu der ein Widerstand 3^ und eine Doppelbasisdiode 33 gehören, deren Basis b^ mit dem einen Anschluß eines Relais 35 verbunden ist. Der Emitter 36 der Doppelbasisdiode 33 liegt über einen Kondensator 38 und die Leitung 28 an dem anderen Anschluß des Relais 35.Zu der aus einem Festkörperschaltkreis bestehendan Relaissteuerung gehört noch ein L.adewiderstand 40, der den Emitter der Doppelbasisdiode mit deren Basis b^ verbindet. The lines 27 and 28 are connected to a relay control, to which a resistor 3 ^ and a double base diode 33 belong, whose base b ^ with the one connection a relay 35 is connected. The emitter 36 of the double base diode 33 is connected via a capacitor 38 and the line 28 to the other terminal of the relay 35. To the relay control consisting of a solid-state circuit also includes a charging resistor 40, which connects the emitter of the double base diode with its base b ^.

Das Relais 35 ist mit einer Relaisspule 41 und zwei Relaiskontakten 42 und 43 versehen. Aus Gründen, die weiter unten noch erläutert werden, wird im folgenden der Kontakt 42 als Anodenkontakt bezeichnet, während der Kontakt 43 Kathodenkontakt genannt wird. Die Relaisspule 41 ist mit den Kontakten 42 und 43 in der bekannten V/eise elektromagnetisch verbunden, wobei diese Kontakte betätigt werden, sobald ein Erregungsstrom durch die Relaisspule 41 fließt. Das Relais 35 ist noch mit einem zweiten Paar Kontakten 48 und 49 versehen, die in der gleichen Weise betätigt werden wie die Kontakte 42,43.The relay 35 has a relay coil 41 and two relay contacts 42 and 43 provided. For reasons that will be explained further below, the Contact 42 is called the anode contact, while contact 43 is called the cathode contact. The relay coil 41 is electromagnetically connected to contacts 42 and 43 in the known manner, these contacts being actuated as soon as an excitation current passes through the relay coil 41 flows. The relay 35 is still with a second A pair of contacts 48 and 49 are provided, which are operated in the same way as the contacts 42,43.

Der Relaiskontakt 42 ist über eine Leitung 44 an die derThe relay contact 42 is via a line 44 to the

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'Wechselspannungsversorgung dienende Leitung 12 angeschlossen, während der Kontakt 43 über eine Leitung 45, eine Last 46 und eine Leitung 47 zu der Wechsel Spannungsversorgungsleitung 11 geführt ist. Sobald die Kontakte 42, 43 miteinander verbunden sind, fließt also immer dann ein Wechselstrom über die Last 46, wenn auch über die Transformatorwicklung 13, 18, die Gleichrichterschaltung 20 mit WechselSpannungsenergie versorgt wird.'AC voltage supply serving line 12 connected, while the contact 43 via a line 45, a Load 46 and a line 47 to the alternating voltage supply line 11 is led. As soon as the contacts 42, 43 are connected to one another, so an alternating current always flows through the load 46, albeit through the transformer winding 13, 18, the rectifier circuit 20 is supplied with AC voltage energy.

In Fig. 1 ist der Anodenkontakt 42 des Relais 35 aus Wolfram gebildet, das einen sehr hohen Schmelzpunkt besitzt. Der Kathodenkontakt 43 besteht aus Silber-Cadmiumoxyd, das häufig in Verbindung mit Wolframkontakten verwendet wird, um für den Fall ein verschleißfestes Kontaktpaar zu haben, daß die über die im Abstand zueinander befindlichen Kontakte geführte Energie sich vom Anodenkontakt zum Kathodenkontakt bewegt. Bei dem erfindungsgemäßen Relaissteuersystem werden die Kontakte in ähnlicher Weise angewendet, wie es bei eine Gleichspannung steuernden Kontakten der 'Fall ist. Das kommt daher, daß die Kontakte synchron mit der Phase der an ihnen liegenden Wechselspannung geschaltet werden. Gewöhnlich werden bei einem Kontaktepaar^bei dem der Energietransport während des Umschaltens immer in der gleichen Richtung stattfindet, Teile des Kontaktmaterials von der Anode zur Kathode transportiert. Da aber Wolfram ein Material mit sehr hohem Schmelzpunkt ist, findet nur ein geringer oder gar kein Materialtransport zwischen den Kontakten statt. Die Art und Weise, in der diese Kontakte synchron mit der an ihnen anliegenden Spannung geschaltet werden, so daß der Kontakt 42 immer die· Anode und der Kontakt 42 imer die Kathode ist, bildet den Kern der vorliegenden Erfindung und wird anschließend im Zusammenhang mit Fig. 1 sowie Fig. 2 und 3 erläutert. Sobald der Schalter 14 schließt, wird über die Primärwicklung 13 und die Sekundärwicklung 16 der Gleichrichterschaltung 20 Energie zu-In Fig. 1, the anode contact 42 of the relay 35 is formed from tungsten, which has a very high melting point. The cathode contact 43 consists of silver-cadmium oxide, which is often used in connection with tungsten contacts becomes a wear-resistant pair of contacts in case to have that the energy carried over the spaced contacts away from the anode contact moved to the cathode contact. In the relay control system according to the invention, the contacts are made in a similar manner applied, as is the case with contacts controlling a direct voltage. This is because the Contacts are switched synchronously with the phase of the alternating voltage applied to them. Become common with a pair of contacts ^ in which the energy transport always takes place in the same direction during switching, Parts of the contact material transported from the anode to the cathode. But since tungsten is a material with very If the melting point is high, there is little or no material transport between the contacts. The way in which these contacts are switched in synchronism with the voltage across them so that the contact 42 is always the anode and the contact 42 is always the cathode, forms the core of the present invention and is subsequently explained in connection with FIG. 1 and FIGS. 2 and 3. As soon as the switch 14 closes, energy is supplied to the rectifier circuit 20 via the primary winding 13 and the secondary winding 16

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geführt, woraufhin über dem Kondensator 31 eine Gleichspannung liegt. Dieser Gleichspannung ist ein Wechselspannungspuls überlagert, wie er sich bekanntlich ergibt, wenn der Glättungskondensator 31 nicht groß genug gewählt ist. Da die Dioden 23» 24 und 25 gewöhnlich eine etwas unterschiedliche Durchlaßspannung haben, ergibt sich daraus, daß die Amplituden der Wechselspannungspulse unterschiedliche Höhen haben. Um nun sicherzustellen, daß die Verschiebung des Gleichgewichts in der Brücke auch tatsächlich gegeben ist und auch immer in einer gewünschten Richtung verläuft, wird die Impedanz 26 in Reihe mit der Diode geschaltet. Der Widerstand 26 muß so groß gewählt sein, daß er immer eine in die gleiche Richtung weisende Gleichgewichtsverschiebung des Wechselspannüngspulses erzwingt, die in einer bestimmten Abhängigkeit zur Versorgungswechselspannung stehen soll.Durch diese vorbestimmte Gleichgewicht sverschiebung kann die Relaissteuerung immer synchron mit der Phase der von der Spannungsquelle 10 abgegebenen Wechselspannung geschaltet werden.out, whereupon across the capacitor 31 is a DC voltage. This direct voltage is an alternating voltage pulse superimposed, as is known, if the smoothing capacitor 31 is not chosen large enough is. Since the diodes 23 »24 and 25 usually have a slightly different forward voltage, it follows that that the amplitudes of the alternating voltage pulses are different Have highs. Now to ensure that the shift in equilibrium in the bridge actually occurs is given and always runs in a desired direction, the impedance 26 becomes in series with the diode switched. The resistance 26 must be selected to be so large that it always has an equilibrium shift pointing in the same direction of the alternating voltage pulse, which should be in a certain relationship to the AC supply voltage. By means of this predetermined equilibrium The relay control can always shift the shift synchronously with the phase of the output from the voltage source 10 AC voltage can be switched.

Die Relaissteuerung ist mit einer bekannten Doppelbasisdiode 33 sowie einem Ladeschaltkreis für den Kondensator 38 versehen, zu dem die Widerstände 34 und 40 gehören. Sobald die Spannung über dem Kondensator 38 einen bestimmten als EmitterSpitzenspannung bezeichneten Wert überschreitet, entlädt sich der Kondensator 38 über den Emitter 36 der Doppelbasisdiode 33 und die Wicklung 41 des R§laisj 35· Da die Relaissteuerung durch einen Festkörperschal tkreis gebildet ist, verläuft die Erregung der Wicklung 41 synchron mit der Wechselspannung, da die Doppelbasisdiode 33 immer von dem gleichen Pulsspannungswert ausgelöst wird. Die durch den Widerstand 26 erzwungene Gleichgewichtsverschiebung stellt sicher, daß die den einzelnen Phasen der Wechselspannung zugeordneten Amplituden der Wechselspannungspulse unterschiedliche Höhe haben, so daß die Kontakt© 42, 4J immer bei dem glei- The relay control is provided with a known double base diode 33 and a charging circuit for the capacitor 38, to which the resistors 34 and 40 belong. As soon as the voltage across the capacitor 38 exceeds a certain value known as the emitter peak voltage, the capacitor 38 discharges via the emitter 36 of the double base diode 33 and the winding 41 of the R§laisj 35.Since the relay control is formed by a solid-state circuit, the excitation takes place of the winding 41 synchronously with the AC voltage, since the double base diode 33 is always triggered by the same pulse voltage value. The equilibrium shift forced by the resistor 26 ensures that the amplitudes of the alternating voltage pulses assigned to the individual phases of the alternating voltage have different heights, so that the contacts © 42, 4J always at the same

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chen Phasenwert der an ihnen anliegenden Wechselspannung betätigt werden. Wählt man das Kontaktmaterial entsprechend der während des Umschaltens an den Kontakten liegenden Spannungsrichtung, so läßt sich damit erreichen,daß während des Umschaltens kein Kontaktmaterial von der Wolframelektrode zu der SiIber-Cadmiumoxyd-Elektrode transportiert wird. In Mg. 2 sind zwei unterschiedliche Spannungen 50 über der Zeit 51 aufgetragen. Der in Fig. 2 dargestellte Gleichspannungsmittelwert 52 ist der Wert, der sich ergeben würde, wenn die Ausgangsspannung einer im Gleichgewicht befindlichen Gleichrichterbrücke gut geglättet ist.Dieser Gleichspannung ist ein in seinem i the phase value of the alternating voltage applied to them can be actuated. If the contact material is selected in accordance with the voltage direction applied to the contacts during the switchover, it can thus be achieved that no contact material is transported from the tungsten electrode to the silver-cadmium oxide electrode during the switchover. In Mg. 2, two different voltages 50 are plotted over time 51. The mean DC voltage value 52 shown in FIG. 2 is the value that would result if the output voltage of a rectifier bridge in equilibrium is smoothed well. This DC voltage is an i

Gleichgewicht verschobener Wechselspannungspuls 53 überlagert, der zur besseren Deutlichkeit stark vergrößert dargestellt wurde. Dieser Wechselspannungspuls läßt sich beispielsweise mittels eines Oszillographen beobachten, dessen Anschlußpunkte mit den Klemmen des Kondensators 31 verbunden sind. Die sich durch die Überlagerung der Gleichspannung mit dem Puls ergebende Spannung gelangt auf ein Widerstandsnetzwerk, das aus dem Widerstand 34-, dem Widerstand R, ^o» ^^er doppelbasisdiode 33 und dem Wicklungswiderstand des Relais 35 besteht. Der hieraus resultierende über den Widerstand34 fließende Strom besteht aus dem Gleichstromanteil und dem Anteil des Wech- * selspannungspulses, woraus sich der in Fig. 2 gezeigte ™Equilibrium shifted alternating voltage pulse 53 superimposed, which has been shown greatly enlarged for better clarity. This alternating voltage pulse can be observed, for example, by means of an oscilloscope whose connection points are connected to the terminals of the capacitor 31. Which passes through the superposition of the DC voltage with the pulse resulting voltage on a resistor network consisting of the resistor 34-, the resistor R, ^ o »^ ^he double base diode 33 and the coil resistance of the relay 35th The resulting current flowing through the Widerstand34 stream consists of the direct current component and the alternating component of the selspannungspulses *, resulting in the ™ shown in FIG. 2

Spannungsverlauf ergibt. Die über der Wicklung 4-1 liegende Teilspannung hat naturgemäß den gleichen Verlauf wie die in Fig. 2 dargestellte Spannung, nur daß sie entsprechend dem Aufbau des Spannungsteilers gedämpft ist. Der über die Doppelbasisdiode 33 fließende Strom reicht zur Betätigung des Relais 35 nicht aus. Die an der Wicklung 41 liegende Spannung wird zusammen mit der Spannung zwischen Basis und Emitter 36 der Diode 33 wie in Fig.l gezeigt zu einer Summenspannung aufsummiert, auf die sich der Kondensator 38 aufladen muß, bevor er die Diode 33 durchschalten kann.Stress curve results. The partial voltage lying across the winding 4-1 naturally has the same profile as the voltage shown in FIG. 2, only that it is attenuated in accordance with the structure of the voltage divider. The current flowing through the double base diode 33 is not sufficient to actuate the relay 35. The voltage applied to the winding 41 as shown in Fig.l summed together with the voltage between base and emitter 36 of the diode 33 to a sum voltage to which the capacitor must charge 38 before it can switch through the diode 33rd

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In Fig. 3 sieht man eine vergrößerte Darstellung der aus Fig. 2 ersichtlichen Spannungsverhältnisse, die in phasenmäßiger Abhängigkeit zu der Wechselspannung der Wechselspannungsquelle sowie der Ausgangsspannung der Gleichrichterbrücke 21 dargestellt wurden. Das oberste Bild von Fig. 3 zeigt den Spannungsverlauf 60 an der Wechselspannungsquelle 10.In Phase mit der Spannung der Wechselspannungsquelle IO liegen die im mittleren Bild von Fig. 3 dargestellten Halbwellen, die den Spannungsverlauf am Ausgang der Gleichrichterbrücke 21 bilden. Dabei wird die Halbwelle 61 von der mit; dem Widerstand 26 versehenen Brückenhälfte und die Halbwelle 62 von der Brückenhälfte ohne Widerstand abgegeben. Das mittlere Bild zeigt deutlich, daß die Amplitude der zur Mitte dem Widerstand versehenen Brückenhälfte gehörenden Halbwelle 21 etwas kleiner ist als die Amplitude der Halbwelle 62. Durch das abwechselnde Einwirken der unterschiedlichen Halbwellen auf den Kondensator 31 ergibt sich ein im unteren Bild von Fig. 3 dargestellter Wechselspannungspuls 65» der dem Gleichstrommittelwert 66 überlagert ist. Aus dem Vergleich des mittleren und des unteren Bildes von Fig.3 läßt sich entnehmen, daß die den Halbwellen 62 zugeordneten Spannungsspitzen des Wechselspannungspulses höher sind als die den Halbwellen 61 zugeordneten Spannungsspitzen. Weiter ergibt sich aus dem Vergleich der Bilder, daß auch das Spannungsminimum 68 des Wechselspannungspulses während der Halbwellen 62 auftritt. Dieser sich ständig wiederholende Spannungsverlauf zweier größer.er und zweier kleinerer Amplitudenwerte wird zur synchronen Schaltung der Doppelbasisdiode 33 ausgenutzt. Die Spannung am Kondensator 31 schwankt um den Gleichspannungsmittelwert 66 , so daß die Spannung zwischen den Kapazitätselektroden in Abhängigkeit von der Zeib durch den Abstand zwischen der Spannungsnullinie und der den Verlauf des Wechselspannungspulses anzeigenden Linie gekennzeichnet ist. Die Linie 55 stellt den Verlauf derIn Fig. 3 you can see an enlarged view of the FIG. 2 shows voltage ratios which are phase dependent on the alternating voltage of the alternating voltage source as well as the output voltage of the rectifier bridge 21 were shown. The top image of FIG. 3 shows the voltage profile 60 at the AC voltage source 10. In phase with the voltage of the AC voltage source IO are those in the middle image of FIG. 3 half-waves shown, which form the voltage curve at the output of the rectifier bridge 21. The Half wave 61 of the with; the resistor 26 provided bridge half and the half-wave 62 from the bridge half released without resistance. The middle picture clearly shows that the amplitude of the resistance provided towards the center Bridge half belonging half-wave 21 is slightly smaller than the amplitude of the half-wave 62. By the alternating action of the different half-waves on the capacitor 31 is shown in the figure below AC voltage pulse 65 shown in FIG. 3 the DC mean value 66 is superimposed. From the comparison of the middle and the lower picture of Fig. 3 it can be seen that the voltage peaks of the alternating voltage pulse associated with the half-waves 62 are higher are than the voltage peaks assigned to the half-waves 61. The comparison of the images also shows that also the voltage minimum 68 of the alternating voltage pulse occurs during half-wave 62. This constantly repeating voltage curve of two larger and two smaller amplitude values are used for synchronous switching of the double base diode 33. the The voltage across the capacitor 31 fluctuates around the DC voltage mean value 66, so that the voltage between the Capacitance electrodes as a function of the Zeib by the distance between the voltage zero line and the The line indicating the course of the alternating voltage pulse is marked. The line 55 represents the course of the

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Ladespannung des Kondensators 38 dar, bei der der Einfluß des WechselSpannungspulses praktisch vernachlässigt werden kann. Sobald die Ladespannung am Kondensator 38 größer als die Zündspannung der Doppelbasisdiode 33 geworden ist, schaltet diese Diode durch und der Kondensator 38 entlädt sich über den Emitter 36,die Basis bo und die Relaiswicklung 4-1 des Relais 35· Da der Wechsel Spannungspuls 65 nicht symmetrisch zum Gleichspannungsmittelwert 66 ist, wird der Zündpunkt 69 immer in der Nähe des niedrigsten Wertes des Wechselspannungspulses 65 liegen.Das bedeutet, daß die Zündung der Doppelbasisdiode immer dann geschieht, wenn die widerstandslose Brücken- " hälfte leitend ist und eine Halbwelle 62 abgegeben wird. Wegen der· mechanischen Trägheit der Relaiskontakte findet die Umschaltung der Kontakte gegenüber dem Zündpunkt der Diode immer etwas verzögert statt, die hierfür notwendige Zeit wird oft Übergangszeit des Relais genannt. In Fig. 3 wurde angenommen, daß sich die Kontakte zu einem Zeitpunkt zu schließen beginnen, der durch die gestrichelte Linie 64- gekennzeichnet ist. Der Zeitraum,der vergeht, bis die Kontakte 4-2, 4-3 endgültig geschlossen sind, ist relativ kurz und wird vielfach als Prellzeit bezeichnet, die in Fig. 3 durch die Strichlinien 63 und 64- begrenzt und durch einen mit zwei Pfeilspitzen verse- ä henen Pfeil 67 gekennzeichnet ist. Durch die Auswahl des Kontaktmaterials ist der während der Prellzeit auftretesde Lichtbogen zwischen den Kontakten nicht in der Lage, Kontaktmaterial von einem Kontakt zu dem anderen zu transportieren. Aus diesem Grunde ergibt sich, daß die Lebenszeit der Kontakte im wesentlichen nur durch den mechanischen Abrieb beim Schließen und öffnen bedingt ist.The charging voltage of the capacitor 38, at which the influence of the alternating voltage pulse can practically be neglected. As soon as the charging voltage at the capacitor 38 has become greater than the ignition voltage of the double base diode 33, this diode switches through and the capacitor 38 discharges via the emitter 36, the base bo and the relay winding 4-1 of the relay 35 · Since the alternating voltage pulse 65 does not is symmetrical to the DC mean value 66, the ignition point 69 will always be in the vicinity of the lowest value of the AC voltage pulse 65. This means that the ignition of the double base diode always happens when the resistance-free bridge half is conductive and a half-wave 62 is emitted. Because of the mechanical inertia of the relay contacts, the switching of the contacts is always somewhat delayed compared to the ignition point of the diode, the time required for this is often called the transition time of the relay indicated by the dashed line 64- The period of time that elapses until the contacts 4-2, 4-3 are finally closed, is relatively short and is often referred to as a buffer time, which is limited in FIG. 3 by the dashed lines 63 and 64 and through a with two arrowheads ä Henen arrow 67 in verse- . Due to the selection of the contact material, the arc occurring between the contacts during the bounce time is not able to transport contact material from one contact to the other. For this reason it follows that the lifetime of the contacts is essentially only due to the mechanical abrasion when closing and opening.

Patentansprüche :Patent claims:

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Claims

With one connected to an alternating voltage source, one superimposed with an alternating voltage pulse Rectifier circuit emitting DC voltage and a relay control system provided with a relay switch for controlled AC power supply to a load, d acharacterized in that a device (26) for tension-wise displacement of the alternating voltage pulse is provided that the relay switch (31-49) with a through the DC voltage supplied with energy and synchronized with the voltage of the by shifting the pulse AC voltage source (10) switched relay (41-49) is provided, which to prevent a contact ' Wear during the alternating voltage phase dependent switching of different materials existing contacts (42, 43) via the the load is connected to the AC voltage source.

2) relay control system nach'Anspruch 1, characterized that the rectifier circuit (20) with a full wave rectifier bridge (21) is provided.

3) relay control system according to claim 1 or 2, characterized in that the device (26) for the voltage-related shifting of the alternating voltage pulse is an electrical resistance.

4) Relay control system according to one of claims 1-3 » characterized in that the Relay switch (31-4-9) is provided with a relay control (33-40) which controls the relay (41-49) and that the relay control is a solid state circuit.

U y H ,: 8 / j 2 B 4U y H,: 8 / j 2 B 4

5) relay control system according to claim 4, characterized characterized in that the solid-state circuit has a double base diode (33) "and a with the relay (41-49) connected capacitor (38), the relay is energized when the capacitor is discharged through the double base diode due to the displacement of the alternating voltage pulse.

6) relay control system according to one of claims 1-5? characterized in that at least one of the relay contacts (42, 43) consists of tungsten.

7) relay control system according to any one of claims 2-6, characterized in that the device (26) for voltage displacement is arranged in the rectifier bridge (21).

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