DE1590522C - Schaltungsanordnung zur Schaltverzo gerung von Relais - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung Reihenschaltung aus einem ersten Gleichrichter und

zur Schaltverzögerung eines Relais mittels einer zu- ■■ einer zweiten Relaiswicklung liegt und in deren

sätzlichen Induktivität. anderem Brückenzweig, welcher zusammen mit dem

Es ist bekannt, zur Erzielung von Schaltver- die zweite Kernwicklung enthaltenden Brückenzweig zögerungen bei Relais kapazitive oder induktive Zeit- 5 an denselben Betriebsspannungspol angeschlossen glieder zu benutzen. Beide Arten von Zeitgliedern bzw. anschließbar ist, zusätzlich ein zweiter Gleichbesitzen den Nachteil, daß der durch sie beeinflußte richter angeordnet ist, daß Relaiswicklungen und Steuerstrom des zu schaltenden Schaltmittels ex- Kemwicklungen derart gepolt sind, daß mit dem ponentiell verläuft. Dadurch wird die Schaltschwelle Schließen des Hilfsschließkontaktes die zweite Kerndes Schaltmittels flach durchlaufen, und zwar um so io wicklung gegensinnig zur ersten Kernwicklung erflacher, je größer die Verzögerungszeit mit einem be- regt und nach dem Wiederöffnen des Steuerschließstimmten Zeitglied werden soll. Änderungen der kontaktes das Relais über seine zweite Wicklung für Schaltschwelle, wie sie z. B. durch die elektrischen die Abfallsverzögerungsdauer gehalten wird und daß und mechanischen Toleranzen des Schaltmittels zu die Gleichrichter derart gepolt sind, daß die in der erwarten sind, haben deshalb einen verhältnismäßig 15 zweiten Kernwicklung induzierte Spannung und die großen Streubereich der Schaltverzögerungen zur beim Abschalten der ersten Relaiswicklung in der Folge. zweiten Relaiswicklung induzierte Spannung keinen

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Strom erzeugt.

Schaltungsanordnung zur Schaltverzögerung mittels Soll nur eine Abfallverzögerung des Relais erreicht

einer zusätzlichen Induktivität zu schaffen, bei der 20 werden, so wird eine vorteilhafte Lösung vorgeschla-

die Schaltschwelle des Relais möglichst steil durch- gen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß auf einem

laufen wird, bei der dafür möglichst einfache, be- Kern mit nahezu rechteckförmiger Magnetisierungs-

triebssichere und leicht herstellbare Bauelemente ver- schleife zwei Kernwicklungen aufgebracht sind, daß

wendet werden und bei der sich ohne zusätzliche eine dieser Kernwicklungen mit einem in Reihe ge-

Schaltglieder konstante, von den Toleranzen des Re- 25 schalteten Gleichrichter parallel zum Relais liegt,

lais unabhängige Verzögerungen beim Ein- und/oder welches in Reihe mit einem Widerstand und einem

Ausschalten erreichen lassen. weiteren Gleichrichter mittels eines Steuerschließ-

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, kontaktes an die beiden Pole einer Betriebsgleich-

daß auf einem Kern mit nahezu rechteckförmiger Spannungsquelle anschließbar ist, und daß die andere

Magnetisierungsschleife zwei Wicklungen aufgebracht 30 Kernwicklung im nicht an der Betriebsgleichspan-

sind und daß eine der beiden Wicklungen mit einem nungsquelle liegenden Diagonalzweig einer an diese

diese und die Relaiswicklung überbrückenden Gleich- Betriebsgleichspannungsquelle anschaltbaren Wider-

richter im Erregerstrompfad des Relais liegt, die Standsbrücke angeordnet ist, deren eine Brückenseite

andere Wicklung dagegen, gegensinnig zur ersten durch einen Steuerschließkontakt und deren andere

Wicklung auf dem Kern aufgebracht, über einen 35 Brückenseite durch einen Hilfsschließkontakt des Re-

Hilfsschließkontakt des Relais an Spannung liegt. lais an den gleichen Pol der Betriebsgleichspannungs-

Kerne mit derartigen Magnetisierungsschleifen be- quelle anschaltbar ist, und zwar derart, daß nach dem

nötigen bekanntlich einen Spannungsstoß bestimmter Wiederöffnen des Steuerschließkontaktes eine das

Größe, um von einem in das andere Sättigungsgebiet Relais haltende Spannung in der ersten Kernwicklung

zu gelangen. Dieser Sättigungsgebietswechsel wird im 40 induziert wird.

folgenden als Vor-, Rück- oder Umklappen bezeich- Soll dagegen nur eine Ansprechverzögerung des net. Die Umklappzeit ist von der Windungszahl der Relais erreicht werden, so wird eine weitere vorteil-Kernwicklung, der angelegten Spannung und von hafte Lösung vorgeschlagen, die dadurch gekennder Kernkonstanten abhängig. Da sich die Kern- zeichnet ist, daß auf einem Kern mit nahezu rechtkonstante nicht oder nur unwesentlich durch Ein- 45 eckförmiger Magnetisierungsschleife zwei Wicklunfiüsse der Temperatur, Luftfeuchte und Alterung gen aufgebracht sind, daß ein aus drei Widerständen ändert, lassen sich auch aus diesem Grunde Ver- bestehender, über einen Steuerschließkontakt an eine zögerungszeiten mit sehr geringem Streubereich er- Spannungsquelle schaltbarer Spannungsteiler vorgereichen, sehen ist, daß der steuerkontaktseitige Abgriff des

Mit einer derartigen Anordnung kann in vorteil- 50 Spannungsteilers mit den gleichsinnigen Enden der hafter Weise eine Ansprechverzögerung und eine Ab- beiden Kernwicklungen verbunden ist, deren eine mit f allverzögerung erreicht werden. Für denselben Zweck dem anderen Wicklungsende über das Relais an den kann auch eine ähnliche Lösung verwendet werden, nicht durch den Steuerschließkontakt geschalteten bei der zusätzlich der Einfluß der Eigeninduktivität Pol der Spannungsquelle und deren andere mit dem des Relais auf die Verzögerungszeiten zumindest 55 anderen Wicklungsende an den anderen Abgriff des vermindert werden soll. Diese Lösung ist gemäß der Spannungsteilers angeschlossen ist, daß der Steuer-Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß auf einem schließkontakt spannungsteilerseitig über einen HilfsKern mit nahezu rechteckförmiger Magnetisierungs- schließkontakt des Relais mit dem Relais verbindbar schleife zwei Kernwicklungen aufgebracht sind, daß ist und daß beide Kernwicklungen derart gepolt sind eine dieser Kernwicklungen in Reihe mit einer ersten 60 und ein derartiges Windungsverhältnis aufweisen, Relaiswicklung und einem Steuerschließkontakt an daß während der nach dem Schließen des Steuerdie beiden Pole einer Betriebsgleichspannungsquelle Schließkontaktes ablaufenden Umklappzeit des Kerns angeschlossen ist, daß die andere Kernwicklung in kein wesentlicher Strom durch das Relais fließt,
einem Brückenzweig einer durch einen Hilfsschließ- An Hand mehrerer Ausführungsbeispiele wird die kontakt des Relais an die beiden Pole der Betriebs- 65 Erfindung näher erläutert. Es zeigen
gleichspannungsquelle anschaltbaren Widerstands- F i g. 1 und 6 Schaltungsanordnungen zur Erziebrücke angeordnet ist, in deren nicht an der Betriebs- lung von Ansprech- und Abfallverzögerungen eines gleichspannungsquelle liegenden Diagonalzweig die Relais,

Fig. 5 eine Schaltungsanordnung zur Erzielung von Abfallverzögerungen eines Relais,

Fig. 7 eine Schaltungsanordnung zur Erzielung von Ansprechverzögerungen eines Relais,

F i g. 2, 3 und 4 ein vereinfachtes Ersatzschaltbild, eine Magnetisierungsschleife des verwendeten Kernmaterials und der Stromverlauf im Relais, wobei alle drei Darstellungen sich auf die F i g. 1 beziehen.

In der F i g. 1 liegen ein an den positiven Pol einer Spannungsquelle angeschlossender Steuerkontakt s, eine erste Kernwicklung Wl, ein Relais A und ein Widerstand Al in Reihe an der Spannungsquelle, wobei der Reihenschaltung aus erster Kernwicklung Wl und Relais A ein Gleichrichetr G1 parallel geschaltet ist. In einem weiteren Stromkreis liegen eine zweite Kern wicklung W 2 und ein Widerstand R 2 in Reihe. Dieser Stromkreis ist durch einen an den positiven Pol der Spannungsquelle angeschlossenen Arbeitskontakt α des Relais A schließbar. Beide Wicklungen Wl, W 2 sind auf einem nicht dargestellten Kern aufgebracht, der eine nahezu rechteckförmige Magnetisierungsschleife aufweist, wie sie etwa in Fig. 3 gezeigt ist. Die Punkte an einem Ende der Kernwicklungen Wl, W 2 zeigen den Anfang dieser Wicklungen an, bezogen auf die gleiche Flußrichtung. Der Punkt an der Kernwicklung Wl ist zum positiven, der Punkt an der Kernwicklung W 2 zum negativen Pol der Spannungsquelle hingesetzt.

Es sei angenommen, daß der Kern sich im negativen Remanenzpunkt befindet und der Steuerkontakts geöffnet ist, so daß kein Strom I_A durch das Relais A fließt (Punkte 1 in Fig. 3 und 4). Wird der Steuerkontakt s nun geschlossen, so wird eine ganz bestimmte Zeit, die Umklappzeit, benötigt, um den Kern vom Zustand der negativen Sättigung in den Zustand der positiven Sättigung zu bringen. Während dieser Umklappzeit bildet die Kernwicklung Wl einen hochohmigen Widerstand, so daß nur ein geringerer Relaisstrom fließt (Abschnitt to bis ti in Fig. 4). Beim Erreichen der positiven Sättigung, der rechten oberen Ecke der Magnetisierungsschleife, bildet die Kernwicklung Wl jedoch einen riiederohmigen Widerstand, so daß der Relaisstrom I_A steil ansteigt, und zwar umso steiler, je weniger abgerundet die genannte Ecke der Magnetisierungsschleife ist. Damit wird auch der Ansprechwert lan des Relais A steil durchlaufen. Der Widerstand R1 begrenzt den Relaisstrom (Punkt 2 in F i g. 3 und 4).

Das Relais A spricht an. Nach dem Schließen des Kontaktes α fließt ein Strom durch die Kernwicklung W2, der die Feldstärke im Kern um einen bestimmten Betrag verringert. Dieser Betrag (Abschnitt 2 bis 3, F i g. 3) muß mindestens so groß sein, daß der Kern ; gerade noch zurückgeklappt werden kann (Abschnitt 1 bis 5, F i g. 3).

] Wird der Steuerkontakt s wieder geöffnet, so : unterbleibt die Erregung der Kernwicklung Wl durch die Spannungsquelle. In sehr kurzer Zeit wird die Strecke 3 bis 4 der Magnetisierungsschleife durchlau-.. fen, und der RelaisstromI_A nimmt ab (t2 in Fig. 4). Während der Rückklappzeit, in der die Magnetisierungsschleife vom Punkt 4 zur linken unteren Ecke durchlaufen wird, wird jedoch in der Kernwicklung Wl eine Spannung induziert, die einen Strom über das Relais A und den Gleichrichter G1 von solcher Größe treibt, daß er noch über dem Abfallwert lab des Relais A liegt (Abschnitt t2 bis i3 in Fig. 4).

Beim Erreichen der negativen Sättigung werden die Kernwicklungen entkoppelt. Der Relaisstrom I_A nimmt rasch ab (i3, Fig. 4). Damit fällt das Relais A ab. Nach dem Öffnen des Kontaktes α nimmt der Kern wieder den Zustand negativer Remanenz ein (Punkt 1, Fig. 3).

Die Verhältnisse nach dem Wiederöffnen des Steuerkontaktes s sind in dem vereinfachten Ersatzschaltbild in Fig. 2 dargestellt. In Reihe mit der

ίο Spannungsquelle liegen dort der Widerstand R 2, der ohmsche Widerstand R_W2 der Kern wicklung W 2, der als Ersatzwiderstand für die Magnetisierungsverluste anzusehende Umklappwiderstand R_K und die geringe Induktivität L₂ der Kernwicklung W 2. Der Reihenschaltung aus Umklappwiderstand R_K und Induktivität L₂ liegt eine Reihenschaltung parallel, die aus den übersetzten Widerständen R_wt', GV, A' des ohmschen Widerstandes der Kernwicklung Wl, des Gleichrichters Gl und des Relais^ besteht. Während der Umklappzeit ist der Umklappwiderstand R^ im Vergleich zum Relaiswiderstand A' verhältnismäßig groß, so daß durch das Relais A ein Haltestrom fließen kann. Beim Erreichen der Sättigung nimmt der Umklappwiderstand R_K den Wert Null an. Damit wird, da auch die Induktivität L₂ vernachlässigbar klein ist, der Relaiswiderstand A' praktisch kurzgeschlossen, wodurch das Relais A abfällt.

Es ist manchmal wünschenswert, den Einfluß der Eigeninduktivität des Relais auf die Verzögerungszeiten zu vermindern oder zu verhindern. Um diesen Einfluß zu verringern, empfiehlt es sich, Relais mit geringer Eigeninduktivität, z. B. niederohmige Relais, zu verwenden. Ist dieser Weg nicht gangbar, so kann eine Schaltungsanordnung gemäß F i g. 6 verwendet werden. Dort liegen im Steuerstromkreis wieder eine erste Kernwicklung Wl und eine erste Wicklung AI eines Relais A in Reihe an einer Spannungsquelle. Ein weiterer Stromkreis enthält eine Widerstandsbrücke R7, R8, R9, W2, in der ein Brückenzweig durch eine zweite Kernwicklung W 2 und der Diagonalzweig durch eine zweite Wicklung/III des Relais A gebildet sind. Die Widerstandsbrücke ist durch einen Kontakt α des Relais A an eine Spannungsquelle anschaltbar. In Reihe mit der zweiten Wicklung AII bzw. des Widerstandes R 9 liegt ein Gleichrichter G 5 bzw. G 6.

Nach dem Schließen des Steuerkontaktes s wird der Kern über die Kernwicklung Wl vorgeklappt. Die beim Vorklappen in der zweiten Kernwicklung

50^2 induzierte Spannung sperrt die Gleichrichter G 5, G 6, so daß kein Strom im zweiten Stromkreis fließen kann. Nach dem Vorklapp Vorgang spricht das Relais A an. Sobald der Kontakt α geschlossen ist, erhält der Kern eine geringe Gegenerregung über die Kernwicklung W 2. Infolge des geringen Widerstandes dieser Wicklung bleibt der Gleichrichter G 5 gesperrt, und nur der Gleichrichter G 6 wird leitend. Öffnet jetzt der Steuerkontakt s, so bietet die Kernwicklung W 2 einen hohen Widerstand, so daß der Gleichrichter G 5 leitend wird und ein Haltestrom durch die Wicklung AII fließt.

Dieser Haltestrom wird bei Erreichen der Kernsättigung plötzlich abgeschaltet, weil dann die Kernwicklung W 2 wieder einen sehr niedrigen Widerstand darstellt und der Gleichrichter G 5 wieder gesperrt wird. Die beim Abschalten der Wicklung AII an ihr erzeugte Spannung kann sich nur mit ihrem die Sperrspannung des Gleichrichters G 5 überstei-

Claims (3)

genden Teil unwesentlich auf die Abfallverzögerung auswirken. Soll das Relais nicht ansprechverzögert, sondern abfallverzögert sein, so ist eine Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 zweckmäßig. In Fig. 5 sind im Steuerstromkreis ein Steuerkontakt s, ein Gleichrichter G3, ein RelaisA und ein Widerstandes in Reihe mit einer Spannungsquelle angeordnet, wobei dem Relais A eine Reihenschaltung aus einem entgegen der Richtung des Steuerstroms gepolten Gleichrichter G 2 und einer ersten Kernwicklung Wl parallel geschaltet ist. Eine zweite Kernwicklung W 2 liegt im Diagonalzweig einer an eine Spannungsquelle anschaltbaren Widerstandsbrücke G 4, R4, R 5, R6, deren eine Brückenseite durch den Steuerkontakt j und deren andere Brückenseite durch einen Kontakt« des Relais A an den positiven Pol der Spannungsquelle schaltbar ist. Die Gleichrichter G 3, G 4 dienen zur Entkopplung der beiden Stromkreise; diese Gleichrichter können auch eingespart werden, wenn ein weiterer Kontakt des Steuerkontaktes aufgewendet wird. Wird der Steuerkontakt s geschlossen, so spricht das Relais A sofort an. Zur gleichen Zeit wird der Kern über die Kern wicklung W 2 vorgeklappt. Ein Strom über die Kernwicklung Wl kann in diesem Augenblick nicht fließen, weil der Gleichrichter G 2 sowohl durch die in der Kernwicklung W1 induzierte Spannung als auch durch die Spannungsquelle gesperrt wird. Sobald der Kontakt« schließt, nimmt die Erregung der Kern wicklung W 2 um einen gewissen Betrag ab. Nach dem Wiederöffnen des Steuerkontaktes s erfolgt der Rückklappvorgang über die Kernwicklung W 2 durch Änderung der Stromrichtung. In der Kernwicklung Wl wird dabei eine Spannnug erzeugt, die über das Relais A und den Gleichrichter G 2 einen Strom treibt, bis die Kernsättigung erreicht ist. Soll das Relais nicht abfallverzögert, sondern nur ansprechverzögert sein, so kann eine Schaltungsanordnung gemäß F i g. 7 verwendet werden. Dort ist ein aus drei Widerständen R16, R14, RlS bestehender Spannungsteiler vorgesehen, der mit einem Steuerkontakt s an eine Spannungsquelle schaltbar ist. Der steuerkontaktseitige Abgriff des Spannungsteilers ist mit den gleichsinnigen Enden von zwei Kern wicklungen Wl, W verbunden. Die Kernwicklung W ist mit ihrem anderen Ende über einen Gleichrichter G 8 und ein Relais A mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden, während die Kernwicklung Wl mit ihrem anderen Ende an den weiteren Abgriff des Spannungsteilers angeschlossen ist. Ferner ist der Steuerkontakt s spannungsteilerseitig über einen Kontakt α des Relais mit dem Verbindungspunkt zwischen der Kernwicklung W und dem Gleichrichter G 8 verbindbar. Nach dem Schließen des Steuerkontakts s wird der Kern über die Kernwicklung Wl vorgeklappt. Während der Vorklappzeit wird in der Kernwicklung W eine Spannung erzeugt, die derjenigen der Spannungsquelle entgegengerichtet ist. Werden beide Spannungen gleich groß gewählt, so kann der Gleichrichter G 8 eingespart werden, ohne daß während der Vorklappzeit ein Strom durch das Relais A fließt. Wird die in der Kernwicklung W induzierte Spannung größer gewählt, so wird der Gleichrichter G 8 gesperrt, und ein Stromfluß durch das Relais A unterbleibt ebenfalls. Erst bei der Sättigung des Kerns wird keine Spannung in der Kernwicklung W mehr induziert, so daß der Gleichrichter G 8 leitend wird und das Relais ,4 ansprechen kann. Durch das Schließen des Kontaktes α wird die Kernwicklung W wieder umgepolt und damit der Kern zurückgeklappt. Die Erregung der Kernwicklung W muß dabei natürlich die Erregung der Kernwicklung W1 entsprechend übersteigen. Es können nicht nur elektromechanische Schaltmittel, wie Relais, sondern in ähnlicher Weise auch ίο elektronische Schaltmittel verzögert werden, wobei diese elektronischen Schaltmittel aus mehreren Bauelementen zusammengesetzt sein können, wie es z. B. bei Kippstufen der Fall ist. 1S Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Schaltverzögerung eines Relais mittels einer zusätzlichen, einen magnetisierbaren Kern aufweisenden Induktivität.

dadurchgekennzeichnet, daß auf einem Kern mit nahezu rechteckförmiger Magnetisierungsschleife zwei Wicklungen (W 1, W 2) aufgebracht sind und daß eine der beiden Wicklunger (Wl) mit einem diese und die Relaiswicklung (Ä überbrückenden Gleichrichter (Gl) im Erregerstrompfad des Relais liegt, die andere Wicklung (W2) dagegen, gegensinnig zur ersten Wicklung (Wl) auf dem Kern aufgebracht, über einer Hilfsschließkontakt (a) des Relais (A) an Span nung liegt (F i g. 1).

2. Schaltungsanordnung zur Schaltverzögerum eines Relais mittels einer zusätzlichen, einei magnetisierbaren Kern aufweisenden Induktivität dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Kern mi nahezu rechteckförmiger Magnetisierungsschleifc zwei Kernwicklungen (W 1, W2) aufgebrach sind, daß eine dieser Kernwicklungen in Reiht mit einer ersten Relaiswicklung (A I) und einen Steuerschließkontakt (s) an die beiden Pole eine:

Betriebsgleichspannungsquelle angeschlossen ist. daß die andere Kernwicklung (W2) in einen Brückenzweig einer durch einen Hilfsschließ kontakt (a) des Relais an die beiden Polder Betriebsgleichspannungsquelle anschaltbare:

Widerstandsbrücke (R7, R8, R 9) angeordnet ist in deren nicht an der Betriebsgleichspannungs quelle liegenden Diagonalzweig die Reihenschal tung aus einem ersten Gleichrichter (G 5) um einer zweiten Relaiswicklung (A II) liegt und ii deren Brückenzweig, welcher zusammen mit den die zweite Kernwicklung enthaltenden Brücken zweig an denselben Betriebsspannungsquellenpc angeschlossen bzw. anschließbar ist, zusätzlici ein zweiter Gleichrichter (G 6) angeordnet ist daß Relaiswicklungen und Kernwicklungen der art gepolt sind, daß mit dem Schließen des Hilfs schließkontaktes die zweite Kernwicklung gegen sinnig zur ersten Kernwicklung erregt und nac! dem Wiederöffnen des Steuerschließkontaktes (s das Relais über seine zweite Wicklung (A II) f ü die Abfallverzögerungsdauer gehalten wird uns daß die Gleichrichter derart gepolt sind, daß di in der zweiten Kernwicklung (W2) induziert Spannung und die beim Abschalten der erste Relaiswicklung (AI) in der zweiten Relaiswicl lung (All) induzierte Spannung keinen Strom e; zeugt (F i g. 6).

3. Schaltungsanordnung zur Schaltverzögerur