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Frequenzrelais.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Relais, das in Ruhe bleibt, solange der das Relais speisende Wechselstrom eine bestimmte Frequenz (Ruhefrequenz) hat, aber eine Bewegung im einen oder anderen Bewegungssinn ausführt, wenn die Frequenz steigt oder fällt. Um dieser Aufgabe zu genügen, und insbesondere dabei schon kräftige Ausschläge des Relais zu erhalten, wenn die Speisefrequenz nur wenig von der Ruhefrequenz abweicht, wird die Anordnung so getroffen, dass von dem Wechselstrom, von dessen Frequenz die Betätigung des Relais abhängen soll, zwei Spulen gespeist werden, die direkt oder durch ihre Eisenkerne je nach ihren magnetischen Feldern Relativbewegungen ausführen.
Ist die Phasenverschiebung der die Spulen speisenden Ströme gegeneinander gleich go0, so wird das Relais in Ruhe bleiben ; weicht die Phasenverschiebung von 900 ab, so wird bei einer Abweichung im einen oder anderen Sinne eine Anziehung bzw. Abstossung der Spulen oder ihrer Eisenkerne erfolgen. Die Phasenverschiebung wird nun beispielsweise mit Hilfe einer Kapazität oder in beliebiger anderer Weise so eingestellt, dass sie bei einer Frequenz in der Nähe N der Ruhefrequenz gleich go0 ist. Die eine der Spulen aber wird in einen Schwingungskreis eingefügt, der auf die Ruhefrequenz K abgestimmt ist. Solange die Speisefrequenz mit der Ruhefrequenz übereinstimmt, wird dann das Relais in Ruhe bleiben.
Sobald aber die Frequenz sich ändert, ändert sich die Phase des Schwingungskreiscs, und zwar ist diese Änderung sehr bedeutend, so dass man schon bei sehr kleinen Abweichungen der Speisefrequenz von der Ruhefrequenz eine erhebliche Änderung der Phase bekommt, so dass dann das Relais kräftig anspricht, und zwar im einen oder im anderen Bewegungssinn, je nachdem die Speisefrequenz im einen oder im anderen Sinn von der Ruhefrequenz abweicht.
Eine Anordnung dieser Art ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. a und b sind die relativ gegeneinander beweglichen Eisenkerne des Relais. Beispielsweise kann der Eisenkern a als feststehend angenommen werden, während b am Endpunkt eines schwingenden Hebels sitzen kann. Die Spulen c und d werden durch Transformatoren und/'von einer Wechselstromquelle g gespeist. Die Spule c bildet mit der Kapazität h einen Schwingungskreis, der auf die Ruhefrequenz abgestimmt ist. Der Stromkreis der Spule d ist nach irgendeinem der bekannten Verfahren so eingeregelt, dass er eine Phasenverschiebung von go0 gegen den Stromkreis der anderen Spule ergibt, wenn annähernd die Ruhefrequenz besteht. Die Wirkung \ ist die oben bereits geschilderte.
Bei dieser Anordnung, wie sie dem Schema zugrunde gelegt ist, würde jedoch der Nachteil bestehen, dass die Wirkung wesentlich mit abhängig ist von Intensitätsschwankungen der beiden Spulen gegeneinander. Um die Wirkung des Relais ganz unabhängig zu machen von solchen Intensitätsunterschieden, wird zweckmässig die Anordnung so getroffen, wie sie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Die eine Spule, z. B. c, wirkt hier mit ihren beiden Polen auf den einen Pol der Spule d bzw. auf deren Eisenkern b, der zwischen den beiden Polen angeordnet ist und durch eine Direktionskraft in der Ruhelage gehalten wird. Die Direktionskraft kann beispielsweise durch eine Feder i dargestellt sein. Bei dieser Anordnung ist das Relais ganz unabhängig von Intensitätsunterschieden der Spulen.
Während das Relais nach Fig. i beispielsweise eine Anziehung der beiden Eisenkerne ergeben würde, sobald die eine der Spulen c oder d stromlos wird, bleibt das, Relais nach Fig. 2 unter sonst gleichen Verhältnissen auch dann in Ruhe, wenn die Spule c oder d stromlos wird.
Relais dieser Art sind besonders von Wert, wenn es sich darum handelt, Regelvorgänge auszulösen, sobald die Frequenz eines Wechselstroms sich um einen geringen Betrag ändert, insbesondere zur selbsttätigen Einregelung einer umlaufenden Welle auf eine bestimmte
Umlaufszahl.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Anker so angeordnet, dass er Drehbewegungen in einem oder anderen Sinne ausführt.
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des Relaisankers mit der Abweichung von der Ruhefrequenz. Diese Eigenschaft ermöglicht es, mit Hilfe des Relais eine besonders-vorteilhafte Regelung einer umlaufenden Welle auf eine bestimmte Umlaufszahl durchzuführen. Hierbei werden die Wicklungen des Relais von einem
Wechselstromerzeuger gespeist, der mit der Welle umläuft, und der Relaisanker betätigt die
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Geschwindigkeitseinstellvorrichtung der Welle. Da die von ihm hervorgerufene Regelbewegung um so schneller vor sich geht, je grösser die Abweichung vom normalen Zustande ist, so ergibt sich eine besonders vorteilhafte Regelung.
Es ist aber auch beispielsweise möglich, mit Hilfe einer geeignet gewählten Übersetzung von dem Relaisanker e. ne Welle derart anzutreiben, dass sie genau eine vorgeschriebene, von dem Frequenzunterschied abhängige Umlaufszahl bekommt. Es ist sogar möglich, mittels eines Hilfsmotors nach Art des beschriebenen Relais eine unveränderliche Umlaufszahl direkt zu erhalten, indem man die Anordnung so trifft, dass auf einer von einem beliebigen Motor angetriebenen Welle das Magnetsystem des Relais angeordnet wird, während exzentrisch zu ihr und mit ihr lose umlaufend der Anker des Relais sitzt, der dann bei Abweichungen der Welle von der vorgeschriebenen Umlaufszahl dem lose umlaufenden Teil der Welle eine zusätzliche Umlaufszahl in einem oder im anderen Drehsinn erteilt, derart, dass der lose laufende Teil der Welle genau die vorgeschriebene Geschwindigkeit erhält.
Diese letzte Anordnung, kommt natürlich zunächst nur für solche Fälle in Betracht, in denen von, dem lose umlaufenden Teil praktisch keine Energieabgabe verlangt wird, also beispielsweise für Anordnungen rein optischer Art.
Eine Anordnung dieser Art ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. a bedeutet die angetriebene Welle, auf der konzentrisch, beispielsweise mit Hilfe eines Kugellagers, eine zweite Welle b gelagert ist, so dass sie lose mit der Welle a umlaufen kann. Beim Anlauf kann sie zunächst durch Kupplung mit der Welle a auf die Drehzahl dieser Welle gebracht werden, worauf die Kupplung gelöst wird. Mit der Welle b ist ein Motor, anker c verbunden, mit der Welle a ist ein Magnetsystem 0, e verbunden. Die Erregerspulen von d und e werden von einem mit der Welle a verbundenen Wechselstromerzeuger gespeist. Sie besitzen eine Phasenverschiebung von 900 gegeneinander. Der Anker a bildet gleichzeitig den Teil eines Schwingungskreises, der auf eine Frequenz abgestimmt ist, die der vorgeschriebenen Umlaufszahl der Welle entspricht.
Solange diese Umlaufszahl aufrecht erhalten bleibt, bleibt auch die Phasenverschiebung von 900 zwischen den Spulen d und e unverändert und auf den Anker c wird kein Drehmoment ausgeübt. Ändert sich die Umlaufszahl der Welle a und mithin die Speisefrequenz, so tritt in der Spule e eine Phasenverschiebung ein und der Anker läuft mit einer zu dem Frequenzunterschied sehr angenähert proportionalen Umlaufszahl. Durch geeigneten Bau der ganzen Anordnung oder durch eine Übersetzung kann es nun leicht dahin gebracht werden, dass die zusätzliche Umlaufszahl, die der Anker c und damit die Welle b bekommt, gerade gleich dem Unterschied der Umlaufszahl der Welle gegenüber der vorgeschriebenen Umlaufszahl wird.
'PATE ; NT-ANSPB-ÜCHB : i. Frequenzrelais, gekennzeichnet durch zwei von derselben Frequenz gespeiste Spulen, deren eine gleichzeitig den Teil eines Schwingungskreises bildet, der die Ruhefrequenz gibt, wobei die Phasenverschiebung der beiden die Spulen speisenden Ströme gegeneinander so ein-
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frequenz von der Ruhefrequenz abweicht.