DE595679C - Gleichstromerregtes Relais fuer veraenderliche Betaetigungsspannung, insbesondere fuer Regelzwecke - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
23. APRIL 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21g GRUPPE 4oi

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Januar 1931 ab

Die Erfindung betrifft ein gleichstromerregtes Relais für veränderliche Betätigungsspannung.

Es ist bekannt, zur Verbesserung der Arbeitsweise von Schnellreglern dem Differentialrelais, dessen Kontakte das periodische Kurzschließen des Feldwiderstandes der Erregermaschine veranlassen, bei zunehmender Belastung und zunehmender Erregerspannung Widerstände vorzuschalten. Man hat auch bereits vorgeschlagen, diese Widerstandsveränderung im Kreise der Differential- oder Zwischenrelais durch spannungsabhängige Widerstände vornehmen zu lassen. Alle diese Einrichtungen haben den Nachteil, daß zusätzliche Relais und zusätzliche Widerstände verwendet werden müssen, wodurch die Zuverlässigkeit der Regler leidet und wodurch die Regler nicht unerheblich verteuert werden. Ein weiterer Nachteil dieser Einrichtungen besteht darin, daß sich durch diese Mittel eine Verbesserung des Arbeitens der Regler nur in beschränkten Grenzen erreichen läßt.

Durch die Erfindung wird besonders die Arbeitsweise von Schnellreglern in weitem Maße verbessert, ohne daß die Nachteile der bekannten Einrichtungen in Kauf genommen werden müssen; doch kann das vorliegende Relais natürlich auch für andere Zwecke verwendet werden, in denen es darauf ankommt, bei stark veränderter Betriebsspannung stets gleichmäßig zu arbeiten. Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß an dem Relaiseisenkern zwischen der Hauptwicklung und einer an die gleiche Spannung wie die Hauptwicklung angeschlossenen Zusatzwicklung, deren Magnetfluß dem der Hauptwicklung entgegengesetzt gerichtet ist, ein magnetischer Nebenschluß vorgesehen ist, welcher sich mit zunehmender Spannung schneller sättigt als die übrigen Teile des Eisenweges.

Es sind zwar Relais als Strombegrenzer für Wechselstromanlagen bekannt, bei welchen die in der Sekundärwicklung eines Transformators induzierte Spannung in Abhängigkeit von der Größe des Sekundärstromes geregelt wird. Bei diesen Strombegrenzern besteht aber nicht die Aufgabe, die Zugkraft eines Relais unabhängig von der angelegten Spannung annähernd konstant zu halten.

Man hat ferner bereits bei Überstromrelais einen magnetischen Nebenschluß geringen Querschnitts vorgesehen, welcher die auf den Anker wirkende Zugkraft von einer bestimmten Spannung ab sprungartig vergrößert. Auch bei dieser Anordnung wird nicht, wie bei

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Ernst Mittelstadt in Falkensee b. Berlin-Spandau.

der Erfindung, die Zugkraft eines Relais möglichst konstant gehalten, sondern sie"wird in beabsichtigter Weise ungleichförmig gestaltet. Gegenüber dem Bekannten gibt daher die Erfindung zum erstenmal eine Lösung an, mit Hilfe eines magnetischen Nebenschlusses und einer besonderen Zusatzwicklung eine für veränderliche Betätigungsspannung stets gleichbleibende Kraftwirkung zu erzielen. ίο In der Zeichnung ist in Abb. ι ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und in Abb. 2 der Feldverlauf der einzelnen Flüsse des Difterentialrelais dargestellt.

Es ist ι der zweischenklig ausgeführte Kern des Difterentialrelais eines Schnellreglers, 2 ein Joch, das die beiden Schenkel miteinander verbindet. 3 ist die dauernd eingeschaltete Wicklung des Differentialrelais, die an die Erregerspannung angeschlossen ist. 5 ist die zweite Relaiswicklung, die differential hierzu auf den Kern 1 aufgebracht ist und durch die Hauptkontakte des Schnellreglers, die in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellt sind, periodisch ein- und ausgeschaltet wird. Außerdem ist noch die Zusatzwicklung 4 vorgesehen. Der Anker 6 des Differentialrelais schließt über die Kontakte 7 den Feldwiderstand der Erregermaschine periodisch kurz. Der Anker 6 ist um einen Punkt 8 drehbar und wird einerseits durch das Feld des Ankers, andererseits von einer Feder 9 beeinflußt. Ferner ist noch ein zweiter Anker 10 vorhanden, der sich um einen Drehpunkt 11 dreht und dem eine Feder 12 entgegenwirkt. Dieser Anker öffnet oder schließt Kontakte 13, mit Hilfe deren Teile des Feldwiderstandes kurzgeschlossen werden können. Zweckmäßig wird an dem Anker 10 noch ein Anschlag 14 vorgesehen, um ein zu weites Ausbiegen des Ankers 10 zu vermeiden.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende:

Die dauernd eingeschaltete Zusatzwicklung 4 erzeugt ein Kraftlinienfeld F₂ (strichdoppelpunktiert), welches im Joch 2 die gleiche Richtung hat wie das FeIdF₁ (ausgezogene Linie) der dauernd eingeschalteten Spule 3. In den Schenkeln des Magnetkernes ι sind die beiden Felder aber entgegengesetzt gerichtet. Der Querschnitt des Joches 2 ist so gewählt, daß mit zunehmender Spannung sich zunächst eine Sättigung des Joches einstellt, wodurch die von der Zusatzwicklung 4 erzeugten Kraftlinien gezwungen werden, sich ebenfalls über den Anker 6 des Differentialrelais zu schließen (strichpunktiert) . In diesem Augenblick besteht also' als wirksames Feld das FeIdF₁ (s. Abb. 2), das der Wicklung 3 entspricht, minus dem Teilfeld F₂, das durch die Zusatzwicklung 4 erzeugt wird. Da das Feld der Zusatzwicklung 4 je zwei große Luftspalte, nämlich an den beiden Ankern 6 und 10, zu überwinden hat, ist seine Wirkung bei niedriger Erregerspannung auf die Zugkraft der Hauptwicklung 3 äußerst gering. Erst mit zunehmender Erregerspannung tritt das Feld F_s der Zusatzwicklung 4 in Erscheinung.

Angenommen, die Hauptkontakte des Schnellreglers seien geöffnet, dann wird der Anker 6 von einer Kraft, erzeugt durch die Wicklung 3, vermindert um die der Spule 4, gehalten. Schließen sich nun die Hauptkontakte, so wird das Feld der Wicklung 3 durch das Feld der Wicklung 5 aufgehoben, das Feld der Wicklung 4 besteht aber noch. Dies bedeutet, daß in diesem Augenblick der magnetische Fluß im Kern 1 seine Richtung ändert. Wird als Material für den Anker 6 ein ferromagnetisches Material mit genügend hoher Remanenz, also mit relativ großer Koerzitivkraft gewählt, so werden sich zunächst am Anker 6 und am Kern 1 gleichnamige Pole gegenüberstehen, so daß der Anker nicht nur von der Feder zurückgezogen, sondern durch das Gegenüberstehen der gleichnamigen Pole zurückgestoßen wird. Bei der Anordnung gemäß der Erfindung tritt also bei zunehmender Erregerspannung nicht nur kein Kleben des Ankers an dem Kern auf, sondern der Abfall des Ankers wird künstlich außerordentlich beschleunigt. Öffnen sich nun die Hauptkontakte des Reglers wieder, so muß das wieder entstehende Feld der Hauptwicklung-3 zunächst das Feld der Zusatzwicklung 4 überwinden. Hierdurch wird eine Ansprechverzögerung des Relaisankers bewirkt, die sich ebenfalls in bezug auf das Arbeiten des Reglers in dem Sinne günstig auswirkt, daß die Kontakte 7 nicht zu früh geöffnet werden.

Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel verläuft der Kraftlinienweg des Flusses der Zusatzwicklung über einen zweiten Anker 10, der zur Ausführung einer zweiten Schalthandlung dient. Wird nämlich mit zunehmender Erregerspannung die Zugkraft der Zusatzwicklung 4 so groß, daß die Kraft der Feder 12 überwunden wird, so wird der Anker 10, .der zunächst durch die Feder abgezogen war, in dem Augenblick, wo die Hauptkontakte des Reglers geschlossen werden, von dem Kern 1 angezogen. Hierdurch wird nun einerseits der Kraftlinienfluß der Hilfswicklung 4 nicht ^5 unerheblich verstärkt, wodurch der Schnellregler trotz der erhöhten Spannung zu einem schnelleren Arbeiten gebracht wird, und andererseits werden die Kontakte 13 geschlossen. Diese Kontakte werden zweckmäßig dazu benutzt, einen Teil des Feldwiderstandes der Erregermaschine kurzzuschließen, wodurch

ebenfalls eine Verbesserung des Arbeitens des Reglers erzielt wird. Für Einrichtungen, bei denen eine derartige zweite Schalthandlung durch das Differentfalrelais nicht vorgenommen zu werden braucht, kann der Anker io auch durch ein feststehendes magnetisches Joch ersetzt werden, in das an geeigneter Stelle zur günstigen Abgleichung der Widerstandsverhältnisse in den magnetischen- Kreisen ein Luftspalt eingefügt wird.

Für Regelanordnungen mit unterteiltem Feldwiderstand können vorteilhaft mehrere Relais mit Anker io verwendet werden, die durch entsprechende Bemessung der Gegenfedern so abgestimmt sind, daß die die einzelnen Widerstandsabschnitte kurzschließenden Anker bzw. Kontakte nacheinander bei verschiedenen Erregerspannungen ansprechen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Gleichstromerregtes Relais für veränderliche Betätigungsspannung, insbesondere für Regelzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Relaiseisenkern zwischen der Hauptwicklung und einer an die gleiche Spannung wie die Hauptwicklung (3) angeschlossenen Zusatzwicklung (4), deren Magnetfluß dem der Hauptwicklung entgegengerichtet ist, ein magnetischer Nebenschluß vorgesehen ist, welcher sich mit zunehmender Spannung schneller sättigt als die übrigen Teile des Eisenwegs.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei differential geschaltete Hauptwicklungen (3 und 5) besitzt.

3. Relais nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein Anker aus ferromagnetischem Material mit hoher Koerzitivkraft besteht.

4. Relais nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Eisenweg des Feldes der Zusatzwicklung (4) ein zweiter beweglicher Anker (10) angeordnet ist, der zur Betätigung zusätzlicher Kontakte (13) dient.

5. Relais nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es einen H-förmigen Kern besitzt, dessen offene Seiten durch den Hauptanker (6) und durch den Zusatzanker (10) abgeschlossen sind.

6. Relais nach Anspruch 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß es als Differentialrelais für Schnellregler zur Regelung elektrischer Maschinen dient.

7. Relais nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte des Zusatzankers zum Kurzschließen bzw. Einschalten von Teilen des Erregerwider-Standes der zu regelnden Maschine dienen.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Differentialrelais die Gegenfedern der die Teile des Erreger-Widerstandes kurzschließenden Anker derart verschieden bemessen sind, daß die einzelnen Anker bei steigenden Erregerspannungen
kommen.

nacheinander zum Anziehen

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen