DE836061C

DE836061C - AC relay

Info

Publication number: DE836061C
Application number: DEW3606A
Authority: DE
Inventors: Shirley Leroy Goldsborough
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1943-09-22
Filing date: 1950-09-16
Publication date: 1952-04-07

Description

Wechselstromrelais Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf drehmomenterzeugende, elektrisch ansprechende Vorrichtungen, und sie liefert die Basis für ein allgemein brauchbares, schnell wirkendes Relaiselement, welches bei geeigneter Einstellung der Konstruktionskonstanten irgendeine Relaisfunktion ausführen kann, wie z. B. diejenige eines Impedanz-, Reaktanz-, Widerstandsrelais, eines Richtungs-, Differential- oder Überstromrelais oder anderer Relaistypen.AC relay The present invention relates to torque generating, electrically responsive devices, and it provides the basis for a general useful, fast-acting relay element, which when appropriately adjusted the design constant can perform any relay function, such as B. that of an impedance, reactance, resistance relay, a directional, differential or overcurrent relays or other relay types.

Der Hauptgegenstand dieser Erfindung ist, einen distanzmessenden Effekt oder allgemein einen differentiellen Vergleich zweier elektrischer Größen in einem Relais der Wattmeter- oder Richtungsbauart zu verursachen, insbesondere in einem Relais nach Schleifenbauart, das eine Multiplikation von zwei elektrischen Größen bewirkt.The main object of this invention is a distance measuring effect or, in general, a differential comparison of two electrical quantities in one To cause relays of the wattmeter or directional type, especially in one Loop-type relay that is a multiplication of two electrical quantities causes.

Zu diesem Zweck sind bisher Distanzrelaiselemente gebaut worden, bei denen entgegengesetzte Kräfte auf einen an seinem Mittelpunkt drehbar angeordneten stabförmigen Anker wirken. Die Erfahrung hat gezeigt, daß diese Konstruktion, die während vieler Jahre allgemein in Gebrauch war, gewisse Nachteile aufweist. Dieses Relais war Änderungen im Ausschlag unterworfen, da sich zwischen der ursprünglichen und der wiedereingestellten Lage des Ankers kleine Veränderungen ergaben. Im Gleichgewichtszustand wurden große Kräfte durch die Lagerung mechanisch im Gleichgewicht gehalten. Diese Bauart ist nicht zur Ausführung anderer Funktionen, z. B. Ansprechen auf Richtung oder Reaktanz und andere mehr, geeignet.For this purpose, distance relay elements have so far been built at which opposing forces act on a rotatably arranged at its center rod-shaped anchors act. Experience has shown that this construction, the has been in common use for many years, has certain disadvantages. This Relay was subject to changes in deflection since it was between the original and the readjusted position of the anchor resulted in small changes. In a state of equilibrium large forces were kept mechanically in equilibrium by the storage. These Construction is not intended to perform other functions, e.g. B. Responding to Direction or reactance and others more, suitable.

Die Funktionen, die früher mit Hilfe eines im Gleichgewicht gehaltenen stabförmigen Ankers erhalten wurden, werden bei der vorliegenden Erfindung durch die Anwendung eines Multiplikationsprozesses in einem Richtungselement hervorgerufen, bei dem die polarisierte Spule z. B. durch den Wert (E + I) und die Feldspule z. B. durch den Wert (E - I) erregt wird. Die Aufgabe des Richtungselements ist, die Werte der polarisierten Spule und der Feldspule miteinander zu multiplizieren, so daß eine Kraft entsteht, die z. B. dem Wert (E -l- 1) - (E -1) proportional ist. Durch geeignete Änderung der Konstruktionskonstanten der E- und 1-Werte in beiden Ausdrücken kann bewirkt werden, daß das Relais auf den Ausdruck E2 -1z = O anspricht, was eine Impedanzabhängigkeit ist. Durch geeignete Veränderung der Konstanten können praktisch auch alle anderen Arten von Relaisabhängigkeiten erzielt werden.The functions that were previously obtained with the aid of a balanced rod-shaped armature are brought about in the present invention by the application of a multiplication process in a directional element in which the polarized coil e.g. B. by the value (E + I) and the field coil z. B. is excited by the value (E - I). The task of the directional element is to multiply the values of the polarized coil and the field coil with one another, so that a force arises which, for. B. the value (E -l- 1) - (E -1) is proportional. By appropriately changing the design constants of the E and 1 values in both expressions, the relay can be made to respond to the expression E2 -1z = O, which is an impedance dependency. Practically all other types of relay dependencies can also be achieved by changing the constants appropriately.

Die Erfindung besteht daher in der Hauptsache aus einer nichtschwingenden, produktabhängigen, drehmomenterzeugenden, elektrisch empfindlichen Vorrichtung, die an ein Wechselstromsystem angeschlos$en werden kann und die einen Stator und einen Rotor besitzt. Ersterer besitzt mindestens je vier aufeinanderfolgende Windungen auf einem elektrisch erregten, magnetisierbaren Element, die vier Erregungsvorrichtungen darstellen, wobei eine erste und eine dritte Erregungsvorrichtung einen Wechselfluß erzeugen und eine zweite und eine vierte Erregungsvorrichtung einen Wechselfluß erzeugen, der zum erstgenannten Fluß senkrecht steht. Der Rotor besteht aus einem leitenden, sekundären Teil, der von den besagten, um einen rechten Winkel versetzten Flüssen durchdrungen wird und so ahgebracht ist, daß die Stellen, durch die jeder Fluß in den leitenden, sekundären Teil eintritt, und die Stellen, durch die der Fluß aus ihm austritt, um einen Winkel gegeneinander versetzt sind. Dieser Fluß induziert einen Sekundärstrom in einem oder mehreren Leitern, welcher in Zusammenwirkung mit dem andern Fluß eine Kraft erzeugt. Jeder der Flüsse ist mit dem induzierten sekundären Strom verkettet. Die Erregung, die einen der besagter)-Flüsse erzeugt, ist von einer vektoriellen Summe der Wechselfunktion eines Leitungsstromes und der Wechselfunktion einer Leitungsspannung abhängig, und die Erregung, die den' anderen Fluß erzeugt, von einer davon verschiedenen vektoriellen Summe einer Wechselfunktion eines Leitungsstromes und einer Wechselfunktion einer Leitungsspannung.The invention therefore mainly consists of a non-oscillating, product-dependent, torque-generating, electrically sensitive device, which can be connected to an AC system and which has a stator and has a rotor. The former has at least four consecutive turns on an electrically excited, magnetizable element, the four excitation devices represent, wherein a first and a third excitation device an alternating flux generate and a second and a fourth excitation device an alternating flux generate which is perpendicular to the first-mentioned river. The rotor consists of one conductive, secondary part, that of said, staggered at a right angle Rivers are penetrated and so brought about that the places through which each Flow enters the conductive, secondary part, and the places through which the River exiting from it are offset from one another by an angle. This river induces a secondary current in one or more conductors, which interacts produced a force with the other river. Each of the rivers is induced with the secondary stream concatenated. The excitement that creates one of the said) flows, is a vector sum of the alternating function of a line current and the AC function of a line voltage depends, and the excitation that the 'other Flux generated from a different vectorial sum of an alternation function a line current and an alternating function of a line voltage.

Um die Erfindung verständlicher zu machen, werden nun an Hand von Beispielen und mit Hilfe der Zeichnungen zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erklärt.In order to make the invention more understandable, are now with reference to Examples and with the help of the drawings two embodiments of the subject of the invention explained.

F ig. i ist eine Ansicht des erfindungsgemäßen Schleifenrelais, wobei die Schleife im Schnitt gezeigt wird; Fig. 2 stellt ein Vektordiagramm dar, auf das in der Beschreibung eingegangen wird, und Fig. 3 ist eine schematische Darstellung von Stromkreisen und Teilen, die eine andere Ausführung der Erfindung zeigen.Fig. i is a view of the loop relay according to the invention, wherein the loop is shown in section; Fig. 2 depicts a vector diagram which will be included in the description, and FIG. 3 is a schematic illustration of circuits and parts showing another embodiment of the invention.

Die vorliegende Erfindung kann auf irgendeine Art von Richtungsrelais oder produktabhängigen Relais angewendet werden. Sie wird jedoch in Verbindung mit einem Richtungsrelais der Schleifenbauart erklärt, bei welchem das bewegliche Element einfach aus einer Schleife oder einer Anzahl von Schleifen besteht, die ein äußerst geringes Gewicht besitzen, so daß ein in einem kleinen, leichten Relais erzeugtes Drehmoment schnell zur Wirkung kommt. Da, wo diese Eigenschaften, insbesondere die kurze Ansprechzeit, nicht verlangt werden, kann die Erfindung auf andere, langsamer arbeitende Typen der Richtungs- oder Wattmeterrelaisbauart angewendet werden.The present invention can apply to any type of directional relay or product-dependent relays can be used. However, it will be used in conjunction with a loop type directional relay in which the movable element simply consists of a loop or a number of loops that make up an utterly are light in weight, so that one produced in a small, lightweight relay Torque comes into effect quickly. Where these properties, especially the short response time, not required, the invention can apply to others, slower working types of the directional or wattmeter relay type can be used.

Der Grundaufbau des Relaisrahmens kann derselbe oder eine verbesserte Ausführung des Aufbaus einer der bekannten Relaistypen nach Schleifenart sein.The basic structure of the relay frame can be the same or an improved one Execution of the structure of one of the known relay types according to loop type.

Fig. i stellt ein Relaiselement dar. In Fig. i ist es als einphasiges Element oder Einheit dargestellt, wobei ein geschlossener Ring 4 aus lamelliertem, magnetischem Material vorgesehen ist, der einen hervortretenden Teil oder Schenkel 5 besitzt, der sich von dem hinteren Joch 6 des Relaisrahmens 4 zum vorderen Joch 7 erstreckt, wobei zwischen ihm und dem Joch 7 des Relais sich ein Luftspalt 8 befindet. Der vordere Arm oder Joch 7 des Relaisrahmens wird von eine:- Schleife io umgeben, die an einer Seite an einem Zapfen ii drehbar angeordnet ist, so daß die Schleife schwingende Bewegungen ausführen und sich entlang des vorderen Joches 7 auf einem kurzen Weg hin und her bewegen kann, ohne dasselbe zu berühren, so daß eine Spulenseite 12 der Schleife sich im Luftspalt 8 befindet.Fig. I shows a relay element. In Fig. I it is as single phase Element or unit shown, wherein a closed ring 4 made of laminated, magnetic material is provided which has a protruding part or leg 5, which extends from the rear yoke 6 of the relay frame 4 to the front yoke 7 extends, with an air gap 8 is located between it and the yoke 7 of the relay. The front arm or yoke 7 of the relay frame is surrounded by a: - loop io, which is rotatably arranged on one side on a pin ii, so that the loop perform oscillating movements and along the front yoke 7 on a can move a short way back and forth without touching the same, so that a coil side 12 of the loop is located in the air gap 8.

Dieses Element besitzt zwei magnetische Kreise, die von zwei verschiedenen Wechselflüssen durchdrungen werden. Einer der Flüsse erstreckt sich entlang des mittleren Schenkels 5, geht über den Luftspalt 8 und teilt sich dann je zur Hälfte auf die äußeren Schenkel 13 und 14 des Magnetrahmens 4, so daß der Kreis geschlossen ist. Der andere magnetische Fluß pulsiert im äußeren Ring des magnetischen Rahmens 4, d. h. im magnetischen Kreis,' der gebildet wird vom äußeren Schenkel 14, vom'vorderen Joch 7, vom anderen äußeren Schenkel 13 und vom hinteren Joch 6.This element has two magnetic circles created by two different ones Alternating rivers are permeated. One of the rivers extends along the middle leg 5, goes over the air gap 8 and then divides each half on the outer legs 13 and 14 of the magnetic frame 4, so that the circle is closed is. The other magnetic flux pulsates in the outer ring of the magnetic frame 4, d. H. in the magnetic circuit, which is formed by the outer leg 14, from the front Yoke 7, from the other outer leg 13 and from the rear yoke 6.

Wie in Fig. i gezeigt, werden beide magnetischen Kreise strom- und spannungserregt. Somit ist der mittlere Schenkel oder Polstück 5 mit einer Spannungsspule 15 und einer Stromspule 16 versehen, die einen der magnetischen Kreise erregen. In derselben Weise sind die beiden äußeren Schenkel 13 und 14 je mit einer Spannungsspule 17 und einer Stromspule 18 versehen, die den anderen magnetischen Kreis des Relais erregen. Die drei Spannungsspulen 15, 17 sind miteinander in Reihe geschaltet utZd werden durch einen spannungsabhängigen Erregerstrom mE durchflossen, obwohl auch andere Formen der Erregung benutzt werden können. Die drei Stromspulen 16, 18 sind in derselben Art dargestellt, ebenfalls miteinander in Reihe geschaltet, und werden von einem stromabhängigen Erregerstrom n1 durchflossen. Die Polaritäten der Spulen sind so gewählt, daß die äußeren Schenkel oder der Schleifenkreis des magnetischen Rahmens 4 nach einer Funktion von (E + 1) erregt werden, während der mittlere Schenkel oder Polstück 5 nach einer Funktion des Wertes (E -1) erregt wird.As shown in Fig. I, both magnetic circuits are current and excited. Thus, the middle leg or pole piece 5 is provided with a voltage coil 15 and a current coil 16 which excite one of the magnetic circuits. In the same way, the two outer legs 13 and 14 are each provided with a voltage coil 17 and a current coil 18, which is the other magnetic circuit of the relay irritate. The three voltage coils 15, 17 are connected in series with one another are traversed by a voltage-dependent excitation current mE, although also other forms of arousal can be used. The three power coils 16, 18 are shown in the same way, also connected in series with each other, and are traversed by a current-dependent excitation current n1. The polarities of the coils are chosen so that the outer legs or the loop circle of the magnetic Frame 4 can be excited according to a function of (E + 1), while the middle leg or pole piece 5 is excited according to a function of the value (E -1).

Der Fluß der äußeren Schenkel, der von (E -E- 1) abhängig ist (Fig. i), induziert einen Strom in der Schleife io. Dieser Strom, der in der Schleifenseite 12 fließt, wirkt mit dem vom Wert (E -- I) abhängigen Luftspaltfluß zusammen, so daß hierbei ein Drehmoment entsteht, das bei Wahl geeigneter Konstanten oder Maßeinheiten gleich dem Produkt (E + I) - (E -I) ist. Wenn dieses Drehmoment die geeignete Richtung besitzt, betätigt es das Relais dadurch, daß der bewegliehe Kontaktarm i9 die festen Relaiskontakte 20 Miteinander verbindet, so daß sie einen Stromkreis schließen, der durch das Relais gesteuert wird.The flux of the outer legs, which is dependent on (E -E- 1) (Fig. I), induces a current in the loop io. This current, which flows in the loop side 12, interacts with the air gap flow, which is dependent on the value (E - I) , so that a torque is created here which, if suitable constants or units of measurement are selected, equals the product (E + I) - (E -I) is. When this torque is in the appropriate direction, it operates the relay by the movable contact arm 19 connecting the fixed relay contacts 20 together so that they complete a circuit which is controlled by the relay.

Die magnetisierende Kraft oder erregende Durchtlutung der einzelnen Relaisspulen 15, 16, 17 und 18 in Fig. i braucht nicht dieselbe ztr sein. Im allgemeinen kann die Gleichung für das Drehmoment wie folgt geschrieben werden: 7' -_ (K, E 4- K21) - (K, E - K, I), (i) wobei K,, K2, K3 und K; Konstruktionskonstanten sind. Wenn O der Winkel zwischen E. und 1 ist, so erhält man beim Ausmultiplizieren dieses Produktes 1' -- KI KJz 1- K,KJ 1 cos O - K, K,, E I cos O - K2 Ka 12. (2) Wenn K, = K., und K2 = K, gemacht wird, fallen die cos-Glieder heraus, und man erhält ein Drehnioiment, das gleich ist K,21::-K2212. Bei Gleichgewicht des Relais ist diese Kraft gleich o lind man crh'silt Ki 2E2 # K2212 (3) welches eine Abhängigkeit von der scheinbaren oder gemessenen Leitungsimpedanz 7. = EII darstellt.The magnetizing force or exciting perfusion of the individual relay coils 15, 16, 17 and 18 in Fig. I need not be the same. In general, the equation for torque can be written as follows: 7 '-_ (K, E 4- K21) - (K, E - K, I), (i) where K ,, K2, K3 and K; Are construction constants. If O is the angle between E. and 1, then multiplying this product gives 1 ' - KI KJz 1- K, KJ 1 cos O - K, K ,, EI cos O - K2 Ka 12. (2) If K, = K., and K2 = K, is made, the cos-terms fall out, and one obtains a rotation which is equal to K, 21 :: - K2212. When the relay is in equilibrium, this force is equal to o if one crh'silt Ki 2E2 # K2212 (3) which represents a dependence on the apparent or measured line impedance 7. = EII.

Wie aus der Gleichung (2) ersichtlich ist, kann man durch geeignete Wahl der Konstanten K, bei der sich die cos-(;:ieder nicht ganz aufheben, eine Kompromißcharakteristik zwischen Impedanz, Reaktanz und (>hmschem Widerstand erhalten.As can be seen from equation (2), one can use appropriate Choice of the constant K, in which the cos - (;: ieder do not completely cancel each other out, a compromise characteristic between impedance, reactance and (> hmschem resistance.

Im allgemeinen können die Konstanten Kr, K2, K3 und K, beliebig gewählt werden, und ebenso können verschiedene Phasenbeziehungen zwischen E. und 1 bestehen. Es können auch verschiedene Paare von E und I mit verschiedenen Phasenbeziehungen bei den zwei verschiedenen magnetischen Kreisen des Relais angewendet werden. Mit anderen Worten: Es ist ein übliches, auf ein Produkt ansprechendes Relais vorgesehen, welches in. der Hauptsache ein Richtungs-oder wattmetrisches Element ist und bei welchem man durch geeignete Wahl der Konstanten ein Ansprechen auf die Differenz zweier elektrischer Größen erhalten kann, entweder unabhängig von den Phasenwinkeln zwischen diesen Größen oder mit irgendeiner Variation ..wischen einer nicht gerichteten Differenzabhängigkeit und einer voll gerichteten oder wattmetrischen Abhängigkeit.In general, the constants Kr, K2, K3 and K can be chosen as desired and different phase relationships between E. and 1 can also exist. There can also be different pairs of E and I with different phase relationships can be applied to the two different magnetic circuits of the relay. With In other words, a standard product-responsive relay is provided, which in. is mainly a directional or wattmetric element and at which one can respond to the difference by a suitable choice of the constants two electrical quantities can be obtained, either independently of the phase angles between these sizes or with any variation .. wiping a non-directional one Difference dependency and a fully directional or wattmetric dependency.

Es wird verständlich sein, daß, wenn die Konstanten K,, K2, K3, K, keine imaginären Komponenten haben, die Spannungen und Ströme im Relais in Phase sind mit der Spannung und dem Strom in der Leitung. Wenn eine von ihnen eine imaginäre Komponente besitzt, bedeutet das, daß eine Phasenverschiebung in der Abhängigkeit des Relais besteht.It will be understood that if the constants K ,, K2, K3, K, have no imaginary components, the voltages and currents in the relay are in phase are with the voltage and the current in the line. If one of them is an imaginary Has component, it means that there is a phase shift in the dependence of the relay exists.

Fig. z zeigt ein Vektordiagramm, weiches zeichnerisch die Wirkung des Richtungselements zeigt, bei welchem die Konstanten so gewählt sind, daß dieses Element als Impedanzelement arbeitet. Der Stromvektor 1 ist gleich dem Spannungsvektor E gemacht worden und eilt gegen letzteren um einen Winkel nach. Die polarisierende Spule z. B. erhält eine Erregung von (E + I) und die Feldspule eine solche vori (E - 1). Diese G:ößen sind in Fig. 2 dargestellt. Eine Prüfung der Fig. 2 ergibt, daß der Winkel B zwischen dem Wert (E + I) und dem Wert (E - I) gegeben ist durch Mit anderen Worten: Der Winkel zwischen den beiden Werten, die das Relais miteinander multipliziert, ist immer 9o°, unbeachtet des Phasenwinkels O zwischen E und 1. Wenn das Relais dazu bestimmt ist, eine echte Wattmetercharakteristik zu besitzen, so daß es auf das Produkt seiner zwei magnetisierenden Kräfte mal dem Kosinus des zwischen ihnen liegenden Winkels B anspricht, so besitzt das Relais eine resultierende Kraft o, und Fig. 2 stellt dann den Ruhepunki des Relais dar, ungeachtet der Werte des Winkels O zwischen E und 1.FIG. Z shows a vector diagram which graphically shows the effect of the directional element in which the constants are chosen so that this element works as an impedance element. The current vector 1 has been made equal to the voltage vector E and lags behind the latter by an angle. The polarizing coil e.g. B. receives excitation from (E + I) and the field coil receives one from (E - 1). These sizes are shown in FIG. An examination of Fig. 2 reveals that the angle B between the value (E + I) and the value (E-I) is given by In other words: The angle between the two values that the relay multiplies with each other is always 90 °, regardless of the phase angle O between E and 1. If the relay is intended to have a true wattmeter characteristic, so that it applies to the product of its two magnetizing forces times the cosine of the angle B between them, the relay has a resultant force o, and Fig. 2 then shows the rest point of the relay, regardless of the values of the angle O between E and 1.

Bei einer Abweichung von den in Fig. 2 dargestellten Verhältnissen wird der E-Vektor z. B. kürzer, und man kann ersehen, daß dadurch der Winkel B größer als 9o° wird, so daß ein Drehmoment entsteht, das die Kontakte des Relais schließt. Eine Abweichung von dem in Fig. 2 dargestellten Ruhezustand in der anderen Richtung bewirkt, daß der Winkel B kleiner wird als 9o°, so daß ein Drehmoment entsteht, das die Kontakte öffnet. ' Diese Wirkungsweise ist ganz allgemein und kann auf irgendein Richtungs- oder wattmetrisches Relaiselement angewendet werden, bei welchem das Drehmoment ein Produkt zweier elektrischer Größen ist, wie z. B. die Kombination zweier verschiedener elektrischer Größen einer gegebenen Frequenz. Insbesondere ist man gemäß der vorliegenden Erfindung in der Lage, sie auf ein schnell ansprechendes Produktelement der Schleifenbauart anzuwenden, so daß man ein distanzabhängiges Relais erhält, das alle die Funktionen erfüllt, die von einem Distanzrelais oder von einem abgeänderten Distanz- oder Reaktanzrelais u. dgl. verlangt werden, einzig und allein durch Änderung der Spulenkonstanten.In the event of a deviation from the relationships shown in FIG the E vector z. B. shorter, and it can be seen that this makes the angle B larger than 9o °, so that a torque is created that closes the contacts of the relay. A deviation from the idle state shown in FIG. 2 in the other direction causes the angle B to be smaller than 9o °, so that a torque arises that opens the contacts. 'This mode of action is quite general and can be applied to any Directional or wattmetrical relay element are used, in which the Torque is a product of two electrical quantities, such as B. the combination two different electrical quantities of a given frequency. In particular in accordance with the present invention, one is able to respond to it in a fast-responding manner Apply product element of the loop design, so that one has a distance-dependent Relay that fulfills all the functions that a distance relay or A modified distance or reactance relay and the like are required only and just by changing the coil constants.

In Fig. 3 wird eine Ausführung dargestellt, die eine andere Möglichkeit des Aufbaus und der Steuerung des Relais zeigt. Anstatt eine Stromspule und eine Spannungsspule für jeden magnetischen Kreis des Relais zu gebrauchen und ihre stromabhängigen und spannungsabhängigen Erregungen getrennt anzuordnen, kann ein Dreiwicklungstransformator 29 benutzt werden, der die Strom- und spannungsabhängigen Werte kombiniert, so daß man einen Sekundärstrom 1s erhält, welcher der Summe (E + I) proportional ist. Ein anderer Dreiwicklungstransformator 3o erzeugt einen Sekundärstrom 1D, welcher der Differenz (E -1) proportional ist.In Fig. 3 an embodiment is shown, which shows another possibility of the structure and control of the relay. Instead of using a current coil and a voltage coil for each magnetic circuit of the relay and arranging their current-dependent and voltage-dependent excitations separately, a three-winding transformer 29 can be used, which combines the current and voltage-dependent values, so that a secondary current 1s is obtained, which is the sum (E + I) is proportional. Another three-winding transformer 3o generates a secondary current 1D which is proportional to the difference (E -1).

jeder dieser Dreiwicklungstransformatoren 29 und 3o besitzt eine spannungsabhängige Primärwicklung 31, eine stromabhängige Primärwicklung 32 und eine Sekundärwicklung 33. Die spannungsabhängige Wicklung wird über eine Impedanz 34 erregt, die groß ist gegen die magnetisierende Impedanz besagter Wicklung, so daß sie die durch die stromabhängige Wicklang 32 verursachten Floßänderungen im Transformatoreisen nicht beeinflußt.Each of these three-winding transformers 29 and 3o has a voltage-dependent primary winding 31, a current-dependent primary winding 32 and a secondary winding 33. The voltage-dependent winding is excited via an impedance 34 that is large compared to the magnetizing impedance of said winding, so that it passes through the current-dependent winding 32 raft changes caused in the transformer voyage are not affected.

Fig.3 zeigt, daß zwei Schleifensysteme benutzt werden können, bei denen die mit der doppelten Frequenz pulsierenden Komponenten ihrer Drehmomente einander gleich, aber entgegengerichiet sind, so daß das resultierende Drehmoment für irgendeine gegebene Größe von E und I und für irgendeinen gegebenen Wert des zwischen ihnen liegenden Phasenwinkels ein zeitlich konstantes, nicht pulsierendes Drehmoment ist. Zu diesem Zweck stellt Fig. 3 eine Relaiskonstruktion dar, bei welcher zwei Schleifen A und B vorgesehen sind, die um einen rechten Winkel gegeneinander versetzt angeordnet sind, und deren Schleifenteile 41, 42, 43 und 44 sich in den Luftspalten unter den vier Polen 51, 52, 53 und 54 eines lamellierten magnetisierenden Rahmens 55 befinden. Die Schleifen A und B oder 41, 43 und 42, 44 und der bewegliche Kontaktarm i9 sind starr miteinander verbunden; sie bilden das bewegliche Element des Relais.Figure 3 shows that two loop systems can be used in which the components of their torques pulsating at twice the frequency are equal but opposite to one another, so that the resulting torque for any given magnitude of E and I and for any given value of between their lying phase angle is a time-constant, non-pulsating torque. For this purpose, FIG. 3 shows a relay construction in which two loops A and B are provided, which are arranged offset from one another by a right angle, and the loop parts 41, 42, 43 and 44 of which are located in the air gaps under the four poles 51 , 52, 53 and 54 of a laminated magnetizing frame 55 are located. The loops A and B or 41, 43 and 42, 44 and the movable contact arm 19 are rigidly connected to one another; they form the moving element of the relay.

Diner der magnetischen Flüsse, mit OD bezeichnet, verläuft durch die Pole 51 und 53 diametral durch das Instrument, wobei er durch die Wicklungen 61 und 63 erzeugt wird, die von dem vom Dreiwicklungstransformator 30 gelieferten Differenzstrom 1D = (E - I) erregt werden. Der andere, mit Os bezeichnete magnetische Fluß verläuft diametral durch das Instrument durch die anderen Pole 52 und 54, die von den Wicklungen 62 und 64 erregt werden, welche von dem vom Dreiwicklungstransformator 29 gelieferten Summenstrom IS = (E -1- I) durchflossen werden. Der magnetische Kreis innerhalb der Schleifen A und B kann sich entweder durch die Luft schließen oder vorzugsweise über ein magnetisierbares Stück 65, welches schematisch dargestellt ist als ein ruhendes Stück, welches von zwei geeigneten, aus Isoliermaterial hergestellten Halteteilen 66 und 67 gestützt wird.The magnetic flux, denoted by OD, runs through poles 51 and 53 diametrically through the instrument, being generated by windings 61 and 63 excited by the differential current 1D = (E-I) supplied by three-winding transformer 30. The other magnetic flux, labeled Os, runs diametrically through the instrument through the other poles 52 and 54, which are excited by the windings 62 and 64 through which the total current IS = (E -1- I) supplied by the three-winding transformer 29 flows . The magnetic circuit within loops A and B can either close through the air or preferably via a magnetizable piece 65, which is shown schematically as a stationary piece, which is supported by two suitable holding parts 66 and 67 made of insulating material.

Die Wirkungsweise des in Fig. 3 gezeigten Relais ist folgende: Die Schleife A wird von einem durch den Summenfloß O3 induzierten Schleifenstrom erregt; dieser Kreisstrom erzeugt in Zusammenwirkung mit dem Differenzfloß OD ein im Uhrzeigersinn wirkendes Drehmoment Td. Der Strom in der Schleife B wird vom Differenzfloß OD induziert und ergibt durch Zusammenwirken mit dem Summenfloß 0s in den Luftspalten unter den Polen 52 und 54 ein gegen den Uhrzeiger wirkendes Drehmoment TB. Es kann sofort gezeigt werden, daß die mit der doppelten Frequenz pulsierenden Komponenten dieser beiden Drehmomente T.j und TB sich gegenseitig aufheben, wenn die Drehmomente algebraisch addiert werden, so daß das resultierende 'Moment des Relais einen zeitlich konstanten Wert besitzt, der die :Momentschwingungen der doppelten Frequenz nicht enthält, die charakteristisch sind für alle Relais, die mit nur einem Drehmoment arbeiten, für alle einphasigen produktabhängigen Relais, ebenso wie für alle Relais der einfachen Ankerbauart.The operation of the relay shown in FIG. 3 is as follows: the loop A is excited by a loop current induced by the summation raft O3; this circulating current, in cooperation with the differential raft OD, generates a clockwise torque Td. The current in loop B is induced by the differential raft OD and, through interaction with the total raft 0s in the air gaps under the poles 52 and 54, results in a counterclockwise torque TB. It can be shown immediately that the components of these two torques Tj and TB , pulsing at twice the frequency, cancel each other out when the torques are added algebraically, so that the resulting moment of the relay has a value that is constant over time, which corresponds to the momentary oscillations of the double frequency, which are characteristic of all relays that work with only one torque, for all single-phase product-dependent relays, as well as for all relays of the simple armature type.

Claims

PATENT CLAIMS: i. A substantially non-vibratory, product dependent, single phase, torque generating, electrically responsive device for use on an AC system, characterized in that it consists of a stator (55,65) and a rotor (A, B) , the stator at least four has successive turns, they are located on an electrically excited, magnetizable element and form four excitation devices: a first (61) and a third (63) excitation device which generate an alternating raft (OD), a second (62) and a fourth (64 ) Excitation device that generate an alternating raft (OS) which is perpendicular to the first (OD); Furthermore, that the rotor consists of a conductive secondary part (A, B) , which is penetrated by the two named alternating fluxes (Os, OD) offset by a right angle and is attached in such a way that each flux enters the conductive secondary part ( A, B) or. emerges from it which are offset from one another by an angle, the said raft inducing a secondary circulating current which flows in one or more conductors (A, B) and generates a torque (TA or TB) in cooperation with the other river, and wherein each raft is closed by the conductor or conductors (A, B) of the induced secondary current; Finally, that the excitation that generates one of these flows depends on the vector sum of an alternating function of a line current and an alternating function of a line voltage, and the excitation that generates the other flow depends on a different vector sum of an alternating function of a line current and an alternating function depends on a line voltage.

2. Apparatus according to claim i, characterized in that the stator (55, 65) consists of an electrically excited, magnetizable element which has four excitation windings (61, 62, 63, 64) which are on two pairs of diametrically opposed devices (51, 52, 53, 54) are arranged, and from two supply circuits for the corresponding pairs of diametrically opposed devices, whereby two flows (OS, OD) arise, which in the two axes of symmetry diametrically through the rotor (A, B) get lost; that furthermore the rotor (A, B) consists of a conductive secondary part which is penetrated by the said two flows and is arranged in such a way that each flow (OS, OD) enters and exits the conductive secondary part at approximately diametrically opposite points it exits and induces a secondary circulating current that flows in one or more conductors (A, B) and, in cooperation with the other flux, generates a torque (Td or TB) , each flux passing through the conductor or the conductors of the it closes induced circulating current.

3. Apparatus according to claim i, characterized in that the rotor and stator contain a movable part (i9) which is a relay element, and in that they have a conductive, secondary, rotatably arranged part (A, B) and a magnetizable field part (55), which has four protruding poles (51, 52, 53, 54) attached approximately equidistantly around said rotatable part (A, B) with excitation windings (61, 62, 63, 64) on each pole, , and also that they have two different excitation devices (29, 3o), one alternating flow (KPD) in two diametrically opposite poles (51, 53) and another alternating flow (KPD) in the other diametrically opposite poles (52, 54). Os), and finally that the rotor (A, B) is traversed by the two fluxes (Os, OD) and is attached in such a way that each flux enters and exits the conductive secondary part at approximately diametrically opposite points the end occurs and induces a secondary circulating current that flows in one or more conductors (A, B) and, in cooperation with the other flux, generates a torque (Td or TB) , each flux passing through the conductor or the conductors through it induced circulating current closes.

4. Apparatus according to claim i, characterized in that the rotor (A, B) and stator (55, 65) contain a movable part (i9) which is a relay element, and in that they are a conductive, secondary, rotatably arranged part (A, B) and a magnetizable field part (55, 65), which has four protruding poles (51, 52, 53, 54) attached approximately the same distance around the rotor (A, B) with excitation windings (61, 62 , 63, 64) on each pole, and also that they have two different excitation devices (29, 3o), with an alternating flux (OD) in two diametrically opposite poles (51, 53) and in the other diametrically opposite poles ( 52, 54) another alternating flow ($ s) runs, further that the rotor (A, B ) is traversed by said two flows (OD, 0s) and is arranged in such a way that each flow is at approximately diametrically opposite points in the conductive secondary part or. emerges from it and induces a secondary circulating current which flows in one or more conductors (A, B) and, in cooperation with the other flux, generates a torque (Td or TB), with each flux flowing through the conductor or conductors ( A, B) of the circulating current induced by it concludes, and finally that one of the excitation values depends on (E + 1) and the other on (E - I), where E and I represent some flux-generating forces, each of which is separate consists of a constant times a single-phase excitation current, whereby the two excitation currents can be different in relation to each other in terms of phase and amplitude.

5. Apparatus according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized characterized in that the secondary part consists of two mechanically interconnected Loops (A, B) consists, furthermore, that the first (61) and the third (63) excitation winding of said electrically excited, magnetizable element cause an alternating flux (OD) enters on one side (41) of the first loop (A) and on the other Side (43) of the first loop (A) exits, passing through the second loop (B) passes through, and the second (62) and fourth (64) excitation windings of said electrically excited, magnetizable element cause another alternating flux (Os) enters on one side (42) of the second loop (B) and on the other Side (44) of the second loop (B) exits, passing through the first loop (A) passes through.

6. Apparatus according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the stator (55, 65) consists of an electrically excited magnetizable element which is mounted on two pairs of diametrically opposed devices (51, 53 and 52, 54) has four symmetrically attached excitation windings (61, 62, 63, 64), and that the rotor consists of two mechanically interconnected loops (A, B) which are offset from one another by exactly a right angle and whose four loop sides (4 i, 42 , 43, 44) are attached in the vicinity of the central axes of the corresponding excitation windings (61, 62, 63, 64) of the electrically excited magnetizable part (55, 65), and of two supply circuits for the corresponding pairs of the diametrically opposed windings (61 , 63 and 62, 64), whereby two flows (0, s, OD) are generated which run diametrically along the two axes of symmetry of the relay element.

7. Apparatus according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the rotor (A, B) consists of two nested, symmetrically attached loops (A, B) and the stator (55, 65) consists of a magnet frame (55) which has four protruding poles (51, 52, 53, 54) opposite the corresponding loop sides (41, 42, 43, 44), and of excitation windings (61, 62, 63, 64) on each pole and from two different excitation supply devices (29, 30), the diametrically opposite poles (51, 53) carrying an alternating flux (OD) and the other two poles (52, 54) arranged diametrically opposite one another carrying another alternating flux. B. Apparatus according to claim i, characterized in that the stator consists of a closed frame (4) made of magnetic material which has a protruding pole part (5) which extends from the rear part (6) of the frame (4) to its front Part (7) extends and leaves an air gap (8) free through which a loop (io) passes, which represents the rotor, furthermore from current and voltage coils (15, 16, 17, 18), the excitation device on the two outer legs (13, 14) of the frame (4) and on the protruding pole part (5) are attached.