DE2635096A1

DE2635096A1 - Hochempfindliches elektromagnetisches relais

Info

Publication number: DE2635096A1
Application number: DE19762635096
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Societe dAppareillage Electrique SAPAREL SA
Current assignee: Societe dAppareillage Electrique SAPAREL SA
Priority date: 1975-08-11
Filing date: 1976-08-04
Publication date: 1977-03-03
Also published as: FR2321181A1; FR2321181B1; ATA549476A; IT1067536B; AT357225B

Description

Fo 10 067 D

Dipl.-Ing. Jürgen WEINMIL.LER PATENT ASSESSOR

SOSPS GmbH

80OO München 8O

Zeppelinstr. 63

SOCIETE D'APPAREILIAGE ELECTRIQUE

SAPAREL S.A.
38160 SAINT MARCELLIN, Prankreich

HOCHEMPFINDLICHES ELEKTROMAGNETISCHES RELAIS

Die Erfindung bezieht sich auf ein hochempfindliches elektromagnetisches Relais, d.h. auf ein Relais, das für den Betrieb nur eine sehr geringe Energie benötigt.

Ein hochempfindliches Relais besitzt im allgemeinen einen Magnetkreis, der aus einem feststehenden Joch und einem beweglichen Anker besteht. Ein Permanentmagnet erzeugt einen Dauerfluß, durch den der Anker auf dem Joch festgehalten wird; eine in Gegenrichtung wirkende Feder greift am Anker an und versucht diesen vom Joch abzuziehen. Schließlich gehört zu einem derartigen Relais noch eine Entmagnetxsierungsspule, die auf dem Joch befestigt ist und deren Feld sich dem Magnetfeld des Magneten entgegenstellt, sodaß der Anker unter der Wirkung der Feder vom Joch abhebt.

709809/0317

Die hochempfindliche Schaltwirkung dieses Relais ergibt sich beim Ablösen des Ankers vom Joch. Normalerweise klebt der Anker am Joch, d.h. er berührt die beiden Schenkelpole des Joches. Der Anker wird in diesej: Position durch eine geeignete Spannvorrichtung gebracht. Der magnetische Widerstand des geschlossenen Kreises ist sehr niedrig, da die Spalte zwischen Joch und Aitker durch geeignete Oberflächenbearbeitung der Schenkelpole und des Joches äußerst schmal sind. Daher ist die über die Demagnetisierungsspule zuzuführende Energie, die bewirken soll, daß der Magnetfluß im Kreis verringert wird und daß der Anker freigegeben wird, wesentlich geringer als bei einem üblichen Relais, bei dem die Schaltfunktion während des Anzugs des Ankers an das Joch erreicht wird.

Hochempfindliche Relais der oben genannten Art werden beispielsweise in Differentialschutzschaltungen verwendet. Sie sind jedoch noch mit gewissen Beschränkungen behaftet : Ihr Schaltschwellwert ist nicht einstellbar; er wird bei der Herstellung ein für alle mal durch einen geeeignet starken Elektromagneten festgelegt. Weiter befriedigt auch der maximale Empfindlichkeitswert derartiger Relais noch nicht. Um den Demagnetisierungseffekt des Spulenfelds auf den Dauermagneten gering zu halten, wird der letztere nicht in Serie im Magnetkreis angeordnet, sondern parallel dazu auf einem der Jochschenkel. Mit dieser Anordnung läßt sich der Anker nur dann sicher auf dem Joch halten, wenn wenigstens der Teil des Jochschenkels, der neben dem Dauermagnet liegt und diesen kurzschließt, gesättigt ist. Das Demagnetisierungsfeld der Spule kann dann aber nur schwierig die gesättigte Zone durchdringen, sodaß die von der

709809/0317 ./.

Spule erzeugten Amperewindungen verhältnismäßig hoch sein müssen.

Die Erfindung hat zum Ziel, diese Nachteile zu vermeiden und stellt sich die Aufgabe, ein elektromagnetisches Relais hoher Empfindlichkeit und geringen Stromverbrauchs anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch wiedergegebenen Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Hilfe zweier Figuren näher erläutert* Dabei zeigt

Fig. 1 schematisch ein bekanntes, hochempfindliches Relais, und

Fig. 2 ein Relais gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein hochempfindliches Relais vom Klebetyp, d.h., daß die Schaltfunktion durch das Lösen des ansonsten auf dem Joch klebenden Ankers erreicht wird. Ein U-förmiges Joch 1 bildet mit einem beweglichen Anker 2 einen Magnetkreis. Der Anker kann um eine Kante 7 eines der Jochschenkel schwenken. In einer ersten Endstellung klebt der Anker auf dem Joch 1 und schließt den Magnetkreis mit vernachlässigbarwn Spalten· Die andere Endstellung ist in der Figur dargestellt und ist durch sehr große Spalte zwischen Anker und Joch gekennzeichnet. Ein Permanentmagnet 4 hat die Aufgabe, den Anker in der Klebestellung zu halten, während eine Feder 3 die Tendenz hat, den Anker vom Joch abzuheben. Eine Demagnetisierungsspule 5 ist auf einem der Jochschenkel angebracht.

709809/0317

Der magnetische Widerstand des Kreises wird im wesentlichen durch die Spalte bestimmt; er ist sehr gering, wenn der Anker 2 sich in Klebestellung befindet, da die dann noch vorhandenen Spalte durch eine geeignete, sehr präzise Bearbeitung der Polschenkel und des Ankers verringert werden können. Daher ist die magnetische Energie, die der Dauermagnet 4 dem Magnetkreis zuführen muß, um den Anker auf dem Joch zu halten, d.h., um auf den Anker eine Anziehungskraft auszuüben, die größer als die Gegenkraft der Feder 3 ist, wesentlich geringer als die Energie, welche zum Anziehen des Ankers und zum Schwenken aus der Stellung gemäß der Figur in die Klebestellung notwendig wäre. Außerdem genügt es, zum Abheben des Ankers auf den Hagnetkreis über die Spule 5 eine noch geringere Kraft auszuüben, die der Magnetkraft des Dauermagneten entgegenwirkt, so daß die Anziehungskraft geringer als die Kraft der Feder 3 wird. In Experimenten wurde festgestellt, daß die für das Abheben des Joches notwendige Energie ungefähr hundertmal geringer als die für die Gegenrichtung notwendige Energie ist.

In der Praxis besitzen derartige Relais eine mechanische Spannvorrichtung,mit der der Anker 2 in Klebestellung gebracht wird. Der Steuerstrom wird der Demagnetisierungsspule 5 zugeführt. Es handelt sich entweder um Wechselstrom oder Gleichstrom. Der Schaltvorgang des Relais wird ausgelöst, wenn die Stromrichtung in der Spule einen Magnetfluß erzeugt, der sich dem Dauermagneten 4 entgegenstellt und dessen Wert eins gewisse Schwelle überschreitet.

709809/0317

Figur 2 zeigt ein hochempfindliches Relais vom Klebetyp gemäß der Erfindung. Es unterscheidet sich von dem bekannten Relais gemäß Figur 1 dadurch, daß der Dauermagnet 4 durch eine Magnetisierungsspule 6 ersetzt ist. Diese Spule 6 befindet sich wie die Demagnetisierungsspule 5 auf dem Joch 1 des Magnetkreises. Sie kann, wie es in der Figur dargestellt ist, auf dem Mittelteil des Jochs oder auf einem der beiden Schenkel angebracht sein.

Um gleiche Betriebseigenschaften wie bei dem Relais gemäß Fig. 1 zu erhalten, muß die Magnetisierungsspule 6 von einem Gleichstrom durchflossen werden, dessen Stärke so gewählt ist, daß der gleiche Magnetfluß wie durch den Dauermagnet erzielt wird.

Im Vergleich der beiden ^Relais sieht man, daß die Empfindlichkeit bei dem erfindungsgemäßen Relais erhöht ist, da die Magnetisierungsspule 6 nicht parallel zu einem der Schenkel des Jochs angeordnet ist, sondern direkt auf dem Joch. Es gibt also keinen Bereich des Magnetkreises mit gesättigtem Magnetfeld mehr, so daß die der Demagnetisierungsspule 5 zugeführte Energie um 75% erniedrigt werden kann. Bin weiterer Vorteil dee erfindungsgemäßen Relais besteht darin, daß die Empfindlichkeit durch geeignete Einstellung des Stroms in der Magnetisierungsspule 6 variiert werden kann.

In vielen Anwendungsfällen, insbesondere auf dem Gebiet des Differentialschutzes, bildet der Zwang, eine zusätzliche Spannungsquelle für die Magnetisierungsspule vorsehen zu müssen, keinen Nachteil. Im übrigen ist der Energieverbrauch dieser Spannungsquelle gering.

709809/0317 ./,

Die Demagnetisierungsspule 5 kann sogar ganz wegfallen. Dann wird der Schaltimpuls an die Magnetisierungsspule 6 angelegt. Das Relais verbraucht dann nur einen sehr geringen Strom. Der wesentliche Unterschied zum bekannten ^Relais liegt dann nur noch darin, daß der Dauermagnet entfällt.

Die mechanische Spannvorrichtung kann ebenfalls entfallen, indem man einen kurz dauernden Stromimpuls großer Stärke der Magnetisierungsspule 6 zuführt. Nach dem Spannen kann der Strom in der Spule auf den für das Halten des Ankers notwendigen geringen Wert reduziert werden. Ein derartiges Relais eignet sich besonders zur Fernsteuerung.

Die Erfindung ist nicht auf das im einzelnen dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt; beispielsweise können die beiden Spulen in zwei oder mehr Teile aufgeteilt werden und von getrennten Spannungsquellen gespeist werden.

709809/0317

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1 - Hochempfinclliches elektromagnetisches Relais, das einen aus einem feststehenden, U-förmigen Joch und einem zwischen zwei Endstellungen schwenkbaren Anker bestehenden Magnetkreis enthält, wobei eine Feder die Tendenz hat, den Anker vom Joch abzuziehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzugskraft entgegen der Kraft der Feder (2) in einer auf dem Joch (1) angeordneten Spule (6) erzeugt wird, die von einem Gleichstrom durchflossen wird.

2 - Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Joch (1) eine weitere Spule (5) angeordnet ist, die einen Schaltimpuls zugeführt erhält, und eine zumindest kurzzeitige Reduzierung des Magnetflusses bewirkt.

3 - Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Gleichstrom durchflossene Spule (6) zusätzlich einen kurzzeitigen Schaltstrom zugeführt erhält, der der Richtung des Gleichstroms entgegengesetzt ist.

4 - Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Spulen in mindestens zwei unabhängige Abschnitte unterteilt ist, die von verschiedenen Stromquellen versorgt werden.

709809/0317 ·/·

5 - Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von einem Gleichstrom durchflossenen Spule (6) kurzzeitig ein Impuls gleicher Polarität wie der Gleichstrom zugeführt wird, durch den der Anker angezogen wird.

709809/0317