DE714364C - Schnell wirkendes elektromagnetisches Relais - Google Patents

Description

Es sind bereits elektromagnetische Relais

bekannt, die aus einem magnetischen Kreis, einer Erregerspule und einem beweglichen Anker bestehen, der in seiner Öffnungslage durch eine Feder gehalten wird. Sobald der Strom in der Spule so- stark wird, daß die magnetische Anziehung die Gegenwirkung der Feder überwindet, wird der Anker angezogen.

In diesem Augenblick ist jedoch die Beschleunigung, die das bewegliche Stück erhält, noch sehr schwach. Ein solches Relais arbeitet verhältnismäßig langsam. Dem Anker wird erst' dann eine wesentliche Beschleunigung erteilt, wenn der Spulenstrom einen Wert erreicht hat, der hoch über demjenigen liegt, der bei Beginn des Ansprechens aufgetreten war.

Es sind verschiedene Anordnungen bekannt, die einen raschen Übergang von der Anfangs- zur Endwirkung axif den Anker bezwecken. Eine der wirksamsten Anordnungen sieht vor, daß der Anker in seiner Ruhestellung durch einen magnetischen Anzug festgehalten wird. Die Wirkung der Betätigungsspule sucht den magnetischen Anzug aufzuheben, bis er schließlich schwächer ist als die Kraft einer Feder oder die Zugwirkung der Spule selbst. In diesem Augenblick beginnt der bewegliche Anker seine Bewegung. Der magnetische Anzug fällt sehr rasch ab; die Betätigungswirkung wächst oder sie bleibt konstant, falls sie von einer Feder herrührt. Für manche Zwecke ist sie jedoch noch zu schwach.

Es ist auch bekannt, dem Eisenkern der Relaisspule einen magnetischen Nebenschluß geringen Querschnittes zu geben, der unterhalb einer bestimmten Erregung den größten Teil des Flusses aufnimmt., oberhalb dieser' Erregung jedoch gesättigt ist. Fig. ι der Zeichnung zeigt schema tisch die Ausführung eines solchen Relais, ι bezeichnet den magnetischen Hauptkreis, der von der Erregerspule 2 zum Teil umschlossen ist. Der Teil 3 bildet den magnetischen Nebenschluß. Andererseits enthält der magnetische Kreis z. B. einen Luftspalt 4. Der Eisenkern trägt Polansätze 8. Eine Feder 6 oder ein ähnliches Mittel -hindert den Anker 5, der magnetischen Anziehung zu gehorchen. Auf diese Weise verharrt der Anker in einer gewissen Entfernung von den Polansätzen 8, die an den Enden von 3 angeordnet sind, so daß die· Luftspalte 7 offen bleibt.

Solange der Teil 3 des magnetischen Kreises ι nicht gesättigt ist, ist der bewegliche Anker 5 nur einer sehr kleinen oder gar keiner magnetischen Anziehung unterworfen. Dieser Anzug· beginnt erst zu wachsen, sobald Sättigung eintritt, dann aber wächst er ganz plötzlich. In diesem Augenblick kommt nämlich der Knick in der magnetischen Kennlinie des Teilstückes 3 zur Geltung. Die Bemessung der Kreise und ihrer Teile bzw. der Luftspalte ist so gewählt, daß der Knick in der magnetischen Kennlinie von 3 genau dann erreicht wird, wenn die Stromstärke in der Spille 2 der Ansprechschwelle des Relais entspricht.

Fig. 2 gibt einen Einblick in den Verlauf der Anzugskräfte, die auf den Anker 5 einwirken, in Abhängigkeit von der Stromstärke der Spule 2. ^4 zeigt den gewöhnlichen Verlauf bei den bekannten Relais ohne Eisenrückschluß, B stellt den Verlauf beim Relais der Fig". 1 dar.

I₀ sei der Wert der Stromstärke in Spule 2,

welcher dem Ansprechbeginn des Relais entspricht. Bei einem üblichen Relais ohne Eisenrückschluß (Kurve A) muß man nun warten, bis die Stromstärke auf I₁ ansteigt; erst bei diesem Wert, der weit über I₀ liegt, arbeitet das Relais gut. Die magnetische Anziehung auf den Anker ist dann von einem Wert F₀ bis F₁ gewachsen.

Nach der Kurve B bleibt die Anziehungskraft Null bis zur Stromstärke I₀' in Nähe von /₀, dann vergrößert sich die Anziehung sehr rasch bis zum Wert F₁, der einer Stromstärke I₁ entspricht, welche dicht über I₀ liegt. Von I₀ ab ist die Beschleunigung des Ankers bedeutend, und das Relais kann in kürzester Zeit seinen Hub beendet haben. /^ bedeutet die Gegenwirkung" der Feder 6 oder eines- anderen Mittels. Man sieht auch.

daß die Kurve B die waagerechte Linie .R unter größeren Winkeln schneidet als die Kurve A Daraus folgt, daß der Ansprechpunkt bei Relais nach Kurve B genauer festliegt als bei den Relais ohne Knick in der Anzugskennlinie.

.Wenn vorauszusehen ist, daß die Stromstärke sehr schnell anschwillt, ist es erwünscht, den Ansprechwert etwas vorzuverschieben, um die Arbeitszeit des Relais zu kürzen. Dies ist z. B. der Fall bei Schutzrelais, welche bei Überstrom infolge von Kurzschlüssen einen Schalter betätigen sollen. Wenn man bei Relais den Augenblick des Ansprechens vorverlegen will, schaltet man üblicherweise Selbstinduktionsspulen parallel zur Erregerspule des Relais. Dabei erreicht man, daß der Augenblick des Ansprechens nicht mehr von der Stärke des Erregerstromes, sondern von der Ableitung der Stromstärke nach der Zeit abhängt. Es kann daher ein schnelles Anwachsen der Stromstärke, trotzdem nur eine kleine Amplitude auftritt, ein Ansprechen des Relais fälschlich hervorrufen.

Erfindungsgemäß wird der Nebenschluß des magnetischen Relaiskreises in parallele Zweige unterteilt, von denen mindestens der eine Zweig eine bzw. mehrere Kurzschlußwindungen trägt. Auf diese Weise kann man durch eine geringe Verlegung der Ansprechschwelle eine Beträchtliche Raschheit des Ansprechens erzielen. Gegen heftige Änderungen unterhalb dieser gewählten Schwelle bleibt das Relais unempfindlich.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung. Das Kurzschlußstück 3 des magnetischen Kreises ist in zwei parallele Teile unterteilt, die mit 9 und 10 bezeichnet sind. Eine oder mehrere Kurzschlußwindüngen 11 umschließen einen dieser Zweige, z. B. 10. Die Abmessungen von 9 und 10 sind so gewählt, daß die gewünschte Kennlinie erzielt wird, z.B. die Kurve C in Fig. 2, die bei raschen Schwankungen der Erregung in Betracht kommt.

Bei stabilen Verhältnissen oder langsamer Änderung ist die Wicklung 11 unwirksam. Die beiden Teile 9 und 10 des magnetischen Hauptkreises arbeiten dann parallel, und man erhält die Kurve B in Fig. 2. Ändert sich der Strom in der Spule 2 schnell, so nimmt der Zweig 9 fast den ganzen Fluß des Kreises 1 auf. Der Zweig ι ο ist durch die Wicklung 11 gegen den Flußdurchgang stark gesperrt, aber auch die Luftspalte 7 und der Anker 5 sind zunächst von einem schwachen Fluß durchströmt. Sobald aber der Teil 9 gesättigt ist, sucht sich der weiter anspringende Fluß den Weg 7, 5, 7, da er stets das Hindernis 11 umgehen muß. Die Abmessungen des Zweiges 9

sind verschieden von denen des ungeteilten Stückes 3 gemäß Fig. i, und der Ansprechwert ist auf I₀' rückverlegt, von wo aus die Kurve C in Fig. 2 steil hinaufschnellt.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist der Anker 5 durch eine Feder 6 gegen die magnetische Anziehung gehalten. Die erfindungsgemäßen Anweisungen sind jedoch genau so gut -auf Relais anwendbar, welche andere Gegenkräfte benutzen, z. B. einen magnetischen Anzug, dessen zurückhaltende Kraft sehr rasch auf einen kleinen Wert abfällt, nachdem der Relaisanzug begonnen hat. Vorteilhaft wird nur eine solche Feder benutzt, bei welcher die Haltewirkung sehr rasch abnimmt, sobald der Anker der magnetischen Anziehung folgt. Man könnte hierzu die bekannten Anordnungen mit Überschreitung des Totpunktes anwenden.

In jedem Falle sind die Entfernung, die der be\vegliche Relaisteil zu durchlaufen hat, und die bewegte Masse möglichst gering zu halten. Für die magnetischen Nebenschlüsse wird vorteilhaft ein Werkstoff, z. B. eine Eisen-Nickel-Legierung, verwendet, dessen Magnetisierungskennlinie bei der Sättigung einen scharfen Knick aufweist.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schnell wirkendes elektromagnetisches Relais, dessen Magnetkern einen bei einer bestimmten Erregung der Relaisspule gesättigten Nebenschluß besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschluß des magnetischen Kreises aus parallel geschalteten Zweigen besteht, von denen mindestens der eine Zweig eine bzw. mehrere Kurzschlußwindungeri trägt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen