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Resonanzschaltung mit Differentialrelais Um. Relais mit Wechselströmen
bestimmter` Frequenzen oder Wechselströmen 'bestimmter Frequenzbereiche .betreiben
zu können, sind sogenannte Resonanzrelais entwickelt worden, die mechanisch oder
elektrisch abgestimmt sein können. ' Die mechanischen Resonanzrelais haben den Nachteil,
daß ihre Abstimmung und. Justierung schwierig und empfindlich ist, besonders -,v
enn es sich darum handelt, sehr nahe beieinanderliegende Frequenzen durch Resonanzrelais
voneinander zu trennen.
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Es ist auch bekannt, zur Trennung der Wechselströme Siebkreise zu
benutzen, die nur die für ein nachgeschaltetes Relais be-
stimmten Frequenzen
durchlassen. Meist liegt dann zwischen dem Siebkreis und dein Relais noch ein Gleichrichter,
so daß normale Gleichstromrelais .verwendet werden können. Diese bekannten Stellungen
erfordern, wenn eine gewisse Genauigkeit verlangt wird, eine :große Zahl von Induktivitäten
und Kapazitäten, die z.. B. zu Siebketten zusammengeschaltet werden, .
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Es ist .an sich auch bekannt, Resonanzschaltungen mit,Differentialrelais
auszurüsten, von denen mindestens eine Wicklung derart mit Wechselstromwiderständen
zusammengeschaltet ist, daß sie .nur beirr Auftreten einer zugeordneten Erregerfrequenz
erregt bzw. nicht erregt wird. Mit ider anderen Wicklung des Relais: zusammenwirkend
wird dann durch die Erregung bzw. Aberregung dieser Wicklung der Schaltzustand :des
Relais verändert.
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Die bekannten Schaltungen benutzen als Differentialrelais neutrale
Relais. Dies 'hat jedoch den Nachteil, daß es mehrere Frequenzbereiche gibt, innerhalb
von denen das Relais, zum Ansprechen gebracht werden kann. Nimmt man an, daß,das
Relais .durch Stromloswerdemder.einen Wicklung und vom Stromfluß der anderen Wicklung
bei- einer bestimmten Frequenz zum Ansprechen gebracht wird, so wird bei :einer
Frequenzänderung die eine Wicklung zunächst weniger Strom führen. Dafür wird aber
in der anderen Wicklung der Strom steigen. ..Es ergibt sich idadurch die Möglichkeit,
daß das Relais bei zwei oder sogar noch mehr Frequenzen ansprechen kann.
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Gemäß der Erfindung wird als Differentialrelais für eine derartige
Schaltung ein stromrichtungsempfindliches Relais verwendet. Als
solches
kann man ein durch einen Perinanent:. magneten oder eine dritte Wicklung pölarisiertes
Relais. oder ein neutrales Relais mit zwei getrennten magnetischen Kreisen und gemeinsamem
Anker ansehen.
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Besonders zweckmäßig ist eine Schaltung, beider eine der Wicklungen,
die nachstehend als Sperrwicklung bezeichnet wird, derart mit den Wechselstromwiderständen
zusammengeschaltet ist, daß sie im Resonanzfall minimalen Strom führt, während die
andere, als Arbeitswicklung bezeichnete, entsprechend der Zusammenschaltung mit
anderen #Üechselstromwiderständen maximalen Strom führt.
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Man kann aber auch die beiden Wicklungen des Differentialrelais mit
gleicher Windungszahl ausführen, reit gleichen Wechselstromwiderständen zusammenschalten
und die beiden Wicklungen lediglich durch ihre Widerstandswerte voneinander unterscheiden.
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Beide Ausführungsmöglichkeiten haben bestimmte Vorteile, die für besondere
Anwendungsfälle von Bedeutung sind. Diese, Vorteile ergeben sich aus den in .den
Fig. i bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen, die nachstehend beschrieben werden
und denen weitere Merkmale der Erfindung zu entnehmen sind.
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In der Fig. i werden- die Arbeitswicklung A und die Sperrwicklung
S eines magnetisch polarisierten Relais über Gleichrichter von den Steuerwechselströmen
beeinflußt. In Reihe mit der Arbeitswicklung A liegt ein Siebkreis SK, während in
Reihe mit _ der Sperrwicklung S ein Sperrkreis SpK angeordnet ist. Beide Wechselstromkreise
sind auf die Arbeitsfrequenz des Relais abgestimmt. Bei Resonanz tritt also in der
'Wicklung S ein.Minimum, in der Wicklung A ein Maximum des Stromes auf. .Das Relais
legt unter dem Einfluß .der Wicklung A unter Überwindung der magnetischen Vorspannung
um. Wird die Frequenz höher oder niedriger, so ergibt sich im oberen oder unteren
Bereich jedoch -eine Frequenz, bei der .die Wirkungen der Wicklungen S und _A sich
gerade auf---heben. Bei noch höheren oder tieferen Frequenzen, überwiegt die Sperrwicklung.
, 'Ton diesen beiden Sperrpunkten an kann das Relais nicht mehr anziehen., auch
wenn die angelegte Wechselspannung noch so hoch ist. Die Dämpfung wird an den Sperrpunkten
unendlich groß. Die praktisch verwertbare Bandbreite ist natürlich kleiner als der
Frequenzabstand zwischen den Sperrpunkten. Es lassen sich sehr steile Dämpfungsflanken
erzielen, so daß sich innerhalb gegebener-Sperrpunkte relativ breite Arbeitsbereiche
(erzielen lassen.
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Sind- die Anforderungen an die Frequenzgenauigkeit der Schaltung nicht
sehr groß, so kann .man den Parallelschwingungskreis vor der Wicklung S oder den
Reihenschwingungskreis vor flerWicklung Aweglassen. Im ersten Fall wird man die
Zahl der Ampcrewindungen der Wicklung A größer wählen als die Zahl der A.mperewindungen
der Wicklung S, im zweiten Fall. ist das Umgekehrte erforderlich.
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Falls man andere Werte für Drosseln und Kondensatoren benutzt, so
kann man die widerstandsreziproke Schaltung nach Fig. 2 wählen, bei .der parallel
zur Sperrwicklung ein Siebkreis SW und parallel zur Arbeitswicklung ein Sperrkreis
SpK liegt.
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Soll ein im Wechselstromkreis auftretender Gleichstrom abgeriegelt
werden, so kann man einen Kondensator oder Transformator vorschalten. Dabei kann
das übers.etzungsverhältnis des letzteren für die Wicklung S und A verschieden gewählt
werden.
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An Stelle eines magnetisch polarisierten Relais kann man natürlich
auch ein elektrisch vorgepoltes Relais benutzen. Man kann aber auch ein Differentialrelais
besonderer Konstruktion verwenden, bei- dem zwei getrennte magnetische Kreise auf
einen gemeinsamen Anker wirken. Unter Umständen kann man auch auf die vorgeschalteten
Gleichrichter verzichten, jedoch werden dann die Wicklungswiderstände von der Frequenz
abhängig, so daß unterUmständenzusätzliche Dämpfungen, z. B. Parallelwiderstände,
zu den Relaiswicklungen erforderlich sind.
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Die vorbeschriebenen Ausführungsforn ien sind zwar. sehr selektiv
auf die einzelnen Frequenzen einstellbar, haben jedoch den Nachteil, daß das Relais
gesperrt wird, wenn innerhalb des Bereiches der Sperrpunkte ,eine Frequenz auftritt.
Dann kann auch die auftretendeArbeitsfrequenz unter Umständen ein Ansprechen des
Relais nicht zur Folge haben. Dies ist dann ein Nachteil, wenn die einzelnen Relais
nicht nacheinander von verschiedenen Frequenzen, sondern gleichzeitig von den verschiedenen
Frequenzen, beispielsweise zur Auslösung von Signalen, ausgelöst werden sollen.
In diesem Fall- wird :ein gewöhnliches Gleichstromrelais in Differentialschaltungver-.
wendet. In Reihe mit beiden Wicklungen, die über Gleichrichter gespeist werden können,
liegen gleiche Reihenschwingungskreise oder auch je nach der gewünschten Genauigkeit
komplizierte Siebschaltungen. Wegen des Wechselstromwiderstandes muß die Wind ungszahl
beider Wicklungen gleich oder nahezu gleich sein. Jedoch überwiegt der Widerstand
der Sperrwicklung den der Arbeitswicklung, so daß im Resonanzfall die Arbeitswicklung
den größeren Strom führt und das Relais zum Ansprechen bringt. Bei höheren oder
niedrigeren Frequenzen werden
die Widerstände der beiden Kreise
infolge Steigens der Scheinwiderstände der Reihenschwingungskrese immer mehr gleich
groß. Die Dämpfung steigt wieder infolge der Differenzwirkung stark an. Absolute
Sperrpunkte wie bei Ausführung nach Fi.g. i und Fig. 2 gibt ies nicht. Jedoch lassen
sich durch :geeignete Wähl der Windungszahlen oberhalb und unterhalb der Arbeitsfrequenz
je eine Unendlichkeitsstelle der Dämpfung bei endlichen Frequenzen erzielen. Bei
gleicher Windungszahl beider Wicklungen liegen diese Unendlichkeitsstellen bei den
Frequenzen 0 und oo. . Die zu. Fig: 3 widerstandsreziproke Schaltung zeigt Fig:
q.. ' Erwähnt sei noch, daß auch Ausführungsformen mit mehr als zwei Wicklungen
möglich sind. Das polarisierte Relais kann ,z. B. statt der einseitigen Einstellung
mit .einer dritten Wicklung ausgerüstet werden, mit der eine Gleichstrom@Torerregung
in der Sperrrichtung bewirkt wird: Dabei ltgnnten die Arbeitsbedingungen durch einen
Regehviderstand eingestellt werden.
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Weiter können sowohl zwei Sperrwicklungen und zwei Arbeitswicklungen
vorgesehen werden, um die bekannte Sicherheitsschaltung bei Feuermeldeschaltungen
durchzuführen. Die Sicherheitsschaltung läßt sich aber .auch mit zwei Wicklungen
durchführen, wenn die Gleichrichter für die Speisung aus der Schleife und die Speisung
gegen Erde hintereinander geschaltet werden.
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Selbstverständlich können nach dem gleichen Prinzip auch Relais gebaut
werden, die von tiefen Frequenzen aufwärts bis zu einer bestimmten Frequenz ansprechen,
auf höhere Frequenzen dagegen nicht. Sperrkreise sind dann durch Kondensatoren,
Reihenschwingungskreise durch Drosselspulen zu ersetzen. Soll ein Relais auf hohe
Frequenzen ansprechen, auf tiefe dagegen -nicht, müssen Parallelschwingungskreise
durch Drosselspulen, Reihenschwingungskreise durch Kondensatoren ersetzt werden.
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Bei Verwendung entsprechender Siebschaltungen lassen sich auch Relais
mit mehr als einer Ansprechfrequenz bauen.