DE370312C - Elektrische Relaisregelung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN Al 1. MÄRZ 1923

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

-M 370312-KLASSE 21 c GRUPPE 54

(W58231 VIIIj 21 c*) .

Westinghouse Electric andfflanufacturing Company in East Pittsburgh, Penns,,V.St. A.

Elektrische Relaisregelung. Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. April 1921 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni ig 11 die Priorität auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 4. Mai 1920 beansprucht.

Die Erfindung bezieht sich auf Relais, die ' Bei manchen Regelungsanordnungen sind

entweder in Abhängigkeit von der den Strom- ; Relais wünschenswert, die unmittelbar in Ab-

kreis durchfließenden Leistung oder in Ab- ^j hängigkeit von der den Stromkreis durch-

hängigkeit von der Stromrichtung im Kreise \ fließenden Leistung arbeiten. So ist es bei

arbeiten. i einem elektrischen Ofen ζ. B. sehr wünschens-

wert, ein Relais in Abhängigkeit von der einer Elektrode zugeführten Leistung arbeiten zu lassen, um die Leistung einer solchen Elektrode entsprechend den zugeführten Watts zu überwachen. Außerdem ist es häufig wünschenswert, ein polarisiertes Relais zu haben, das in Abhängigkeit von dem die Leitung durchfließenden Strom arbeitet.

Es sind nun elektrische Relaisreglungen

ίο bekannt, die aus einem beweglichen Kern und drei Spulen bestehen, von denen einzelne mit dem Stromkreise verbunden sind, so daß sie proportional der Spannung erregt sind und andere proportional dem Strom erregt wer-

t5 den.

Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß bei einem solchen Relais eine Spule zentral zum Kern liegt und mit dem Stromkreis verbunden ist, während zwei Spulen entgegengesetzt gewickelt sind, gleiche Wicklungszahl haben, symmetrisch an jedem Ende der Zentralspule liegen und miteinander und mit der Stromquelle in Reihe geschaltet sind. Die drei Spulen erzeugen daher resultierende Kraftlinienflüsse, die den Kern proportional der Energie bewegen, die durch den mit Spulen verbundenen Stromkreis fließt. * Der Kern, der in den Spulen steckt, wird durch die Mittelspule polarisiert, damit er sich entsprechend der Stromrichtung in den beiden, in Reihe geschalteten Spulen bewegt. Die Mittelspule liegt in der Mitte des Kernes und kann ohne Mitwirkung der Reihenspulen keine Bewegung hervorbringen. Die beiden Reihenspulen liegen symmetrisch mit Bezug auf den Kern und sind entgegengesetzt gewickelt, so daß sie ersichtlich allein ohne Mitwirkung der polarisierenden Wicklung keine Bewegung des Kernes hervorrufen können.

Wenn aber die drei Spulen gleichzeitig erregt werden, wirkt das von den Mittelwindungen erzeugte magnetische Feld mit den von den beiden Reihenspulen erzeugten Feldern darauf hin, den Kern in einer Richtung ^% zu bewegen, die von der Stromrichtung in den Spulen abhängt. Die Bewegungsrichtung des Kernes kann man durch Änderung der Stromrichtung entweder in der Mittelspule oder in den beiden Reihenspulen ändern. Ersichtlich hängt der Zug auf dem Kern von der Seitenstreuung ab, so daß man durch Anbringung fester magnetischer Nebenschlüsse außerhalb der Spule diese Wirkung verstärken kann. Wenn man das Relais in Abhängigkeit von der eine Speiseleitung durchfließenden Leistung schaltet, erregt man vorzugsweise die Mittelwindung von der Spannung des Stromkreises und die Reihenspule in Abhängigkeit von der die Leitung durchfließenden Stromstärke. In den Spannungskreis wird ein induktionsfreier Widerstand eingeschaltet, , der groß genug ist, bei Wechselstrom die Induktanz niederzuhalten. Auf diese Weise wird der Kern unmittelbar in Abhängigkeit von der zugeführten Leistung betätigt.

In der Zeichnung ist Abb. 1 ein Schaltungsschema eines gemäß der Erfindung gebauten und geschalteten Relais und Abb. 2 ist eine schematische Darstellung der von den Spulen erzeugten magnetischen Felder.

In den Zeichnungen bedeutet 1 das Relais im ganzen, 2 den Kern und 3, 4 und 5 die Spulen. Die Spule 4 liegt in der Mitte des Kernes 2 und die .Spulen 3 und 5 Hegen zu 1 eiden Seiten der Spule 4. Die Spulen 3 und 5, die hintereinander geschaltet sind, sind entgegengesetzt gewickelt und haben gleiche Windungszahl.

Der Kern 2 ist gelenkig an einem Kontaktarm 6 aufgehängt, der einen Leiter 7 abwechselnd mit Leitern 8 und 9 je nach dem Arbeitssinn des Relais verbinden kann. Eine Feder 10 gleicht das Gewicht des Kernes 2 so weit aus, daß der Arm 6 in der dargestellten Mittelstellung verharrt, so lange die Spulen 3, 4 und S normal erregt sind. Die Spule 4 liegt an einer Speiseleitung, bestehend aus den Leitern 11 und 12, und wird durch die Leitungsspannung erregt, und die Spulen 3 und 5 sind an einem Stromtransformator 13 angelegt, so daß sie entsprechend der Stromstärke in der Speiseleitung erregt werden. Die Spulen 3, 4 und 5 sind fest und gegeneinander nicht beweglich. Die Spule 4 möge ein magnetisches Feld erzeugen, das durch die Pfeile 14 in Abb. 2 angedeutet ist, die Spule 3 möge ein magnetisches Feld entsprechend dem Pfeil 15 und die Spule 5 ein solches Feld entsprechend dem Pfeil 16 erzeugen. Wenn nur Spule 4 erregt und Spule 3 und 5 unerregt sind, kann ersichtlich das erzeugte magnetische Feld keine Bewegung des Kernes 2 gegen die Spule 4 hervorrufen, jedoch polarisiert die Spule 4 durch ihr magnetisches Feld den Kern 2 in Abhängigkeit von der Richtung des Stromes in der Spule. Wenn die zwei Spulen 3 und 5 erregt und die Spule 4 nicht erregt wird, rufen ersichtlich auch diese beiden Spulen keine Bewegung des Kernes 2 hervor. Die zwei Spulen 3 und 5 liegen symmetrisch zum Kern 2, und da sie entgegengesetzt gewickelt sind, ist es klar, daß sich die erzeugten magnetischen Felder aufheben. Wenn aber die drei Spulen gleichzeitig erregt werden, bewegt sich der Anker 2 je nach der Richtung des die Spule durchfließenden Stromes.

Wenn die Spulen so erregt werden, wie in AbI). 2 angedeutet ist, so wird der Kern nach oben geschoben und das von der Spule 4 erzeugte Feld stößt das von der Spule 3 erzeugte Feld ab und zieht das von der Spule 5

hervorgebrachte Feld an. Danach ist es klar, daß die drei Spulen Felder hervorbringen, die gemeinsam den Kern 2 nach oben zu ziehen streben. Wenn man aber den Strom entweder in der Spule 4 oder in den Spulen 3 und 5 umkehrt, wechselt ersichtlich auch die Bewegungsrichtung des Kernes.

In der in Abb. 1 dargestellten Anordnung wjrd die Relaiskons.truktion 1 ersichtlich, unmittelbar in Abhängigkeit von der Leistung in dem Stromkreis bestehend, aus den Leitern 11 und 12 erregt. Wenn der Kreis normale Leistung führt, werden der Kern 2 und der Kontaktarm 6 in Mittelstellung gehalten, so daß der Leiter 7 die Leiter 8 und 9 nicht berührt. In dieser Lage wird er gehalten, weil der Kern von der gemeinsamen Wirkung der magnetischen Kraft der Spule und der Kraft der Feder 10 getragen wird. Wenn aber eine übernormale Leistung durch den Stromkreis fließt, wird der Arm wieder gehoben und bringt den Leiter 7 mit dem Leiter 8 in Berührung. Die Feder 10 kann allein den Kern 2 nicht tragen, deshalb wird, wenn die Leitern und 12 Unternormalleistung führen, der Kern 2 und der Kontaktarm 11 sinken und Verbindung zwischen den Leitern 7 und 9 machen.

Um deutlicher zu übersehen, daß der Kern 2 unmittelbar von dem Stromkreis 11 und 12 durchfließenden Watt abhängt, soll die magnetische Wirkung der Spulen 3, 4 und 5 betrachtet werden. Wenn der Kern 2 ausschließlich von der Stromspule 3 beeinflußt würde, würde er eine Kraft erfahren, die gleich ist einer konstanten Größe und dem Quadrat des die Spule 3 durchfließenden Stromes. Wenn also P₃ die magnetische Kraft der Spule 3 auf dem Kern bedeutet, K₃ eine Konstante der Spule und J den die Spule durchfließenden Strom, dann gilt die Gleichung P₃ = K₃ P. Ebenso übt die Spule 5 eine magnetische'Kraft aus P₅-K₅P. Da die Spulen 3 und 5 bei gleicher Windungszahl einander entgegengeschaltet sind, ist die Kraft P₃ offenbar gleich und entgegengesetzt der Kraft P₅. Die Mittelspule 4 liegt in der Mitte und erzeugt keine magnetische Kraft, die unmittelbar einen Bewegungsantrieb auf den Kern 2 ausüben könnte. Jedoch bringt die Spule 4 ein magnetisches Feld H hervor, das mit den von Spulen 3 und 5 hervorgerufenen Feldern zusammenwirkt und so eine Bewegung des Kernes 2 erzeugt. Das von der Spule 4 erzeugte Feld richtet sich nach der Spannung £ in der Speiseleitung und demgemäß ist das Feld H gleich einer Konstanten. K₄, mal der Spannung E. Das von den Spulen 3 und 5 erzeugte Feld richtet sich nach der diese Spulen durchfließenden Stromstärke/. Daraus folgt, daß das von der Spule 4 erzeugte Feld mit den von den Spulen 3 und S erzeugten Feldern so zusammenwirkt, daß eine magnetische Kraft K₄₁EI entsteht. Daher ist die Summe P der drei Magnetwicklungen P=K₃P-K₅P-^K₄EI. . Da die Größen K₃ P und K₅ P einander entgegengesetzt gleich sind, ist es klar, daß der Zug oder der Druck der drei Spulen auf dem Kern 2 gleich ist K± EI, also bewegt sich der Kern 2 entsprechend der die aus den Leitern 11 und 12 gebildeten Speiseleitung durchfließenden Leistung. Die Erfindung ist natürlich nicht auf die besonders dargestellte Anordnung beschränkt, sondern innerhalb des Geltungsbereichs des Rahmens der Erfindung sind gewisse Abänderungen zulässig.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Elektrische Relaisreglung, bestehend aus einem beweglichen Kern und drei festen zusammenwirkenden Spulen, von denen ein Teil proportional der Spannung des Stromkreises und der andere Teil proportional dem Strom desselben erregt wird, ^S5 dadurch gekennzeichnet, daß eine Spule (4) zentral zum Kern (2) liegt und mit dem Stromkreis verbunden ist, während zwei Spulen (3 und 5) entgegengesetzt gewickelt, aber von gleichem Wert sind und symmetrisch an jedem Ende der Zentralspule (4) liegen sowie miteinander und mit der Stromquelle in Reihe geschaltet sind, so daß die drei Spulen resultierende Kraftlinienflüsse erzeugen, die den Kern proportional der Energie des mit den Spulen verbundenen Stromkreises bewegen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.