Einrichtung zur Steuerung einer Vorrichtung mittelst eines als elektrisches Entladungsgefäss ausgebildeten Relais. Für die Steuerung von Vorrichtungen elektrischer oder nicht elektrischer Art, bei spielsweise für die Auslösung von Sehaltern. verwendet man Relais, die als elektrische Entladungsgefässe ausgebildet sind. Das Ent ladungsgefäss kann dabei mit einer Hoch vakuum- oder auch mit einer Gasentladung arbeiten. Derartige Relais haben den Vor teil, dass sie nach Einleitung der Erregung schon nach sehr kurzer Zeit, auf den ge steuerten Stromkreis einwirken.
Für die meisten Anwendung szwecke ist dies günstig, ,jedoch gibt es einige Gebiete, b_-i denen eine zeitlich verzögerte Wirkung wünschenswert ist, wobei also das Vakuum- oder Gasentla- dungarelais gleichzeitig als Zeitrelais wirken soll. Die Erfindung betrifft eine Einrich tung, durch die das in einfacher Weise er reicht werden kann.
Erfindungsgemäss ist in den von dem Pe- laiS gesteuerten Stromkreis ein Energiespei- eher zwecks allmählicher Änderung der von dein Relais gesteuerten, elektrischen Grösse (Strom oder Spannung) eingeschaltet.
Die Einrichtung kann dabei derart sein, dass beispielsweise von dem Entladungsgefäss ein Kondensator über einen Widerstand all mählich aufgeladen wird, wobei die Zeit konstante, nach der die Spannung am Kon densator ansteigt, gleich dem Produkt. aus der Kapazität und dem Widerstand ist. Man kann aber auch einen Selbatinduktionskreis als Energiespeicher verwenden, dessen Zeit konstante gleich ist dem Quotienten aus der Selbstinduktion und dem Widerstande. Eben so könnten mechanische Energiespeicher zur Anwendung gelangen.
Die Zeichnung zeigt mehrere Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung. In Abb. 1 ist 31 eine Starkstromleitung, die mittelst eines Stromtransformators 32 auf den Steuerstrom- kreis eines Ols,ehalt"#rs für das Abschalten der Starkstromleitung einwirkt. Die Anord nung ist derart, dass der Stromtransformator das Gitter 34 eines Glimmentladungsgefässes 35 erregt und dadurch die Batterie 36 be fähigt, über das Entladungsgefäss durch die Spule 38 einen Strom zu schicken. Die Spule 38 schliesst dann den Kontakt 39 im Steuer stromkreis 33.
Damit nun der Strom in der Spule 38 trotz Einleitung der Entladung im Vakuumgefäss 35 nicht sofort. auf seinen vol len Wert ansteigt, ist parallel zur Spule<B>138</B> ein Kondensator 310 und in Reihe mit bei den ein Widerstand<B>311</B> geschaltet. Die Bat terie 36 schickt dann nach Einleitung der Entladung im Gefäss 35 den grössten Teil des Stromes zunächst über die Kapazität 310, an der die Spannung allmählich an steigt. In demselben Masse steigt auch die Spannung und der Strom an der Spule 38 an. Bei der Anordnung nach Abb. 2 ist die Parallelschaltung der Kapazität und des Widerstandes durch die P,eihenschaltung einer Induktivität 312 und eines Widerstan des 313 ersetzt.
Auch hier steigt der Strom in der Spule 38 gemäss der durch die Selbst induktion und den Widerstand bestimmter: Zeitkonstante an.
Wenn man den Widerstand, die Selbst induktion oder die Ka'pazitä't einstellbar oder gar veränderlich macht, so kann man die Zeitverzögerung bei den geschilderten An ordnungen in beliebigen Grenzen auf das f'ür das jeweilige Entladungsgebiet geeignete Mass bringen. Abb. 3 zeigt eine Ausführungs form, bei der ein Kondensator 1 über einett Ohm'schen Widerstand 2 mit einer Gleich spannung E aufgeladen wird, wobei parallel zu dem Kondensator eine Glimmentladuns-s- röhre 3 mit der Zündspannung Z liegt.
4 ist die von dem Strom der Glimmentladungs- röhre gespeiste Spule für die Betätigung der Schaltkontakte 5. Die Betätigung der Schalt- kontakte 5 wird durch die Zuführung der Spannung E bezw. durch das Schliessen des Schalters 6 eingeleitet.
Zwischen diesem Zeit punkte, mit dem das Aufladen des Konden- sators 1 beginnt und dem Ansprechen der (llimmentladungsröhre 3 vergeht dabei eine Zeit
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C bedeutet darin die Kapazität des Konden sators 1, B den Ohmwert des Widerstandes 2. Die Einrichtung nach Abb. 3 gestattet es. die Zeitdifferenz zwischen dem Beginn des Aufladevorganges des Kondensators und dem Zungen der Glimmlampe mit grosser Präzision einzustellen und vermeidet die Nachteile eines mechanischen Uhrwerkes.
Sie eignet sich daher besonders für die Konstruktion von Zeitrelais mit kurzer Zeitstaffelung.
Ein Nachteil der Einrichtungen der Abb. 1 bis 3 besteht darin, dass für die Speisung des Relais eine verhältnismässig hohe Gleich spannung, die grösser sein muss als die Zünd- spannung der Glimmentladungsröhre 3, also etwa 220 Volt, erforderlich ist. Eine der artige Gleichspannung steht an den Orten, an denen die Zeitrelais gebraucht werden, oft nicht zur Verfügung. Diese Relaisstationen enthalten entweder überhaupt. keine Gleich spannung, oder nur solche von höchstens 24 Volt.
Bei den Einrichtungen der Abb. 4 bis 9 ist dieser Nachteil dadurch vermieden, da,ss für die Speisung des als elektrisches Ent ladungsgefäss ausgebildeten Relais Wechsel strom verwendet wird, der über einen Gleich richter dem Relais zugeführt ist. Als Gleich richter können die bekannten Arten verwen det werden. Der Gleichrichter kann also als Glühkathodengleichrichtpr, als Glimmlicht gleichrichter oder insbesondere auch als Trockengleichrichter (zum Beispiel Kupfer oxydgleichrichter) ausgebildet sein.
Die Abb.4 bis 8 zeigen mehrere Aus- führungsbeispiele für eine derartige Einrich tung, wobei die schraffierten Rechtecke der einzelnen Abbildungen die in Abb. 3 durch ein strichliertes Rechteck umschlossenen Teile 3, 4 und 5 enthalten.
In der einfach sten Schaltung nach Abb.4, die ein ÜIber- spannungsrelais zeigt, ist in den von der Wechselspannung gespi.esenen Stromkreis mit der Spannung E, und mit dem Konden- Bator 1 und dem Ohm'schen Widerstand 2 oe in Glühkathoden- oder Glimmlicht- n 'h #e gleichrichter 7 eingeschaltet.
Bei dieser Schaltung kann man elektrolytische oder Trockengleichrichter nicht verwenden, da diese stets einen nicht zu vernachlässigenden Rückstrom in der Sperrichtung haben. Der Rückstrom ist unregelmässig, daher sind die Aufladezeiten des Kondensators 1 bis zum Ansprechen des Überspannungsrelais nicht sicher einzustellen.
Bei der Schaltung nach Abb.5 kann man auch elektrolytische oder Trockengleichrichter verwenden; die Schal tung ist im wesentlichen identisch mit der Schaltung der Abb.4, jedoch geschieht die Aufladung des Kondensators 1 nicht über ein einfaches Ventil, sondern über vier in Graetz'scher Schaltung vereinigte Ventile 8, 9, 10 und 11.
Die Verwendung von Trocken- gIeichrichtern oder elektrolytischen Gleich richtern ist deshalb möglich, da der Rück strom hier durch,die Ventile nicht dem Kon densator 1 entnommen wird. 12 ist ein Ohm'scher Widerstand, der bewirkt, dass die Aufladung des Kondensators 1 nicht bis zu dem eventuell unregelmässigen Scheitelwert der speisenden Spannung El erfolgt, sondern nur bis zu deren effektivem Wert.
Die Ein richtung nach Abb. 6 zeigt ,die Schaltung für ein mit Zeitverzögerung arbeitendes Über stromrelais, bei dem der Überstrom der Lei tung 14 über einen Stromtransformator 15 auf das Steuergitter 16 der als Relais die nenden Glimmentladungsröhre 3 einwirkt. In dem vom Relais gesteuerten Stromkreis dient jedoch eine Selbstinduktion 13 in Verbindung mit dem Ohm'sehen Widerstand 2 als Ener giespeicher.
Zur Unterdrückung der Wellig keit der die Glimmentladungsröhre 3 speisen den Gleichspannung kann- man parallel zu der Gleichrichteranordnung (8 bis 11) noch einen Kondensator 1.7 schalten (gestrichelt @yezE#i.chnet).
Abb. 7 zeigt eine Weiterbildung der Ein richtung der Abb.4. Anstatt den Konden sator der Abb.4, an dessen Belegungen das Überspannungsrelais liegt, direkt aus der Wechselspannung E, über einen Gleichrich- ter aufzuladen, kann man gemäss Abb. 7 die Wechselspannung E, über den Gleichrichter 7 einen Kondensator 18 aufladen lassen. Die ser Kondensator dient dann als konstante Gleichspannungsquelle und .lädt über den Widerstand 2 den Kondensator 1 auf.
Pa rallel zu dem Kondensator 18 ist noch, even tuell über einen Widerstand, eine Vorrich tung 19 geschaltet, die die Gleichspannung am Kondensator 18 nicht über .einen Wert Emax steigen lässt und im gegenteiligen Fall den Ladungsüberschuss ableitet. Eine ge wöhnliche, im Vakuum untergebrachte Über spannungssicherung (Glimmpatrone) reicht hierzu aus. Dadurch werden die Einwirkun gen von Schwankungen der speisenden Wechselspannung E, auf die Arbeitsweise der Relaisschaltung vermieden.
Selbstverständlich kann man den Gleich richter 7 der Abb.7 wieder durch eine Graetz'sche Schaltung ersetzen, wie dies die Abb. 8 veranschaulicht. Zwischen den vier Ventilen 8 bis 11 und den Kondensator 18 ist dabei jedoch noch ein Ohm'scher Wider stand 20 eingeschaltet.
Sollten noch stärkere Schwankungen in der speisenden Wechselspannung E, vor kommen, als mit. d.er Glimmpatrone 19 de-. Abb. 7 und 8 auszugleichen sind, so braucht die Ladespannung E, nicht direkt dem Netz entnommen zu werden, sondern kann durch Zwischenschaltung eines übersättigten Eisen transformators bereits einigermassen konstant gehalten werden.
Die Verwendung dieses Transformators bei der Schaltung nach Abb. 8 gibt die Möglichkeit, das Zeitrelais auf 1 % genau einzustellen, wobei die durch das Zeitrelais einstellbare Zeit gegeben ist durch den Zeitpunkt des Schliessens des Schalters 6 und den Zeitpunkt des Ansprechens des Überstrom- bezw. Überspannungsrelais.
Die Zwischenschaltung von Gleichrich tern gemäss der vorliegenden Erfindung ge stattet nicht nur, das Zeitrelais für Wechsel strombetrieb zu benutzen, sondern ermög licht auch den Betrieb des Zeitrelais mit Gleichspannungen, die wesentlich unterhalb der für die Anordnung nach Abb.l bis erforderlichen Gleichspannung liegen. Die Abb.9 und 10 zeigen dafür zwei Ausfüh rungsbeispiele. Als die Relaisschaltung spei sende Gleichspannung dient die Spannung d--r Batterie 21. Die Batterie lädt über einen hm'schen Widerstand 22 die Kondensator batterie 23 auf.
Die Kondensatoren 23 kön nen über den im allgemeinen geöffneten Be tätigungsschalter 6 und über die Primärspule des Transformators 24 entladen werden. v\venn dies geschieht, so lädt die Sekundär spule des Transformators den Kondensator 2:) über den Glimmlichtgleichrichter 26 mit einer hohen Spannung auf. Dies geschieht, gleichgültig ob die Entladung der Konden- satorbatterie 23 oszillatorisch oder aperio- disch erfolgt.
Die Spannung des Kondensa- tors 25 kommt nun an den Eingangsklemmen der Schaltung der Abb. 3 zur Geltung, und der weitere Vorgang vollzieht sich in der in den Abb. 1 und 2 beschriebenen Weise. Da die Spannung des Kondensators 25 davon abhängt, in welcher Weise der Schalter G ge schlossen wird (plötzlich oder langsam), legt man zweckmässig zum Kondensator 25 eine Glimmpatrone 27, die den Kondensator bis zur Minimalspannung entlädt. Damit die Glimmpatrone nicht überlastet wird, ist sie mit einem Widerstand von etwa 1000 hm ebenso wie die Glimmpatrone 19 der Abb. 8 in Reihe geschaltet.
Man erreicht dadurch, dass die Spannung des Kondensators 25 im wesentlichen davon unabhängig ist, wie hoch der Kondensator ursprünglich aufgeladen wurde, diese Spannung vielmehr nach sehr kurzer Zeit durch die Glimmpatrone bis zur Löschspannung der Glimmpatrone erniedrigt wird. Dadurch wird der Einfluss von nicht erwünschten Änderungen im Primärstrom kreis des Transformators 24 ausgeschaltet.
Man kann die Kondensatorenbatterie 23 und den Widerstand 22 vermeiden, wenn man den Primärstrom des Transformators 24 un mittelbar nach seinem Einsetzen durch das Ansprechen der Glimmpatrone 2 7 wieder ab schaltet. Man erreicht dadurch genau so, wie bei der Entladung des Kondensators 23 der Abb. 9 durch Schliessen des Schalters 6 einen für die Aufladung des Kondensators 25 aus reichenden, kurzzeitigen Stromstoss in der Primär- und Sekundärwicklung des Trans formators 24.
Eine derartige Einrichtung zeigt die Abb.10. In den Stromkreis der Glimmpatrone 27 ist hier die Spule 28 eines Relais eingeschaltet, die bei genügend star kem Strom den Schalter 29 im Primärstrom kreis des Transformators 24 öffnet.
hei der Einrichtung nach Abb. 1() kann man an Stelle der Spannung der Batterie 21 auch eine Wechselspannung setzen, wobei im Primärstromkreis des Transformators 24 Wechselstrom bis zum Ansprechen der Glimmpatrone 27 fliesst. Man könnte aber auch die mit der Glimmpatrone in Reihe ge schaltete Relaisspule 28 und den Schalter 29 bei der Speisung mit Wechselstrom weg lassen.
Bei den eben beschriebenen Einrichtun gen kann man die Glimmentladungsröhre 3, den Glimmliehtgleichrichter 26 und die Glimmpatrone 27 in ein gemeinsames Glas gefäss mit zum Teil gemeinsamen Elektroden einbauen.