DE455122C - Frequenzempfindliche Schaltung, vorzugsweise fuer Relais - Google Patents

Description

• Frequenzempfindliche Schaltung, vorzugsweise für Relais. Die Erfindung betrifft eine Schaltung, vorzugsweise zum Betätigen von Relais in Abhängigkeit von der Frequenz, die natürlich auch zum Messen von Frequenzen verwendet werden kann. Ihr Zweck ist hauptsächlich, die gegebene Gesamtspannung nach Möglichkeit auszunutzen, im Gegensatz zu vielen bekannten Schaltungen, bei denen die in dem Anzeigegerät wirksamen Spannungen wesentlich kleiner sind als die gegebene Gesamtspannung. Als Anzeigegerät wird ein dynamometrisches Gerät benutzt, bei dem die durch die Frequenzänderungen bedingte Änderung in der Phasenverschiebung beider Ströme gegeneinander zur Verstellung des Zeigers benutzt wird. Es handelt sich also darum, in einem solchen Gerät für die beiden Spulen die gegebene Spannung möglichst vollständig auszunutzen und zu gleicher Zeit die günstigste Phasenverschiebung der Ströme beider Spulen zu erzielen, bei der die kleinste Änderung der Frequenz die größte Änderung des cos <p hervorruft. Das ergibt für die Normalfrequenz eine Phasenverschiebung der beiden Ströme des Dynamometers von 9o°. Das Drehmoment ist dann bei normaler Frequenz gleich Null, so daß Nulleinstellung wegfallen kann. Gemäß der Erfindung wird die eine Spule des Gerätes an die gegebene Spannung gelegt, die andere Spule dagegen in einen Diagonalzweig einer Brückenschaltung, deren Seiten abwechselnd aus Wirkwiderstand und Blindwiderstand bestehen. Entweder also wechseln in den Seiten Ohmscher Widerstand und Kapazität, die praktisch als reiner Blindwiderstand anzusprechen ist, oder Ohmscher Widerstand wechselt mit Drosselspulen, die neben dem Blindwiderstand im allgemeinen ein merkliches Maß von Wirkwiderstand enthalten.
• Die A'ob. i zeigt die neue Schaltung. An zwei Klemmen i des Netzes, dessen Frequenz bestimmt werden soll, liegt einmal die eine Wicklung 2 eines dynamometrischen Anzeigegerätes 3, mit den Klemmen über die Leitungen 4 und 5 verbunden. Andererseits liegt an den Klemmen i, mit diesen durch die Leitungen 6 und 7 verbunden, eine Brückenschaltung, von deren Seiten 8, 9, io, ii zwei einander gegenüberliegende Seiten {$ und io) aus vorzugsweise gleichen Kapazitäten und die anderen einander gegenüberliegenden Seiten 9 und i i aus vorzugsweise gleichen Ohmsehen Widerständen gebildet sind. In dem Diagonalzweig 15, 16 der Brücke liegt die zweite Spule 12 des Dynamometers 3.
• Abb. 2 gibt eine Vektordarstellung der in einer solchen Brücke vorhandenen Spannungen. Nach der Erfindung ist es zweckmäßig, die Werte der Wirk- und Blindwiderstände wie in Abb. i für die Normalfrequenz ungefähr gleichzumachen. Der Vektor e stellt die an die Brücke gelegte ,\ etzspannung dar, c die Spannung an einer Kapazität als Brückenseite, r diejenige an einem Ohmschen Widerstand als Brückenseite. Die Spannungen c und r gehören zu einer Kapazität und ziz einem Widerstand, die hintereinandergeschaltet an den Netzklemmen liegen. r' und c' sind die entsprechenden Spannungen in der anderen Brückenhälfte. d ist die Spanung im Diagonalzw eig der Brücke, also an der Spule 2 des Anzeigegerätes 3. Es fragt sich nun, welche Spule des Dynamometers zweckmäßig von der Gesamtspannung e und welche von der Spannung d gespeist wird. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit wird man im allgemeinen ein eisengeschlossenes Meßgerät verwenden, bei dem der Strom der festen Wicklung eine erhebliche Phasenverschiebung gegen die angesetzte Spannung besitzt. Die Verhältnisse der Abb. 2 ergeben, daß der Bedingung, wonach die Phasen der beiden Ströme des Anzeigengerätes um go° bei Normalfrequenz verschoben sein sollen, am besten genügt wird, wenn man die feste Spule an die Spannung d legt. Der Strom i der festen Spule, der durch einen Pfeil angedeutet ist, hat dann von vornherein bei den gezeichneten Größenverhältnissen eine Lage, die nahezu senkrecht ist auf der Spannung e der beweglichen Spule, deren Strom mit der Spannung ungefähr phasengleich ist. Dadurch, daß man das Verhältnis der Kapazitäten 8 und io zu den Widerständen g und i i ändert, verschieben sich die Punkte p des Diagramms (Abb. 2). Diese Verschiebung kann benutzt werden, um die Phasenverschiebung des Stromes i gegen den Strom in der an Spannung e liegenden Spule auf den Wert go° zu bringen. Natürlich kann man auch andere bekannte Mittel benutzen, um die gewünschte Phasenverschiebung hervorzubringen. Hätte man die feste Spule an die Spannung e gelegt, so würde der Strom der festen Spule etwa durch den punktierten Pfeil i' dargestellt. Es ist erkennbar, daß dieser Strom gegen die Spannung d der beweglichen Spule und ebenso auch den Strom dieser Spule eine sehr ungünstige Phasenverschiebung haben würde.
• Bei Verwendung von induktiven Widerständen erhält man ein Diagramm nach Abb. 3. Die Bezeichnungen sind entsprechend. An Stelle des kapazitiven Widerstandes c tritt der induktive Widerstand 1. Bei Verwendung induktiver Widerstände ergibt sich vorwiegend ein Vektordiagramm nach Abb. 3 mit anderer Phasenlage. Bei dieser ist es zweckmäßig, die feste Spule an die Netzspannung e zu legen, so daß ihr Strom i die dargestellte Phase hat und von vornherein gegen die Spannung d um etwa 9o° verschoben ist. Der punktierte Pfeil i' zeigt wieder die ungünstige Lage des Stromes, wenn man die Feldspule an die Spannung d legt. Die Phasen von i.' und e sind dann nur wenig voneinander verschieden, während sie voraussetzungsgemäß um 9o° verschieden sein sollen.
• Es ist in dieser Schaltung, bei der das Gerät 3 vorzugsweise als Relais verwendet werden soll, vermieden, Gebrauch von Schwingungskreisen zu machen, weil in einem Schwingungskreise die Stromstärke beiderseits des Resonanzpunktes schnell sinkt, wodurch unter Umständen die Tätigkeit des Relais beeinträchtigt wird. Um die Güte des Kontaktdruckes weiter zu sichern, wird zweckmäßig von einem bereits vorgeschlagenen Mittel Gebrauch gemacht, nämlich durch eine mit wachsendem Ausschlag abnehmende, vorzugsweise magnetische Hilfskraft die bewegliche Spule in die Nullstellung zu bringen. Die Anordnung ist schematisch in Abb. q. dargestellt. 2 und 12 bezeichnen die festen und, beweglichen Spulen des Anzeigegeräts 3. An der Achse 17 der Spule 12 ist mit einem Arm 18 der Anker i g eines Elektromagneten 20 befestigt, den Abb. 5 in Seitenansicht zeigt. Will das Relais ausschlagen, so bedarf es erst einer gewissen Kraft, um die Anziehung des Ankers ig durch den Magnet 2o zu überwinden. Diese Kraft nimmt aber mit dem Ausschlag des Ankers ig schnell ab. In der Lage, bei der der Kontakt 22 des Relais einen Gegenkontakt 23 oder 24. berührt, ist der Anker ig praktisch außerhalb des Einflußbereiches des Magneten, der Kontaktdruck wird also mit voller Stärke ausgeübt. Auf diese Weise ist das Vorhandensein eines Kontaktdruckes bestimmter Größe beim Ansprechen des Relais gesichert. Die Erregerspule 21 des Magneten 2o wird zweckmäßig an Punkte des Netzes gelegt, an dem sich die Anschlußklemmen i (Abb. i) befinden, damit bei sinkender Netzspannung, also z. B. beim Auftreten eines Fehlers, die Hemmung des Ausschlages durch den Magneten ebenfalls abnimmt und die Frequenzempfindlichkeit praktisch konstant bleibt. Für die Verwendung in technischen Betrieben wird die ganze Schaltung in bekannter Weise in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Frequenzempfindliche Schaltung, vorzugsweise für Relais, dadurch gekennzeichnet, daß von einem wattmetrischen Anzeigegerät oder Relais, das auf Änderungen der Frequenz ansprechen soll, eine Spule unmittelbar an zwei Punkte des Netzes der zu überwachenden Frequenz angeschlossen ist, während die andere Spule sich in einem Diagonalzweig einer Brückenschaltung befindet, deren Seiten abwechselnd Wirkwiderstand und Blindwiderstand, vorzugsweise von annähernd gleicher Größe, enthalten. a. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindwiderstände durch Kapazitäten gebildet werden. 3. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindwiderstände durch Selbstinduktionsspulen gebildet «-erden. .. Schaltung nach Anspruch Z, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Kapazitäten als Blindwiderstände die feste Spule des Wattmeters in den Diagonalzweig der Brücke gelegt ist. 5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Selbstinduktionsspulen als Blindwiderstände die feste Spule des Wattmeters unmittelbar an das Netz gelegt ist. 6. Schaltung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die 9o ° Verschiebung der beiden Ströme des Wattmeters in der Nullage durch Bemessung des Verhältnisses der Blind- und Scheinwiderstände der Brückenschaltung erzielt wird. 7. Schaltung nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung als Frequenzmesser oder Relais Brücke und Wattmeter in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. B. Schaltung nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß bei Benutzung als Frequenzrelais zur Sicherung des Kontaktdruckes der bewegliche Teil des Wattmeters mit einem Anker für einen an Netzspannung liegenden Elektromagneten versehen ist, der den beweglichen Teil so lange nahe der Nullstellung hält, bis das ausschlaggebende Moment eine bestimmte Stärke überstiegen hat.