DE552248C - Elektromagnetisches Relais mit einer Erreger- und einer Induktionswicklung - Google Patents

Description

In elektrischen Anlagen ist es oft erforderlich, die Unterbrechung der Stromlieferung und die Überlastung von Stromkreisen einwandfrei und sicher anzuzeigen, sowie den überlasteten Stromkreis auszuschalten.

Die Erfindung bezweckt nun, diese Forderungen vermittels eines einzigen Relais zu erfüllen. Zu diesem Zweck ist bei dem mit einer Erreger- sowie einer Induktionswicklung versehenen Relais ein den Luftspalt zwischen Kern und Anker sowie die Induktionswicklung überbrückender magnetischer Nebenschluß angeordnet. Es wird hierdurch bewirkt, daß der Anker sowohl bei einer Unterbrechung der Stromlieferung als auch bei einer Überschreitung der höchstzulässigen Stromstärke des durch die Erregerwicklung fließenden Stromes zum Anzug gelangt.

Die Erfindung ist beispielsweise in Fernao meldeanlagen, insbesondere Femsprechanlagen, mit großem Vorteil zu verwenden, da bei diesen die Unterbrechung der Stromlieferung zu Fehlverbindungen und zur Störung des Fernsprechverkehrs der ganzen Veras mittlungsstelle führen kann.

In der Zeichnung sind in den Abb. 1 bis 5 zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Abb. 6 zeigt die Anwendung eines derartigen Relais in einer Schaltungsskizze.

Abb. i, 2 und 3 stellen die eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Relais dar. Der Kern 5 mit der darübergewiekeltien Spule ι ist an dem Jochstück 2 befestigt und mit einem Kupfermantel 4 an dem Ankerende des Spulenkernes versehen. Zwischen dem Kupfermantel 4 und der Spule 1 ist ein magnetisches Blech 8 angeordnet, an dem ein einen magnetischen Nebenschluß bildender Rückanschlag 6 befestigt ist, an welchem in der Ruhelage des Relais der Anker anliegt.

Die Ausführungsform des Relais nach den Abb. 4 und 5 unterscheidet sich von der anderen in der Hauptsache lediglich durch die besondere Ausbildung des magnetischen Nebenschlusses. Der auf dem Jochstück 2' gleichfalls angebrachte Anker 3' betätigt hier vermittels eines Ankerhebels 3" den Kontaktfedersatz 7'. Bei den gebräuchlichen Relais dieser Art liegt der Ankerhebel 3" an einem Anschlag an, der als Teil des Kontaktfedersatzes 7' dem Jochstück 2' angegliedert ist.

Bei dem Relais der Abb. 4 wird dieser sonst nicht magnetische Anschlag 'durch

einen aus ~ magnetischem Material hergestellten Teil 6' ersetzt, welcher an dem zwischen dem Kupfermantel 4' und der Spule 1' angeordneten Blech 8' befestigt ist und in der Ruhelage des Relais an dem Ankerhebel 3" anliegt. Dadurch, daß dieser Rückanschlag mit einem Schlitz versehen ist, durch welchen die Halteschraube hindurchgreift, kann der Anschlag ohne weiteres an ein Relais dieser ίο Art angegliedert werden.

Abb. 6 zeigt als Ausführungsbeispiel an einer Schaltskizze, wie ein derartiges Relais angewendet werden kann. Ein Gleichstrommotor M ist an der einen Seite über die Klemme 26 sowie über den Anker 25 eines Hilfsrelais 20 und an der anderen Seite über die Klemme 27 und die Spule des Relais 21 an eine Stromquelle angeschlossen. Das Relais 21 entspricht den Relais der Abb. 2 und 4 und ist so justiert, daß sein Anker nicht angezogen wird, wenn der für den Motor normale Bedarfsstrom hindurchgeht. Falls der Strom unterbrochen oder der Motor überlastet wird und besonders starken Strom verbraucht, dann wird ein Stromkreis gebildet über Erde, Kontaktfeder 22, Wicklung des Hilfsrelais 20, Batterie, Erde. Das Hilfsrelais 20 spricht an und schließt für sich einen Haltestromkreis über Erde an der Taste 30, Kontakt 24, Wicklung dieses Relais, Batterie, zurück zur Erde. Durch das Ansprechen des Hilfsrelais 20 werden die Stromkreise für den Motor M am Kontakt 25 geöffnet und am Kontakt 28 geschlossen, um das Signal 29 einzuschalten, welches dem Wärter anzeigt, daß der Motor M außer Betrieb gesetzt wurde.

Die Wirkungsweise des Relais selbst ist nun folgende: Bei einer Einschaltung des Motors wird die in dem Motorstromkreis liegende Spulenwindung 1 des Relais 21 erregt und infolgedessen die von dem Kupfermantel 4 umgebene linke Kernhälfte¹ des Relais magnetisch induziert, und zwar ist das magnetische Kraftfeld nach dem Lanzschen Gesetz so gerichtet, daß die hierdurch induzierten Kraftlinien in entgegengesetzter Richtung von den durch den Strom in der Spule 1 erzeugten magnetischen Feldern verlaufen. Wenn also die Kraftlinien in der Spule 1 so verlaufen, daß am magnetischen Blech 8 ein Nordpol erzeugt wird, dann ist das in dem Kupfermantel 4 induzierte magnetische Feld so gerichtet, daß die an das Blech 8 angrenzende Seite des Mantels gleichfalls ein Nordpol wird. Diese beiden Nordpole stehen sich beide gegenüber und verhindern den Durchgang der Kraftlinien durch den Kern 5 und den Eintritt in den Anker durch den Luft-Zwischenraum, jedoch fließen die durch die Spule ι erzeugten Kraftlinien durch das magnetische Blech 8, von. hier ab durch den Rückenanschlag 6 nach dem Anker 3 in das Jochstück 2 und von hier aus in den Kern 5 zurück. Durch die entgegengerichteten magnetischen Kräfte wird jede Zunahme der Kraftlinien, die durch die Spule 1 fließen, am Durchgang durch den Kern 5 und den normalen Luftzwischenraum am Anker 3 verhindert. Wenn der Strom in der Spule 1 seine größte Stärke erreicht hat und nicht weiter ansteigt, werden die in dem Kupfermantel 4 induzierten Kraftlinien abnehmen; es wird in dem Kupfermantel kein entgegengerichteter Magnietismus mehr sein, jedoch wird der größte Teil des durch, die Spule 1 erzeugten magnetischen Feldes über den obengenannten Weg gehen, da dieser Weg lediglich aus Eisen besteht und wirksam den Luftzwischenraum kurzschließt. Die wenigen Kraftlinien, die über den Luftzwischenraum in den Anker eindringen, reichen nicht zum Anzug des Ankers an dem Kern aus, da der Anker jan dem Rückanschlag durch die jetzt über jene Verbindung fließenden Kraftlinien festgehalten wird. Es ist zu bemerken, daß, solange der Strom in der Spule 1 von solcher Stärke ist, daß der Rüekans,chlag nicht übersättigt ist, nur ein geringer Teil des Magnetismus durch den Luftzwischenraum von dem Kern an dem Anker durchgehen wird und der Anker infolgedessen nicht angezogen wird. Wenn der Motor überlastet wird und eine besonders hohe Stromstärke erfordert, dann wird die Spule 1 eine magnetische Kraft liefern, die ausreicht, um den Rückanschlag 6 zu übersättigen; infolgedessen werden mehr Kraftlinien durch den Luftzwischenraum in den Anker fließen. Wird das magnetische Feld stark genug sein, dann wird sich der Anker von dem Rüdkanschlag lösen und die Kontaktfedern umschalten, wodurch irgendwelche Sicherheitseinrichtungen betätigt werden, die den überlasteten Motor vor Durchbrennen schützen.

Soll, wie in Abb. 6 dargestellt, ein Speisestrom unterbrochen werden, dann ist gewöhnlich ein Wärter erforderlich, der den Motor wieder in Betrieb setzt. Insbesondere hierfür kann das erfindungsgemäße Relais! verwendet werden, das bei weitem mehr leistet als der NuUspannungsanschalter der bebekannten Anlasser. Ist der Stromkreis für die Spule ι unterbrochen, so nimmt der Strom entsprechend der Induktivität des Relais ab. Die Stromabnahme beeinflußt im gleichen Verhältnis das in dem Kupfermantel 4 induzierte Kraftfeld und verläuft in diesem Kupfermantel in entgegengesetzter Richtung während der Stromzunahme in den Relais, wodurch die durch das induzierte Feld ereugten Kraftlinien den von der Spule geüe-

ferten Strom eher erstarken als abschwächen. Wie bereits erklärt wurde, ist die Richtung des die Spule durchfließenden Stromes derart, daß das magnetische Blech 8 einen Nordpol bildet, wobei durch das in dem Kupfermantel induzierte Feld an der diesem Blech zugewandten Seite, des Kupfermantels ein Südpol und an der am Ende des Kernes 5 gelegenen Seite ein Nordpol entsteht. Die beiden magnetischen Kraftfelder des Kernes 5 haben nun gleiche Pole, wodurch von dem Kern 5 aus mehr Kraftlinien in den Anker 3 fließen als durch das Jochstück 2 in den Kern. Die Abnahme des von der Spule erzeugten Stromes verhindert den Anzug zwischen Anker und Rückanschlag dadurch, daß die Kraftlinien durch den Luftspalt fließen müssen, um den Anzug des Ankers an den Kern zu bewirken. Ferner haben die über das Jochstück verlaufenden Kraftlinien zwei Durchgangswege, die beide den Luftspalt einschließen. Der erste Weg geht, wie oben angegeben, von dem Jochstückende des Kernes 5 durch den Luftspalt in den Anker 3, durch den Rückanschlag 6 in das Jochstückende des Kernes. Die Richtung der über diesen Weg vom Jochstück abgehenden Kraftlinien läuft entgegengesetzt der Richtung der von der Spule erzeugten Kraftlinien und hebt die hierdurch erzeugten Felder auf. In dem Augenblick, in dem das über den Rückanschlag verlaufende Feld gleich ο wird, wird die Anzugskraft zwischen Anker und Rückanschlag gleichfalls o, und da alle Kraftlinien über den Luftspalt gehen, wird der Anker von dem Kern angezogen. Mit dem vollständigen Abfall des Stromes von der Spule ι des Relais fällt der Magnetismus in dem Kupfermantel ebenfalls ab, wodurch der Anker zum Abfall gebracht wird, wenn die Stromkreise nicht so angeordnet sind, daß das Relais im erregten Zustande anspricht. Der durch die Spule erzeugte Magnetismus wird dann den Anker 3 an dem Kern 5 festhalten.

Nach Abb. 4, welche eine Änderung der in Abb. 2 'wiedergegebenen Ausführungsform darstellt, ist der Anschlag so ausgebildet, daß er mit dem Ankerhebel 3" früher als mit dem eigentlichen Anker 3' in Berührung kommt. Durch diese Anordnung wird die Hebelkraft besonders ausgenutzt. Wenn der Strom in der Spule 1 ansteigt und die in dem Kupfermantel 4 induzierten Felder sich dieser Stromzunahme widersetzen, dann verlaufen die Kraftlinien über den Kern 5', das magnetische Blech 8', den Rückanschlag 9', das Jochstück 2' und von dort in den Kern zurück. Bei dieser Anordnung genügt ein verhältnismäßig schwaches Kraftlinienfeld zwisehen dem Anschlag 6' und dem Ankerhebel 3", um den Anker in seiner normalen Lage zu halten, da die Hebelkraft im Verhältnis 2: ι steht, die Anziehungskraft des Kernes 5' also mindestens doppelt so groß sein muß, um den Anker anzuziehen. Bei einer Anordnung nach Abb. 4 ist es schwer, die Spule ι' so zu wickeln, daß der Anker 3' angezogen werden kann, während der Strom durch die Spule fließt. Dagegen kann der andere leicht angezogen werden, wenn der Strom in der Spule unterbrochen wird. Daraus ist zu ersehen, daß diese abgeänderte Ausführungsform mit Vorzug dann angewendet wird in einem Stromkreis, in dem das Relais nur ansprechen soll, wenn der durch seine Spule gehende Strom unterbrochen wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisches Relais mit einer Erreger- (1) und einer Induktionswicklung (4), gekennzeichnet durch einen den Luftspalt zwischen Kern (5) und Anker (3) sowie 'die Induktions wicklung (4) überbrückenden magnetischen Nebenschluß (6).

2. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigungsgrenze des magnetischen Nebenschlusses (6) tiefer liegt als die Sättigungsgrenze des Kernes (5).

3. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (3) in seiner Ruhelage an dem magnetischen Nebenschluß (6) anliegt.

4. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Unterbrechen des durch die Erregerwicklung fließenden Stromes die Induktionswicklung (4) das von der Erregerwicklung (1) erzeugte magnetische Feld verstärkt, so daß der Anker (3) trotz des magnetischen Nebenschlusses (6) vorübergehend angezogen wird.

5. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch '2, !dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Nebenschluß (6) derart bemessen ist, daß bei Überstrom das von der Erregerwicklung (1) erzeugte magnetische Feld stärker wird als dasjenige des magnetischen Nebenschlusses (6) und den Anker anzieht.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen