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Elektromagnetisches Relais mit Verstärkerdrossel Die Erfindung bezieht
sich auf ein. elektromagnetisches Relais, das schon auf sehr kleine Steuerleistungen
Kochempfindlich anspricht. Gemäß der Erfindung ist das dadurch erreicht, daß der
Relaisanker in den magnetischen Kreis einer Magnetverstärkerdrossel eingeschaltet
ist in der «'eise, daß er durch den magnetischen FluB des Drosselstromes, der durch
Änderung der Permeabilität des Drosselkernes mittels einer Gleich-oder Wechselerregung
steuerbar ist, betätigt wird.
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Ausführungsbeispiele für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens
sind in der Zeichnung dargestellt.
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Ire Fig. r ist der Anker i eines polarisierten Relais mit den beiden
Magnetkernen 2.; 3. um eine Achse 4 drehbeweglich angeordnet. Die beiden Magnetkerne
sitzen auf einem Ringkern S, der einen Luftspalt 6 aufweist, in den
der
Relaisanker i-hineinragt. Auf dem Ringkern 5 sind die beiden Wicklungen 7, 8 angeordnet,
die über Gleichrichter 9, io aus einer Wechselstromquelle i i in der Weise gespeist
sind, daß die Wicklung 7 von der einen Halbperiode und die Wicklung 8 von der anderen
Halbperiode des Wechselstromes durchflossen ist. Der Wicklungssinn der beiden Wicklungen
ist derart gewählt, daß die von den periodisch veränderlichen Strömen der beiden
Wicklungen erzeugten Gleichflüsse gleichsinnig verlaufen. Auf dem Schenkel 12 des
Ringkernes-5 ist.eine Wicklung 13 angeordnet, die beispielsweise- Ton` einem in
der Zeichnung nicht. dargestellten@Gleichstromgeber gespeist Der Ringkern 5, der
vorzugsweise aus hochpermeablem Stoff. besteht, mit den beiden Wicklungen 7, 8 stellt
eine Magnetverstärkerdrossel dar, die auf dem an sich bekannten Prinzip der Steuerung
des Drosselstromes durch Beeinflussung der Permeabilität der Spulenkerne mittels
einer in den Kernen erzeugten Steuererregung beruht. Der die Drosselwicklungen 7,
8 durchfließende Arbeitsstrom ist ein periodisch veränderlicher Gleichstrom, dessen
Gleichstromanteile die durch die Pfeile 1q., 15 versinnbildeten Arbeitsgleichflüsse
erzeugen. Eine derartige Anordnung weist eine hohe Empfindlichkeit auf, weil der
Gleichstromanteil im Sinn einer Eigengleicherregung, also im Sinn einer inneren
Rückkopplung wirkt, durch welche die Permeabilität des Ringkernes verringert und
dadurch der induktive Widerstand. der Drossel herabgesetzt wird.
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Fließt in der Steuerwicklung ein Steuergleichstrom in der Weise, daß
die durch ihn erzeugte Steuererregung gleichsinnig mit den Arbeitsgleichflüssen
der beiden Wicklungen j, 8 verläuft, wie durch den Pfeil 16 angedeutet ist, so wird
durch diese Steuererregung die Permeabilität des Ringkernes noch weiter verringert
und damit auch der induktive "@`iderstand der beiden Drosseln noch weiter herabgesetzt.
Das bedeutet, daß die die beiden Wicklungen durchfließenden Ströme anwachsen und
damit auch die durch diese Ströme erzeugten Gleichflußanteile ansteigen. Durch die
Wirkung dieses vergrößerten Gleichflusses wird der Relaisanker i, der mittels einer
Feder 1; an eine Ausgangslage l`efesselt ist, entgegen der @#-irlcung der Fesselt:n`sfeder
um- legt.
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Die Atiordnunder leiden 1Vicklungen 7, 8 hat den Vorteil, daß dic
leiden Halbperioden Arbeitswechselstromes ausgenutzt werden.
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:\n :ich ist die Erfindung bereits durch eine Anordnung verwirklicht,
bei der eine Drossel finit nur einer Arbeitswicklung vorgesehen ist.
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Bei dem in Fig. i gezeigten Ausführungs-Beispiel sind zwei der im
vorstehenden beschriebenen Relais zu einer Relaisanordnung vereinigt. Der Relaisanker
2i des zweiten, ebenfalls als polarisiertes Relais ausgebildeten Relais mit den
beiden Magnetkernen 22, 23 ist um die Achse 2:4 drehbeweglich angeordnet. Die zur
Betätigung des Relaisankers vorgesehene Magnetverstärkerdrossel weist wiederum einen
Ringkern 25 mit einem Luftspalt 26 auf, in welchem der Relaisanker 21 beweglich
ist. Auf dem Ringkern 25 sind die beiden Drosselwicklungen 27, 28 angeordnet, die.über
Gleichrichter 29, 3o aus der Wechselstromquelle i i in analoger Weise wie die Wicklungen
7, 8 gespeist sind. Der Wicklungssinn der beiden Wicklungen 27, 28 ist derart gewählt,
daß durch die Gleichstromanteile der Drosselströme die durch die Pfeile 34 32 versinnbildeten
Gleichflüsse entstehen, die in dem Ringkern 25 gleichsinnig verlaufen. Die beiden
Ringkerne 5 und 25 sind zu einem einzigen Kern mit dem gemeinsamen Rückschluß i::
vereinigt. Die auf dem Rückschluß 12 angeordnete Steuerwicklung 13 ist infolgedessen
sowohl der Drossel, 5, 7, 8 als auch der Drossel 25, 27, 28 gemeinsam.
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Die Wicklungen 7, 8 bzw. 27,:28 sind auf dem Ringkern 5 bzw. 25 mit
Bezug auf die Steuerwicklung in der Weise angeordnet, daß je nach dem Richtungssinn
des die Steuerwicklung durchfließenden Steuergleichstromes die Steuererregung mit
den Arbeitsgleichflüssen der einen Drossel gleichsinnig und zu den Arbeitsflüssen
der anderen Drossel gegensinnig verläuft. Das bedeutet, daß durch einen Steuerstrom
in der einen Richtung die eine Drossel und durch einen Steuerstrom in der anderen
Richtung die andere Drossel ausgesteuert wird. Dementsprechend wird auch je nach
der Richtung des Steuerstromes entweder der Relaisanker i oder der Relaisanker 21,
der wiederum mittels einer Feder 33 an seine Ausgangslage gefesselt ist, umgelegt.
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In Fig.2 ist die Anwendung der Relaisanordnung gemäß Fig. i in einer
Einrichtung zur stufenlosen Regelung der Drehzahl elektrischer Motoren gezeigt.
Es tritt namentlich bei der Regelung von Nachlauf- und Servomotoren in Flugzeugsteueranlagen
häufig die Notwendigkeit auf, einem bestimmten Steuerstrom eine bestimmte Drehzahl
des gesteuerten Motors zuzuordnen. Die Steuerleistung wird vielfach von: nur sehr
gering belastbaren Gebern geliefert und ist deshalb außerordentlich gerin-.
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Die Aufgabe, die Drehzahl des 'Motors in :11)hän-icleit von dem vorgegebenen
geringen Steuerstrom entsprechend einem gewünschten Drehzahlverlauf stufenlos zu
regeln, wird in sehr vorteilhafter Weise mit dem Erfindungsgegenstand gelöst.
Die
in Fig. 2 dargestellte Relaisanordnung entspricht in allen wesentlichen Teilen der
Anordnung gemäß Fig. i, weshalb gleiche Teile wie dort mit gleichen Bezugszeichen
versehen sind. Der zu regelnde Motor ist finit 41 bezeichnet und liegt über die
Kontakte 42, 43, 4:4, 45 an den Klemmen einer in der Zeiclinung nicht dargestellten
konstanten Betriebsstromquelle, die beispielsweise bei '\rer«.endung in Flugzeugsteueranlagen
das Bordnetz sein kann. Der Richtungssinn des Motors 41 wird mittels der beiden
mit I, II bezeichneten Relais geschaltet. Die beiden Relaisanker i und 21 sind als
Schaltanker ausgebildet und weisen auf dem über den Drehpunkt 4 bzw. 2:1 verlängerten
Teil j e ein Kontaktstück 46 bzw. 47 auf; die mit den vorerwähnten Kontakten zusammenarbeiten.
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In der Nullage; d. h., wenn kein Steuerstrom die Wicklung
13 durchfließt; sind die beiden Schältanker -i und :21 ebenfalls an die Null-Lage
gefesselt und liegen gegen die Kontakte 43, 45 an, so daß also dem Motor kein Ankerstrom
zugeführt wird. Wie im vorstehenden ausgeführt ist, wird im ausgesteuerten Zustand,
wenn also ein Steuerstrom. dieWicklung 1.3. durchfließt, je nach dem Richtungssinn
des. Steuerstromes der Schaltanker z oder der Schaltanker 21 umgelegt. Wird bei
der einen; z. B. positiven Richtung des Steuerstromes: der Schaltanker i umgelegt,
so kommt der Schalt, kontakt 46 mit dem Gegenkontakt 42 in Eingriff, so daß der
Ankerstrom in der einen Richtung den Motor durchfließt. In analoger Weise- wird
bei einem Steuerstrom der anderen, also negativen Richtung der Schaltanker 2-1 umgelegt
und dessen Schaltkontakt 47 mit dem Gegenkontakt 44 in Eingriff gebracht, so däß
dem Motor ein in dem anderen Sinn verlaufender An1erstrom zugeführt wird.
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Die Ankerspannung des Motors 41 ist auf eine Wicklung 48 geschaltet,
die auf dem gemeinsamen magnetischen Rückschluß 12 der beiden Verstärkerdrosseln
liegt: und der Steuerwicklung 13 entgegengeschaltet ist. Durch die mittels der Spannungswicklung
40
erzeugte Gegenerregung wird erreicht,. daß der unter der Wirkung der Steuererregung
umgelegte Schaltanker unter der Wirkung der Fesselungsfeder wieder in seine Nullage
zurückgelegt wird. Dadurch wird der Motor wieder stromlos und %vill-an sich stehenbleiben.
In dieseln ,Augenblick überwiegt aber wieder der Steuerstrom; so daß der Schaltanker
durch den mittels der Arbeitswicklungen erzeugten magnetischen Fluß wieder umgelegt
wird. Dieses @@,echselspiel der Kontakte regelt sich mit einer derartigen Frequenz
ein, daß die _\nkerspännung und damit die Drehzahl des Motors 41 dem Steuerstrom
proportional ist: I:s ergibt sich, daß mit zunehmendem Steuerstrom auch die Ankerspannung
und damit die Motordrehzahl proportional zunimmt.
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Zusätzlich zur Ankerspannung des Motors kann auch der Ankerstrom auf
die Relaisanordnung rückgekoppelt werden. Zu diesem Zweck ist -die Stromwicklung
49 auf dein magnetischen Rückschluß i2 der beiden Verstärkerdrosseln in analoger
Weise wie die Spannungswicklung 48 angeordnet.