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Schaltungsanordnung zur Beeinflussung der normalen Ankerbewegung von
Elektromagneten mittels Kondensatoren Die .Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
für Elektromagnete und -bezweckt, die durch die mechanische und elektrische Bemessung
eines Elektromagneten gegebenen normalen Ankerbewegungen hinsichtlich des zeitlichen
Ablaufes derselben ohne Veränderung dieser Bemessungen zu beeinflussen.
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Diesbezüglich sind bereits Anordnungen bekanntgeworden, in denen eine
solche Beeinflussung der Ankerbewegung, sei es beschleunigend oder verzögernd wirkend,
durch Kondensatoren erzielt wird, die dauernd parallel zu dem Elektromagneten geschaltet
sind.
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Weiterhin sind zur Beschleunigung der normalen Ankerbewegung eines
Elektromagneten Anordnungen geschaffen worden, in denen Kondensatoren dauernd in
Reihe mit dem Elektromagneten eingeschaltet sind oder ein Kondensator zur Wicklung
des Elektroinagneten vorübergehend hinzugeschaltet wird.
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Bei den vorstehend genannten Anordnungen werden zur Beeinflussung
der Ankerbewegung hinsichtlich des zeitlichen Ablaufes derselben ungeladene Kondensatoren
verwendet. Gelangen geladene Kondensatoren zur Anwendung, so werden diese entweder
dauernd in Reihe mit einer weiteren Wicklung des Elektromagneten geschaltet und
beschleunigen die Ankerbewegung oder sie werden durch einen -eigenen Kontakt des
Elektromagneten in einen über eine weitere Wicklung des Elektromagneten verlaufenden
Entladekreis eingeschaltet und verzögern die Ankerbewegung des Elektromagneten.
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Der zeitliche Ablauf der Ankerbewegung ist somit bei diesen _Inordnungen
durch die Bemessungen des Elektromagneten und des Kondensators bestimmt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zeigt nun einen Lösungsweg, bei dein
der zeitliche Ablauf der Ankerbewegung noch durch ein anderes Element beeinflußt
werden kann. Dieser Lösungsweg besteht darin, daß im Erregerstromkreis des Elektromagneten
in Reihe mit den Wicklungen desselben ein Widerstand liegt, welcher eine Aufladung
des parallel zu ihm oder zu den Wicklungen des Elektromagneten liegenden Kondensators
auf eine der Spannungsv erteilung zwischen den Wicklungen und dem Widerstand entsprezhende
Teilspannung ermöglicht, welche bei durch Kontakte einer Schalteinrichtung beirktem
Schließen oder Öffnen des Erregerstromkreises des Elektromagneten und Umschaltung
des auf die Teilspannung aufgeladenen Kondensators von seinem Ladestromkreis auf
einen Entladestromkreis den in diesem Entladestromkreis liegenden Elektromagneten
beeinflußt.
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Neben der Möglichkeit, je nach der Richtung des el:ektrostadschen
Feldes des mit
dem Elektromagneten zusammenzuschaltenden Kondensators
die normale Ankerbewegung des Elektromagneten zu verzögern und zu beschleunigen
bzw. durch entsprechende Wahl > des Zeitpunktes der Zusammenschaltung eint Beschleunigung
oder Verzögerung der Ankerbewegung entweder bei dem Anzug oder Abfall des Ankers
des Elektromagneten zu erzielen, gestattet die erfindungsgemäße Anordnung eine einfache
Änderung des zeitlichen Ablaufes der Ankerbewegung des Elektromagneten durch entsprechende
N'erätiderutig des für die Ladespannung maßgeblichen Widerstandes.
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In den Fig. i bis 9 sind verschiedene Ausführungsformen des Lösungsgedankens
dargestellt, von denen die Anordnungen der Fig. i und 5 einen verzögerten Ankerabfall.
die Fig. 2 und 6 einen verzögerten Ankeranzug, die Fig. 3 einen beschleunigten Ankerabfall
Lind die Fig. 4. und 7 bis 9 eitlen beschleunigten Ankeranzug ermöglichen.
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Außerdem sei allgemein bemerkt, daß in sämtlichen Ausführungsbeispielen
die Schaltkontakte x1, x. bzw. .r;3 usw. durch eine beliebige Schalteinrichtung,
z. B. ein besonderes Relais X gemäß Fig. 8 oder eine Taste Z gemäß Fig. 9, betätigt
werden können. Es sind, da dies für die Erfindung unwesentlich ist, in den Fig.
i bis 7 nur die Kontakte einer solchen Schalteinrichtung wiedergegeben. Weiterhin
ist in allen Figuren die Wicklung des Elektromagneten, dessen Ankerbewegung zeitlich
beeinflußt werden soll, mit 1' bezeichnet. Diese kann aber auch aus mehreren, z.
B. zwei Wicklungen I' i und 1'i, bestehen, wie die Fig. 5 bis 7 und 9 -zeigen. Ferner
ist finit C der Kondensator, der im geladenen Zustand mit dem Elektromagneten 1'
über die Kontakte der Schalteinr iclitung X zusammengeschaltet wird, bezeichnet.
Schließlich sei noch erwähnt, daß die Bemessung der Widerstände lf'il und U'i..
der Kondensatoren C und die Wahl der Kondensatorenladespannungen in den verschiedenen
Schaltungsanordnungen die Kondensatorströme und die Zeit der Kondensatorladung bzw.
-entladung und damit den zeitlichen Ablauf der Ankerbewegung beeinflußt.
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Es ist weiterhin zu bemerken, daß in den Fig. i bis 7 zur Ladung
des Kondensators und Betätigung des Elektromagneten dieselben Stromquellen benutzt
werden, während Fig. 8 ein Beispiel dafür zeigt, daß sich die Ladung des Kondensators
auch durch die zur Betätigung des Elektromagneten I' dienende Stromquelle El und
noch weitere in Reihe zu dieser in den Ladestromkreis geschaltete Stromquellen E.
vornehmen läßt. Schließlich ist in der Fig. 9 eine Anordnung dargestellt, bei der
zur Ladung des Kondensators C und zur Betätigung des Elektromagneten I' verschiedene
Stromquellen benutzt werden.
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Ein weiteres besonderes Alerkmal der Ausführungsbeispiele der Fig.
i bis .l. und 8 bestellt darin, daß bei Betätigung der Schalteinrichtung zur Änderung
des Schaltzustandes des Elektromagneten I' der - Kondensatorstrom 4 durch die ganze
Wicklung des Elektromagneten zur Wirkung kommt. Im Gegensatz hier-@. zu fließt in
den Ausführungsbeispielen der Fig. 5 bis 7 und 9 der Kondensatorstroin bei Betätigung
der Schalter :vl, .l-. bzw. x;; nur durch eine von mehreren Wicklungen des Elektromagneten.
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Im besonderen zeigt Fig. i eine Schaltungsanordnung zur Verzögerung
der Ankerbewegung beim Abfall.
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Die Stromquelle Z erregt über den Widerstand Zf'i, und den geschlossenen
Schalt er x,
den Elektromagneten I'. Der Kondensator C liegt während der Erregung
des Elektromagneten 1' über den Schalter :r-, parallel zu dieseln und lädt sich
längs des Spannungsabfalles der Wicklung des Elektromagneten auf. Wird durch eine
Schalteinrichtung, z. 11. ein besonderes Relais X, wie in Fig.8, oder eine Handtaste
Z, wie in Fig. 9, der Stromkreis des Elektromagneten durch öffnen des Schalters
.l-1 unterbrochen, so- wird gleichzeitig der Kondensator C durch den Umschalter
x. von seinem Ladekreis, nämlich dem Kreis E-11"il-:ri C-X.- E, abgeschaltet
und mit seiner Ladung mit der ':Magnetwicklung I` über Widerstand Wil und Stromquelle
E in Reihe geschaltet. Der Kondensatorstrom erzeugt hierauf in dem Elektromagneten
ein Magnetfeld, das dein bisherigen durch den Erregerstroh verursachten Magnetfeld
gleichgerichtet ist. Hierdurch wird der Anker des Elektromaglieten Y noch. weiterhin
in angezogener Lage gehalten. Der Anker des Elektromagneten fällt ab, sobald der
in bekannterWeise abklingende Kondensatorstrom unter den Wert der Ankerabfallstromstärke
sinkt. Die Zeit der durch diesen Kondensatorstrom erzielten Verzögerung der Ankerabfallbewegung
richtet sich, wie bereits angegeben wurde, nach der Bemessung des Widerstandes U'il,
des Kondensators C und der Kondensatorladespannung.
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In Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, in welcher der
Erfindungsgedanke zur Erzielung einer verzögerten Ankerabzugsbewegung angewendet
wird.
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Im unerregten Zustand des Elektromagneten wird der Kondensator C im
Stromkrc:s Batterie E, Widerstand bYil, Umschalter .1-., Kondensator C, Widerstand
Wi.,, Wicklung I' des Elektromagneten, Batterie E aufgeladen. Während der Elektromagnet
bei x1 eingeschaltet wird, wird gleichzeitig durch den Umschalter.r. der geladene
Kondensator von
seinem Ladekreis abgeschaltet und in einen Entladekreis
über die Wicklung Y des Elektromagneten gelegt, in welchem hierauf ein in bekannter
Weise nach Maßgabe der Kondeni satorspannung des Kondensatorfassungsvermögens und
des Widerstandes im Kondensatorkreis bedingter, zeitlich abklingender Kondensatorstrom
zu fließen beginnt, der dem Batteriestrom in der Wicklung des Elektromagneten anfangs
stark, später schwächer entgegenwirkt. Hierdurch wird der Aufbau des vom Batteriestrom
herrührenden Magnetfeldes und damit die Anzugsbewegung des Ankers des Elektromagneten
Y verzögert.
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Fig. 3 enthält ein Ausführungsbeispiel, in welchem eine Beschleunigung
des Ankerabfalles durch Anwendung des Erfindungsgedankens erzielt wird.
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Es findet dabei ähnlich dem Ausführungsbeispiel der Fig. i während
der Erregung des Elektronmagneten durch den Batteriestrom eine Aufladung des Kondensators
C durch den Spannungsabfall längs des Widerstandes Wil über die Schalter x1 und
x2 statt. DerErregerstrom wird bei Betätigen der Schalteinrichtung durch Öffnen
der Schaltstelle x1 unterbrochen und der Kondensator C durch Umschalter x. von seinem
Ladestromkreis ab-und mit der Wicklung Y des Elektromagneten zusammengeschaltet.
Da der Kondensator mit .der entgegengesetzten Polarität wie der in der Fig. i dargestellte
aufgeladen ist, wird in diesem Falle ein Magnetfeld erzeugt, das den Abbau des im
eingeschalteten Zustand der Magnetspule bestehenden Magnetfeldes beschleunigt.
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Fig.4 zeigt ein Schaltungsbeispiel, in welchem man durch Anwendung
des Erfindungsgedankens eine- Beschleunigung der Ankeranzugsbewegung bei der Einschaltung
des Elektromagneten erhält.
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Der Kondensator C wird im ausgeschalteten Zustand der Wicklung Y des
Elektromagneten über den Umschalter x2, Widerstand Wil und Widerstand
Wie durch die Stromquelle E aufgeladen. Bei Einschaltung der Wicklung Y des
Elektromagneten über den Schalter x1 wird der Kondensator über 'Umschalter x2 von
seinem Ladekreis abgeschaltet und mit seiner Ladung parallel zur Wicklung Y des
Elektromagneten gelegt. Da der Kondensatorstrom dieser Schaltungsanordnung durch
die Wicklung Y genau im entgegengesetzten Sinne fließt wie xn. der Schaltungsanordnung
gemäß Fig, a, unterstützt der Konden_satorstrom den Aufbau des Magnetfeldes des
Elektromagneten Y. Die Bewegung des Ankers des Elektromagneten wird daher dem Kondensatorstrom
entsprechend beschleunigt. Die Fig. 5 bis 7 stellen den Fig. i bis q. entsprechende
Schaltungsanordnungen dar, in denen sich die Ladung der Kondensatoren C in gleicher
Weise abspielt wie in den Fig. i bis .4, jedoch mit dem Unterschied, daß bei Änderung
des Schaltzustandes der Kondensatorstrom jeweils nur auf eine Wicklung YII des Elektromagneten
einwirkt. Es werden dabei, wie bereits erwähnt wurde, in Fig. 5 eine Abfallverzögerung,
in Fig.6 eine Anzugsverzögerung, in Fig.7 eine Anzugsbeschleunigung der Ankerbewegung
durch Einwirkung des Kondensatorstromes erzielt.
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Die Fig. 8 und 9 enthalten, wie einleitend bereits bemerkt wurde,
zwei Schaltungsanordnungen, in denen neben der Darstellung des Erfindungsgedankens
noch zwei Schalteinrichtungen zur Betätigung der Stromkreise von Elektromagneten
dargestellt sind.
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Es zeigt das Ausführungsbeispiel der Fig. 8 eine aus einem Relais
X bestehende Schalteinrichtung, die über den Kontakt x1 den Schaltzustand des Elektromagneten
Y und über den Umschalter x2 die Ladung des Kondensators C über den Ladekreis Batterie
El, Widerstand Wie, Zusatzstromquelle E2, Widerstand Wil, Umschalter x2 sowie
die Entladung des Kondensators C über den Umschalter x2 und die Wicklung Y des Elektromagneten
beherrscht. Infolge der zusätzlichen Stromquellen E2 kann sich der Kondensator C
auch auf eine andere Spannung aufladen, als es durch Verwendung der den Elektromagneten
betätigenden Stromquelle El allein erreichbar wäre. Durch Wahl geeigneter Spannungen
der Stromquellen El und E2 hat man es in der Hand, über die bisher gegebenen Möglichkeiten
hinaus eine zeitliche Beeinflussung der Ankerbewegung zu erzielen, die in Fig. 8
dazu benutzt wird, die Anzugsbewegung des Ankers des Elektromagneten Y beim Einschalten
zu beschleunigen.
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Schließlich enthält das Ausführungsbeispiel der Fig.9 noch eine Ausführungsform,
in welcher die den Schaltzustand des Elektromagneten beherrschende Schalteinrichtung
durch eine Taste L dargestellt wird. Im Ruhezustand wird der Kondensator C über
den Umschalter x2 und den Widerstand Wil durch die Stromquelle E4 geeigneter Spannung
aufgeladen. Bei Tastenbetätigung wird der Stromkreis des Elektromagneten über die
beiden Wicklungen Y, und YII, die Stromquelle E3 und den Widerstand Wie durch
Kontakt x1 geschlossen. Gleichzeitig kommt die Ladung des Kondensators über den
Umschalter x2 auf Wicklung YII des Elektromagneten zur Wirkung und ruft nach Maßgabe
des Ladezustandes des Kondensators C und des Widerstandes im Kondensatorentladekreis
eine zeitliche Beeinflussung der Ankerbewegtin
- hervor, die im
vorliegenden Falle eine ßesclileunigung der.3nl;eranztigsliewegung ist.
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Die zur Änderung des Schaltzustandes eines Elektromagneten dienende
Schalteinrichtung X oder Z kann aber auch irgendwie beliebig anders ausgeführt sein,
ohne daß sich dabei in der Anwendung des Erfindungsgedankens etwas zu ändern braucht.
Dabei ist es u. L'. auch wünschenswert, die Betätigung der Schalter x, und x. zu
verschiedenen Zeitpunkten erfolgen zu lassen.