DE447621C

DE447621C - Elektrisches Relais

Info

Publication number: DE447621C
Application number: DEW68279D
Authority: DE
Original assignee: Westinghouse Brake and Signal Co Ltd
Current assignee: Siemens Mobility Ltd
Priority date: 1924-05-12
Filing date: 1925-01-28
Publication date: 1927-07-30

Description

W 68279

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Relais mit einem hin und her gehenden oder schwingenden Anker, der in der einen Richtung unter der Anziehungswirkung eines Elektromagneten bewegt wird, dessen Wicklung kurzgeschlossen wird, wenn der Anker in dieser Weise seine Stellung ändert. Die Erfindung bezweckt, die Zeitperiode für die Wirkung des Relais dadurch zu vergrößern, daß ein magnetischer Nebenschluß für den magnetischen Kreis des Relais vorgesehen ist. Dies geschieht nach der Erfindung dadurch, daß der durch den Anker des Elektromagneten gehende magnetische Kreis durch einen Stab oder eine gleichwirkende Anordnung magnetisch nebengeschlossen ist.

Die Erfindung ist beispielsweise in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt, in welchen

Abb. ι eine Vorderansicht einer Ausführungsform des Relais nach der Erfindung zeigt.

Abb. 2 ist eine Seitenansicht desselben,

Abb. 3 ein Grundriß der Magnete des in Abb. ι und 2 abgebildeten Relais,

Abb. 4 die schematische Ansicht einer Schaltungsanordnung, die dabei benutzt werden kann, und

Abb. 5 zeigt eine Anordnung von Signalen, die von dem Relais gesteuert werden.

Das in Abb. 1 bis 3 dargestellte Relais besitzt einen Anker C, der von zwei Elektromagneten A und B beeinflußt wird. Jeder dieser Magnete A und B besitzt wie gewöhnlich zwei Wicklungen 1 und 2, ein Jochband 3 und zwei Polstücke 4 und 5. Der Anker C ist eine rechtwinklige Platte aus magnetisierbarem Material, welche mit zwei mittleren Zapfenstiften 7 versehen ist, welche von Tragschrauben 8 getragen werden. Die Teile sind so bemessen und angeordnet, daß die Drehachse des Ankers zwischen und über den Magneten A und B liegt, wie aus Abb. 1 ersichtlich ist. Offenbar wird daher, wenn der Magnet A erregt ist, der Anker C im Uhrzeigersinne von Abb. 1 geschaukelt, und wenn Magnet B erregt wird, schwingt der Anker C im entgegengesetzten Sinne.

An der oberen Seite des Ankers C ist ein Tragglied G aus Isoliermaterial befestigt, welches zwei Kontaktblöcke 9 und g^a und einen Kontaktarm 12 trägt. Wie in Abb. 1 dargestellt, wirkt der Kontaktarm 12 mit zwei festen Kontaktfingern 13 und 14 zusammen, so daß, wenn der Arm nach links geschwenkt wird, die Kontakte 12-14 geschlossen werden, und wenn sich der Arm 12 in einer Mittelstellung befindet, die Kontakte 12-13 und. 12-14 beide offen sind. Block g^a wirkt .mit zwei biegsamen festen Kontaktfingern io"

" und ΐΐ^α zusammen, so daß, wenn der Anker sich in einer Mittelstellung befindet, die Kontakte 9^α-ΐο^α und 9^a-n^a beide geschlossen sind. Wird Block g^a nach links geschwenkt, so öffnet sich der Kontakt g^a-1 o^a, und wird Block g^a nach rechts geschwenkt, so ist Kontakt 9°-11« offen. Block 9 wirkt mit zwei Kontaktfingern 10 und 11 in gleicher Weise zusammen, (s. Abb. 4),

Ein kleines Gewicht 20 aus nichtmagnetischem Material, welches auf der rechten Seite des Ankers C befestigt, ist, strebt den Anker in eine Stellung zu bewegen, in welcher die Kontakte 12-13 geschlossen sind.

Indes ist diese Wirkung nicht hinreichend, um die Kontakte g"-ii^a und 9-11 zu öffnen. Um den Zeitraum zwischen den aufeinanderfolgenden Ankerb ewegungen zu· vergrößern, ist jeder Magnet mit einem magnetischen Nebenweg von niedrigem Widerstand zwischen den Polstücken des Magneten versehen, indem ein Nebenschlußstab 6 aus magnetisierbarem Stoff quer zu den Polstücken 4 und 5 jedes Magneten, aber von diesen Polstücken durch einen kleinen Luftspalt getrennt, angeordnet ist.

Wie aus Abb. 4 ersichtlich, sind die Wicklungen ι und 2 beider Magnete .A und B hintereinandergeschaltet und erhalten sie Strom aus den Klemmen D und E einer nicht gezeichneten geeigneten Energiequelle. Wie aus der Schaltung ersichtlich, sind, wenn die Kontakte 12-14 geschlossen sind, die Wicklungen ι und 2 des Magneten B kurzgeschlossen, und wenn die Kontakte 12-13 geschlossen sind, die Wicklungen 1 und 2 des· Magneten A kurzgeschlossen. Die Stromzuführung zu dem Relais kann in beliebiger Weise, z. B. durch einen. Schalter 20', gesteuert werden.

Wenn Schalter 20' offen ist, nehmen die Teile die in der Zeichnung dargestellte Lage ein, wobei Anker C ein wenig aus der Mittellage gebracht ist, so daß die Kontakte 12-13 geschlossen sind. Wenn nun Schalter 20' geschlossen wird, so fließt Strom durch die Wicklungen des Magneten B, indes sind, da die Kontakte 12-13 geschlossen sind, die Wicklungen des Magneten A kurzgeschlossen, und dieser letztere Magnet wird nicht erregt. Die Erregung des Magneten B veranlaßt eine Schwenkung des Ankers C um seine Drehzapfen, so daß sein linker Arm gegen die Kernstifte 19 des Magneten B anschlägt. Hierbei werden die Kontakte 12-13 geöffnet und die Kontakte 12-14 geschlossen. Die Kontakte 12-14 schließen die Wicklungen des Magneten B kurz und das Feld dieses Magneten beginnt abzunehmen. In dem Augenblick der Kurzschließung der Wicklungen i, 2 des Magneten B wird sein magnetischer Kreis über die Polstücke 4, 5 noch von dem vollen magnetischen Kraftfluß infolge des die Wicklungen r, 2 durchlaufenden Stromes durchflossen. Da der Luftspalt zwischen den Polstücken 4, 5 und dem Anker C verhältnismäßig klein ist, besteht der Weg dieses Kraftflusses fast ganz aus Eisen. Die magnetische Erregung des linken Elektromagneten wird außerdem durch die Wirkung des Nebenschlußstabes 6 vergrößert. Der Abfall des magnetischen Kraftflusses wird also infolge der in den kurzgeschlossenen Wicklungen 1 und 2 induzierten Stöme, die der Abnahme des Kraftflusses entgegenwirken, verzögert, und vermöge dieser Kurz-Schlußwirkung und des wegen des kleinen Luftspaltes und der Anordnung des Nebenschlußstabes 6 niedrigen magnetischen Widerstandes vergeht daher ein verhältnismäßig langer Zeitraum, bevor der Kraftfluß auf einen vorher bestimmten Wert sinkt, und der Anker C bleibt demgemäß in seiner von dem linken Elektromagneten angezogenen Stellung länger als ohne die Wirkung des magnetischen Nebenschlusses 6.

Betrachten wir nun die Wirkung des rechten Elektromagneten, dessen Stromkreis durch den Schluß der Kontakte 12, 14 erregt worden ist. Die Reluktanz des magnetischen Kreises A über die Luftspalte zwischen dem Anker C und den Polen 4, 5 ist verhältnißmäßig hoch. Ferner wird durch den Nebenschlußstab des Elektromagneten .A Kraftfluß. von dem Anker C abgelenkt und die Zugwirkung dieses Magneten auf den Anker entsprechend verringert. Der Aufbau des Feldes in den Polstücken 4, S - und in dem Anker C des rechten Magneten A wird demzufolge vergrößert, und die Anziehung des Ankers C durch den Elektromagneten A tritt erst nach einem Zeitraum ein, in welchem der Kraftfluß in dem Elektromagneten B so weit abnimmt, daß seine Anziehungskraft auf den Anker C geringer ist als die von dem Elektromagneten A ausgeübte. Nach Ablauf dieses Zeitraumes überwiegt die von dem Elektromagneten A ausgeübte Anziehungskraft und der Anker C schwingt im Uhrzeigersinne, bis er durch die Kernspitzen 19 in den Polstücken 4 und 5 des Magneten A angehalten no wird. Diese Bewegung öffnet zuerst die Kontakte 12-14 und schließt dann die Kontakte 12-13, worauf dieselbe Wirkung, wie vorher beschrieben, .mit .Bezug auf den Elektromagneten A eintritt und der Anker C nach Ablauf eines. verhältnismäßig langen Zeitraumes unter der Anziehungswirkung des Elektromagneten 'B in seine Ursprungslkge zurückkehrt. Es- ist daher klar, daß der Anker C zwangläufig hin und her schaukelt, solange Schalter 20' geschlossen ist und zwischen den Ankerbewegungen ein beträcht-

licher Zeitraum vergeht, daß sich aber diese Bewegungen selbst schnell vollziehen, so daß eine gute Kontaktwirkung ohne Bildung von Lichtbogen oder Funken gesichert ist. Wenn Schalter 20' geöffnet wird, kehren die Teile in die in der Zeichnung dargestellte Lage unter Einfluß des Gewichtes 20 zurück.

Die Zeit zwischen den aufeinanderfolgenden Bewegungen des Ankers des Relais kann in angemessenen Grenzen auf einen beliebigen Wert durch die Einstellung und Abmessung der verschiedenen Teile geändert werden.

Ein Vorteil der Erfindung ist, daß sie ein Relais zu bauen ermöglicht, bei welchem die Schaltzeit im wesentlichen unabhängig von Schwankungen der Klemmenspannung an den Energiezuleitungen ist. Diese Eigenschaft ergibt sich, obwohl der Anker von zwei entgegengesetzten Kräften angetrieben wird, welche beide von der Zuleitungsspannung abhängig sind. Das von dem erregten Magneten ausgeübte Drehmoment muß größer sein als das von dem kurzgeschlossenen Magneten ausgeübte entgegenwirkende Drehmoment, bevor das Relais umkehrt. Jedes dieser Drehmomente wächst mit einer Steigerung der Zuleitungsspannung, und die Zeitperiode des Relais hat deshalb das Bestreben, konstant zu bleiben.

Das Relais kann gebraucht werden, um Hilfsapparate in jeder geeigneten Weise zu steuern. Bei der in Abb. 4 dargestellten Anordnung besitzt dieser Apparat in Leitungen E¹ und B² liegende Lampen 15, 16, 17 und 18. Wenn die Kontakte 9 und 10 und 9«-io^a geschlossen sind, d.h. wenn AnkerC im Uhrzeigersinne schwingt oder sich in einer Zwischenlage befindet, leuchten Lampen 16 und 17, wenn dagegen der Anker in entgegengesetzter Richtung schwingt, oder sich in der Zwischenlage befindet, sind die Kontakte 9-11 und 9^a-n^a geschlossen und leuchten die Lampen 15 und 16.

Diese Lampen können für jeden beliebigen Zweck benutzt werden, so z. B. zum Schutz einer Landstraße, an einer Niveaukreuzung, eines Weges oder einer Eisenbahn. So ist z. B. in Abb. 5 mit F eine Straße bezeichnet, die zwei Schienengleise H und / kreuzt. Neben der Straße an einer Seite der Kreuzung befindet sich ein Signal K¹, das zwei Lampen 15 und 16 besitzt. Auf der andern Seite der Kreuzung steht ein ähnliches Signal K², welches die übrigen zwei Lampen 17 und 18 enthält. Wenn das Relais in Ruhe ist, leuchten alle vier Lampen. Wird das Relais gestellt, so werden zuerst die Lampen 16 und 17 gelöscht und 15 und 18 bleiben leuchtend; alsdann werden 'die Lampen 15 und 18 gelöscht, und Lampen 16 und 17 werden leuchtend usw. Die von jedem Signal gebotene Anzeige besteht daher aus zwei Lampen, die abwechselnd erhellt werden. Wenn das Überwachungsrelais energielos wird, werden alle Lampen leuchtend.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisches Relais mit einem hin und her gehenden oder schwingenden Anker, der in der einen Richtung unter der Anziehungswirkung eines Elektromagneten bewegt wird, dessen Wicklung kurzgeschlossen wird, wenn der Anker in dieser Weise seine Stellung ändert, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Anker des Elektromagneten gehende magnetische Kreis dauernd durch einen Stab (6) oder eine gleichwirkende Anordnung magnetisch nebengeschlossen ist zu dem Zweck, die Zeitperiode des Relais zu vergrößern.

2. Ausführungsform des Relais nach Anspruch 1, bei welcher der Anker (C) des Relais abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen unter der Anziehungswirkung von zwei Elektromagneten (A, B) bewegt wird, deren Wicklungen (1, 2) abwechselnd kurzgeschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole (4, 5) jedes der Magnete (A, B) durch einen Stab (6) magnetisch nebengeschlossen werden.

3. Ausführungsform des Relais nach Anspruch 1 und 2, bei welcher der Anker (C) des Relais Kontakte steuert, die in die Stromkreise von Signallampen (15, 16, 17, 18) geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn das Relais energielos wird, die Stromkreise dieser Signallampen geschlossen werden und der Stromkreis eines Lampenpaares (16, 17) geöffnet wird, wenn der Anker in eine seiner Endstellungen geschwenkt wird, und der Stromkreis der anderen Lampen (15, 18) geöffnet wird, wenn der Anker in die entgegengesetzte Endstellung geschwenkt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.