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Wechselstromrelais In automatischen Fernsprechanlagen wird im Verkehr
über abgeriegelte Verbindungsleitungen mit Wechselstromwahl gearbeitet. Bei der
5o-Hz-Wahl werden Wechselstromrelais mit zwei vorzugsweise parallelen elektromagnetischen
Kreisen verwendet, in denen mit Hilfe elektrischer Mittel, z. B. Kondensatoren,
eine Phasenverschiebung von 9o Grad erzwungen wird, um ein möglichst gleichmäßiges
Anzugsmoment der beiden Relaiskerne auf den gemeinsamen Relaisanker zu erzielen.
Trotz der Phasenverschiebung war ein verhältnismäßig schwerer Relaisanker mit großem
Träggheitsmoment erforderlich, um ein schnarrfreies Anziehen des Ankers zu erreichen.
Der schwere Anker hatte wiederum eine große Stromabhängigkeit bei der Impulswiedergabe,
d. h. bei Strom-bzw. Spannungsschwankungen erhebliche Impulsverzerrungen zur Folge,
die möglichst vermieden werden sollen. Ferner war ein sicheres Arbeiten des Relais
nur bei oder in unmittelbarer Nähe der Betriebsfrequenz möglich; bei größeren Frequenzschwankungen
arbeitet das Relais . nicht. Außerdem muß das Relais aber im Hinblick auf die Schaltvorgänge
beim Einschalten des Relais auch noch bei.den Nachbarfrequenzen etwa bis zur dreifachen
Nummernschalterfrequenz sicher arbeiten.
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Die Erfindung erfüllt die vorstehenden Forderungen dadurch, daß die
elektrischen Werte (Wirkwiderstände, Induktivitäten, Kapazitäten) der beiden parallelen
Stromkreise des Relais so bemessen werden, daß die Phasenverschiebung des Erregerstromes
der beiden magnetischen Kreise nicht allein bei der Betriebsfrequenz, z. B. 5o Hz,
sondern auch in deren weiteren Umgebung, d. h. etwa zwischen 20 und 8o Hz, annähernd
9o Grad beträgt. Sorgt man bei dieser Anordnung außerdem dafür, daß der resultierende
Scheinwiderstand des
Relais auch bei diesem Frequenzband keine erheblichen
Schwankungen aufweist und die Seitenbandströme sich möglichst gleichmäßig auf die
beiden Spulenstromkreise verteilen, so arbeitet bereits ein Wechselstromrelais der
bisherigen Ausführung auch bei größeren Frequenzschwankungen noch sicher und gestattet
die Verwendung eines leichteren Ankers, was zur Folge hat, daß die Impulsverzerrungen
geringer werden.
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Eine weitere wesentliche Verbesserung des' Relais wird dadurch erzielt,
daß man das Relais so ausbildet, d'aß die von den beiden Kernschenkeln auf den Anker
ausgeübten Drehmomente nicht mehr wie bisher in zwei verschiedenen Ebenen, sondern
in einer Ebene liegen. Dies hat eine erheblich günstigere kirnematische Beanspruchung
des Relaisankers zur Folge, wodurch vor allem das sog. Schnarren bei angezogenem
Anker vermieden werden kann.
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Die beigegebenen Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Die Fig. i zeigt, rein äußerlich betrachtet, die gleiche Schaltung des Wechselstromrelais
wie bei der bisherigen Ausführung, nämlioh zwei parallele elektrische Kreise, der
eine die für d'ie Erregung des einen Magnetkerns dienende Wicklung und der andere
die für die Erregung des zweiten Magnetkerns dienende Wicklung enthaltend, wobei
in Reihe zu letzterer zum Zweck der Phasenverschiebung um 9o Grad ein Kondensator
geschaltet ist. In der Dimensionierung der elektrischen Werte unterscheidet sich
jedoch die Ausführung gemäß der Erfindung grundsätzlich von der bekannten Anordnung.
Die Wirkwiderstände r1 und r2, die entweder als besondere Widerstände in den beiden
parallelen Kreisen liegen oder auch in die Wicklungen selbst gelegt werden können,
die Induktivitäten Li und L2 der beiden. Wicklungen sowie die Kapazität Cl sind'
so gewählt, daß die Phasenverschiebung der Ströme in den beiden parallelen Stromkreisen
in einem Frequenzband zwischen 20 und 8o Hz annähernd 9o Grad beträgt.
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Das Diagramm der Fig. 2 läßt in übersichtlicher Form die elektrischen
Verhältnisse erkennen. Bei geeigneter Wahl der elektrischen Werte verlaufen die
Endpunkte der komplexen Leitwerte L1 des Spulenstromkreises i mit wachsender Frequenz,
von 20 über 5o bis 8o Hz, entlang der Peripherie des Kreises Ki und die Endpunkte
der Leitwerte L2 des Spulenstromkreises 2 entlang dem Kreis K2. Da die Spulenströme
bei gleicher Spannung den Leitwerten proportional sind, so entnimmt man aus Fig.
2, daß die Phasenverschiebung (W 20, Y 50, y 8o) der Ströme in den beiden
Spulen im ganzen Frequenzbereich von 20 bis 8o Hz etwa 9o Grad bleibt. Die Beträge
der Leitwerte und damit der Ströme in denn beiden Spulen im Bereich der Seitenfrequenzen
weichen allerdings voneinander ab; dafür aber werden im Stromkreis i die oberhalb
5o Hz liegenden Seitenfrequenzen und im Stromkreis 2 die unterhalb 5o Hz liegenden
Seitenfrequenzen bevorzugt aufgenommen, wodurch sich wiederum ein gewisser Ausgleich
ergibt. Der resultierende Leitwert LR des ganzen Relais ergibt sich aus der vektoriellen
Summe der Leitwerte L1 und L2. Seine Frequenzabhängigkeit ist in Fig. 2 aus .der
gestrichelten Linie zu erkennen. Der Leitwert LR hat danach im Bereich von 20 bis
80 Hz einen hinreichend konstanten Betrag.
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Durch diese elektrische Lösung wird erreicht, daß nicht nur Frequenzschwankungen
des Netzes oder von Ersatzmaschinen auf das Wechselstromrelais nur einen verhältnismäßig
geringen Einfluß haben, sondern .daß auch die bei den Schaltvorgängen auftretenden
Seitenfrequenzen vom Relais aufgenommen werden, wodurch Prellungen auch bei Verwendung
eines leichten Relaisankers vermieden werden. Selbstverständlich läßt sich diese
Lösung auch bei anderen Frequenzen, z. 13. 25 Hz, anwenden, wenn man den in Reihe
mit der einen Relaiswicklung liegenden Kondensator entsprechend abstimmt.
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Fig.3 zeigt eine weitere Verl-)esserung des Relais, und zwar in konstruktiver
Hinsicht, die vor allem eine günstigere kinematische.Beanspruchung des Ankers ermöglicht,
weil die Drehmomente in einer Ebene liegen. Das Relais besitzt einen dreischenkfigen,
M-förmigen Eisenkern, der aus entsprechend gestanzten Dynamoblechen zusammengesetzt
oder aus den zusammengelegten Eisenkernen zweier gleicher Relais gebildet sein kann.
Die beiden äußeren Schenkel i und 2 tragen Erregerspulen 4 und 5. Auf dem mittleren
Schenkel 3 ist mittels der Achse 7 um seine Mitte drehbar der Relaisanker 6 gelagert.
Bei der Erregung des Magnetsystems durch die beiden Erregerwicklungen 4 und 5 wird
der Anker 6 im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Er liegt dabei mit seinem linken Ende
auf der Polfläche des linken Außenschenkels, mit seinem rechten Ende auf einem kleinen,
am rechten Außenschenkel befestigten Eisenwinkel io (Flußwinkel) auf, der als Pol
und zur Begrenzung des Ankerhubes dient. Auf dem Anker 6 ist der Messingwinke18
angebracht, welcher einerseits den Kontaktsatz 9 betätigt und andererseits zur weiteren
Hubbegrenzung dient.
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Während der in Fig. 3 dargestellte Eisenkern eine mantelförmige Gestalt
hat, die aus zwei symmetrischen Hälften gewonnen werden kann, zeigt die Fig.4 einen
S-förmigen Eisenkern, der ebenfalls aus zwei symmetrischen U-förmigen Kernhälften
zusammengesetzt sein kann. Die beiden Kernhälften sind so zusammengesetzt, d'aß
sie wieder einen Mittelschenkel 13 bilden, zwischen dem der Relaisanker 16 um seine
Mitte drehbar gelagert ist. Bei der Erregung des Magnetsystems durch .die beiden
Spulen 14 und 15, die in diesem Beispiel nicht die Kernschenkel, sondern die beiden
Hälften des Relaiskernes umgeben, wird der Relaisanker von den Außenschenkeln i
i und 12 angezogen und im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Man kann die Wicklungen auch
in der Nähe der Pole auf den Kernschenkeln anbringen. Der Anker 16 betätigt über
den Pimpel 2o den Kontaktsatz i9. Diese Anordnung hat gegenüber der in Fig. 3 gezeigten
den Vorteil, daß kein Flußwinkel benötigt wird.
Außerdem ergibt
sich räumlich eine so gedrängte Bauart des Relais, daß es an Stelle des in der Fernsprechtechnik
als Flachrelais bekannten Relais montiert werden kann.