DE610875C

DE610875C - Elektrisches Relais

Info

Publication number: DE610875C
Application number: DEA61740D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-04-28
Filing date: 1931-04-29
Publication date: 1935-03-18

Description

Bei elektrischen Relais besteht die Schwierigkeit, die Empfindlichkeit im Augenblick des Ansprechens groß genug zu machen, eine Überbeanspruchung aber bei allen vorkommenden Betriebsfällen dennoch zu vermeiden. Namentlich bei Relais, die bei Spannungsrückgang ansprechen und bei einem nur wenige Prozent, der Betriebsspannung betragenden Wert noch genau arbeiten müssen, ist es von besonderer Bedeutung, zu erreichen, daß die Spannung hinsichtlich ihrer Größe und Phasenlage genau wiedergegeben wird. Auch bei Energierichtungs- und bei Impedanzrelais sind diese Verhältnisse zu berücksichtigen, da es bei diesen besonders darauf ankommt, die Spannung in ihrer Größe und Phasenlage genau zu erfassen.

Um den Blmdstromverbrauch der Spannungsspulen von Relais zu vermindern, hat

ao man bereits Kondensatoren in Reihe zu der Relaiswicklung geschaltet, deren Kapazität so gewählt ist, daß bei Netzfrequenz Resonanz herrscht. Dadurch wird der induktive Blindleistungsverbrauch der Relaiswicklungen durch eine kapazitive Leistung der Kondensatoren kompensiert. Die Resonanzabstimmung muß natürlich bei Netzfrequenz herrschen. Die Ansprechempfindlichkeit der Relais kann aber durch eine derartige Maßnahme nicht erhöht werden, denn es fließt sowohl in normalem Betriebe als auch beim Auftreten der Ansprechbedingungen derselbe Strom in der Spannungswicklung. Wählt man diesen Strom so hoch, daß ein genügend großes Feld entsteht, dann wird im normalen Betriebe! die Wicklung leicht überlastet und neigt zum Verbrennen. -Um die Empfindlichkeit der Anordnung zu erhöhen, ohne diese Gefahr in Kauf nehmen zu müssen, schlägt die Erfindung vor, bei einem Relais, in dessen Stromkreis eine Kapazität liegt, die Widerstaridsverhältnisse des Stromkreises in Abhängigkeit von der Größe des durchgehenden Stromes selbsttätig so veränderlich auszubilden, daß nur in der Nähe des Ansprechwertes des durchgehenden Stromes Resonanzabstimmung herrscht. Bei Ansprechwert fließt dann der maximale Strom, während bei anderen Betriebsbedingungen der Strom und damit die Beanspruchung der Relaiswiddungen vielkleiner sind.

Erreicht wird dies dadurch, daß der Eisenkreis des Relais so ausgebildet wird, daß unter dem Einfluß der Sättigung der Blindwiderstand der Relaiswicklung nur bei der Größe des Ansprechwertes mit dem Blindwiderstand der Kapazität übereinstimmt.

Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Abb. ι dargestellt. Mit 9 ist ein Relais mit Stromwicidung· 12 und Spannungswicklung

13 bezeichnet. Das Relais ist mit einem Konr takthebel io ausgerüstet, der die Kontakte ii beim Ansprechen überbrückt. In Reihe mit den Kontakten ii liegt die Auslösespule 8 eines Schalters 7, der in die Leitung 6 eingebaut ist. Die Stromspule 12 des Relais 9 ist an den in der Leitung 6 befindlichen Stromwandler 14, die Spannungswicklung 13 über Leitungen 15 an den Spannungswandler 16 angeschlossen. In Serie zur Spannungswicklung 13 liegt nun nach der Erfindung ein Kondensator 17, der so abgestimmt ist, daß sein Blindwiderstand mit dem Blindwiderstand der Spule 13 beim Ansprechwert übereinstimmt. Bei diesem Ansprechwert ist der Eisenkern der Spule 13 ungesättigt, so daß also bei ungesättigtem Eisenkern der Spule 13 Resonanz im Spannungskreis herrscht und somit der Scheinwiderstand der Spule 13 ein Minimum wird. Bei höheren Spannungswerten dagegen wird der Eisenkreis der Spule 13 so weit gesättigt, daß die Induktivität der Spule 13 sich ändert und damit eine Verstimmung des Resonanzkreises herbeiführt.

Statt die Änderung der S ättigungsVerhältnisse bei der Induktivität der Spule 13 selbst vorzunehmen, kann diese Änderung auch bei einer parallel geschalteten Induktivität 19, wie in Abb. 2 gezeigt, erreicht werden. Die Strom- und Spannungsverhältnisse im Resonanz- und im Dissonanzfall sind in Abb. 3 und 4 dargestellt. Bei Resonanz ist die aufgedrückte Spannung E, der Relaisstrom J_r in Phase. Der Relaisstrom ist lediglich von dem Ohmschen Widerstand des Kreises abhängig, da die Blindwiderstände einander aufheben. Entsprechend sind die Blindkomponente!! der Spannungen am Kondensator· E₀ und der Spannungen am Relais E_T gleich groß und um i8o° gegeneinander verschoben. Bei Dissonanz nehmen dagegen die Spannutigsvektoren die in Abb. 4 gezeigte Lage ein. Der Blindwiderstand des Kreises wird gleich der Differenz der Blindwiderstände der Kapazität 17 und der Induktivität 13. Die Blindkomponente b der Spannung E₁. ist nicht mehr gleich der Spannung E₀, der Strom T₁. wird kleiner im Verhältnis zur Spannung E. Bei dieser Anordnung tritt aber eine Phasenverschiebung des Stromes / gegenüber der Spannung E bei Änderung des Resonanzzustandes ein. Da diese Verschiebung aber relativ gering ist, kann sie in den meisten Fällen vernachlässigt wenden. In Fällen, in denen sie aber dennoch berücksichtigt werden muß, ist eine Schaltung nach dem Ausführungsbeispiel 5 zu wählen, bei dem die Relaisspule 13 parallel zu einem Widerstand 18 angeordnet ist. Der Widerstand 18 ist dabei als spannungsabhängiger Widerstand ausgebildet. Bei geringen. Spannungen ist der Widerstand 18 so hoch, daß er praktisch nicht in Betracht kommt und allein die Resonanzabstimmung der Spule 13 und des Kondensators 17 für die Größe des Stromes maßgebend ist. Bei höheren Spannungswerten nimmt dagegen der Widerstand 18 einen solchen Wert an, daß eine Verstimmung des Resonanzkreises eintritt und der Strom von der Spannungsspule 13 in den Widerstand 18 übergeht. Die Strom- und Spannungsvektoren nehmen im Resonanzfall dieselbe Lage wie bei Abb. 3 an, im Dissonanzfall dagegen die in Abb. 6 dargestellte Lage. Mit E ist dabei die dem Stromkreis aufgedrückte Spannung bezeichnet, mit E_c die Spannung am Kondensator, mit E₁. die Spannung am Relais, während mit / der Strom in den Leitungen 15 bezeichnet ist, der gegenüber der Spannung E_c um 90⁰ verschoben ist. Der Strom 7 teilt sich nun in die Komponenten I_T und J^, So wobei Jj^ der Strom in dem Widerstand 18, J₁. der Strom in der Relaiswicklung 13 bedeuten. /_r ist dabei ebenso wie im Resonanzfall mit E gleichgerichtet, so daß keinerlei Phasenverschiebung mit der Änderung der Spannung eintritt und das Relais in allen Fällen ein Drehmoment besitzt, das von der Größe des Stromes in der Wicklung 12, der Spannung in der Wicklung 13 und ihrer gegenseitigen Phasenverschiebung abhängt.

Als Relais 9 kann irgendeines der bekannten elektromagnetischen oder thermischen Relais Verwendung finden.

Für den Widerstand 18 sind Ausführungen, z. B. Thyridstäbe, bekannt, die aus einem Material bestehen, dessen Stromaufnahme einer Potenz der Spannung proportional ist. In Abb. 7 ist ein derartiger Widerstand dargestellt.. Er besteht aus einzelnen Platten 19 aus Karborundum, einer' Silicium-KohlenstofF-Verbindung, die durch einzelne Leiter22 parallel geschaltet sind. Die Platten 19 sind durch zusammengeschraubte Platten 20 zu einer Einheit verbunden. Durch beliebige Wahl der Zahl der Platten 19 kann die Größe des Widerstandes je nach dem Ansprechwert •des Relais eingestellt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisches Relais, in dessen Stromkreis eine Kapazität liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsverhältnisse des Stromkreises in Abhängigkeit von der Größe des durchgehenden Stromes selbsttätig so veränderlich sind, daß nur in der Nähe des Ansprechwertes des durchgehenden Stromes Resonanzabstimmung herrscht.

2. Elektrisches Relais nach' Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkreis des Relais so ausgebildet ist, daß unter dem Einfluß der Sättigung der

Blindwiderstand der Relaiswicklung nur bei der Größe des Ansprechwertes mit dem Blindwiderstand der Kapazität übereinstimmt.

3. Elektrisches Relais nach Anspruch 1 und 2, das beim Absinken der Spannung auf einen bestimmten Wert anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkreis der Spanungswicklung bei normaler Spannung gesättigt ist, beim Absinken der Spannung auf den Ansprechwert aber die Sättigung so weit zurückgeht, daß der induktive Widerstand der Spannungsspule mit dem vorgeschalteten kapazitiven Widerstand übereinstimmt.

4. Elektrisches Relais nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Stromwicklung (12) vorgesehen ist, so daß das Relais (9) leistungs- oder widerstandsabhängig ist.

5. Elektrisches Relais nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine zu der Spannungswicklung parallel geschaltete Eisendrossel (19), deren Sättigungsänderung die Änderung des .induktiven Widerstandes des Stromkreises herbeiführt.

6. Elektrisches Relais· nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu der Relaisspule (13) eine Kapazität (17) liegt, deren Blindwiderstand mit dem durch die vorkommenden Sättigungsverhältnisse nicht beeinflußten induktiven Widerstand der Relaisspule (13) übereinstimmt und parallel zu der Relaiisspule (13) ein spannungsabhängiger Widerstand (18) geschaltet ist, dessen Größe- in der Nähe des Ansprechwertes des Relais sehr hoch, bei jedem anderen Wert dagegen relativ klein ist.

7. Elektrisches Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstand (18) ein Widerstand verwendet ist, dessen Stromaufnahme einer Potenz der Spannung proportional ist.

8. Elektrisches Relais nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (18) aus mehreren parallel geschalteten, durch Isolationszwischenlagen voneinander getrennten, in beliebiger Zahl angeordneten Scheiben (19) aus Karborundum, einer Silicium-Kohlenstoff-Verbindung, besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen