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Feinempfindliches Relais Die Erfindung bezieht sich auf Relais, die
in einen Stromkreis mit Sättigungsresonanz eingeschaltet sind, der eine Selbstinduktanz
mit Eisenkern, einen Kondensator und einen Widerstand enthält.
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Es ist bekannt, daß infolge der Sättigung des Eisens der Drossel die
Charakteristiken des einen solchen Kreis durchfließenden Stromes bei bestimmten
Werten des verwendeten Hauptstromes sehr plötzliche Änderungen in ihren Werten erfahren.
Schaltet man beispielsweise gemäß Fig. i der Zeichnung die Drossel, den Kondensator
und den Widerstand in Reihe, so wächst, wenn man die aufgedrückte Spannung u ansteigen
läßt, der Strom I, der den betreffenden Kreis durchläuft, zuerst proportional zur
Spannung, wie es das Arbeitsdiagramm in Fig.2 zeigt, in welchem die Spannung u als
Abszisse und der Strom I als Ordinate eingetragen ist. Bei einem Wert u1 der Spannung
erfährt der Strom eine plötzliche Wertsteigerung, die als Aufwärtssprung bezeichnet
werden soll. Wenn die Spannung den Wert u1 überschritten hat, wächst der Strom wieder
proportional zur Spannung.
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Bei Verminderung der Spannung verringert sich der Strom zuerst proportional
zur Spannung. Sobald die Spannung den Wert ai, erreicht, nimmt der Strom plötzlich
an Wert ab, eine Erscheinung, die als Abwärtssprung bezeichnet werden soll. Vermindert
sich die Spannung weiter, so verringert sich der Strom wieder proportional zur Spannung.
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Die Entfernungen zwischen dem Aufwärtssprung und dem Abwärtssprung
können bekanntlich dadurch geregelt werden, daß man auf den Wert des Widerstandes
R einwirkt.
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Man kann einen solchen Resonanzstromkreis dazu benutzen, Relais empfindlich
und kräftig zu steuern, indem ihr Anker z. B. bei geringem Überschreiten einer bestimmten
Spannung der überwachten Leitung sofort ohne Vibration unter Wirkung einer großen
Stromstärke angezogen wird. So kann man für empfindliche Maximalrelais den Aufwärtssprung
des Stromes im Resonanzkreis oder für Minimalrelais den Abwärtssprung ausnutzen.
Es ist aber nicht ohne weiteres möglich,'die Resonanzerscheinung beim Steigen und
Fallen der Spannung in ein und demselben Relais z. B. dahin auszunutzen, daß der
Anker, wenn die überwachte Spannung über einen bestimmten Punkt steigt, plötzlich
angezogen wird und ebenso plötzlich losgelassen wird, wenn die Spannung wieder bis
zu demselben Punkt gesunken ist; vielmehr tritt die Zurückbewegung des Ankers erst
bei einer erheblich niedrigeren Spannung ein. Man benötigt besondere Vorrichtungen,
um die Relais nach einer Auslösung wieder schnell in Bereitschaft zu setzen. Durch
die Erfindung wird erreicht, daß die Rückkehr des Relais in seine anfängliche Betriebslage
ebenso empfindlich beim Fallen der
Spannung im gleichen Spannungspunkte
eintritt, wie die Auslösung beim Ansteigen der Spannung erfolgt war. Die Erfindung
beruht auf der Ausnutzung der bisher für die Rel steuerung in Verbindung mit Resonanzkre@,nnicht
beachteten Tatsache, daß die Impec: des Relais eine andere bei angezogenem als.
lbei abgestoßenem Zustand des Ankers ist, und infolgedessen sich die Induktanz im
Resonanzstromkreis ändert, sobald z. B. durch den Stromsprung der Anker angezogen
worden ist. Nach der Änderung der Induktanz weist der Resonanzstromkreis nicht mehr
die gleiche Charakteristik auf, wie sie für einen bestimmten Zustand in Fig. 2 dargestellt
war, sondern für den neuen Zustand mit geänderter Induktanz sind, wie Fig.3 darstellt,
die gestrichelt gezeichneten senkrechten Äste der Charakteristik, in denen sich
das sprunghafte Steigen und Fallen der Stromstärkeausdrückt, gegendieentsprechenden
voll gezeichneten Äste des vorherigen Induktanzzustandes in Spannungsrichtung versetzt.
Die Erfindung besteht nun darin, daß der magnetische Kreis des Relais so bemessen
wird, daß durch seine Änderung infolge Ankerbewegung der fallende (auf der Zeichnung
gestrichelte) Ast des durch die Induktanzänderung verschobenen Zustandes nahe dem
aufsteigenden (voll gezeichneten) Ast des vor der Induktanzänderung vorhanden gewesenen
Zustandes zu liegen kommt, mit der Folge, daß die Spannung uo, bei der der Anker
plötzlich angezogen wird, nahezu übereinstimmt mit der Spannung u, bei welcher der
Anker plötzlich abfällt, wenn die Spannung wieder sinkt. Die zu diesem Zwecke erforderliche
Bemessung des magnetischen.Relaiskreises kann leicht berechnet werden.
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Durch die bekannte Regulierung des Resonanzkreises vermittels des
Widerstandes R kann das gleiche Ergebnis nie erzielt werden; damit kann nur für
ein und denselben Induktanzzustand die Entfernung zwischen dem steigenden und dem
fallenden Ast geändert und gegebenenfalls bis auf o verkleinert werden, nicht aber
kann die gemeinsame Verschiebung der beiden Äste gegen die beiden Äste der durch
die Ankerbewegung erzeugten neuen Charakteristik bewirkt werden. Allerdings kann
durch Einstellung des Widerstandes R die Wirkung der Erfindung noch verfeinert werden,
indem man z. B. bei Fig. 3 durch die Verkleinerung der Entfernung zwischen den beiden
Ästen ein und desselben Zustandes, also zwischen den beiden mit vollen Linien gezeichneten
Sprungästen, den Sprungast u, beliebig nahe an den gestrichelten Ast u heranbringen
kann. Der Charakteristik, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, liegt ein Schaltschema
nach Fig. 4 zugrunde, wobei die Drosselspule mit Eisenkern im Resonanzkreis mit
L, der Kondensator mit C, der Widerstand mit R und das parallel geschaltete Relais
mit M bezeichnet ist.
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'-Das Relais arbeitet als Maximalrelais wie @ölgt: Ist die auf das
Relais einwirkende Spannung im Normalzustande gering, so befindet sich der Anker
des Relais in abgefallener Stellung. Erhöht sich die Spannung durch irgendwelche
Umstände und erreicht den Wert so, so entsteht der Aufwärtssprung des Stromwertes.
Sobald infolgedessen der Anker des Relais 'angezogen wird, zeigt der Resonanzstromkreis
die in gestrichelten Linien dargestellte Charakteristik. Vermindert sich in diesem
Zustande der Charakteristik die Spannung bis zum Werte zi, der gemäß der Erfindung
beliebig nahe an die Spannung uo herangerückt ist, so tritt der Abwärtssprung des
Stromes ein und bewirkt das sofortige Ablösen des Ankers.
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Dadurch, daß man zwei Relais vereinigt, die auf verschiedene mehr
oder weniger benachbarte Wirkungsstellen eingestellt sind, kann man ein Spannungsrelais
schaffen, das drei verschiedene Stellungen einnehmen kann, je nachdem die zu überwachende
Spannung zwischen den zwei kritischen Werten oder unterhalb oder oberhalb dieser
Werte liegt. Eine Vorrichtung dieser Art ist in Fig. 5 dargestellt, wobei die Feinreglung
der beiden Wirkungsstellen mittels eines kleinen Spartransformators T mit Zapfstellen
bewirkt wird.
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Die Erfindung ist auch für die Zierstellung empfindlicher Stromrelais
zu verwenden; nur muß in diesem Falle die Schaltung eine andere sein, derart, daß
das Verstärkersystem einer dem überwachten Strom proportionalen Spannung unterworfen
wird.