-
Elektromagnetisches Regelrelais der Weicheisenbauart mit drehbarem
Anker Zur Steuerung der Regeleinrichtungen von Transformatoren .können jelektromagnetische
Regelrzlais der Weicheisenb.auart verwendet werden, die die Spannung des Transformators
" überwachen und Spannungsänderungen durch entsprechende Einsteuerung des Transformatiorübersetzungsverhältnisses
ausgleichen. Um ein wildes Aufundabregeln .des Transformators zu vermeiclen,-müssen
derartige Apparate so :ausgeführt. sein, daß sie zwischen einer einem gewissen .Überwert
der Spannung entsprechenden Endstellung und .einer einem gewissen Unterwert der
Spannung-entsprechenden Endstellung seine Mittelstellung, d: h. .einen gewissen
Toleranzbereich, haben, in dem die Spannung [ohne Nachregelung schwanken darf. Damit
ferner .derartige Relais Bohne Zwischenschaltung von _ Schützen, Verstärkern to.
dgl. möglichst unmittelbar das Regelwerk des Transformators -steuern können, muß
man ihnen ein verhältnismäßig hohes Drehmoment geben, so daß sie in der Lage-sind,
auch Schalter mit größeren Durchgangsströmen zu. betätigen. Ferner soll das Relais
einen möglichst kleinen Eigenverbrauch haben, um unnötige Energieverluste` zu-vermeiden.
_Trotzdem. soll- -das Relais. hochempfindlich: _sein, _damif_-sich:_ schon
- bei geringfügigen Spannungsänderungen große Anker-bzw. Schaltwege ergeben,
insbesondere soll der Empfindlichkeitsgrad bzw. der Toleranzbereich des Relais ,auch
,einstellbar sein.
-
Erfindungsgemäß erhält das Regelrelais, das im wesentlichen - der
bekannten Weicheisenbauart mit drehbarem Anker entspricht und das mit Rücksicht
auf geringen Stromverbrauch einen möglichst guten Eisenrückschluß hat, einen .vorzugsweise
;einstellbaren, aber während des Betriebes feststehenden magnetischen Nebensch luß
zum Anker. Um den Haltebereich der Relaisankerendstellungen zu erweitern, erhält
das. Magnetgestell gemäß der weiteren Erfindung Hilfswicklungen, die in denAnkerendstellungen
durch das vomAnker betätigte Schaltorgan eingeschaltet -.erden.
-
Außer den beiden genannten Endstellungen hat das Relais stabile Zwischenstellungen,
in denen kein Schaltvorgang erfolgt. Der Drehwinkel des Drehankers hängt in diesen
stabilen Zwischenstellungen von der Höhe der an die Relaiswicklung angelegten Spannung
ab.
-
Magnetische Nebenschlüsse zu Relaismagnetsystemenoder zu Relaisankern
sind bekannt bei Relais, die keine stabilen Zwischenstellungen haben, deren Anker
vielmehr nur zwei- Endstellungen einnehmen. Mit derartigen
Nebenschlüssen
kann man z. B. den Einffuß von Temperaturänderungen auf Relaismagnetsysteme verringern,
odcr man kann damit die Ausklinkstromstärke für die Be" tädgungsrelais von Gieichstromschnehsch:.'@='
Lern einsteilen. Es handelt sich also in allen diesen k älien nicht um Regelrelais,
mit denen man Netzspannungen selostLä,ig regeln kann.
-
Das ernndungsgemäBe Relais bietet folgende Vortehe: uer Anker selbst
wird magnetisch entlastet, da er nicht mehr den Gesamtfluß des Relais zu führen
braucht. Er kann also schwächer bemessen werden, wodurch auch die durch evtl. Unsymmetrien
hervorgerufenen mechanischen Beanspruchungen der Lager oder Achse verkleinert werden.
Da ferner der zwecks Erzielung geringen Wattverbrauches erforderliche gute hisenrückschluß
schon durch den magnetischen Nebenschluß hergestellt ist, kann der magnetische Widerstand
des durch den Anker gehenden Kraftlinienpfades größer gemacht werden. - Dadurch
ergibt sich der Vorteil, daß man mit größeren Luftspalten arbeiten kann. Dies ist
für die Massenfabrikation insofern besonders günstig, als es dann ,auf kleine Formabweichungen
an der Poloberfläche des Ankers und Ständers weniger ankommt. Am besten wird der
magnetische Nebenschluß an irgendeiner Stelle zwischen der Erregerwicklung und dem
Anker angeordnet. Er fängt dann die, Streulinien der Wicklung ab und verhütet die
Entstehung von einseitig auf den Anker einwirkenden Magnetzugkräften. Der Hauptvorteil
des magnetischen Nebenschlusses liegt aber darin, daß er eine wesentlich höhere
Empfindlichkeit des Relais bewirkt, und zwar in dem Sinne, daß schon verhältnismäßig
kleine Spannungsänderungen große Ankerwege bei verhältnismäßig großem Drehmoment
ergeben. Außerdem kann durch Veränderung des magnetischen Widerstandes im Nebenpfad,
also durch Verstellung eines Nebenschlußteiles o. dgl., die. Empfindlichkeit, des
Relais leicht eingestellt werden.
-
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden: Fig.
i zeigt im Schema den magnetischen Teil des Relais, Fig.2 den vom Relais gesteuerten
Schalter mit dem Schaltbild der Hilfswicklungen.
-
i ist das Ständerblechpaket mit der Erregerwicklung 2, dem magnetischen
Nebenschluß 3, den Hilfswicklungen ¢, 5 und den zylindrischen Polflächen 6. 7 ist
der um die Achse 8 drehbare Anker, auf den als Rückzugskraft die Feder 9 einwirkt.
In dem Bereich zwischen den Punkten A. und B des Ankerumfangs ,ändert sich der Polflächenabstand
zwischen Ständer und Anker nach einer Hyperbelfunktion. Mit der Achse 8 ist das
Quecksilbersc'haltröhr io mit dem Quecksilber i i und den Schaltelektroden 12 bis
i q. verbunden. Die Schaltelektroden i2, 13 steubeispielsweise die Schutzwicklungen
15 für Regeleinnchtung eines Transformators ädgl., ferner die Hilfswicklungen
q., 5, die für den Anker zusätzliche Momente ergeben. in dem Augenblick, wo das
Quecksilber i i eine der Schaltelektroden 12 bzw. 13 berührt. Die Wicklungen Sand
derart abgeglichen, daß die von ihnen hervorgerufenen zusätzlichen Momente wenigstens
annähernd die durch die Kontaktbetätigung des Schalters erzeugten Störmomente ausgleichen.
Bei Quecksilberschaltern ergeben sich diese Störmomente dadurch, daß bei Berührung
von Elektrode und Quecksilber wegen der Elektrodenverquickung das Quecksilber herangezogen
wird und bei der Kontaktöffnung an den Elektroden haften zu bleiben versucht.
-
In Fig. i ist das Relais in der dem Unterwert der Spannung entsprechenden
Endstellung gezeichnet. In diesem Fall wäre beispielsweise der -Kontakt bei der
Elektrode 12 geschlossen, und das Regelwerk des Transformators würde auf Höherregelung
der Spannung eingesteuert sein. Sobald die Spannung ansteigt, dreht sich der Anker
7 im Sinne des eingezeichneten Pfeiles, bis schließlich der Kontakt an der Elektrode
12 unterbrochen wird. Dabei wird außer der .einen Schützwicklung 15 auch
die Hilfswicklung q. - abgeschaltet. Das Relais befindet sich jetzt in einer einem
gewissen Toleranzbereich entsprechenden Mittelstellung, in der das Regelwerk des
Transformators nicht betätigt wird. Steigt nun beispielsweise infolge Abschaltung
einiger Verbraucher die Spannung über den Normalwert an, so dreht sich der Anker
; im Sinne des eingezeichneten Pfeiles so weit, daß nunmehr der Kontakt an der Elektrode
13 geschlossen und dadurch neben der Hilfswicklung 5 die eine der Schutzwicklungen
15
für das Regelwerk eingeschaltet wird. Dadurch. wird das Regelwerk im Sinne
einer Abwärtsregulierung der Spannung so lange betätigt, bis infolge Absinkens der
Spannung der Relaisanker 7 wieder in die Mittelstellung gelangt und der Kontakt
an der Elektrode 13 unterbrochen wird. Der Toleranzbereich kann ohne Verstellung
der Elektrodenkontakte 12, 13 lediglich durch Änderung des magnetischen Widerstandes
im Nebenschlußpfad3 eingestellt werden. Man kann beispielsweise den magnetischen
Nebenschluß 3 drehbar oder verschiebbar lagern und an der Versteileinrichtung eine
Skala anbringen, die unmittelbar den Empfindlichkeitsgrad bzw. den Toleranzbereich
-erkennen läßt.
Die vorteilhafte Wirkung des magnetischen Nebenschlusses
läßt sich am besten so @erklären, daß der Nebenschlußpfad, von seiner Einstellbarkeit
abgesehen, @e.nen konstanten, der Ankerpfad aber einen veränderlichen magnetischen
Widerstand hat und daß sich infolgedessen Spaxnungsänderungen an der Wicklung 2,
die entsprechende Änderungen des Gesamtflusses hervorrufen, prozentual viel stärker
auf den Ankerpfad ,auswirken, als wenn der magnetische Nebenschluß nicht vorhanden
wäre.
-
Die Hyperbelfunktion für den Polflächenabstand zwischen Anker und
Läufer hat noch den besonderen Vorteil, daß der von der Wicklung 2 aufgenommene
Strom bei allen Ankerstellungen praktisch konstant ist. Man ist infolgedessen in
der Lage, durch Vorschaltung eines Ohmschen Widerstandes und eines Spannungsteilers
oder regelbaren Transformators den Empfindlichkeitsgrad und den Meßbereich den jeweiligen
Verhältnissen bequem anzupassen.
-
Außer - für Spannungsregelzwecke können derartige -Relais .auch m
einem bestimmten Bereich zur Spannungsmessung oder zur Registrierung der Spannungsschwankungen,
also beispielsweise für den Antrieb einer Registriereinrichtung, verwendet werden.
Insbesondere ist der Apparat auch zur Einregelung konstanter Stromstärke geeignet.
Auch andere physikalische Größen, wie Strömungen von Wasser, Dampf, Wärme @o. dgl.,
können mit diesem Relais geregelt werden, wenn man auf das Relais eine Spannung
oder einen Strom einwirken läßta der in bekannter Weise, z. B. durch Venturirohre
und gesteuerte Widerstände, von diesen Grölen abgeleitet ist.