DE1028237B

DE1028237B - Circuit arrangement for increasing the voltage sensitivity of electromagnetic relays

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

DEUTSCHESGERMAN

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. It is known to monitor DC voltages Provide voltage monitoring relays, either with an adjustable response value as an overvoltage relay or with an adjustable dropout value as an undervoltage relay work. Such relays have the task as soon as the applied voltage reaches a specified limit value downwards or upwards exceeds one of the following in order to return to a defined setpoint: signal or Initiate control process. The type of return can be manual or automatic automatic feedback is always required when the possible voltage fluctuations are of a relatively short duration. In all. Cases is made possible by such voltage monitoring achieves that certain consumers against, over- or undervoltage: protected will. This is particularly important, for example, for all signaling and safety devices where the response and dropout behavior of certain relays depends to a large extent on the level of the supply voltage.

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. In addition to the requirement that voltage monitoring relays have a hold ratio, which is as little as possible above the value 1, there is a desire that deviations in the monitoring voltage are detected within small limits can. In known monitoring relays of this type, proper operation requires a voltage change from. about 10%. If the voltage changes are lower, they must either be done beforehand be reinforced by a preliminary stage ••, or it other means, which have a significantly higher expenditure on equipment, must be used for voltage monitoring.

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.The invention is based on the object of creating a circuit arrangement by means of which it is possible is, monitoring relay with very small voltage changes to operate:. This is not only intended to achieve voltage monitoring can take place within a relatively small tolerance range, it should also be done in spite of a slow increase or a drop in the voltage to be monitored creates a gradual contact, as is the case in these cases usually occurs, should be avoided.

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 ErhöhungThe invention solves the problem posed by the fact that a crystal rectifier operated in the reverse direction connected in series with the electromagnetic relay and the operating point of the crystal rectifier lying in the area of the Zener stress is selected. The setting of the operating point of the Crystal rectifier can expediently by a parallel to the control or monitoring voltage lying voltage divider circuit take place. As a circuit arrangement for increasing

der Spannungsempfindlichkeitthe tension sensitivity

elektromagnetischer Relaiselectromagnetic relay

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Witteisbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Gustav Voß, München-Solln,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Gustav Voss, Munich-Solln,
has been named as the inventor

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.Crystal rectifiers are particularly suitable for silicon diodes, because these meet the requirement to a large extent that a change in current as high as possible is effected with a small change in voltage. With regard to the influence of temperature, silicon diodes are not as sensitive as other semiconductors, in particular. ¹ is a relatively constant temperature behavior with these, too. expect.

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. In order to achieve a current change as high as possible based on the given percentage voltage change, it is advantageous that the steep course of the curve as possible is close to the rest position. For reverse biased silicon diodes; is this in the area the Zener voltage is the case, i.e. in the voltage range in which the reverse current increases like an avalanche.

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.In the case of a relay, the voltage sensitivity is increased by connecting a crystal rectifier upstream in the reverse direction increased accordingly, it is expedient according to a development of the invention that to compensate for temperature errors, the one working with a positive temperature coefficient Crystal rectifier a semiconductor with a negative temperature coefficient associated with a Voltage divider is connected upstream. For this purpose, for example, a suitably dimensioned one is suitable Selenium rectifier.

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-Further features of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment, 1 shows the principle of the circuit arrangement and the diagram according to FIG. 2, which serves to explain the invention, the voltage-current characteristic of a crystal equal

709 960/310709 960/310

richters in Sperrichtung für zwei verschiedene Temperaturbereiche darstellt.Richter in reverse direction for two different temperature ranges represents.

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.The designated in Fig. "1 mii U DC voltage corresponds to that of supply voltage, which in terms of a relay R compliance with certain voltage limits is to be monitored. It is provided here that associated via the dom. Relay R Schaltkontaktr a Rückführung- the supply voltage over an arbitrarily executed can be carried out actuator St. the relay R is connected in series, a crystal rectifier K. serves for setting the operating point of the Kristallgleichrichtars K a voltage divider circuit, the auis the resistors W 1, W 2 and W 3 is made. While the resistance Wl the voltage required for the quiescent current is tapped, the adjustable resistance is W 3 for the adaptation of the overall circuit to the to be monitored supply voltage. the between resistors .wl and W 3 lying fixed resistor W 2 is used in conjunction with the parallel to selenium rectifier Se to the influence of temperature on the crystal rectifier in largely to switch off endem measure. As can be seen from Fig. 2, increases with a temperature increase z. B. from. Tl on T2 also the Zener voltage of the crystal rectifier. This means that to maintain the same operating conditions on the. Crystal rectifier K an increased open-circuit voltage must be applied, which is caused by the selenium rectifier Se . When the temperature increases, the selenium rectifier Se becomes lower, which has the effect of increasing the voltage in the case of the resistor Wl. This flows despite the changed. Temperature conditions continue the original quiescent current, d. H. the desired operating point of the crystal rectifier K is retained.

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.So that the steep characteristic curve, as it is caused by the onset of the Zener current, is changed as little as possible, it is advantageous to make the winding of the relay R , which is in series with the crystal rectifier K , of low resistance. Since the load capacity or the power loss of the crystal rectifier is often limited, it is advisable to connect the rectifier in series with a relay with higher operating currents; one: to provide part of the control power required for the relay by means of a constant pre-excitation below the response value. As a result, the crystal rectifier is only loaded with a current that is required for response. Additional excitation ". The pre-excitation can either take place through an additional secondary winding applied to the relay R , or it can also be achieved through a pre-magnetization" permanently set by means of permanent magnets.

Claims

Patent claims:

1.Circuit arrangement to increase the voltage sensitivity of electromagnetic relays, preferably for voltage monitors, characterized in that one operated in the reverse direction Crystal rectifier connected in series with the electromagnetic relay and the The operating point of the crystal rectifier is selected to be in the area of the Zener voltage.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that for setting the Working point of the crystal rectifier is a voltage divider circuit parallel to the control voltage serves.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that as a crystal rectifier a silicon diode is provided.

4. Circuit arrangement according to claim 1 or the following, characterized in that the for Response of the electromagnetic relay required control power in part by a The constant pre-excitation below the response value is applied and this is caused by the Crystal rectifier flowing current caused excitation is superimposed.

5. Circuit arrangement according to claim 1 or the following, characterized in that to increase the effect of the crystal rectifier, the control winding of the relay is designed to be low-resistance.

6. Circuit arrangement according to claim 1 or the following, characterized in that for compensation of temperature errors the one working with a positive temperature coefficient Crystal rectifier a semiconductor with a negative temperature coefficient, preferably a selenium rectifier, is connected upstream in connection with a voltage divider.

1 sheet of drawings