DE939219C - Magnetsystem fuer Ausloeser oder Relais - Google Patents

Magnetsystem fuer Ausloeser oder Relais

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Publication number
DE939219C
DE939219C DES4886D DES0004886D DE939219C DE 939219 C DE939219 C DE 939219C DE S4886 D DES4886 D DE S4886D DE S0004886 D DES0004886 D DE S0004886D DE 939219 C DE939219 C DE 939219C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
magnet system
current
flow
relay
phase shift
Prior art date
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Expired
Application number
DES4886D
Other languages
English (en)
Inventor
Marcel Dipl-Ing Zuehlke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Application granted granted Critical
Publication of DE939219C publication Critical patent/DE939219C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/10Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures specially adapted for alternating current

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Magnetsystem für Auslöser oder Relais in Wechselstromanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Magnetfluß gegenüber dem Wechselstrom phasenverschoben ist.
  2. 2. Magnetsystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung durch Beeinflussung des dem Magnetsystem zugeordneten Erregerstromes bewirkt wird.
  3. 3. Magnetsystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Erregerstrom, der derselben Wechselstromquelle entnommen ist wie der Hauptstrom, durch .geeignete 'Bemessung des Blind- und Wirkwiderstandes des Erregerstromkreises die erforderliche Phasenverschiebung aufgedrückt ist.
  4. 4. Magnetsystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung durch Beeinflussung des magnetischen Flusses bewirkt wird.
  5. 5. Magnetsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Magnetsystem von dem Gesamtfluß ein Teilfluß abgezweigt ist, dem gegenüber eine Voreilung aufgedrückt ist.
  6. 6. Magnetsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Teilfluß über einen Halteanker geführt ist.
  7. 7. Magnetsystem nach Anspruch i@ und :4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem- Teilfluß eine besondere Erregerspule zugeordnet ist. B. Magnetsystem nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage so bemessen ist, daß das Ansprechen des Relais einen bestimmten Teil einer Periode vor dem Stromnulldurchgang im Hauptstromkreis einsetzt. g. Magnetsystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigung so gewählt ist, daß schon bei sehr geringen Stromwerten die Sättigungsgrenze überschritten ist. io. Magnetsystem nach Anspruch g, gekennzeichnet durch die Verwendung für die Speisung eines Schwingankers, insbesondere als Antriebselement eines Relais oder Zeitwerkes. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 496 178.
DES4886D 1938-04-24 1938-04-24 Magnetsystem fuer Ausloeser oder Relais Expired DE939219C (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE496178C (de) * 1924-09-30 1930-04-16 Action A Distance Sa L Induktions-Spannungsrelais mit zwei parallel geschalteten Wicklungen auf dem gleichen oder zwei getrennten Elektromagneten, deren eine in dem Stromkreis eines Kondensators liegt, der zwischen den durch die Elektromagnetwicklungen erzeugten Magnetfluessen eine Phasenverschiebung ergibt

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE496178C (de) * 1924-09-30 1930-04-16 Action A Distance Sa L Induktions-Spannungsrelais mit zwei parallel geschalteten Wicklungen auf dem gleichen oder zwei getrennten Elektromagneten, deren eine in dem Stromkreis eines Kondensators liegt, der zwischen den durch die Elektromagnetwicklungen erzeugten Magnetfluessen eine Phasenverschiebung ergibt

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