DE1028237B

DE1028237B - Schaltungsanordnung zur Erhoehung der Spannungsempfindlichkeit elektromagnetischer Relais

Info

Publication number: DE1028237B
Application number: DES50566A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gustav Voss
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1956-09-27
Filing date: 1956-09-27
Publication date: 1958-04-17

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, zur Überwachung von Gleichspannungen Spannungsüberwachungsrelais vorzusehen, die entweder mit einem einstellbaren Ansprechwert als Überspannungs relais oder mit einem einstellbaren Abfallwert als Unterspann.ungsrelais arbeiten. Derartige Relais haben die Aufgabe, sobald die angelegte Spannung einen festgelegten Grenzwert nach unten bzw. oben überschreitet, zwecks Rückführung auf einen definierten Sollwert einen: Meldeoder Regelvorgang einzuleiten. Die Art der Rückführung kann sowohl von Hand als auch automatisch erfolgen, und zwar ist die automatische Rückführung immer dann erforderlich, wenn die möglichen Spannungsschwankungen von relativ kurzzeitiger Dauer sind. In allen. Fällen wird durch eine derartige Spannungsüberwachung erreicht, daß bestimmte Verbraucher gegen, Über- oder Unterspannungen: geschützt werden. Dies ist beispielsweise besonders wichtig bei allen Melde- und Sicherheitseinrichtungen, bei denen das Ansprech- und Abfallverhalten, bestimmter Relais in hohem Maße von der Höhe der Speisespannung abhängt.

Neben der Forderung, daß Spannungsüberwachungsrelais ein Halteverhältnis aufweisen sollen, das möglichst wenig über diem Wert 1 liegt, besteht der Wunsch, daß Abweichungen der Überwachungsspannung innerhalb kleiner Grenzen erfaßt werden können. Bei bekannten Überwachungsrelais dieser Art erfordert die einwandfreie Betätigung eine Spannungsänderung von. etwa 10%. Sind die Spannungsänderungen geringer, so müssen diese entweder vorher durch eine Vorstufe verstärkt ••werden, oder es müssen andere Mittel, die einen wesentlich höheren apparativen Aufwand aufweisen, für die Spannungsüberwachung herangezogen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, durch die es möglich ist, Überwachungsrelais mit sehr kleinen Spannungsänderungen zu betreiben:. Damit soll nicht nur erreicht werden, daß eine Spannungsüberwachung innerhalb eines relativ kleinen Toleranzbereiches erfolgen kann, es soll auch trotz langsamen Ansteigens bzw. Absinkens der zu überwachenden Spannung eine schieichende Kontaktgabe, wie sie in diesen Fällen normalerweise eintritt, vermieden werden.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß ein in Sperrichtung betriebener Kristallgleichrichter in Reihe mit dem elektromagnetischen Relais geschaltet und der Arbeitspunkt des Kristallgleichrichters im Gebiet der Zenerspannung liegend, gewählt ist. Die Einstellung des Arbeitspunktes des Kristallgleichrichters kann zweckmäßigerweise durch eine parallel zur Steuer- oder Überwachungsspannung liegende Spannungsteilerschaltung erfolgen. Als Schaltungsanordnung zur Erhöhung

der Spannungsempfindlichkeit

elektromagnetischer Relais

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Gustav Voß, München-Solln,
ist als Erfinder genannt worden

Kristallgleichrichter eignen sich besonders Siliziumdioden, denn diese erfüllen im hohem Maße die Forderung, daß bei geringer Spannungsänderung eine möglichst hohe Stromänderung bewirkt wird. Auch hinsichtlich des Temperatureinflusses sind Siliziumdioden, nicht so empfindlich wie andere Halbleiter, insbesondere.¹ ist bei diesen ein relativ konstantes Temperaturverhalten, zu. erwarten.

Um hai gegebener prozentualer Spannungsänderung eine möglichst hohe Stromänderung zu erreichen, ist es vorteilhaft, daß der steile Kurvenverlauf möglichst in der Nähe der Ruhestellung liegt. Bei in Sperrrichtung betriebenen, Siliziumdioden; ist dies im Gebiet der Zenerspannung der Fall, also· in dem Spannungsbereich, in dem der Sperrstrom lawinenartig zunimmt.

Wird bei einem Relais durch Vorschalten eines Kristallgleichrichters in Sperrichtung die Spannungsempfindlichkeit entsprechend erhöht, so ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zweckmäßig, daß zur Kompensierung von Temperaturfehlern dem mit positivem Temperaturkoeffizienten arbeitenden Kristallgleichrichter ein Halbleiter mit negativem Temperaturkoeffizienten in Verbindung mit einem Spannungsteiler vorgeschaltet wird. Zu diesem Zweck eignet sich beispielsweise ein entsprechend: dimensionierter Selengleichrichter.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, wobei Fig. 1 das Prinzip der Schaltungsanordnung wiedergibt und das Diagramm gemäß Fig. 2, welches zur Erläuterung der Erfindung dient, die Spannungs-Strom-Charakteristik eines Kristallgleich-

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richters in Sperrichtung für zwei verschiedene Temperaturbereiche darstellt.

Die in Fig". 1 mii U bezeichnete Gleichspannung entspricht derjenigen Speisespannung, die durch ein Relais R hinsichtlich Einhaltung bestimmter Spannungsgrenzwerte überwacht werden soll. Es ist dabei vorgesehen, daß über den dom. Relais R zugeordneten Schaltkontaktr eine Rückführung- der Speisespannung über ein beliebig ausgeführtes Stellglied St erfolgen kann. Mit dem Relais R ist ein Kristallgleichrichter K in Reihe geschaltet. Zur Einstellung des Arbeitspunktes des Kristallgleichrichtars K dient eine Spannungsteilerschaltung, die auis dem Widerständen W1, W 2 und W 3 besteht. Während am Widerstand Wl die erforderliche Spannung für den Ruhestrom abgegriffen wird, dient der verstellbare Widerstand W 3 zur Anpassung der Gesamtschaltung an die zu überwachende Speisespannung. Der zwischen den Widerständen .Wl und W3 liegende feste Widerstand W2 dient in Verbindung mit dem parallel dazu liegenden Selengleichrichter Se dazu, den Temperatureinfluß auf den Kristallgleichrichter in weitgehendem Maße auszuschalten. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, steigt bei einer Temperaturerhöhung z. B. von. Tl auf T2 auch die Zenerspannung des Kristallgleichrichters an. Dies bedeutet, daß zur Aufrechterhaltung gleicher Betriebsverhältnisse an den. Kristallgleichrichter K eine erhöhte Ruhespannung gelegt werden muß, was durch den Selengleichrichter Se bewirkt wird. Bei Temperaturerhöhung wird der Selengleichrichter Se niederohmiger, was sich beim Widerstand Wl als Spannungserhöhung auswirkt. Dadurch fließt trotz der veränderten. Temperaturverhältnisse der ursprüngliche Ruhestrom weiter, d. h. der gewünschte Arbeitspunkt des Kristallgleichrichters K bleibt erhalten.

Damit der steile Kennlinienverlauf, wie er durch das Einsetzen des Zenerstromes bedingt ist, möglichst wenig verändert wird, ist es vorteilhaft, die Wicklung des in Reihe mit dam Kristallgleichrichter K liegenden, Relais R niederohmig auszuführen. Da die Beiastbarkeit bzw. die Verlustleistung des Kristallgleichrichters vielfach beschränkt ist, ist es zweckmäßig, bei der Reihenschaltung des Gleichrichters mit einem Relais mit höheren Betriebsströmen; einen: Teil der für das Relais erforderlichen Steuerleistung durch eine unter dem Ansprechwert liegende konstante Vorerregung aufzubringen. Dadurch wird der Kristallgleichrichter nur mit einem Strom belastet, welcher der zum Ansprechen erforderlichen. Zusatzerregung" entspricht. Die Vorerregung kann entweder durch eine auf dem Relais R aufgebrachte zusätzliche Zweitwicklung erfolgen, oder sie kann aber auch durch eine mittels Dauermagneten fest eingestellte Vormagnetisierung" erreicht werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erhöhung der Spannungsompfindlichkeit elektromagnetischer Relais, vorzugsweise für Spannungswächter, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Sperrichtung betriebener Kristallgleichrichter in Reihe mit dem elektromagnetischen Relais geschaltet und der Arbeitspunkt des Kristallgleichrichters im Gebiet der Zenerspannung liegend gewählt ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Arbeitspunktes des Kristallgleichrichters eine parallel zur Steuerspannung liegende Spannungsteilerschaltung dient.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kristallgleichrichter eine Siliziumdiode vorgesehen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Ansprechen des elektromagnetischen Relais erforderliche Steuerleistung zum Teil durch eine unter dem Ansprechwert liegende konstante Vorerregung aufgebracht und dieser die durch den Kristallgleichrichter fließenden Strom bewirkte Erregung überlagert ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Wirkung des Kristallgleichrichters die Steuerwicklung des Relais niederohmig ausgeführt ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensierung von Temperaturfehlern dem mit positivem Temperaturkoeffizienten arbeitenden Kristallgleichrichter ein Halbleiter mit negativem Temperaturkoeffizienten, vorzugsweise ein Selengleichrichter, in Verbindung mit einem Spannungsteiler vorgeschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen