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Wechselstromrelais, insbesondere für. Eisenbahnzugsicherung. Die Erfindung
betrifft Wechselstromrelais nach dem Induktionssystem mit zwei Polsätzen, welche
entgegengesetzte Zugkräfte auf einen Flügel oder ein anderes bewegliches Element
ausüben, wobei die eine Zugkraft nur dann die andere überwiegt, wenn Wechselstrom
von einer eine bestimmte Frequenz übersteigenden Frequenz dem Relais zugeführt wird.
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Die Erfindung bzweckt eine Verbesserung des Relais dieser Art, wobei
die Anordnung so getroffen ist, daß die Wirkung des Relais umgekehrt wird, wenn
die Phase des ihm zugeführten Stromes umgekehrt wird, so daß das Relais als ein
Relais mit drei Stellungen in bekannter Weise arbeiten kann.
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Gemäß der Erfindung ist das Relais mit zwei gesondert erregten Wicklungen
für jeden Polsatz versehen, so daß das Relais nur anspricht, wenn Wechselstrom von
der richtigen Frequenz beiden Wicklungen zugeführt wird, die zur Erzeugung der überwiegenden
Zugkraft zusammenwirken. Die Erfindung ist besonders für Wechselstromrelais anwendbar,
die in Schienensignalsystemen bei Eisenbahnen u. dgl. benutzt werden, in welchem
Falle eine der Wicklungen unmittelbar aus dem Schienenstromkreis mit Strom versorgt
wird, während die andere Wicklung dauernd mit einer geeigneten Wechselstromquelle
verbunden ist, wodurch der aus dem Schienenstromkreis zur Betätigung des Relais
zuzuführende Energiebetrag verringert wird.
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Die Erfindung ist beispielsweise in den Zeichnungen an einem Signalrelais
.der erwähnten Art dargestellt. Die Abb. i und 2 zeigen eine etwas schematische
Seiten- bzw. Vorderansicht einer Ausriihrungsform des Relais; Abb. 3 ist eine perspektivische
Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform, und die Abb. q. und 5- sind Vorderansichten
verschiedener Teile einer weiteren Ausführungsform.
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Wie aus Abb. i und 2 ersichtlich, besitzt das bewegliche Element des
Relais 2 einander diametral gegenüberstehende Flügelsegmente 1,:2, die auf einer
gemeinsamen Spindel 3 gelagert und mit radialen Schlitzen d. versehen sind zu dem
Zweck, die Bahn der in die Flügel i und 2 induzierten Ströme zu bestimmen. Jedes
Flügelsegment wird an oder neben seinem äußeren Rande von magnetischen Kraftflüssen
durchströmt, die von zwei Paaren einander gegenüberliegender Pole 5, 6 bzw. 7, 8
verursacht worden. Das Polpaar ist auf einem gemeinsamen magnetischen Kern gebildet,
der von einer Erregerwicklung 9 umgeben ist, und jedes der anderen Polpaare 6, 7
und 8 ist in geicher Weise aus einem magnetischen Kern geformt mit einer Erregerwicklung,
die bei io, i r bzw. 12 angedeutet ist. Die Wieldungen9, 1o, ii und 12 dieser Kerne,
die nachstehend als»Lokalkerne« bezeichnet werden, sind in Serie oder parallel miteinander
an eine Quelle von Signalisie rungsstrom angeschlossen, der z. B. aus t%ertragungsleitern
bestehen kann, denen Wechselstrom für Signalzwecke zugeführt wird. Zentral mit Bezug
auf .die Rotationsachse der Flügelsegmente i, 2' ist ein anderer
magnetischer
Kern 13 angeordnet, der nachstehend als »Geleisehern« bezeichnet ist und ein gemeinsames
Joch 1.4 besitzt, das mit den Erregerwicklungen 15 und zwei Polpaaren 16 und 17
versehen ist, die einander gegenüber auf den beiden Seiten der Flügelsegmente i
und 2, und zwar näher am Rotationszentrum als die Pole 5, 6, 7 und 8 der Lokalkerne
liegen. Die Flügelsegmente 1,:2 werden somit von drei magnetischen Kraftflüssen
durchströmt, von welchen die zwei radial äußeren Flüsse die Pole 6 und 8 der Lokalkerne
durchlaufen und die radial inneren Flüsse clie Pole i6, 17 des Geleisekernes durchlaufen.
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Der Luftspalt 18 zwischen dem Pol 16 des Geleisekerns in dem Fall
des Flügelsegments I ist wesentlich größer ausgeführt als der Luftspalt ig zwischen
dem Pol 17 des Geleisekerns am andern Segment 2 und die letzteren Pole mit Schirmbändern
oder -leitern 2o umgeben.
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Abgesehen voll -der Wirkung der Schirmbänder oder -leiter 2o ist es
klar, daß die Polgarnitur 17, die den kleineren Luftspalt ig einschließt, ein größeres
Drehmoment auf das entsprechende Flügelsegment 2 ausüben wird, und da die Flügelsegmente
1, 2 entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, wird das auf das Flügelsegment
2 ausgeübte Drehmoment über das auf das andere Flügelset ment i ausgeübte Drehmoment
überwiegen. Dieses Übergewicht wird indes ausgeglichen durch die Anordnung der Schirmbänder
oder -]eitel* 20, deren Wirkung bei einer Frequenz, unterhalb welcher das Relais
nicht ansprechen soll, verursacht, .daß die entgegengerichteten Drehmomente, die
auf die Flügelsegmente 1,:2 einwirken, im wesentlichen gleich werden, wobei die
Abmessungen der Luftspalte 18, i9 und die Leitfähigkeit der den Schirm bildenden
Bänder oder Leiter geeignet für diesen Zweck berechnet ist, in einer Weise, die
dem Fachmann ohne weiteres klar sein wird.
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Es ist somit ersichtlich, daß, wenn Erregerströme von der vorbestimmten
Frequenz den Windungen 15, 9, io, i i und 12 des Geleisekerns und des Lokalkerns
zugeführt werden, die entgegengerichteten Drehmomente auf die Flügelsegmente 1,
2 im wesentlichen ausgeglichen werden, so daß das Relais also nicht anspricht, wenn
z. B. die vorher bestimmte Frequenz die des Antriebsstromes einer durch Wechselstrom
betriebenen elektrischen Eisenbahn ist. Wird indes ein Wechselstrom von einer höheren
Frequenz - so wie sie in diesen Fällen für Signalzwecke benutzt wird - den Erregerwicklungen
des Geleise- und Lokalkernes zugeführt, so wird die Wirkung der Schirmbänder oder
-leiter 2o entsprechend vergrößert, und das auf das Flügelsegment i, welches in
dem weiteren Luftspalt 18 liegt, ausgeübte Drehmoment wird das auf das andere Flügelsegment
2 ausgeübte Drehinoment überwiegen, so daß das Relais auf Strom von der Signalisierungsfrequenz
ansprechen, und die Relaiskontakte in der üblichen Weise betätigt wird.
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Es sei bemerkt, daß durch Umkehrung der Phase des den Wicklungen 15
-des Geleisekerns zugeführten Stromes eine Umkehrung der Richtung des vorherrschenden
Drehmomentes bewirkt wird, so daß das Relais als ein Relais mit drei Stellungen
arbeitet.
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Bei der abgeänderten Ausführungsform nach ebb. 3 sind die zwei Flügelsegmente
1, 2 parallel und einander gegenüberliegend an verschiedenen Punkten der Länge einer
gemeinsamen drehbaren Spindel 3 angeordnet. Der magnetische Lokalkern wird aus einem
mittleren Paar von Kernelementen gebildet, die zwischen den zwei Flügelsegmenten
1, 2 liegen und mit Polpaaren 5, 7 neben den Innenflächen der Flügelsegmente 1,
2 versehen sind.
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Der magnetische Stromkreis des- Lokalkerns wird durch äußere Kernelemente
22, 23 geschlossen, die an der Außenseite der Flügelsegmente 1, 2 angeordnet sind
und Polpaare 6 bzw.8 gegenüber den Polen 5 bzw.7 der mittleren Kernelemente 21 besitzen.
Die Erregerwicklungen io, 12 sind auf Jochen der Kernelemente 22 bzw. 23 angeordnet,
während der Geleisekern aus einem gemeinsamen Joch 14 und zwei Paaren gegenüberliegender
Pole 16, 17 besteht, welche den radial äußeren Teil der Flügelsegmente 1, 2 umfassen
und von diesen durch Luftspalte 18, 1g verschiedener Weite getrennt sind.
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Die durch den kleineren Luftspalt ig getrennten Pole 17 sind mit Schirmbändern
oder -leitern 2o wie bei der vorher beschriebenen Konstruktion versehen.
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Die Wirkung dieser Form des Relais ist im wesentlichen die gleiche
wie die der in den Abb. i und 2 dargestellten Konstruktion und braucht daher nicht
im einzelnen erläutert werden.
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Beil der weiteren Abänderung nach Abb. 4 und 5 ist das Relais aus
einem leichten, geschlitzten- Zvlinder 24 gebildet, bei welchem verschiedene Teile
seiner achsialen Länge, wie die Abb. 4 und 5 zeigen, von zwei Ringen von Polen umgeben
sind, die an entsprechenden magnetischen Kernen 25 bzw. 26 gebildet sind. Der Geleisekern
ä5 ist mit sechs Polen von gleichem Abstand versehen, voll denen zwei diametral
gegenüberliegende Pole 27, 28 mit Erregerwicklungen 15 versehen sind. Von den anderen
Paaren 29, 30 und 34 32 diametral gegenüberliegender Pole ist ein Pol 29
bzw. 31 jedes Paares von dem Zvlinderelenient 24 durch einen weiteren
Luftspalt
als der andere getrennt, und die anderen Pole 30 und 31 sind jeder mit einem
Schirmband oder -leiter 2o versehen. Der Lokalkern 26 ist ebenfalls mit sechs Polen
33 von gleichem Abstande versehen, von denen jeder von dem Zylinderelement 2,4 durch
einen gleich weiten Luftspalt getrennt ist, wobei indes die Pole 33 an .dem Lokalkern
in dem Winkel zwischen den Polen an dem Geleisekern 25 liegen, wie durch Vergleich
der Abb. q. und 5 drsichtlich ist. Jeder der Pole 33 oder jeder zweite Pol ist mit
einer (nicht dargestellten) Erregerwicklung versehen, und die relativen momentanen
Richtungen des magnetischen Kraftflusses in den Polen des Geleise- und des Lokalkerns
sind durch die Pfeile angedeutet. Bei dieser Konstruktion induziert der die Pole
33 des Lokalkerns durchlaufende Kraftfluß Ströme in dem zylindrischen Leiter 2q.,
welche unter der Wirkung des die Pole des Geleisekerns durchströmenden Kraftflusses
eine Rotation des zylindrischen Elementes zu erzeugen streben, wie leicht verständlich
ist, wobei die magnetischen Kraftflüsse, die von den Erregerwindungen 15 an dem
Geleisekern verursacht werden, die Pole 29, 31 an diesem Kern, die mit größeren
Luftspalten versehen sind, oder das Polpaar 30, 31, das kleinere Luftspalten hat,
in einem Maße durchlaufen, das von der Frequenz des Erregerstromes abhängt, so daß
wie bei den früher beschriebenen Konstruktionen die entgegengesetzten Drehmomente
an dem zylindrischen Element 24 bei einer besonderen Frequenz des Erregerstromes
ausgeglichen werden, während eines dieser Drehmomente über das andere überwiegend
wird, wenn die Erregerströme eine höhere Frequenz als die vorher bestimmte besitzen.
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Es ist somit ersichtlich, daß die Erfindung ein Wechselstromrelais
schafft, welches auf Erregerstrom von einer vorher bestimmten Frequenz nicht anspricht,
ohne irgendwelche ununterbrochen bewegte Teile zu bedingen, und da (die induzierten
Ströme in dem Flügel-oder Zylinderelement des Relais die Wirkung der Schirmbänder
oder -leiter ben der Verringerung des das bewegliche Element durchströmenden Kraftflusses
unterstützen, ist der Energieverlust in den Schirmbändern oder -leitern entsprechend
verringert.
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Die Erfindung kann offenbar auf verschiedenen anderen Wegen als die
oben beschriebenen praktisch ausgeführt werden und ist somit nicht auf eine besondere
Konstruktionsform oder Anordnung der verschiedenen Elemente beschränkt. .