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Wechselstromrelais zur Verwendung. in Verbindung mit modulierten Tiägerstxömen
Die Erfindung bezieht sich auf Wechselstromrelais zur Verwendung in Verbindung mit
modulierten Trägerströmen, auf deren Modulationsfrequenzen das Relais anspricht,
und setzt sich zur Aufgabe, die Arbeitseigenschaften solcler Relais zu verbessern.
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Ein Wechselstromrelais kann bezüglich gewisser Eigenschaften folgendermaßen
definiert werden: Es stellt eine Anordnung dar, bei der, wenn eine oder mehrere
sinusförmige elektromotorische Kräfte von verschiedenen Frequenzen an .die elektrischen
Klemmen eines elektromechanischen Netzwerkes angelegt werden, durch zwei: mechanische
Glieder für.' ein bestimmtes Zeitintervall -ein elektrischer Kontakt geschlossen
wird. Aus dieser Feststellung kann man folgern, däß irgendwo in -dem System die
wechselnden Kräfte (elektrisch, magnetisch oder mechä: nisch) gleichgerichtet werden
.müssen. Die am meisten verwendete Art des Gleichrichtens wird mittels-eines unpölärisierten
Elektromagneten durchgeführt.
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Wenn eineAnzahl derartiger sinusförmiger elektromotorischer Kräfte
den Klemmen eines solchen Elektromagneten aufgedrückt wird, so erzeugen die resultierenden
Kräfte wechselnde magnetische Flüsse von, entsprechen-,den Frequenzen. Die :gesamte
mechanische Kraft, die auf -,den Anker einwirkt, ist proportional
dem
Quadrat des gesamten Flusses und kann daher in eine Anzahl sinusförmiger Kraftkomponenten
zerlegt werden.
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Zur Erläuterung soll ein Fall aalgenommen werden, der häufig in der
Trägerfrequenztelegraphie auftritt, bei welcher der in der Relaiswindung fließende
Strom folgende Form hat: i=Io#coszut(r+bcoszult). Die resultierende Kraft kann in
melwere sinusförmige Komponenten zerlegt werden, die folgende Frequenzen haben:
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o, 2w, 2 (zu+wi), 2zu+wz,,wl und azu. Wenn der Anker des Wechselstromrelas
den Scheinwiderstand eines mechanischen -Resonanzelementes hat, so kann eine der
obenerwähnten Frequenzkomponente durch Abstimmung des Ankers auf die Frequenz der
gewünschten Komponente ausgewählt werden. Sehr häufig ist es wünschenswert, däs
ursprüngliche Signal in der Frequenz co, wiederzuerhalten. .
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In einigen Anwendungsgebieten, z. B. in der Trägerfrequenztelegraphie,
in der eine . Anzahl verschiedener Träggrfr equenzen verwendet wird, ist' es nötig,
Empfangselemente vorzusehen, die auf die Trägerfrequenzen ansprechen. Einige Unterscheidungen
kann man dadurch erhalten, daß die Induktionswicklung .des Empfangsrelais in Verbindung
mit einem Kondensator auf die Trägerfrequenz abgestellt wird.
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Eine bekannte Anordnung eines elektrisch erregten Resonanzrelais mit
polarisiertem mechanischem Schwingungssystem besteht aus einem mit Wechselstrom
,erregten Elektromagneten, einer in das Feld dieses Magneten ragenden Stahlzunge
und einem Dauermagneten, der die Stahlzunge polarisiert, wobei dem Elektromagneten
zweckmäßig ein Kondensator vorgeschaltet wird, von solcher Größe, daß der elektrische
Teil des Relais auf die ,gleiche Frequenz abgestimmt ist wie das mechanische Schwingungssystem.
Andere bekannte Resonanzrelais haben ein elektrisches`Schi#,irigungssystem, das
auf die Träggrfrequenz abgestimmt ist, und ein mechanisches Schwingungssystem, das
auf die 112ödulatonsfrequenz abgestimmt ist. Solche Relais,-bei denen mit verschiedenen.
Modulationsfrequenzen verschiedene Relais zum Anspieehen gebracht werden 'sollen,
haben den Nachteil, daß sie -bei geringfügigen Impuls zum. Selbstschwingen
.neigen, auch wenn die Modulationsfrequenz nicht gleich ist der- Eigenschwingungszahl
der Zunge. Diese bekannten Anordnungen bieten aber keine 1VTöglichkeit zur Verwendung
für die Zwecke der'Erfindung, da die Modulät.ionsfrequenzen der Trägerwelle entweder
gar nicht oder nicht zuverlässig ausgewertet werden können.
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Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, die Wirkungsweise von Wechselstromrelais
für die Verwendung bei modulierten Träger-- strömen geeignet zu machen bzw. zu verbessern.
Sie erreicht dies ebenfalls durch die Vereinigung einer elektrischen Selektivität
mit einem Resonanzrelais in einer Anordnuirg, - jedoch= dadurch,. da:ß das Relais
ein elektrömagnetisches System besitzt, dessen einer Teil aus ,einem elektrischen,
auf die Trägerfrequenz abgestimmten Erregerkreis und dessen anderer Teil aus einem
sich mit der Trägerfrequenz bewegenden Schwingkörper .gebildet ist, wobei Erregerkreis
und Schwingkörper derart aufeinander zurückwirken, däß ein weitdres Glied- allein
im Takt der Modulationsfrequenzen in Schwingungen gerät.
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Im folgernden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung '-an -Hand
der- .Abbildung beschrieben.
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In der Abbildung ist i ein lamellierter Kern, der die Form einer rechtwinkligen
Schleife?- mit zwei seitlichen Fortsätzen besitzt. Diese seitlichen Fortsätze werden
durch die Zwischenstücke r j und 1s .und die Polstücke 3 und q., aus welchen zwei
Sätze von Polschuhen 5, 6 und 7, 8 herausragen, gebildet. Auf der rechtwinkligen
Schleife :2 ist eine Wicklung g g- aufgebracht,, :die mit einem Kondensator io in
Reihe verbunden ist. Zwischen den Polschuhen 5, 6 und- 7, 8 ist ein U-förmiger Permanentmagnet
ii angeordnet, dessen einer Pol den Luftspalt zwischen den Polschuhen 5 und 6 zum
größten Teil ausfüllt, während sich er andere Pol in dem Luftspalt zwischen den
Polschuhen 7 und 8 befindet. Der Magnet i i ist auf einem elastischen Steg 12 befestigt.
Gegenüber den Polansätzen 3 und q. ist in beliebiger Weise ein Anker 13 befestigt,
der eine Kontaktanordnung trägt. Der Anker ist in Beziehung auf die Polansätze 3
und q. einstellbar befestigt und steuert den Kontakt 16. Die Einstellung des Ankers
wird .durch die Feder 14 -und den Stab 15 bewirkt.
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Der Permanentmagnet i i liefert einen polarisierten Fluß, der in Richtung
der ausgezogenen Pfeile fließt und der die Zwischenstücke 17 und i $ als Rückweg
benutzt.
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Wird ein Wechselstrom an die Klemmen der Wicklung 9 gelegt, so fließt
ein wechselnder Fluß durch die.Schleife 2 über den Luftspalt- zwischen -.den Polschuhen
5 und 6 und durch einen Pol des Magneten. i i hindurch. Hierdurch wird im Zusammenwirken
mit dem polarisierten Fluß .eine schwingende Bewegung des. Magneten hervorgerufen.
Der entgegengesetzte, Pol; der zwischen den Polschuhen
7 und 8
schwingt, erzeugt einen zweiten wechselnden Fluß, welcher durch den Polansatz 3,
über den Luftspalt 2o, durch den Anker 13, über den Luftspalt ig und den
Polansatz q: . zu dem Polschuh 7 zurückverläuft. Dieser Fluß wirkt auf den Anker
13 ein, welcher daraufhin den - Kontakt 16 steuert.
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Der Eingangskrefs des Relais, bestehend aus der Induktionsspule 9
und dem Kondensator io, ist auf die zu empfangende Trägerwelle elektrisch abgestimmt,
während der magnetische Anker ii und seine Befestigung 12, auf dieselbe Frequenz
mechanisch abgestimmt sind. Da durch die Luftspalte ig und 2o kein polarisierender
Flüß fließt, wird der Anker 13 .durch die Demodulationsergebnisse des: angelegten
Stromes betätigt. Als Demodulationsergebnisse werden dabei alle Frequenzen bezeichnet,
die bei der Demodu-Tation auftreten .und mehr oder weniger wesentlich von der Trägerfrequenz
und- Modu-`lationsfrequenz abweichen -können. Unter Modulationsfrequenz sind hier
außer der ursprünglichen Modulierungsfrequenz auch die auf Seite 2 oben angegebenen
Komponenten zu verstehen. Von .diesen Demodulationsergebnissen kann ein bestimmtes
- ausgewählt werden, wobei die Ausgangsankeranordnung (i3, i4., 15) auf dieses
-.Ergebnis abgestimmt ist, um demgemäß den Kontakt 16 zu betätigen.
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Aus der Zeichnung ist ersichtlich,- daß die Lamellierung des Kerns,
der Polschuhe und des Ankers parallel zur Richtung des in ihnen fließenden Flüssen
liegt. Düreh-.diese Ausbildung ist es möglich, die einzelnen Kernbleche durch einen
einzigen Stanzvorgang herzustellen. Wenn es jedoch für die Festigkeit der Anordnung
und: die Bequemlichkeit der Montage wünschenswert ist, so können der Schleifenteil:
und die Polansätze3 und 4 des Kerns von den Zwischenteilen 17 und r8 -getrennt hergestellt
und um einen rechten Winkel gedreht werden, wodurch es ermöglicht wird, daß der
Anker 13 seine Bewegung in vertikaler Richtung ausführt.