Fallklappenrelais Fallklappenrelais werden in vornehmlich handbedienten
Fernmeldeanlagen zurr Anzeige eines Anrufes bienntzt. Grundsätzlich wird. eine derart
hohe Empfindlichkeit des FaRklappenrelais angestrebt, daß die Reichweite für einen
Anruf diejenigei der Sprachübertragung erreicht. Nach dem heutigen Stand der Technik
ist für die Sprachübertragung eine Leitungsdämpfung von 4 Neper zugelassen. Bei
einer Rufspannung von: beispielsweise 70 Volt am Anfang einer Leitung mit einem
Wellenwiderstan@d von 1400 SZ und einer Dämpfung vorn 4 Neper läßt sich: am Ende
der Leitung ein Strom von, etwa z mA bei 1,3 Volt Endspannung entnehmen. Beträgt
die Windungszah l der Erregerwicklung eines. Fallklappenreilais üblicher Bauairt
beispielsweise roooo, so ergibt sich eine Mini:maJerregung von ro AW, bei der das.
Fallklappenrelads noch, sicher ansprechen muß. Dieser Wert ist den nachfolgenden
Betrachtunigen zugrunde gelegt. Ähnlich sind die Verh:ältnisse, wenn die Erregung
des Fallklap-penrelai;s mit Gleichstrom statt mit Wechselstrom erfolgt.Drop flap relays Drop flap relays are mainly manually operated
Telecommunication systems are used to display a call. Basically will. one like that
high sensitivity of the flap relay aimed at that the range for a
Call reached those of the voice transmission. According to the current state of the art
Line attenuation of 4 neper is permitted for voice transmission. at
a ringing voltage of: for example 70 volts at the beginning of a line with a
Wave resistance of 1400 SZ and a damping front 4 Neper can be: at the end
the line draw a current of about z mA at a final voltage of 1.3 volts. Amounts to
the number of turns in the field winding of a. Fall flap relay of the usual Bauairt
for example roooo, the result is a mini: maJexcitation of ro AW, in which the.
Fallklappenrelads still, must respond safely. This value is the following
Consideration based. The conditions are similar when the excitement
of the drop flap relay is carried out with direct current instead of alternating current.
Derart empfindliche Fallklappenrelais,, die bereits mit sehr energieairrnen
elektrischen. Impulsen ausgelöst werden können, sind naturgemäß auch auf mechanische
Stöße sehr empfindlich. In[ handbedienten: Zentralen sind, nun die Fallklappenrelais
reilativ starken Erschütterungen ausgesetzt, vor aIMm herrührend, von der Betätigung
der Stöpsel oder Taisten. beim Herstellen der Verbindungen. Ferner wirken sich bei
Feldzentralen die unvermeidlichen Erschütterungen ganzer Apparategestelle nachteilig
aus. Erschütterungen, welche die Empfindlichkeitsgrenze des Fallklappenrelais überschreiten,
verursachen die Auslösung der Fallklappe und täuschen damit einen Anruf vor. Um
diesen Nachteil zu vermeiden, ist daher neben einer hohen
elektrischen
Empfindlichkeit eine hohe mechanische Unempfindlichkeit des Fallklappenrelais anzustreben.
Dies bedeutet, daß der elektromechanische Wirkungsgrad des Fallklappenrelais, definiert
als Verhältnis der mechanischen Energie, welche den Anker des Fallklappenrelais
aus der Ausgangslage über seinen Kippunkt zu bringen gestattet, und der minimalen
elektrischen Energie, über welche zum Ansprechen des Fallklappenrelais (bei Wechsel-Stromerregung
pro Halbwelle) verfügt wird, einen hohen Wert haben muß. Da die zum Ansprechen des
Fallklappenrelais verfügbare elektrische Energie am Ende einer Leitung mit beispielsweise
4 Neper Dämpfung vorgegeben ist, läßt sich der Wirkungsgrad nur durch Erhöhung der
mechanischen Energie heraufsetzen.Such sensitive drop flap relays, which are already very energetic
electrical. Impulses that can be triggered are naturally also mechanical
Very sensitive to shocks. In [manually operated: control units are now the drop flap relays
Relatively exposed to strong shocks, originating in front of aIMm, from the operation
the stopper or taisten. when making the connections. Also contribute
Field control centers, the inevitable vibrations of entire equipment locations are detrimental
the end. Vibrations that exceed the sensitivity limit of the drop flap relay,
cause the dropper to be triggered, thus faking a call. Around
Avoiding this disadvantage is therefore in addition to a high
electrical
Sensitivity to strive for a high mechanical insensitivity of the drop flap relay.
This means that the electromechanical efficiency of the drop flap relay is defined
as the ratio of the mechanical energy, which the armature of the drop flap relay
from the starting position above its tipping point is permitted, and the minimum
electrical energy, which is used to respond to the drop flap relay (in the case of alternating current excitation
per half-wave) must have a high value. Since the to address the
Drop flap relay available electrical energy at the end of a line with for example
4 Neper damping is specified, the efficiency can only be increased by increasing the
increase mechanical energy.
Die bisher verwendeten Fallklappenrelais haben im praktischen Betrieb
hinsichtlich Unempfindlichkeit gegen Erschütterungen nicht befriedigt, da sie bei
elektrisch empfindlicher Einstellung oft zu mechanisch bedingten Fehlanzeigen Anlaß
gaben. Nähere Untersuchungen an gebräuchlichen Fallklappenrelais. haben gezeigt,
daß deren elektromechanischer Wirkungsgrad sehr gering, oft kleiner als i °/o ist.
Die Ursache dieses schlechten Wirkungsgrades wird an Hand der Fig. i der beigefügten
Zeichnung erklärt, in welcher der magnetische Fluß 0 in Funktion der im Erregermagnetkreis
des Fallklappenrelais wirksamen Durchflutung 0 graphisch dargestellt ist. Im Ausgangszustand
ist im Erregermagnetkreis bei verschwindender Erregung ein Restfluß (PR vorhanden,
bedingt durch die Koerzitivfeldstärke des Erregermagnetkreismaterials und den gegebenenfalls
vorhandenen Permanentmagneten. Steigt bei einem Anruf die Erregung 0 an, so bleibt
der Fluß 0 zunächst praktisch konstant, bis die Erregung den Wert erreicht. Während
dieser Zeit bleibt somit auch die vom magnetischen Fluß abhängige, auf den Anker
des Fallklappenrelais wirkende Kraft praktisch konstant. Die Erregung 0, dient dazu,
vom absteigenden zum aufsteigenden Ast der Hystereseschleife zu gelangen; sie ist
gleich dem doppelten Umlaufsintegral der Koerzitivfeldstärke des für den Erregermagnetkreis
verwendeten Materials, d. h. ungefähr gleich dem doppelten Produkt von Eisenweglänge
und Koerzitivfeldstärke. Erst eine über den Wert 0, ansteigende Erregung des Fallkläppenrelais
hat eine wesentliche Flußerhöhung und damit eine Erhöhung der auf den Anker wirkenden
Kraft zur Folge. Man erkennt aus diesen Überlegungen bereits, daß im Interesse eines
guten elektromechanischen Wirkungsgrades des Fallklappenrelais eine kleine Koerzitivfeldstärke
des für den Erregermagnetkreis verwendeten ferromagnetischen Materials anzustreben
ist. Die erwähnte Untersuchung bisheriger Fallklappenrelais hat jedoch ergeben,
daß bei den schwächsten Impulsen, bei denen das Relais noch auslösen muß, die gesamte
Erregung O. nur wenig größer ist als die praktisch unwirksame Durchflutung 0, Das
den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Fallklappenrelais mit geringer
Ansprechdurchflutung; insbesondere weniger als 15 AW; zeichnet sich nun dadurch
aus, daß zwecks Verminderung der Erschütterungsempfindlichkeit das Umlaufsintegral
der Koerzitivfeldstärke im Erregermagnetkreis kleiner ist als etwa 1/4 der Ansprechdurchflutung.
Diese Bedingung läßt sich bei allen Fallklappenrelais gebräuchlicher Bauart erreichen,
wenn für den Erregermagnetkreis ferromagnetisches Material verwendet wird, dessen
Koerzitivfeldstärke höchstens o,2 A/cm beträgt.The drop flap relays used up to now have in practical operation
not satisfied with regard to insensitivity to vibrations, since they are at
Electrically sensitive attitudes often give rise to mechanically caused false indications
gifts. More detailed investigations on common drop flap relays. have shown,
that their electromechanical efficiency is very low, often less than i%.
The cause of this poor efficiency is shown in FIG. 1 attached
Drawing explains in which the magnetic flux 0 as a function of that in the excitation magnetic circuit
of the drop flap relay effective flow rate 0 is shown graphically. In the initial state
is there a residual flow in the excitation magnetic circuit when the excitation disappears (PR,
due to the coercive field strength of the exciter magnetic circuit material and the possibly
existing permanent magnets. If the excitation rises 0 during a call, it remains
the flux 0 initially practically constant until the excitation reaches the value. While
this time also remains dependent on the magnetic flux on the armature
the force acting on the drop flap relay is practically constant. The excitation 0 is used to
move from the descending to the ascending branch of the hysteresis loop; she is
equal to twice the orbital integral of the coercive field strength of the for the excitation magnetic circuit
material used, d. H. approximately equal to twice the product of the iron path length
and coercive force. Only an excitation of the drop clap relay that rises above the value 0
has a significant increase in flow and thus an increase in the acting on the anchor
Force result. From these considerations one can already see that in the interest of one thing
good electromechanical efficiency of the drop flap relay a small coercive field strength
of the ferromagnetic material used for the exciter magnetic circuit
is. The aforementioned investigation of previous drop flap relays has shown, however,
that with the weakest impulses, at which the relay still has to trigger, the whole
Excitation O. is only slightly greater than the practically ineffective flow O, Das
the subject of the present invention forming drop flap relay with low
Response flooding; especially less than 15 AWs; is now characterized by it
from that for the purpose of reducing the vibration sensitivity the orbital integral
the coercive field strength in the excitation magnetic circuit is less than about 1/4 of the response flux.
This condition can be achieved with all commonly used drop flap relays,
if ferromagnetic material is used for the excitation magnetic circuit, its
Coercive field strength is at most 0.2 A / cm.
Um die Verhältnisse quantitativ zu überblicken, wird nachstehend noch
die Abhängigkeit des elektromechanischen Wirkungsgrades von der Koerzitivfeldstärke
angegeben. Wie bereits erwähnt, wurde unter dem Wert 0, das doppelte Umlaufsintegral
der Koerzitivfeldstärke verstanden: (9, 2 IE H,. In dieser Gleichung bedeutet
IE die Eisenweglänge im Erregermagnetkreis des Fallklappenrelais und HC die Koerzitivfeldstärke
des für denselben verwendeten ferromagnetischen Materials. Die mechanische Energie
W", welche den Anker des Fallklappenrelais aus der Ausgangslage über seinen Kippunkt
zu bringen gestattet, ist gegeben durch das halbe Produkt aus der resultierenden
Klebkraft F" in der Ausgangsstellung und dem Weg x,
des Ankers bis zum Kippunkt
W" - 1/z F" - x,
Die auf den Anker wirkende Kraft ist bei polarisierten
Magnetsystemen direkt proportional der wirksamen Erregung 0"- 0, bei unpolarisierten
Magnetsystemen proportional der ersten bis zweiten Potenz dieser Erregung, je nach
Remanenz oder Vormagnetisierung. Man erkennt, daß die in der Ausgangsstellung auf
den Fallklappenanker wirkende Klebkraft sowohl bei polarisierten wie bei nilcht
polarisierten Magnetsystemen um so höher gewählt werden kann, je kleiner der Wert
0, d. h. insbesondere je kleiner die Koerzitivfeldstärke H, gemacht wird. Vorteilhaft
ist auch eine kleine Eisenweglänge; praktisch läßt sie sich jedoch bei der notwendigen
hohen Windungszahl gegenüber bisherigen Ausführungen nicht wesentlich verkleinern.In order to give a quantitative overview of the situation, the dependency of the electromechanical efficiency on the coercive field strength is given below. As already mentioned, the value 0 meant the double orbital integral of the coercive field strength: (9, 2 IE H,. In this equation, IE means the iron path length in the exciter magnetic circuit of the drop flap relay and HC the coercive field strength of the ferromagnetic material used for the same. The mechanical energy W ", which allows the armature of the drop flap relay to move from its initial position above its tipping point, is given by half the product of the resulting adhesive force F" in the initial position and the distance x, of the armature to the tipping point W " - 1 / z F " - x, the force acting on the armature is in polarized magnet systems directly proportional to the effective excitation 0" - 0, in unpolarized magnet systems proportional to the first to the second power of this excitation, depending on remanence or premagnetization Adhesive force acting on the drop flap anchor for both polarized and non-polarized magnets The lower the value 0, that is to say in particular the lower the coercive field strength H, the higher can be selected. A small iron path length is also advantageous; in practice, however, given the high number of turns required, it cannot be significantly reduced in size compared to previous designs.
Die Abhängigkeit der auf den Anker eines polarisierten Fallklappenrelais
ausgeübten Kraft F vom Wert der Durchflutung 0 geht aus Fig. 2 hervor. Die Gerade
A gibt beispielsweise die Verhältnisse bei einem Fallklappenrelais bisheriger Ausführung
wieder, bei dem für den Erregermagnetkreis Holzkohleeisen mit einer Koerzitivfeldstärke
von o,5 A/cm verwendet wurde. Der Wert 0,1 ergibt sich bei einer Eisenweglänge von
8 cm zu 8 AW. Die Steilheit der Geraden ist durch die Größe des Permanentflusses
und die Luftspaltverhältnisse gegeben. Die auf den Anker wirkende Kraft FZ beträgt
bei einer Erregung 0" z von io AW i g. Die Gerade B stellt den mit dem gleichen
Fallklappenrelais erzielten Kraftverlauf dar, wobei an Stelle des Holzkohleeisens
ferromagnetisches Material mit einer Koerzitivfeldstärke von o, i A/cm
verwendet
wurde. Die Durchflutung 0, 2 hat in diesem Fall den Wert 1,6 A/cm. Die auf den Anker
wirkende Kraft Fa beträgt nunmehr bei der Erregung 0," = io AW 4,2 g. Durch Verwendung
eines ferromagnetischen Materials mit kleinerer Koerzitivkraft ist somit die Kraft
um einen Faktor 4,2 angestiegen.The dependency of the armature of a polarized drop flap relay
The force F exerted with a value of the flow rate 0 is shown in FIG. 2. Straight
A gives, for example, the conditions for a drop flap relay of the previous version
again, in the case of the charcoal iron with a coercive field strength for the exciter magnetic circuit
of 0.5 A / cm was used. The value 0.1 results from an iron path length of
8 cm to 8 AW. The steepness of the straight line is due to the size of the permanent flow
and given the air gap conditions. The force FZ acting on the armature is
with an excitation 0 "z of io AW i g. The straight line B represents the one with the same
Fall flap relay achieved force curve, with in place of the charcoal iron
Ferromagnetic material with a coercive field strength of 0.1 A / cm
used
became. The flow rate 0.2 in this case has a value of 1.6 A / cm. The one on the anchor
The effective force Fa is now 0. "= io AW 4.2 g during excitation. By using
of a ferromagnetic material with a smaller coercive force is therefore the force
increased by a factor of 4.2.
Bei einer gegebenen Steilheit des Verlaufes der magnetischen Kraft
längs des Luftspaltes ist der Abstand x" zwischen der Ausgangsstellung des Ankers
und seinem Kippunkt proportional zur llebkraft F.. Die zum Ansprechen des
Fallklappenrealis erforderliche mechanische Energie W" ist, wie bereits erwähnt,
proportional dem Produkt F" - xa. Das gilt auch vom Wirkungsgrad; er ist
somit bei polarisierten Relais proportional dem Quadrat der wirksamen Erregung 0,"-0,
Bei dem der Fig. z zugrunde liegenden polarisierten Fallklappenrelais steigt somit
der Wirkungsgrad um etwa einen Faktor iS an. Tatsächlich haben Versuche gezeigt,
daß bei Verwendung von ferromagnetischen Materialien mit entsprechend kleiner Koerzitivfeldstärke
der Wirkungsgrad gegenüber bisherigen Fallklappenrelais um einen Faktor 2o bis 5o
verbessert werden konnte. Ähnliche Vorteile sind nicht nur bei polarisierten, sondern
auch bei unpolarisierten, insbesondere vormagnetisierten Magnetsystemen erreichbar.Given a given steepness of the course of the magnetic force along the air gap, the distance x "between the starting position of the armature and its tipping point is proportional to the live force F .. The mechanical energy W" required to respond to the drop flap is, as already mentioned, proportional to the product F " - xa. This also applies to the efficiency; in the case of polarized relays it is proportional to the square of the effective excitation 0." - 0, in the case of the polarized drop flap relay on which FIG. In fact, tests have shown that when ferromagnetic materials with a correspondingly small coercive field strength are used, the efficiency can be improved by a factor of 2o to 5o compared to previous drop flap relays. Similar advantages can be achieved not only with polarized, but also with unpolarized, in particular premagnetized, magnet systems.