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Elektromagnetisches Relais Bei Relaissteuerungen, die auf eine bestimmte
Ansprechspannung eingestellt sind, bei denen ,also das Relais bei einer bestimmten
Spannung einen Schaltvorgang auslösen soll, kommt es sehr oft vor, daß der Schaltkontakt,
bevor er zum Anliegen kommt, rattert. Der Schaltvorgang wird dadurch gestört, und
es können infolge starker Funkenbildung sehr schnell die Kontakte verschmoren.
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Dieser Mangel im Schaltvorgang ist wohl darauf zurückzuführen, daß
beim Schalten je nach der Spannung der gesteuerten Stromquelle die Spannung im Relais
verhältnismäßig langsam ansteigt und dadurch der Kontaktdruck im ersten Augenblick
der Berührung nur gering ist. Es befinden sich gewissermaßen die Kraft der Rückzugfe:der
des Relaisankers und die - Anzugkruft des Relaismagneten im Gleichgewichtszustand.
Die geringste Erschütterung genügt, um den Kontakt wieder zu lösen und so das Rattern
einzuleiten. Dieser Zustand hält an, bis die Spannung so weit angestiegen ist, daß
der Kontaktdruck ausreicht, das schwingende Abheben zu vermeiden. Auch beim Ausschalten
zeigen sich infolge des augenblicklichen Sinkens der Relaisspannung die gleichen
Erscheinungen, wobei hinzukommt, daß durch das Langsamöffnen des Kontaktes ein Lichtbogen
erzeugt wird, der :die Kontakte infolge Verschmorens bald unbrauchbar macht. Erschütterungen
im Schaltrelais entstehen schon dann, wenn das Relais, wie oft der Fall, nur als
Steuerrelais dient, um den Hauptstromschalter zu bedienen, wobei beide Teile in
der Regel auf eine gemeinsame Grundplatte aufgebaut sind. -Da der Hauptstromschalter
mit voller Erregung betätigt wird, arbeiten die Kontakte schlagartig. Die dadurch
erzeugten
Erschütterungen übertragen sich auf das in diesem Augenblick
empfindliche Steuerrelais und leiten damit :das Rastkern ein.
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Es ist nun bereits ein Relais bekannt, das zur Bekämpfung der genannten
Nachteile bei seinem Ansprechen einen im Erregerkreis liegenden Widerstand kurzschließt
und beim Abfallen wieder einschaltet, zu dem Zwecke, eine Kontaktdruckerhöhung und
;damit ein sicheres Schalten beim Anziehen des Relais zu erreichen. Bei derartigen
Relais. verschieben sich jedoch infolge des Zu- und Abschaltens von zusätzlichen
Amperewindungen die eingestellten Ansprechwerte des Relais..
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Um diesen Mangel zu beheben, wird gemäß der Erfindung der in einem
Erregerkreis des Relais liegende und beim Ansprechen kurzzuschließende Widerstand
in Reihe mit einem Eisenwasserstoffwiderstand oder einem Widerstand gleicher Eigenschaft
in einer die Anzugswirkung unterstützenden Zusatzwicklung des Relais angeordnet.
Die Zusatzwicklung wird also infolge der Eigenschaft des Eisenwasserstoffwiderstandes
im wesentlichen stets von einem konstanten Strom durchflossen, so daß die Eichwerte
des Relais erhalten bleiben. Die kleine Trägheit des Eisenwasserstoffwiderstandes
bewirkt jedoch während der übergangs7eit beim Schalten vorübergehend eine entsprechende
Erhöhung des Zusatzstromes und dadurch eine Erhöhung des Kontaktdruckes und ebenso
beim. Abschalten vorübergehend eine Erniedrigung des Zusatzstromes, die sich aber
ebenfalls wieder ausgleicht. -Die Zeichnungen lassen in den Abb. i bis 5 verschiedene
Schaltpläne unter Anwendung des Erfindungsgedankens erkennen.
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Gemäß Abb. i ist der Schaltvorgang bei der erfinderischen Einrichtung
folgender: Der vom Steuerorgan in die Wicklung 8, 9 fließende Strom steigt beim
Schalten langsam an, während in der Zusatzwicklung i von einer Stromquelle von der
Klemme 2 über den Eisenwasserstoffwiderstand q. und Widerstand 5 zur Klemme 3 ein
konstanter Strom fließt. Ist in der Wicklung 8; 9 die Spannung so weit gestiegen,
däß der Schalter io, 11, 12 angezogen und der Hauptstromkreis geschlossen. wird,
so erfolgt zugleich ein Kurzschließen des Widerstandes 5 über die Kontakte 6, 7.
Durch das Kurzschließen des Widerstandes 5 er f;ährt wegen der Trägheit des Eisenwasserstoffividerstande,s
der Zusatzstrom zunächst eine Erhöhung, und es erfolgt zugleich eine Verstärkung
der magnetischen Kraft im Relais, so daß der Schaltanker io fest angezogen wird.
Alsbald regelt der Eisenwasserstoffwiderstand den Zusatzstrom wieder auf seine normale
Höhe, wodurch das Schaltrelais wieder mit normaler Erregung ,arbeitet und bei nunmehrigem
Rückgang der Steuerspannung in der üblichen Weise abfällt.
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Beim Fallen der Spannung Öffnet sich der Kontakt 11, 12 des Hauptstromes
und gleichzeitig auch der Kontakt 6, 7 des kurzgeschlossenen Widerstandes 5, der
alsdann wieder in den Stromkreis der Zusatzwicklung i eingeschaltet ist. Der Zusatzstrom
fällt dadurch plötzlich infolge der Trägheit des Eisenw asserstoffwiderstandes ab.
Die magnetische Kraft des Relais wird dadurch plötzlich entsprechend geringer, so
daß sich der Schalter i o, 11, 12 schneller öffnet und der Lichtbogen sofort abreißt.
Hierauf gleicht sich dann der Eisenwasserstoffwiderstandwieder auf seine alte Stromstärke
aus, so d_ aß auch in diesem Falle die Charakteristik des Schaltrelais erhalten
bleibt.
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Im gleichen Sinne wirkt die Anordnung der Zusatzwicklung, wenn das
Schaltrelais nicht unmittelbar den Hauptstromschälter, sondern ein oder mehrere
Schaltrelais beeinflußt; wie es z. B. der Plan in Abb. 2 erkennen läßt. Die Kurzschlußkontäkte
6, ; können in diesem Falle sowohl am Steuerrelais als auch am Schaltrelais 13 angeordnet
sein. Wenn .also im letzteren Falle das Schaltrelais 13 anzieht, wird der Widerstand
kurzgeschlossen.
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Handelt es sich um eine Schaltung mit Maximal- und Minimalkontakt,
so käme die Anordnung nach Abb.3 in Frage. Der hier dargestellte Plan läßt den Zustand
erkennen, bei dem der Minimalkontakt geschlossen ist. Beim Einschalten des Maximalkontaktes
ist der Vorgang wie vorbeschrieben. Für die Abzweigung sind zwei Widerstände 5 und
14 in dem Stromkreis der Zusatzwicklung eingeschaltet. Der Widerstand 5 wird wieder
bei Maximalstellung von den Kontakten 6 und 7 kurzgeschlossen. In Mittelstellung
ist der Stromfluß von Klemme 3, Kontakte 16, 15, über Widerstand 5, Zusatzwicklung
i und Eisenwasserstoffwiderstand q. zur Klemme ä: Der Widerstand 1¢ ist in dieser
Stellung über die Kontakte 15; 16 kurzgeschlossen. Sinkt nun die Steuerspannung,
so daß .der Hauptström über die Kontakte 11, 12' geleitet wird, so wird auch gleichzeitig
der Kontakt 15, 16 durch den Anschlag 16' unterbrochen, und der Strom der
Zusatnvicklung i muß über die beiden Widerstände 5 und 14 fließen. Der Widerstand
14 ist also zugeschaltet. Der hierdurch zunächst verringerte Strom in der
Zusatzwicklung ergibt eine Kontaktdruckverstärkung an dem Kontakt 12'. Nach Überwindung
der Trägheit des Eisenivasserstoffwiderstandes ist die Einwirkung des Widerstandes
14 wieder aufgehoben. Steigt nun- die Steuerspannung, so wird durch Kurz- -schließen
der
Kontakte 15, 16 ein schnelles Lösen des Kontaktes 12' für den Hauptstrom erreicht,
und der Lichtbogen reißt sofort ab. Nimmt das Relais Mittelstellung ein, so ist
der Widerstand 14 kurzgeschlossen. Zieht dagegen das Relais voll an, so werden die
Widerstände 14, 5 kurzgeschlossen.
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Abb. q. läßt die gleiche Schaltung erkennen wie Abb.3, nur daß hier
der Hauptstrom rüber besondere Schaltrelais 13 und 17 gesteuert wird. Die Kurzschlußkontakte
6, 7 und 15, 16 für die Widerstände 5 und 14 können ,auch in diesem Falle sowohl
mit dem Steuerrelais als auch mit dem Schaltrelais, wie dargestellt, verbunden sein.
Ist das Schaltrelais 17 geöffnet, so ist der Widerstand 14 kurzgeschlossen. Zieht
dagegen .das Schaltrelais 13 an, so wird der Widerstand 5, 14 kurzgeschlossen.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist in Abb.5 veranschaulicht. Wenn
auch die Steuerspannung der Stromquelle des Verbrauchers (Netz bzw. Batterie) entnommen
wird, z. B. wenn eine Steuerung von Hand getätigt oder eine Abhängigkeit von irgendwelchen
Geräten auf das Steuerrelais fernübertragen werden soll, so wird die Wicklung 8,
9 des Steuerrelais an die bewegliche Klemme 2o des veränderlichen Widerstandes 18,
i 9 angeschlossen. Von der Mittelstellung ausgehend tritt nun folgender Vorgang
ein: Sinkt die Steuerspannung bis der Minimalkontakt 11, 12' anspricht, so wird
durch die Belastung der Stromquelle in der Leitung 2, 3 ein Spannungsabfall eintreten,
der sich auf die Zusatzwicklung i des Steuerrelais aü,swirkt. Da der Spannungsabfall
infolge der Trägheit des Eisenwasserstoffividerstandes d. erst ,ausgeglichen werden
muß, tritt selbsttätig die Kontaktdruckverstürkung am Minimalkontakt 12' ein. Steigt
die Spannung wieder an, so wird beim Unterbrechen des Hauptstromes die Stromquelle
plötzlich entlastet. Die hierdurch erhöhte Spannung bewirkt, wie schon vorbeschrieben,
ein schnelles Lösen des Minimalkontaktes.
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Steigt aber die Steuerspannung von Mittelstellung ausgehend an, so
würde sich ohne die erfindungsgemäße Zusatzeinrichtung der Spannungsabfall störend
auswirken, denn das plötzliche Sinken der Spannung der Stromquelle würde auch einen
ebensolchen Spannungsabfall am Steuerrelais bedeuten, wodurch der Maximalkontakt
gelösx würde. Im nächsten Moment würde aber das Steuerrelais wieder den Maximalkontakt
anziehen, weil durch das Entlasten der Stromquelle die Spannung wieder anstiege.
Erfindiu-igsgemÄ,ß wird dagegen beim Schließeis des Maximalkontaktes der Widerstand
5 über die Kontakte 6, 7 kurzgeschlossen und die Erregung der Zusatzwicklung i und
damit das magnetische Feld vorübergehend verstärkt. Die Größe des Widerstandes 5
ist so bemessen, daß der Spannungsabfall der Stromquelle überwunden wird. Beim 'Spannungsrückgang
wiederholt sich der Vorgang wie vorbeschrieben. Ist mit einem geringen Spannungsabfall
zu rechnen, so daß sich Erschütterungen und Schwingungen noch auf das Steuerrelais
auswirken, so wird man die Schaltung nach Abb.3 bevorzugen. Dieser Schaltplan l@äßt
sich ferner mit denen in Abb. i, 2 und q. verbinden.