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Schnellrelais Die bewegten. Massen eines Relais müssen um so kleiner
sein, je kürzer die Schaltzeit ist, die für das Relais verlangt wird. Mit Rücksicht
auf die zu betätigenden Kontakte und mit Rücksicht auf eine geforderte Mindestschaltleistung
können die bewegten bzw. zu beschleunigenden Teile des Relais jedoch eine bestimmte
Größe nicht unterschreiten. Zur Verkürzung der Schaltzeit werden vielfach starke
Federn verwendet. Es ist dann ein mechanisches Klinkwerk erforderlich, welches einen
nicht unerheblichen Aufwand an Kraft für die Betätigung des Relais und auch eine
Verlängerung der Schaltzeit mit sich bringt. Mechanische Kraftspeicher haben außerdem
den Nachteil, daß ihre Kraft gegen Ende der Bewegung abnimmt und daß in diesem Bereich
der Bewegung die bewegten Teile nicht weiter beschleunigt werden. Diese letztere
Tatsache gilt auch für Relais, hei denen den Federkräften magnetische Kräfte entgegenwirken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile bekannter
Schnellrelais zu vermeiden. Die Erfindung geht davon aus, daß zwei Magnetsysteme
mit gemeinsamem Anker vorgesehen sind und daß die beiden Systeme derart erregt sind,
daß der Anker im Rurhezustand des Relais von dem einen Magnetsystem (Ruhesystem),
im Arbeitszustand dagegen von dein anderen System (Arbeitssystem) .angezogen wird.
Es sind demnach zwei getrennte @-Iägnetsysteme vorhanden, von
denen.
das eine im Ruhezustand, das andere .dem Arbeitszustand; des Relais zugeordnet ist.
Zwischen den beiden Relais liegt ein Anker, der beiden Magnetsystemen gemeinsam
ist und von dem einen oder dem anderen System angezogen wird, je nachdem die Anziehungskraft
des einen Systems größer ist als die des anderen. Bei einer eolchen aus zwei Magnetsystemen
mit gemeinsamem Anker aufgebauten- Schnellrelaisanordnung ist erfindungs-.gemäß
das eine Magnetsystem (Ruhesystem) mit einem oder mehreren Zwischenstücken zwischen
den; Polschuhen, ausgerüstet, und es ist jedem der dadurch entstehenden Luftspalte
ein mit dem Anker beweglicher Teil aus magnetischem Werkstoff zugeordnet. Das Schnellrelais
nach der Erfindung hat gegenüber bekannten Relaisanordnungen :den Vorteil, daß das
eine System und der Anker so ,ausgebildet sind, daß im Ansprechfall die Loslösung
des Ankers vom Ruhesystem mit außerordentlich geringem Kraftaufwand erfolgt und
die Anziehungskraft des Arbeitssystems voll zur Wirkung gelangen kann.
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Nähere Einzelheiten der Erfindung seien an Hand der Zeichnung erläutert.
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In Fig. i ist ein. Schnellrelais ,dargestellt, das zwei Magnetsysteme
besitzt. Das dem Ruhezuls:tand des .Relais zugeordnete Magnetsystem i (Ruhesystem)
besitzt zugeschärfte Magnetpole, zwischen denen zweckm"aß@ig ein Zwischenstück 2
aus magnetisch leitendem Werkstoff angeordnet ist. Der Luftspalt .zwischen den äuge
schärften Polen maß klein sein, = das Streufeld möglichst klein zu halten. Das Ruhesystem
i ist mit einer Erregerwicklung 3, versehen.
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Dae .dem Arbeitszustand. des. Relais zugeordnete Magnetsystem d. besitzt
zwei Erregerwicklungen: 5 und 6.
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Der beiden Magnetsystemen gemeinsame Anker besteht aus einem unmagnetischen
Träger 7, der beispielsweise .aus Aluminium hergestellt sein kann. Auf diesem Träger
sind Ankerstücke 8 und 9 für das Arbeitssystem.' und das Ruhesystem befestigt.
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In der Ruhestellung liegt der Anker an dem Ruhesystem an. Die beiden
Ankerteile 9 werden von dem Ruhesystem angezogen. Es genügt zu diesem Zweck eine
verhältnismäßig geringe Erregung der Spule 3, um den beiden Systemen: gemeinsamen
beweglichen Teil in der Ruhelage zu halten. Die Anordnung hat dabei den Vorteil,
daß schon bei einer kleinen Entfernung des beweglichen Teiles von den Polen des
Ruhesystems i praktisch keine Haltekraft auf den beweglichen Teil: einwirkt. Der
restliche Weg wird unter dem Einfluß der Anziehung des Arbeitssystems. mit zunehmender
Beschleunigung durchlaufen. Die Wicklung 6 wird vorn einem konstanten Erregerstrom
durchflossen und liefert eine Erregung solcher Größe, daß im Ruhezustand die von
der Wicklung 6 herrührende Zugkraft die Wirkung .der Wicklung 3 noch nicht überwiegt.
Die Wicklung 5 des Arbeitssystems wird an den äußeren Meß- oder Überwachungskreis
des Relais angeschlossen und ist so zu bemessen, daß bei.einem bestimmten Erregungswert
die Anziehungskraft bzw. Haltekraft des Magnetsystems überwunden. wird.
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In Fig. a sind die Anziehungskräfte der beiden Magnetsysteme in Abhängigkeit
von dem durchlaufenem Weg des beiden gemeinsamen beweglichen Teiles dargestellt.
Die Kurve a zeigt die Haltekraft des Ruhesystems, welche, wie bereits erwähnt wurde,
praktisch nur dann wirkt, wenn sich der Anker dieses Systems in nächster Nähe der
Pole befindet. Die Haltekraft sinkt auf einen sehr kleinen Wert, sobald sich der
Anker etwas weiter von den Polen entfernt. Die Kurve b gibt die Kraft an, welche
von der Wicklung 6 des Arbeitssystems auf den beweglichen Teil ausgeübt wird. Diese
Kraft steigt allmählich an. Die Anfangswerte beider Kräfte sind so bemessen, daß
im Ruhezustand des Relais die von der Wicklung 6 (Kurve b) ausgeübte Kraft kleiner
ist als die von der Wicklung 3 des Ruhesystems herrührende Anziehungskraft bzw.
Haltekraft (Kurve a). Eine kleine Erhöhung der Anziehungskraft des Arbeitssystems,
'hervorgerufen durch einen in der Wicklung 5 fließenden Strom, genügt, um den beweglichen
Teil des Relais aus der Ruhelage zu bringen. Die resultierende Anziehungskraft steigt
dann bereits bei sehr geringer Entfernung von der Ruhelage auf einen sehr großen
Wert an, so daß eine hohe Beschleunigung des beweglichen Teiles und damit eine sehr
kurze Schaltzeit erreicht" wird.
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In` Fig. 3 .ist eine Schaltung fair die Erregerwicklungen 3" 5 und
6 des Schnellrelais dargestellt. Die beiden Wicklungen 3 und 6 werden aus einer
Stromquelle fo über einstellbare Widerstände i i und i2 ,gespeist. Die beiden Widerstände
sind so zu bemessen bzw. einzustellen, daß im Ruhezustand des Relais der Anker an
dem Ruhesystem anliegt, wie dies in Fig.3 angedeutet ist. Die Wicklung 5 ist an
den nicht besonders gezeichneten Betätigungsstromkreis des Relais geführt. Um den
Anker des Relais .aus der Arbeitslab in die Ruhelage zurückzubringen, ist ein Hilfsschalter
13 vorgesehen, der in der in der Zeichnung dargestellten Ruhestellung einen
Kontakt in dem Erregerstromkreis der Wicklung 6 schließt. In der Arbeitsstellung
des Schalters 13 wird dieser Kontakt geöffnet und ein zweiter Kontakt geschlossen,
durch den ein Teil des Vorwiderstandes i i der Erregerwicklung 3 des Ruhesystems
!kurzgeschlossen und dadurch der in der Wicklung 3 fließende Strom erhöht wird.
Der Schalter 13 kann in seiner Ruhestellung mit der gleichen Wirkung auch
die Erregerwicklung 6 kurzschließen.
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Wenn das Schnellrelais nach der Erfindung für den Schutz von Anlagen,
beispielsweise Stromrichter.anlagen., gegen Kurzschlüsse oder Überströme verwendet
wird, so dient als Meßglied zweckmäßig eine Induktivität mit parallel geschaltetem
Ohmschen Widerstand entsprechend der in Fig. q. dargestellten Schaltung: Bei langsam
ansteigenden Strömten ist der Spannungsabfall im Ohmschen Widerstand maßgebend.
Steigt der Strom jedoch schnell an, so wird infolge der
Stromänderung
an der Indüktivität eine hohe Spannung erzeugt, so daß praktisch gleichzeitig mit
dem Auftreten der Störung auch die Auslösung des Relais erfolgt. Parallel zu der
Induktivität wird zweckmäßig ein Kondensator geschaltet, um einen länger andauernden
Spannungsimpuls für die Erregerwicklung 5 des Arbeitssystems des Schnellrelais zu
erhalten. un!d um ein vorzeitiges Zusammenbrechen der Spannung am Meßglied durch
das hierdurch verzögerte Ansprechen der Funkenstrecke zu verhindern, die gemäß Fig.
q. zum Schutz der Induktivität parallel geschaltet ist. Die Verwendung einer Induktivität
als Meßglied für den Kurzschluß- und Überstromschütz hat noch den Vorteil, daß .das
Schnellrelais nicht in unmittelbarer Nähe des Meßgliedes angeoirdnet sein muß. Die
an der Induktivität auftretenden Spannungen( sind genügend groß, um auch über größere
Übertragungsentfernungen die erforderliche zusätzliche Erregerleistung des Arbeitssystetms
(Erregerwicklung 5 in Fig. i) aufzubringen und ein sicheres Ansprechen des Relais
zu gewährleisten.
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In der Schaltung der Fig. ¢ ist zu der Induktivität ein besonderer
Ohmscher Widerstand parallel geschaltet. Man kann statt dessen auch eine Induktivität
mit verhältnismäßig hohem Eigenwiderstand. verwenden.
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Es sei noch erwähnt, daß das Schnellrelais nach der Erfindung auch
für Wechselstromanlagen verwendet werden kann. Zwischen das Meßglie.d des Wechselstromkreises
und die Steuerwicklung des Arbeitssystems ist dann ein Gleichrichter zu schalten.