DE644563C - Schaltrelais zum Regeln einer Betriebsgroesse, insbesondere zum Regeln der Netzspannung - Google Patents

Description

Es ist vorgeschlagen worden, beispielsweise die Spannung eines Starkstromnetzes dadurch jeweils auf einen bestimmten Wert einzuregeln, daß man die Spannungsregelvorrichtung von einem Schaltrelais folgender Zusammensetzung steuern läßt. Der I.Teil eines Differentialgetriebes betätigt einen die Regeleinrichtung einschaltenden Schalter, der 2. Teil des Differentialgetriebes wird von einem £²-Zähler in der einen Richtung, der 3. Teil von einem Vergleichswerk, z. B. von einem Synchronkleinmotor in entgegengesetzter Richtung angetrieben. Beim normalen Wert der Netzspannung laufen der E²-Zähler und der Synchronkleinmotor gleich' schnell; der i. Teil des Differentialgetriebes bleibt somit in Ruhe. Je nachdem nun die Spannung steigt oder fällt, läuft der E²-Zähler schneller oder langsamer als das Vergleichswerk, und der I.Teil des Differentialgetriebes wird in der einen oder anderen· Richtung bewegt und veranlaßt eine Verstellung der Regeleinrichtung im einen oder anderen Sinne.
Trotz dieser einfachen und übersichtlichen Wirkungsweise haben bisher derartige Schaltrelais nicht Eingang in die Praxis gefunden, da man bei ihrer konstruktiven Durchbildung auf geradezu unüberwindliche Schwierigkeiten stieß. Die Relais bewirkten schon bei geringen Schwankungen der Netzspannungen meist ein wildes Hinauf- und Hinabregeln der Spannung, so daß im Endergebnis die Spannungsschwankungen viel unerträglicher waren als beim Fortlassen des Relais. Bei Einstellen des Relais auf größere Trägheit durch entsprechende Wahl der Übersetzungsverhältnisse ergab sich aber der Nachteil, daß das Relais auf geringe Spannungsschwankungen überhaupt nicht ansprach, bei stärkeren Spannungsschwankungen aber in ganz unregelmäßigen, schwer beherrschbaren Zeitabständen. Die Verhältnisse wurden schon wesentlich gebessert, als durch einen neueren Vorschlag je ein getrenntes Schaltrelais für Spannungserhöhung und Spannungserniedrigung verwendet wurden. Erst dadurch war es möglich, die Ansprechzeit der Relais zu beherrschen und auf eine bestimmte Abhängigkeit von der Größe der Spannungsschwankung einzustellen.

Ein weiterer Nachteil einer Anzahl der bekannten Regelrelais besteht darin, daß der Antrieb der Differentialgetriebe über Schnekkenräder, also selbstsperrende Getriebeteile geschieht, so daß bei Differenzen der Drehgeschwindigkeit zwischen Meßwerk und Vergleichswerk kein Ausgleich der Drehmomente möglich ist. Das hat zur Folge, daß, sobald der mit dem ersten Teil des Differentialgetriebes gekuppelte Schaltteil seine Endlage erreicht, er an den Anschlag (z. B. Kontakt) stark angedrückt wird und dadurch sowohl

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

Georg Mohr in Nürnberg.

der Kontakt als auch die Zähne des Getriebes stark beansprucht werden. Es sind aber auch Relais bekannt, welche frei von selbstsperren.-,, den Getriebeteilen sind und daher diesen Mali-, gel nicht aufweisen. -^₁-

Bei dem Schaltrelais gemäß der vorliegen*, den Erfindung werden die erwähnten Nachteile vermieden, und es wird außerdem der Vorteil erreicht, daß der Regelvorgang stets ίο eine merkliche Zeit dauert und ein unnötig häufiges Ansprechen des Reglers vermieden wird. Gemäß der Erfindung wird der den Regelimpuls auslösende Schalter über einen zwischen zwei Anschlägen eines von dem ersten Teil eines Differentialgetriebes angetriebenen Schaltarmes beweglich angeordneten Teil betätigt, der in der einen Endstellung, in welcher der Schalter geschlossen ist, in an sich bekannter Weise von einem Magneten (geschlitzter Dauermagnetring) angezogen wird. Von den beiden anderen Teilen des Differentialgetriebes wird der eine von einem Meßgerät, der andere von einem Vergleichswerk bewegt. Wohl ist es bekannt, bei Relais zur Beseitigung von Kontaktschwierigkeiten Magneten zu verwenden. Wesentlich ist aber für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung der Umstand, daß sich die Reglerkontakte erst öffnen, wenn die auf sie einwirkenden Kräfte in der Lage sind, die Zugkraft des Magneten zu überwinden. Das ist aber nach Auslösung des Regelimpulses erst nach Ablauf einer gewissen Zeit der Fall. Der Regelimpuls dauert somit vom Augenblick des Kontaktschlusses bis zu dem Zeitpunkt, in dem unter dem Einfluß der rückläufigen Bewegung des ersten Teiles des Differentialgetriebes die Zugkraft des Magneten überwunden wird. Der Umstand, daß der Regelimpuls eine merkliche Zeit dauert, bringt es mit sich, daß ein unnötig häufiges Ansprechen des Reglers vermieden wird, weil bei jedem Ansprechen die zu regelnde Größe um einen solchen Betrag verstellt wird, daß ein erneutes Ansprechen in den nächsten Sekunden nicht zu erwarten ist.

Die Erfindung soll an Hand des in der Zeichnung dargestellten Beispiels näher erläutert werden.

Von dem Differentialgetriebe ist der Teil 1 über die Rutschkupplung 10 mit dem Schaltarm 11 verbunden. Der Teil 2 wird in der einen Richtung von dem E²-Zähler 20, der Teil 3 in entgegengesetzter Richtung von dem Synchronkleinmotor 30 angetrieben. Die Kraftleitungen sind frei von selbstsperrenden Getrieben.

Auf der Welle des Schaltarmes 11 sitzt das Ritzel 12, welches das Segment 13 und die Feder 14 in der Richtung der Einsehaltbewegung (Pfeil 15) zu drehen sucht. Fest auf der Schaltarmwelle ist außerdem das Ende der Blattfeder 16 befestigt. Mit 17 ist ein Blech aus einem im wesentlichen unter Beibehaltung /■dej Formänderung biegsamen Material, z.B. ·$ at;s weichem Eisen oder Kupfer, bezeichnet. •I^jeses Blech ist ebenfalls an der Schaltarm-"welle befestigt und dient als einstellbarer Anschlag. Die Einstellung wird durch Verbiegen des Bleches mit Hilfe eines geeigneten 7· Werkzeuges vorgenommen. Die Blattfeder 16 legt sich mit einer gewissen Vorspannung gegen den Anschlag 18 des Schaltarmes II, während zwischen ihr und dem Anschlagblech 17 ein gewisser Zwischenraum freigelassen T5 ist. An der Blattfeder ist der aus magnetisch leitfähigem Material bestehende Anker 19 angebracht, auf den der ringförmige und geschlitzte Dauermagnet 190 einwirkt. Im Hubweg der Blattfeder 16 ist der die Regelein- ·· richtung steuernde Schalter 160 angebracht. Die eine Endstellung des Schaltarmes 11 und der Blattfeder 16 ist durch die Lage des Schalters 160 und des Dauermagnets 190 be stimmt, die andere Endstellung durch den 9f Anschlag 110 auf der mittels der Marke 111 einstellbaren Skalenscheibe 112, die drehbar und gleichachsig zur Welle des Schaltarmes 11 gelagert ist.

Das Getriebe arbeitet auf folgende Weise: 9· Je nachdem die Drehzahl des Antriebswerkes 20 oder 30 überwiegt, wird der Teil 1 des Differentialgetriebes und der Schaltarm 11 im Sinne des Pfeiles 15 oder im entgegengesetzten Sinne bewegt. Wird er aus der gereich- fS neten Stellung im Sinne des Pfeils 15 angetrieben, so wird bei einer bestimmten Annähe rung des Ankers 19 an den Luftspalt im Dauermagnet 190 die Blattfeder 16 unter Überwindung der Vorspannung von dem Anschlag 18 ruckartig abgehoben und schlieft den Schalter 160, der mittels Schaltschütz die Regeleinrichtung betätigt. Entsprechend einem älteren Vorschlag wird dabei gleichzeitig das die Bewegung im Sinne des Pfeiles 15 hervorrufende Antriebswerk, also entweder 20 oder 30, kurzzeitig ausgeschaltet, so daß der Schaltarm 11 kurz nach dem Kontaktschluß vorübergehend rückläufig bewegt wird. Bei dieser Bewegung wird die Blattfeder 16 durcfa das Blech 17 zunächst gekrümmt, da der Anker 19 vorerst noch durch den Dauermagnet 190 festgehalten wird. Erst wenn die durch die Krümmung erzeugte elastische Kraft der Feder die Zugkraft des Magnets überwiegt, wird der Anker 19 losgerissen, und die Blattfeder 16 schnellt gegen den Anschlag 18 zurück. Dadurch wird der Schalter ruckartig geöffnet. War die Regelung ausreichend, so bleibt der Schaltarm 11 in im Ruhe, war sie nicht ausreichend, so wird er neuerdings im Sinne des Pfeiles 15 gegen den

Schalter i6o bewegt und bewirkt einen neuen Regelvorgang. Ist eine Spannungsregelung im entgegengesetzten Sinne erforderlich, so legt sich der Schaltarm ii gegen den Anschlag ho. Das Relais bleibt also in Ruhe.

■ Eine starke Anpressung des Armes an den Anschlag wird dadurch verhütet, daß sich die Drehmomente der Antriebswerke 20 und 30 wegen Fehlens selbstsperrender Getriebe über das Differentialgetriebe 1, 2, 3 entsprechend ausgleichen. Dadurch wird eine unzulässige, die Meßgenauigkeit störende Abbremsung der Werke 20 und 30 verhütet. Diese sind also ohne weiteres in der Lage,

■5 bei Spannungsregelungen im ursprünglichen Sinne, beispielsweise bei Spannungserniedrigungen, sofort den Arm 11 wieder in Richtung des Pfeiles 15 in Bewegung zu setzen. Die Spannungsregelung im entgegengesetzten Sinne, beispielsweise die Spannungserhöhung, bewirkt ein zweites entsprechend gebautes Schaltrelais, das entweder durch Vertauschen der Antriebswerke 20 und 30 oder der durch den Schalter 160 und den Anschlag 110 ge-

^a5 gebenen Endstellungen aus dem dargestellten Relais abgeleitet werden kann.

Die Kraft der auf das Segment 13 einwirkenden Feder 14 ist derart eingestellt, daß sie zur Überwindung der Zahnreibung im Differentialgetriebe 1 bis 3 ausreicht. Durch diese, auf den Schaltarm 11 einwirkende Zusatzkraft wird die sogenannte Zahnluft in dem Differentialgetriebe ausgeglichen. Dies bietet den erheblichen Vorteil, daß die An-Sprechzeit des Relais besser beherrscht werden kann.. Die Ansprechzeit kann durch Verdrehen der Skalenscheibe 112, also durch Verstellen des Anschlages 110, bequem geregelt werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltrelais zum Regeln einer Betriebsgröße, insbesondere zum Regeln der Netzspannung, bei dem ein Schalter durch den ersten Teil eines Differentialgetriebes betätigt wird, dessen zweiter Teil in dem einen und dessen dritter Teil in dem entgegengesetzten Sinne von je einem umlaufenden Meßgerät oder einem Vergleichswerk angetrieben wird, und bei dem die Kraftleitungen zwischen dem Differentialgetriebe und den Antriebsvorrichtungen frei von selbstsperrenden Getrieben sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (160) über einen zwischen zwei Anschlägen (17, 18) eines von dem ersten Teil (1) des Differentialgetriebes angetriebenen Schaltarmes (11) beweglich angeordneten Teil fio) betätigt wird, der in der einen Endstellung, in welcher das Schließen des Schalters (160) erfolgt, in an sich bekannter Weise von einem Magneten (geschlitzter Dauermagnetring 190) angezogen wird.
2. 2. Schaltrelais nach Anspruch 1, da-" durch gekennzeichnet, daß der den Schalter betätigende Teil aus einer Blattfeder fi6) besteht, die einen Anker (19) aus magnetisch leitfähigem Material trägt, und sich mit einer gewissen Vorspannung gegen denjenigen Anschlag (18) des mit dem ersten Differentialgetriebeteil (1) verbundenen Schaltarmes (11) legt, von dem sie bei Annäherung des Ankers (19) an den Dauermagnet (190) abgehoben wird.
3. 3. Schaltrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Anschlag (17), der bei der rückläufigen Bewegung des Armes (11) den Anker (19) vom Dauermagnet (190) losreißt, aus einem, im wesentlichen unter Beibehaltung der Formänderung, biegsamen, an dem einen Ende fest mit dem Schaltarm (11) verbundenen Blech besteht.
4. 4. Schaltrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Anschläge (17 und 18) tragende Schaltarm (11) sich in der einen Endstellung gegen einen einstellbaren Anschlag (110) legt, der, vorzugsweise drehbar um die Drehachse des Schaltarmes, auf einer Skalenscheibe Ci 12) angebracht ist. *

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen