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Relais mit Eisenresonanzkreis Es ist bekannt, um ein Relais bei Überschreiten
einer bestimmten Spannungsgrenze zum Ansprechen zu bringen, in Reihe mit der Wicklung
des elektromagnetischen Relais einen Kondensator zu schalten und die Bemessung so
zu treffen, daß bei Erreichen der Spannungs-grenze Kippresonanz auftritt, so däß
der Strom im Relais sprunghaft erhöht wird. Bei derartigen Anordnungen tritt aber
die Schwierigkeit auf, daß die Änderung der Induktivität des Relais im Augenblick
des Ansprechens die Abstimmung erschwert. Um diesen Übelstand zu vermeiden, könnte
man einen Eisenresonanzkreis aus eisenhaltiger Drosselspule und Serienkondensator
vorsehen und in Abhängigkeit z. B. von der Spannung des Kondensators die Gleichstromvormagnetisierung
einer Drosselspule beeinflussen, welche im Stromkreis des Relais liegt. Man erhält
zwar -durch die gleichmäßige Belastung des Eisenresonanzkreises durch die Gleichrichterschaltung
den Vorteil, daß die Abstimmung des Resonanzkreises vom Ansprechen des Relais unabhängig
ist. Es sind aber, wie erwähnt, dazu besondere Zwischenglieder, nämlich die vormagnetisierte
Drosselspule und Gleichrichter, erforderlich.
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Gemäß der Erfindung kann man dieses besondere Zwischenglied vermeiden
und trotzdem., eine Verstimmung des Resonanzkreises beim Ansprechen des Relais vermeiden,
indem man . einen thermischen Schalter (Hitzdraht oder. Bimetallschalter) in Verbindung
mit dem Resonanzkreis verwendet. Da dieser thermische Schalter einen rein Ohmschen'Widerstand
darstellt, so kann man eine genau ansprechende Relaisschaltung erreichen, weil auch
im Augenblick des Ansprechens des Schalters die Resonanzabstimmung nicht geändert
wird.
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1-1n sich ist bereits eine Relaisanordnung bekannt, bei der ein Kippresonanzkreis,
der aus einer eisenhaltigen Drosselspule in Verbindung mit einem Kondensator besteht,
ein übliches Relais, also eine Magnetspule die Kontakte öffnet und schließt oder
eine Entladungsröhre
steuert. Die Erfindung hat demgegenüber die
Erkenntnis zur Voraussetzung; daß beim Ansprechen des üblichen Relais durch die
Veränderung der Induktivität der Magnetspule der Kippresonanzkreis verstimmt wird.
Gegenüber dem vom Kippkreis gesteuerten Röhrenrelais der bekannten Anordnung besteht
der wesentliche Vorteil einer weitgehenden Vereinfachung, da bei dem Röhrenrelais
eine Gitterspannung erforderlich ist und sonstige Zusatzanordnungen, die bei der
Anordnung nach der Erfindung fehlen. Auch die Betriebssicherheit ist gegenüber der
bekannten Anordnung wesentlich höher.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt einen Hitzdrahtschalter i, der parallel zum Kondensator
2 geschaltet ist, der in Reihe mit der eisenhaltigen Drosselspule 3 an der Wechselspannung
liegt. Die Bemessung -wird so getroffen, daß die Spannung U an der Reihenschaltung
von Kondensator und Drossel in Abhängigkeit vom Strom nahezu horizontal verläuft,
wie es in Fig. 2 dargestellt ist, in der mit UC die Kondensatorspannung, mit UD
die Drosselspannung bezeichnet ist. Es genügt also bereits eine geringe Spannungsänderung,
um den Strom stark zu erhöhen. Dadurch steigt auch die Spannung am Kondensator und
damit der Strom durch den Hitzdraht des Schalters i, welcher seinen Kontakt 2 schließt
und das Nutzgerät 4 einschaltet. Man könnte auch den Hitzdraht in die Reihe mit
dem Kondensator legen. Doch ist unter Umständen die Parallelschaltung des- Kondensators
zum Hitzdraht vorteilhafter, weil er in dieser Schaltung eine höhere Spannung bekommt
und daher meist besser ausgenutzt werden kann.
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Man kann auch die Anordnung so treffen, daß bei Unterschreiten eines
bestimmten Spannungswertes das Relais anspricht. Zu diesem Zweck könnte man in Reihe
mit dem Hitzdraht die Parallelschaltung aus einem Kondensator und einer eisenhaltigen
Drosselspule schalten und diese Anordnung so bemessen, daß in einem bestimmten Bereich
bei kleiner werdender Spannung der Gesamtstrom des Eisenkreises größer wird.
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Man kann auch den Resonanzkreis so bemessen, daß eine sprunghafte
Änderung des Stromes bei Erreichen einer bestimmten Spannungsgrenze auftritt.
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Man kann solche Relaisanordnungen in verschiedensten Kombinationen.
verwenden. Insbesondere kann man auch bei thermischen-Schaltetn mit nur einem Kontakt
Selbsthalteschaltungen durchführen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Hier liegt
der Hitzdraht des thermische. Schalters i in Reihe mit dem Eisenresonanzkreis, der
aus dem. Kondensator 2 und der Drossel 3 besteht, und das Nutzgerät 4 ist so geschaltet,
daß beim Ansprechen des Hitzdrahtes der Strom durch das Nutzgerät die weitere Heizung
des Hitzdrahtes übernimmt und das Öffnen des Schalters verhindert.
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Man kann mit dem Relais gemäß der Erfindung auch beispielsweise die
Spannung konstant halten. Zn diesem Zweck werden zwei Schalter vorgesehen, von denen
der eine bei Abweichung des Sollwertes der Spannung.nath der einen Richtung, der
andere bei Abweichung der Spannung vom Sollwert nach der anderen Richtung anspricht.
Diese Schalter können beispielsweise durch ihr Ansprechen einen Verstellmotor zum
Rechts- oder Linkslauf bringen, welcher einen Stufentransformator zur Regelung der
Spannung betätigt.
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In Fig. 4 ist eine derartige Anordnung dargestellt. =o ist ein Drehstrommotor,
der als Verstellmotor z. B. für einen Stufentransformator dient. Die beiden äußeren
Klemmen des Motors sind durch einen Kondensator =i überbrückt. Die mittlere Klemme
führt zur unteren Leitung des Einphasennetzes. Die linke Klemme kann über den thermischen
Schalter 12, die rechte über den thermischen Schalter 13 mit der oberen Netzleitung
verbunden werden. Wenn der Schalter i2 anspricht, läuft der Motor nach der einen
Seite, wenn der Schalter 13 anspricht, nach der anderen Seite. Der Schalter i2 wird
von der Spannung des Kondensators 14 eines Serienresonanzkreises erregt, der aus
dem Kondensator 14 und der-eisenhaltigen Drosselspule 15 besteht, der so bemessen
ist, wie früher erwähnt. Der Schalter 12 wird so eingestellt, daß er bei Erreichen
eines oberen Grenzwertes der Netzspannung anspricht. Der Schalter 13 wird
vom Strom eines Parallelresonanzkreises, bestehend aus dem Kondensator 16 und der
Drosselspule 17, in der Weise erregt, daß bei kleiner werdender Spannung der Strom
im Relais erhöht wird, so daß es also bei einem unteren Grenzwert der Netzspannung
anspricht und durch Schließen seines Kontaktes den Motor zum Rechtslauf bringt.
Da Eisenresonanzkreise verwendet sind, kann man den Unterschied zwischen den beiden
Spannungsgrenzwerten sehr klein halten. Jedem Schalter ist noch ein Hilfsschalter
18 bzw. =g zugeordnet, die dazu dienen, bei ihrem Ansprechen den Hauptschalter 12
bzw. 13 wieder beschleunigt zum Abfall zu bringen, um eine schleichende Kontaktöffnung
bzw. zu lange verzögerte Motoreinschaltung zu verhindern. Die Anordnung ist so getroffen,
daß der spannungsempfindlich gesteuerte Schalter i2 bzw. 13 gleichzeitig den Motor
und den zugehörigen Hilfsschalter 18 bzw. =g einschaltet. Beim Ansprechen des Hilfsschalters
18 bzw. =g wird der spannungsempfindliche Schalter 12 bzw. i3 kurzgeschlossen. Im
Ausführungsbeispiel . wird kein unmittelbarer Kurzschluß vorgesehen, sondern zum
Hitzdraht ein Widerstand 2o bzw. 21 parallel gelegt, so daß
der
Erregerstrom geschwächt wird und der Schalter 12 bzw. 13 zu mehr oder weniger verzögertem.
Abfall gebracht wird. Dadurch gelingt es, den Motor bei kleinen Abweichungen der
Spannung vom Sollwert nur absatzweise laufen zu lassen und jeweils den Erfolg des
eingeleiteten Regelvorganges abzuwarten, während bei sehr großen Abweichungen der
Spannung der Motor durchläuft und erst, wenn der Spannungsfehler eine bestimmte
Grenze. unterschreitet, die periodische. Kontaktöffnung erfolgt.
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Insbesondere bei Vakuumumschaltern, wie in der Figur dargestellt,
ist es zweckmäßig, noch kleine Kondensatoren 22 zum Schutz gegen Überspannungen
den Kontakten parallel zu schalten.
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Bei den bisherigen Ausführungsbeispielen wurde das Ansprechen des
Relais in Abhängigkeit von der Spannung bewirkt bzw. das Relais dazu verwendet,
eine Spannung konstant zu halten. Man kann die Anordnung aber auch beispielsweise
verwenden, damit das Relais bei einem bestimmten Strom anspricht . oder z. B. diesen
konstant hält. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise einen Strom durch einen Ohmschen
Widerstand leiten -und von der Spannung dieses Widerstandes den Resonanzkreis mit
den angeschlossenen Schaltern betätigen. Aber auch von anderen Betriebsgrößen kann
man die -Relaisanordnung, abhängig machen, beispielsweise von der Temperatur eines
Ofens. Zu diesem Zweck wird in irgendeiner Weise die Temperaturin eine elektrische
Wechselspannung bzw. einen Wechselstrom umgeformt, welche auf den Resonanzkreis
einwirkt. Auch von anderen technisch-physikalischen Betriebsgrößen kann das Ansprechen
des Relais abhängig gemacht werden, wenn man diese Größen in eine elektrische Wechselspannung
oder Wechselstrom umformt.
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Da der Resonanzkreis auch bei Frequenzänderungen eine sehr starke
bzw. sogar sprunghafte Änderung des Stromes bewirkt, kann man die Anordnungen auch
verwenden, um das Ansprechen des Relais von Frequenzänderungen abhängig zu machen.
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Soll aber das Relais beispielsweise. auf Spannungsänderungen ansprechen
und ändert sich die Frequenz der Spannung, so ist es zweckmäßig, zusätzliche Einrichtungen
vorzusehen, um den Einflüß von Frequenzänderungen zu kompensieren. Zu diesem Zweck
könnte man beispielsweise in Reihe mit dem Resonanzkreis eine frequenzabhängige
Spannung einfügen.
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Während bei der Anordnung nach Fig. = ein Relais dargestellt ist,
welches bei Überschreiten eines bestimmten Stromwertes seinen Kontakt schließt,
könnte man auch ein Relais verwenden, welches bei Überschreiten eines bestimmten
Stromes seinen Kontakt öffnet. Man braucht dann bloß das Hitzdrahtrelais so auszuführen,
daß bei Zusammenziehen des Hitzdrahtes der Kontakt geschlossen wird.
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Während bei der Anordnung nach Fig. q., um einen Kontakt bei Überschreiten
eines bestimmten Spannungswertes zu schließen und bei Unterschreiten eines bestimmten
Spannungswertes . einen anderen Kontakt zu schließen, zwei Resonanzleise vorgesehen
sind, kann man auch, wie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist, mit einem einzigen
Resonanzkreis auskommen. Hier liegen parallel zum Kondensator 2 zwei Relais 3o und
31, von denen das eine einen Arbeitskontakt, das andere einen Ruhekontakt erhält,
das erste also seinen Kontakt schließt, wenn der Strom einen bestimmten Wert überschreitet,
während das zweite seinen Kontakt öffnet, wenn der Strom einen bestimmten Wert überschreitet.
Die Relais werden dann so bemessen, daß der Ansprechwert des ersten etwas höher
liegt als der des zweiten, so daß bei Überschreiten des Ansprechwertes des ersten
der Kontakt des ersten Relais , geschlossen wird,' während ,beim Unterschreiten
des Ansprechwertes des zweiten der Kontakt des zweiten-geschlossen wird. Die Einstellung
eines gewünschten Spannungsunterschiedes zwischen den Ansprechgrenzen beider Relais
kann, zweckmäßig mit einem Widerstand 32 erfolgen, der als Spannungsteiler so geschaltet
ist, daß, während der Vorwiderstand des einen Relais zunimmt, der des anderen in
gleicher Weise abnimmt, so daß der Schließungswiderstand des Resonanzkreises und
damit die Lage seiner Charakteristik möglichst wenig geändert wird... Zur Einstellung
des Reglersollwertes dient ein Spannungsteiler 33,
der- die gesättigte Drosselspule
zwischen den Grenzpunkten des Regelbereiches anzapft.
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Statt zwei Hitzdrahtrelais, von denen das eine einen. Arbeitskontakt
und das andere einen Ruhekontakt besitzt, zu verwenden, könnte man auch ein einziges
-Relais mit einem Umschaltkontakt einführen. Man kann auch zwei Relais mit je einem
Arbeitskontakt versehen und die Schaltung so treffen, wie es in Fig. 6 dargestellt
ist. Hier liegt wieder parallel zum, Kondensator 2 ein Hitzdrahtrelais 3q., welches
einen Arbeitskontakt erhält, also bei Überschreiten eines bestimmten Spannungswertes
anspricht. Das Relais 35, welches gleichfalls einen Arbeitskontakt besitzt, wird
von einer Spannung erregt, welche sich aus der Kondensatorspannung und einem Teil
:der Drosselspannung zusammensetzt. In Fig. 7 ist mit Ul) die Spannung der Drosselspule,
mit UC die Spannung des Kondensators und mit UD die Teilspannung der Drosselspule
bezeichnet, welche zusammen mit der Kondensatorspannung auf das Relais 35 einwirkt.
Sind die beiden Relais genau gleich, so wird man die Bemessung so treffen, daß beim
Strom IN durch den Resonanzkreis sowohl am
Relais 34 wie
am Relais 35 die gleiche Spannung herrscht, wie das in Fig. 7 dargestellt ist. Wird
die Netzspannung und damit der Strom durch den Resonanzkreis größer, so nimmt die
Spannung am Relais 32 zu, und dieses spricht an. Wird die Netzspannung und damit
der Resonanzkreisstrom kleiner, so wird die Spännung am Relais 33 größer, und dieses
spricht an. Die Ansprechwerte sind in Fig. 6 durch stark ausgezogene Ordinaten angegeben.
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Um bei den Anordnungen nach den Fig. 5 und 6 ähnlich wie bei der Anordnung
nach Fig. ¢ zu bewirken, daß der Schalter nach Kontaktgabe wieder beschleunigt seinen
Kontakt öffnet, könnte man zusätzliche Hilfsschalter vorsehen, die bei ihrem Ansprechen
in Reihe mit dem. Hauptschaler liegende Widerstände kurzschließen bzw. öffnen, um
so den Schalterstrom. zu verstärken bzw. zu schwächen.
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Bei der Anordnung nach Fig. q. könnte man auch zwei gleichgeschaltete
Resonanzkreise verwenden, wenn man dem einen Hauptschalter einen Ruhekontakt gibt.
Beispielsweise könnte man den Schalter 13 in der gleichen Weise von einem besonderen
Serienresonanzkreis erregen wie den Schalter 12, wenn man dem Schalter 13 einen
Ruhekontakt gibt. Die Schaltung des Hilfsschalters 13 würde man dann so treffen,
daß bei seinem Ansprechen der Strom durch den Hitzdraht des Schalters 13 verstärkt
wird.