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Abfallverzögertes Schutzrohrkontaktrelais Die Erfindung bezieht sich
auf ein abfallverzögertes Schutzrohrkontaktrelais, bei dem die bekannte Wirkung
von Kurzschlußwindungen ausgenutzt wird. Besitzt ein Relais bei Abschaltung seiner
Erregung derartige Kurzschlußwindungen, so wird in diesen durch das zusammenbrechende
Erregerfeld eine Spannung induziert, welche das Verschwinden des Erregerfeldes verzögert.
Es ist bei den bekannten Relais üblich, die Kurzschlußwindungen entweder durch einen
Kupfermantel oder durch eine besondere Wicklung zu erzeugen, die über einen Relaiskontakt
eingeschaltet wird. Es kann auch die Erregerwicklung selbst kurzgeschlossen werden.
Eine derartige Maßnahme hat sich jedoch bei Schutzrohrkontaktrelais als nur sehr
wenig wirksam hinsichtlich der zu erzielenden Verzögerungszeiten erwiesen. Man hat
daher bisher größere Verzögerungszeiten, wie sie z. B. in der Fernmeldetechnik gefordert
werden, nämlich Zeiten in der Größenordnung von 100 ms, durch Hilfsschaltungen mittels
Kondensatoren herbeigeführt.
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Die nachstehend beschriebene Erfindung zeigt einen Weg, wie ohne derartige
Hilfsschaltungen bei Schutzrohrkontaktrelais Verzögerungszeiten in der angegebenen
Größenordnung erzielt werden können, wozu lediglich einfache konstruktive Maßnahmen
erforderlich sind. Hierzu wird die bekannte Wirkung von bei der Abschaltung der
Erregung vorhandenen Kurzschlußwindungen ausgenutzt. Dieses Relais ist dadurch gekennzeichnet,
daß dem die Kontaktfedern enthaltenden magnetischen Erregerkreis ein hülsenartig
die Kontakte zumindest teilweise umschließender Eisenkern parallel geschaltet ist,
der im Bereich des Arbeitsluftspalts der Kontaktfedern mit einem ringförmigen Luftspalt
versehen ist und dessen ihn überbrückendes Feld auf die Kontaktfedern beiderseits
des Arbeitsluftspalts überstreut, wobei die im Eisenkreis gespeicherte magnetische
Energie bei Abschaltung der Erregung ein weiteres Halten der Kontaktfedern im geschlossenen
Zustand bewirkt.
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Es ist aus der »Nachrichtentechnischen Zeitschrift«, 1960, Heft $,
S. 377, an sich bekannt, die Kontaktfedern eines Schutzrohrkontaktrelais an die
Erregerwicklung über Flußführungen anzukoppeln, die einerseits zu dem an den Stirnseiten
der Erregerwicklung austretenden Kern Verbindung haben und andererseits benachbart
zu den Kontaktfedern des Schutzrohrkontaktrelais parallel zu diesen geführt sind,
wobei diese Flußführungen vor Erreichen des Arbeitsluftspalts der Kontaktfedern
enden. Die einander gegenüberstehenden Enden dieser Flußführungen besitzen dabei
einen solchen Abstand, daß ein wirksam in Erscheinung tretender, parallel zu den
Kontaktfedern liegender Eisenkreis nicht existiert, da der magnetische Widerstand
des Zwischenraums zwischen den Enden der Flußführungen zu groß ist. Es sind auch
die in dieser Veröffentlichung dargestellten Schutzrohrkontaktrelais nicht mit Kurzschlußwindungen
versehen, so daß also mit diesen bekannten Schutzrohrkontaktrelais das der Erfindung
zugrundeliegende Problem nicht zu lösen ist.
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In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 ein abfallverzögertes Schutzrohrkontaktrelais, bei dem die Erregerwicklung
neben dem Schutzrohrkontakt angeordnet ist, F i g. 2 ein Schutzrohrkontaktrelais
mit einer den Schutzrohrkontakt umgebenden Erregerwicklung und F i g. 3 eine Schnittzeichnung
der Anordnung gemäß F i g. 2.
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Das in F i g. 1 dargestellte Schutzrohrkontaktrelais besitzt eine
Erregerwicklung Sp, die auf dem Kern K liegt. Neben der Erregerwicklung Sp ist der
Schutzrohrkontakt S angeordnet, dessen Kontaktfedern über die Flußführungen F 1
und F 2 und die magnetisierbaren Zwischenlagen E 1 bis E 4 an den Kern K
angekoppelt sind. Es liegt damit ein Erregerkreis vor, welcher vom Kern K über die
Flußführung Fla
die Zwischenlagen E1 und E2, die beiden Kontaktfedern,
die Zwischenlagen E3 und E4 und die FlußführungF2 zurück zum Kern K verläuft. Bei
Erregung der Erregerwicklung Sp wird diesem Kreis ein magnetischer Fluß aufgedrückt,
welcher die gegenseitige Anziehung der Kontaktfedern des Schutzrohrkontaktes bewirkt.
Diesem magnetischen Erregerkreis ist nun ein zusätzlicher Eisenkreis magnetisch
parallel geschaltet, welcher den Kern K und die beiden Flußführungen F1 und F2 enthält,
von diesen ab aber über die beiden HülsenH1 und H2 verläuft, die über den Schutzrohrkontakt
S geschoben sind. Neben dem Arbeitsluftspalt A des Schutzrohrkontaktes S stehen-
sich die beiden Hülsen H1 und H2 mit gewissem Abstand gegenüber, wodurch in dem
zusätzlichen Eisenkreis der Luftspalt L gebildet ist.
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Dieser Anordnung liegt folgendes Funktionsprinzip zugrunde: Wird die
Erregerwicklung Sp unter Strom gesetzt, so wird nicht nur dem die Kontaktfedern
des Schutzrohrkontaktes S enthaltenden Eisenkreis ein magnetischer Fluß aufgedrückt,
sondern auch dem zusätzlichen Eisenkreis, also auch den Hülsen H1 und H2. Erfolgt
nun die Abschaltung des der Erregerwicklung Sp zugeführten Stromes und besitzt diese
Wicklung Kurzschlußwindungen, die in bekannter Weise in Form eines Kupfermantels
auf dem Kern K liegen oder durch direkten Kurzschluß der Wicklung Sp erzeugt werden
können, so wird unter dem Einfluß dieser Kurzschlußwindungen der Abbau des Feldes
verzögert. Hierbei macht sich nun das im zusätzlichen Eisenkreis, also insbesondere
in den Hülsen H1 und H2 gespeicherte Feld, besonders bemerkbar, das nämlich wegen
Vorliegens des Luftspalts L auf die Kontaktfedern des Schutzrohrkontaktes S überstreut
und die Kontaktfedern weiterhin im geschlossenen Zustand hält. Wesentlich ist dabei
der Effekt, daß im zusätzlichen Eisenkreis eine beträchtliche magnetische Energie
gespeichert werden kann, die ein entsprechend langes Halten des Schutzrohrkontaktes
nach Abschalten der Erregung bewirkt. Mit einer derartigen Anordnung lassen sich
Abfallverzögerungen bis zu 200 ms ohne Schwierigkeiten erzielen.
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Die beiden Hülsen Hl und H2 stellen zwar eine den Erregerfluß umgebende
Kurzschlußwicklung dar. Diese wirkt sich jedoch praktisch kaum aus, da nämlich die
Hülsen wegen des Erfordernisses der magnetischen Leitfähigkeit zweckmäßig aus Eisen
bestehen und dieses einen so hohen elektrischen Widerstand besitzt, daß die Kurzschlußströme
sich hinsichtlich einer gegebenenfalls unerwünschten Ansprechverzögerung kaum bemerkbar
machen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 handelt es sich um einen
Aufbau, bei dem die Erregerwicklung den Schutzrohrkontakt umgibt. Die F i g. 3 zeigt
den Schnitt BC, wie er in F i g. 2 eingezeichnet ist. Gleiche Teile in den F i g.
2 und 3 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das in den F i g. 2 und 3 dargestellte Schutzrohrkontaktrelais besitzt
die Erregerwicklung 1, welche den Schutzrohrkontakt 2 umgibt. An die Kontaktfederenden
des Schutzrohrkontaktes 2 sind die magnetischen Rückführungen 3 angekoppelt. Der
Erregerkreis enthält daher hier nur die beiden Kontaktfedern des Schutzrohrkontaktes
2 und die beiden magnetischen Rückführungen 3. Der zu diesem magnetischen Erregerkreis
parallelgeschaltete zusätzliche Eisenkreis enthält ebenfalls die magnetischen Rückführungen
3, wird aber vor Erreichen der Kontaktfedern des Schutzrohrkontaktes 2 jeweils auf
zwei Schalen 6 und 7 sowie 8 und 9 umgeleitet. Wie aus der F i g. 3 hervorgeht,
besitzen diese Schalen jeweils halbkreisförmigen Querschnitt und bilden in ihrer
Zusammenfügung magnetisch praktisch ein Röhrchen, das lediglich zwei Zwischenräume
besitzt, wodurch das Entstehen einer Kurzschlußwindung vermieden ist. In Richtung
auf die Kontaktfederenden 4 und 5 sind die Schalen 6 bis 9 abgeflacht und liegen
hier zwischen den Kontaktfederenden 4 und 5 sowie den Enden der magnetischen Rückführungen
6, so daß an dieser Stelle ein enger magnetischer Schluß besteht. Neben dem Arbeitsluftspalt
10 stehen sich die Schalen 6 und 7 sowie 8 und 9 mit bestimmtem Abstand gegenüber,
so daß hier der Luftspalt 11 in dem zusätzlichen Eisenkreis gebildet ist.
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Der Anordnung gemäß den F i g. 2 und 3 liegt das gleiche Funktionsprinzip
zugrunde wie dem in der F i g. 1 dargestellten Schutzrohrkontaktrelais. Bei Stromfluß
durch die Wicklung 1 wird den Kontaktfedern des Schutzrohrkontaktes 2 ein Fluß aufgedrückt,
der deren gegenseitige Anziehung bewirkt Mit Abschaltung der Wicklung entsteht in
irgendeiner Kurzschlußwindung, beispielsweise durch direkten Kurzschluß der Wicklung
1, ein Induktionsstrom, welcher den Feldabbau in dem Haupteisenkreis verzögert.
Dabei bewirkt die in dem zusätzlichen Eisenkreis, also insbesondere in den Schalen
6 bis 9, gespeicherte magnetische Energie, daß diese Verzögerung entsprechend lange
währt, wobei das in den Schalen gespeicherte magnetische Feld auf die Kontaktfedern
des Schutzrohrkontaktes 1 überstreut und auch nach dem Abschalten des Erregerstromes
noch für eine gewisse Zeit das Halten der Kontaktfedern zur Folge hat.