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Magnetsystem für Auslöser oder Relais Bei der elektromagnetischen
Steuerung bzw. übertragung von Vorgängen aus Wechselstromkreisen zeigt sich in vielen
Fällen insofern ein Nachteil, als bei einer gewissen Stromstärke der Floß praktisch
seine Sättigungsgrenze erreicht, so daß die gewünschte Stromabhängigkeit des Flusses
nicht mehr oder nur sehr verzerrt vorhanden ist, wodurch in der Wiedergabe bzw.
in der Auslösung oder Steuerung Fehler entstehen könnten.
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Insbesondere kann es vorkommen, daß die Zeit, die verstreicht, bis
der Fluß von einem verhältnismäßig hohen Wert auf einen entsprechenden negativen
Wert sich ändert, so kurz ist, daß es nur schwer ist, eine in der Zwischenzeit bestehende
Floßschwächung für die Steuerung zu erfassen.
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Nach der Erfindung kann .dieser Nachteil dadurch vermieden werden,
daß das Magnetsystem des Auslöserrelais oder der Übertragungseinrichtung so gewählt
wird, daß schon bei sehr geringen Stromwerten die Sättigungsgrenze überschritten
ist, wobei aber von dem Hauptfloß ein Teilfloß abgespalten wird, dem durch geeignete
Mittel eine Phasenverschiebung gegenüber dem Hauptfloß aufgedrückt wird und dessen
zeitlicher Verlauf in weiten Grenzen regelbar ist. Infolge dieser Mittel kann sich
bei den plötzlichen Änderungen des Hauptflusses,
die . infolge der
Sättigung mit. sehr großer Geschwindigkeit einsetzen, eine entsprechende Änderung
des Teilflusses nur mit wesentlich geringerer Geschwindigkeit ausbilden. Man erhält
also. hierbei für den Teilfluß einen Verlauf, der von der Rechteckkurve des Hauptflusses
wesentlich abweicht--und dank der langsamen Änderung zur Wiedergabe bzw. zur Erfassung
für eine Stäuerung wesentlich besser geeignet ist. Besonderen Vorteil bietet die
Anwendung des Erfindungsgedankens für Einrichtungen, die mit einem Halteanker arbeiten,
der bei Unterschreitung von gewissen Stromstärken von einer Gegenkraft abgezogen
werden soll. Bei diesen Einrichtungen konnte es bisher leicht eintreten, daß infolge
des überaus schnellen Überganges des Flusses von einem hohen-positiven auf einen
hohen negativen Wert der Anker gar nicht abgerissen wurde. Sofern man aber den Halteanker
in den Eisenweg des .abgespa:ltenen Teilflusses nach der Erfindung legt, ist auch
bei sehr :hohen Stromstärken die Flußänderung in dem Teilfluß so langsam, daß der
Anker ,sicher und zu einem genau bestimmbaren Augenblick abgerissen werden kann.
Es ist hierbei möglich, durch entsprechende Be-. messung des Teilflusses einerseits
und der Gegenkraft andererseits zu erreichen, daß der Anker mit großer Genauigkeit
bei voraus bestimmten Werten des Flusses abgerissen wird, die entweder eine bestimmte
endliche Größe: haben oder auch praktisch Null sein können. " -Für die Anwendung
in Relais und Auslösern, die bei Überschreitung eines ,gewissen Überstromes eine
Auslösung zu einem in bezüg auf die Wechselstromphase festliegenden Zeitpunkt durchführen
wollen, wird. cte 'Anörd,iütl@g mit, Vorteil mit einer zusätzlichen Sperre für den
Anker kombiniert, die nur bei bestimmten Überstromwerten freigegeben wird. -Auf
diese Weise wird die Möglichkeit gegeben, das Relais an und für sich dauernd arbeiten
zü lassen, d. h. praktisch bei jedem Stromnulldurchgang oder in jeder Halbperiode
neuerlich auszulösen, wobei es aber von dem in der Halbperiode tatsächlich auftretenden
Stromvyert abhängt, ob die Verklinkung freigegeben wird und damit die Äuslösung
zustande kommt oder nicht.
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Auf diese Weise wird auch die Möglichkeit gegeben, die SteuerunZ,
die ja bereits von einem der eigentlichen Überlastung vorausgehenden Zeitpunkt (Stromnulldurchgang)
an zu laufen begonnen hat, bereits in dem nächst folgenden Stromnulldurchgang wirksam
zu machen. Soweit es sich hierbei um Auslöser handelt, ist auf diese Weise die Möglichkeit
.gegeben, die - Unterbrechung bereits in dem auf -das - Auftreten des Kurzschlusses
unmittelbar folgenden Stromnulldurchgang durchzuführen, wobei :eine Synchronsteuerung
in bezug .auf-den - Stromnulldurchgang möglich ist, die bereits durch den
vorausgehenden Stromnulldurchgang gesteuert ist. Mit besonderem - Vorteil kann hiermit
audh noch ,der Gedanke kombiniert werden, indem in Abhängigkeit von der Größe des
beim Kurzschluß etwa auftretenden Gleichstromgliedes die Verriegelung so beeinflußt
wird, daß sie nur bei unterhalb des Wertes liegenden Größen des Gleichstromgliedes
die Unterbrechung bereits in dem folgenden, in anderen Fällen aber erst in .dem
nächst folgenden Stromnulldurchgang (d. h. in dem Augenblick, in dem der Stromnulldurchgang
stattgefunden hätte, wenn kein Kurzschluß eingetreten wäre) erfolgt. Da nämlich
der Verlauf des Stromes selbst und damit. auch der erste S.tromnulldurchgang durch
den Krzschluß bzw. das Gleichstromglied wesentlich -verschoben wird, würde seine
bereits im ersten Stromnu@lldurchgang beabsichtigte Unterbrechung in solchen Fällen
unter verhältnismäßig ungünstigen Bedingungen stattfinden, während, wie in der vorliegenden
Erfindung entwickelt ist, eine weitere Halbperiode später_für sehr verschiedene
Werte des Gleichstromgliedes verhältnismäßig günstige Unterbrechüngsbedingungen
gegeben sind.
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Die vorerwähnte Kombination, die den störenden Einfluß der Sättigung
bei zu hohen Stromwerten ausschaltet, ist aber nicht bloß bei Einrichtungen von
Vorteil, bei denen die Auslösung zu einem bestimmten Zeitpunkt in bezug auf die
Phasenlage -synchronisiert -erfolgen soll, sondern bietet auch in allen den Fällen
großen Vorteil, bei denen eine Auslösung mit sehr großer Genauigkeit sofort im Augenblick
des Kurzschlusses einsetzen soll. In solchen Fällen kann mit besonderem Vorteil
der Anker als. Schwinganker ausgebildet werden, der unmittelbar nach dem Kurzschluß
zu arbeiten beginnt und etwa in der in der deutschen Patentschrift 59707o genannten
Weise die Betätigung eines Relais bewirkt. oder einleitet, daß nach einer bestimmten
Verzögerungszeit ansprechen soll.Diese Ausführung bietet hierbei die besonderen
Vorteile, daß sie sowohl beim Übertragen kürzer Verzögerungszeiten von weniger als
1/1o Sekunde wie auch bei großen Verzögerungszeiten von vielen Sekunden brauchbar
ist. Wenn die Unterbrechungsbedingungen auch in diesem Falle verbessert werden sollen,
ist es weiter möglich, die Auslösung selbst nach Ablauf der eingestellten Zeit in
gleicher Weise, wie oben erwähnt, in bezug auf die Phasenlage synchronisiert durchzuführen,
so daß die Öffnung der Kontakte erst solche Zeit vor einem Stromnulldurch-"gang
eintritt, daß im Stromnulldurchgang die Löschdistanz erreicht wird, also mit dem
geringsten Aufwand eine Wiederzündung sofort verhindert ist. Es ist hierbei zu berücksichtigen,
daß an und für'sich das Arbeiten eines Schwingankers bei zu großen Stromamplituden
des durch die Sättigung bedingten rechteckförmigen F:lußverlaufes unmöglich gemacht
werden kann, da der Anker kleben bleiben würde. Gerade durch die besondere Kombination
eines bereits bei sehr geringen Stromwerten gesättigten Hauptflusses mit abgespaltenem
Teilfluß ist jedoch auch für solche Fälle die Möglichkeit eines sicheren und störungsfreien
Arbeitens gegeben. -Für die Art und Weise der Abschaltung eines Teilflusses vor
einem Hauptfluß gibt es mehrere Möglichkeiten. So kann beispielsweise, wie dies
in
Fig. i dargestellt ist, in einem Eisenkörper i zunächst die Hauptstromspule
2 angeordnet werden. In einem gewissen Abstande von diesen Spulen können zusätzliche
Kurzschlußspulen 3 angeordnet werden. Bei dieser Ausbildung kann sich infolge der
dämpfenden Wirkung der Kurzschlußspulen der Hauptfluß, der infolge der geeigneten
Bemessung schnell den Sättigungswert erreicht, nicht durch die Zusatzspulen hindurch
auszubilden, sondern ist gezwungen, sich durch die Luft vor diesen Spulen zu schließen.
Hierbei können durch zusätzliche Eisenteile 4, die gewissermaßen als Streupole wirken,
die Bedingungen beeinflußt bzw. auf bestimmte Werte gebracht werden. Die durch die
Zusatzspulen hindurchgeführten Teile des Eisenkörpers schließen sich an einem Luftspalt
5 über einen Halteanker 6.
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Der Flußverlauf ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Hierbei ist
mit k die Rechteckkurve des Hauptflusses bezeichnet, mit t1 und t2 die Kurven des
Verlaufs des Teilflusses für verschiedene Bemessungen der Kurzschlußspule bzw. der
Streupole. Bei der plötzlichen Änderung des Flusses wird in der Zusatzspule ein
Ausgleichsstrom induziert, der der Dämpfung dieses Kreises entsprechend allmählich
abklingt.
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In dem Maße, in dem der Ausgleichsstrom abnimmt, kann der zunächst
über die Streuwege geführte Hauptfluß allmählich den Weg über den Halteanker gehen,
wodurch sich der angegebene Verlauf des Teilflusses ergibt.
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Eine andere Möglichkeit ist in Fig. 3 dargestellt. Hierbei ist in
dem Eisenkörper über eine Brücke 7 ein Nebenschlußpfad für den Hauptfluß gegeben,
der seinerseits von der Kurzschlußspule umgeben ist. Bei dieser Anordnung wird zunächst
der Hauptfluß in vollem Umfange über den Halteanker getrieben und kann sich erst
allmählich, soweit der Ausgleichsstrom in der Spule abklingt, in zunehmendem Maße
auf den Nebenschlußpfad verschieben. Man erhält dementsprechend einen dem vorausgehenden
Beispiel im wesentlichen entgegengesetzten Verlauf des Flusses, der in Fig. 4 dargestellt
ist.
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Infolge der Sättigung ist der Gesamtfluß zeitlich innerhalb einer
Halbwelle praktisch konstant, so daß der Teilfluß in demselben Maß zu- bzw. abnimmt,
als der Strom in der Zusatzspule abklingt. Die Bemessung der Zusatzspule in bezug
auf Induktivität, Kapazität, Ohmschen Widerstand, Dämpfung kann mit Vorteil so bemessen
werden, daß der über den Halteanker gehende Teilfluß innerhalb einer Halbwelle praktisch
bei den Ausführungen nach den Fig. i und :2 auf den vollen Wert, bei den Ausführungen
nach den Fig. 3 und 4 auf den Wert Null kommt.
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Diese Ausführungsform nach Fig. i und 2 eignet sich besonders für
Systeme mit Schwinganker, bei denen es im wesentlichen auf .große Schwankungen der
Zugkraft ankommt. Bei Systemen mit Halteankern ist im allgemeinen die Anordnung
nach Fig. 3 und 4 vorzuziehen, jedoch kann auch die andere Ausführungsform von Vorteil
sein, insbesondere wenn die Voreilung der Auslösung der mechanischen Verriegelung
des Halteankers größer als eine Halbwelle gemacht wird.
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Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht auf die erwähnten
Möglichkeiten beschränkt. Insbesondere ist es auch möglich, die Phasenverschiebung
des Magnetflusses dadurch zu erreichen, daß der Erregerstrom als solcher durch geeignete
Widerstände im Sinne einer solchen Verschiebung beeinflußt wird. Auch in dieser
Ausführung kann der Vorteil erreicht werden; daß in dem Augenblick des Kurzschlusses
oder der Störung eine Sperre freigegeben wird, die auf eine Auslösevorrichtung wirkt,
die an und für sich schon beim vorhergehenden Stromnulldurchgang zu arbeiten begonnen
hat, so daß eine besonders rasche Auslösung möglich ist.
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Bei der oben angedeuteten Ver-,vendung des Schwingankers kann, da
ein solcher Schwinganker bei Wechselstrom mit einer genau feststehenden Geschwindigkeit
arbeitet, dieser Schwinganker gleichzeitig als Zeitwerk für -die etwa erforderliche
Verzögerung verwendet werden und gegebenenfalls auch gleich den Antrieb für den
Auslöser u. dgl. selbst darstellen.
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Auch ist es möglich, die Erfindungsgedanken der Erfindung mit besonderem
Vorteil mit früheren Vorschlägen zu verbinden. So kann beispielsweise die Zeit vom
Ansprechen des Auslösers bzw. von der Freigabe der Verklinkung gleich der Zeit eines
bestimmten ganzzahligen Vielfachs der Dauer einer Halbwelle gewählt werden, wobei
es unter Umständen zusätzlich möglich ist, eine Überwachung in dem Sinne damit zu
verbinden, daß ein Ansprechen nur dann eintritt, wenn die Störung als solche wenigstens
eine bestimmte Teildauer der Zwischenzeit bestehenbleibt.
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Als Eisenkörper für das Magnetsystem des Auslöser-Relais oder der
Übertragungseinrichtung nach der Erfindung können unter Umständen auch mit Vorteil
besonders hochwertige Eisensorten Verwendung finden.