Relais zur Auswertung der Phasenlage eines Wechselstromes gegenüber
einem Vergleichswechselstrom, insbesondere für Zwecke des Eisenbahnsicherungswesens
Als Steuerorgane, die auf die Phasenlage eines Wechselstromes gegenüber einem Vergleichswechselstrom
ansprechen, wurden seither kostspielige Motor- oder Scheibenrelais, d. h. als Schalter
ausgebildete Zweiphasenmotoren, oder polarisierte Relais in Verbindung mit Gleichrichtern
verwendet. Die Verwendung von Gleichrichtern hat jedoch den achteil, daß die Steuereinrichtung
versagt, wenn. einer der Gleichrichter ausfällt oder auch gegenüber den anderen
seine Werte ändert. Aus diesem Grund muß die Verwendung von Gleichrichtern in solchen
Steuereinrichtungen, wo hohe Betriebssicherheit verlangt wird, wie z. B. im Eisenbahnsicherungswesen,
unterbleiben. Die Verwendung von Motorrelais andererseits stößt überall .da auf
große Schwierigkeiten, wo kurzzeitige Schaltvorgänge erzielt werden sollen.Relay for evaluating the phase position of an alternating current
a comparison alternating current, especially for railway safety purposes
As control organs that act on the phase position of an alternating current compared to a comparative alternating current
respond, expensive motor or disk relays have since been used, i. H. as a switch
trained two-phase motors, or polarized relays in conjunction with rectifiers
used. However, the use of rectifiers has the disadvantage that the control device
fails when. one of the rectifiers fails or against the others
changes its values. For this reason, the use of rectifiers in such
Control devices where high operational reliability is required, such as. B. in railway safety,
remain under. The use of motor relays, on the other hand, is everywhere
great difficulties where short-term switching operations are to be achieved.
Diese Nachteile und die Verwendung zusätzlicher Schaltelemente, wie
z. B. Gleichrichter, werden bei dem erfindungsgemäßen Relais dadurch vermieden,
daß sich die von den beiden Wechselströmen in getrennten, je einem Magnetsystem
zugeordneten Spulen erzeugten Wechselfelder in einem gemeinsamen Luftspalt, in dem
sich ein beweglicher Anker befindet, so überlagern, daß je nach der Phasenlage der
beiden die Spulen durchfließenden Ströme der Anker nach der einen oder anderen Seite
gezogen und unabhängig von. der Frequenz dieser Ströme für die Dauer des Bestehens
der gleichen Phasenlage gehalten wird. In wechselströmerregten
magnetischen
Steuereinrichtungen schwankt die Stärke des, auf den Anker in einer bestimmten Richtung
wirkenden magnetischen Feldes zwischen dem Wert Null und einem bestimmten Maximalwert.
Um trotzdem eine gute dauernde Kontaktgabe zu gewährleisten, besteht eine vorteilhafte
Ausbildung des erfindungsgemäßen Relais darin, daß der Anker mit einer trägen Masse
solcher Größe versehen wird, daß er auch während der Nulldurchgänge der magnetischen
Feldstärke in seiner Endlage verharrt. In besonderen Fällen ist es vorteilhaft,
an dem Anker des erfindungsgemäßen Relais eine Flüssigkeitsdämpfung anzubringen.
Diese kann beispielsweise darin bestehen, daß an dem Anker ein Flüssigkeitsbehälter
angebracht wird, in welchem ein Körper verhältnismäßig großer, träger Masse beweglich
gelagert ist, so daß bei ruckartiger Bewegung des mit dem Anker starr verbundenen
Flüssigkeitsbehälters in- der Flüssigkeit Reibung auftritt. Um eine gute und dauernde
Kontaktgabe zu erzielen; kann das erfindungsgemäße Relais zweckmäßig auch so ausgebildet
werden, daß der Anker durch eine zusätzliche, auch im unerregten Zustand wirkende
Kraft in seiner jeweiligen, durch die Richtung des magnetischen Feldes bestimmten
Endlage festgehalten wird (Zweilagenausführung).These disadvantages and the use of additional switching elements, such as
z. B. rectifiers are avoided in the relay according to the invention,
that the two alternating currents in separate, each one magnet system
Associated coils generated alternating fields in a common air gap in which
there is a movable armature, superimpose that depending on the phase position of the
two currents flowing through the coils, the armature to one side or the other
drawn and independent of. the frequency of these currents for the duration of their existence
the same phase position is kept. In alternating currents
magnetic
Control devices fluctuates the strength of the armature in a certain direction
acting magnetic field between the value zero and a certain maximum value.
In order to ensure good permanent contact nonetheless, there is an advantageous one
Formation of the relay according to the invention in that the armature with an inertial mass
such a size is provided that it is also during the zero crossings of the magnetic
Field strength remains in its end position. In special cases it is advantageous
to attach a liquid damping to the armature of the relay according to the invention.
This can for example consist in the fact that a liquid container is attached to the anchor
is attached, in which a body of relatively large, inertial mass is movable
is mounted so that with jerky movement of the rigidly connected to the armature
Liquid container in the liquid friction occurs. To be good and lasting
To achieve contact; the relay according to the invention can expediently also be designed in this way
be that the anchor by an additional, also acting in the de-energized state
Force in its respective, determined by the direction of the magnetic field
End position is held (two-layer design).
In den Fig. i bis 3 ist ein Beispiel der erfindungsgemäßen Relaiseinrichtung
in schematischer Weise dargestellt. Auf einem Kern i sitzt eine Erregerspule 2.
Über dem Kern befindet sich um die Achse 8 drehbar. gelagert der Anker, der mit
seinem einen Ende 7 in den Luftspalt zweier Polschuhe 3 und q. eines Kernes 5 eingreift
und mit seinem anderen Ende 9 über dem freien Ende des Kernes i durch einen Luftspalt
von diesem getrennt sitzt. Der Weg der Kraftlinien, die durch die Spule?-erzeugt
werden,' ist folgender: Vorderer Pol des Kernes i, Ankerende 9, Ankerende 7, Polschuhe
3 und q. in gleicher Verteilung und zum Kern i zurück. Die Floßrichtungen vom Ankerende
7 in de beiden Polschuhe 3 und d. sind also einander entgegengesetzt, Der magnetische
Kreis der Arbeitswicklung 6 geht vom Kern 5 über Polschuh q., Luftspalt, Ankerende
7, Luftspalt, Polschuh 3 zu Kern 5 zurück. Je nach der Phasenlage der beiden Erregerströme
addieren sich nun die Kraftlinien des magnetischen Feldes zwischen Ankerende 7 und
Polschuh4 und subtrahieren sich zwischen Ankerende 7 und Polschuh 3 oder umgekehrt.
Der Anker bewegt sich nach der Seite der größeren Kraftliniendichte. Werden beide
Wicklungen von zwei Wechselströmen gleicher Frequenz durchflossen, so legt sich
der Anker-- in jeder Halbwelle nach der Seite um, die durch die Phasensage der beiden
Ströme zueinander bestimmt wird. Sind die durch die Ströme .erregten magnetischen
Flüsse gleichphasig, so. wird der Anker in jeder Halbwelle z. B. nach rechts, sind
sie .gegenphasig, so wird er nach links bewegt. Sind die Flüsse um 9o° phasenverschoben,
so wird der Anker in jeder Halbwelle nach rechts und links gezogen, nimmt also infolge
der unten beschriebenen mechanischen Eigenschaften unter Umständen eine Mittellage
ein (Dreilagenausführung).In Figs. I to 3 is an example of the relay device according to the invention
shown in a schematic manner. An excitation coil 2 is seated on a core i.
Above the core is rotatable about the axis 8. stored the anchor that came with
its one end 7 into the air gap between two pole pieces 3 and q. a core 5 engages
and with its other end 9 over the free end of the core i through an air gap
seated separately from this. The path of the lines of force created by the coil?
'is the following: front pole of core i, anchor end 9, anchor end 7, pole pieces
3 and q. in the same distribution and back to the core i. The raft directions from the anchor end
7 in the two pole pieces 3 and d. are therefore opposed to each other, the magnetic
The circle of the working winding 6 goes from the core 5 via pole piece q., Air gap, armature end
7, air gap, pole piece 3 to core 5 back. Depending on the phase position of the two excitation currents
Now add the lines of force of the magnetic field between armature end 7 and
Pole shoe 4 and subtract between armature end 7 and pole shoe 3 or vice versa.
The anchor moves to the side with the greater density of lines of force. Will both
Two alternating currents of the same frequency flow through the windings, so it settles
the anchor - in each half-wave to the side that is caused by the phasing of the two
Currents to each other is determined. Are the magnetic
Rivers in phase, so. the anchor in each half-wave z. B. to the right are
if they are out of phase, it is moved to the left. If the rivers are 90 ° out of phase,
so the anchor is pulled to the right and left in each half-wave, so it takes as a result
the mechanical properties described below may be a middle layer
a (three-layer design).
Fig.2 zeigt ein Beispiel der Flüssigkeitsdämpfung des Ankers. Der
Behälter 1o ist starr mit dem Anker verbunden. In diesem ist ein Körper i i großer,
träger Masse beweglich gelagert, Zweckmäßig erfolgt die Lagerung so, daß die Drehachse
des beweglichen Körpers mit der Drehachse des Ankers zusammenfällt. Bei dem in Fig.2
dargestellten Beispiel wird der Körper i i durch eine am Behälter 1o befestigte
Blattfeder 12 :geringer Rückstellkraft in seiner Mittellage gehalten. Der Raum zwischen
Behälter 1o und Körper 1i ist mit einer zähen Flüssigkeit gefüllt. Bewegt sich nun
der Anker und damit der Behälter, so bleibt der Körper i i infolge seiner Trägheit
,hinter dieser Bewegung zurück; verdrängt damit die Flüssigkeit auf der einen Seite
des Körpers, die nur langsam nach- der anderen Seite -fließt,- und dämpft somit
die Bewegung des Ankers. Bei dieser Anordnung kann der Flüssigkeitsbehälter allseitig
abgeschlossen werden, wodurch- ein unerwünschtes Verschmutzen anderer Relaisteile
durch die Flüssigkeit verhindert wird.Fig. 2 shows an example of the liquid damping of the armature. Of the
Container 1o is rigidly connected to the anchor. In this one is a body i i large,
inert mass movably mounted, the storage is expedient so that the axis of rotation
of the movable body coincides with the axis of rotation of the armature. With the in Fig.2
The example shown is the body i i attached to the container 1o by a
Leaf spring 12: low restoring force held in its central position. The space between
Container 1o and body 1i are filled with a viscous liquid. Moves now
the anchor and thus the container, the body remains i i due to its inertia
, behind this move back; thus displaces the liquid on one side
of the body, which flows slowly to the other side - and thus dampens
the movement of the anchor. With this arrangement, the liquid container can be on all sides
be completed, whereby - unwanted contamination of other relay parts
is prevented by the liquid.
Eine besonders vorteilhafte, den Bedürfnissen des Eisenbahnsicherungswesens
entsprechende Verwendung kann das erfindungsgemäße Relais beim automatischen Streckenblock
finden. In Fig. 3 ist ein Anwendungsbeispiel dieser Art dargestellt. Ein isolierter
Gleisabschnitt A-E wird aus der Blockspeiseleitung R, S über den Transformator T
an seinem Ende A mit Wechselstrom gespeist: Am anderen Ende E des Abschnittes ist
das erfindungsgemäße Relais B mit seiner Arbeitswicklung 6 angeschlossen, während
seine Hilfswicklung 2 aus der Blockspeiseleitung erregt wird:. Befährt ein Zug in
Pfeilrichtung den Abschnitt; so fällt das Relais B ab. Wird der nächste Gleisabschnitt
von dem Zug befahren; so wird in bekannter Weise durch den Umpoler U die Phase am
Gleis um fSo° gedreht, wodurch nach Freiwerden des Abschnittes A-E der Relaisanker
von B nach der anderen Seite anzieht, was die Besetzung des nächsten Gleisabschnittes
durch den Zug bedeutet. Die bisher in der beschriebenen Schaltung verwendeten Relais
waren kostspielige Motorrelais, die außerdem eine hohe Ansprechzeit benötigten.
Das erfindungsgemäße Relais wird zweckmäßigerweise wegen seiner Fremdstromsicherheit
auch für zweibegriffige Gleisstromkreise verwendet.A particularly advantageous one, the needs of the railway safety system
The relay according to the invention can be used accordingly in the case of an automatic section block
Find. In Fig. 3 an application example of this type is shown. An isolated one
Track section A-E is made from the block feed line R, S via the transformer T.
fed with alternating current at its end A: At the other end E of the section is
the relay B according to the invention connected with its working winding 6 while
its auxiliary winding 2 is excited from the block feed line :. A train runs in
Arrow direction the section; so the relay B drops out. Will be the next section of track
hit by the train; so in a known manner by the polarity reverser U the phase am
Track rotated by fSo °, which means that the relay anchor is released after section A-E
from B to the other side attracts what the occupation of the next track section
by train means. The relays used so far in the circuit described
were expensive motor relays that also required a long response time.
The relay according to the invention is expediently because of its safety against external currents
also used for two-aspect track circuits.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Relais ist jedoch nicht auf Eisenbahnsicherungsanlagen
beschränkt, sondern ist mit Vorteil überall da möglich, wo über eine Doppelleitung
durch Wechselstrom drei Begriffe gegeben werden sollen oder allgemein Frequenzen
miteinander verglichen werden sollen.The application of the relay according to the invention is not, however, on railway safety systems
limited, but is advantageously possible wherever via a double line
three terms should be given by alternating current or frequencies in general
should be compared with each other.