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Mit Wechselstrom unmittelbar gespeistes Verzögerungsrelais Verzögerungsrelais
für Wechselstrom zur Beeinflussung des Anlaufvorganges von Elektromotoren besitzen
den Nachteil, d'aß die Klebkraft des Eisens nicht in den gleichen Maße wie bei Gleichstrom
zu Verzögerungszwecken ausgenutzt werden kann, weil bei Wechselstrom die Klebkraft
abhängig von dem stets wechselnden Augenblickswert der Spannung ist und dadurch
wechselnde Abfallzeiten entstehen.
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Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch beseitigt, daß zu den
Relaisspulen Gleichrichter parallel geschaltet werden, die den Stromdurchgang durch
die Spulenwindungen in der einen Halbwelle gestatten, in der anderen Halbwelle aber
die Spulenwindungen kurzschließen.
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Durch die Parallelschaltung von Gleichrichtern zu den Relaisspulen,
können die Spannungsschwankungen nunmehr so ausgeglichen werden, daß die gleiche
Schaltverzögerung und Genauigkeit wie bei Gleichstrom erreicht wird. Die Parallelschaltung
von Gleichrichtern zu den Relaisspulen bewirkt aber noch weitere Vorteile. Es wird
jede Brummneigung der Relais vermieden, die Anzugskraft bei gleicher Stromaufnahme
erhöht und die Funkenbildung an den die Relais betätigenden Kontakten dadurch verringert,
daß die beim Ausschalten des Stromes in den Relaisspulen entstehenden Induktionsspannung
sich über den Gleichrichter ausgleichen kann.
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Insbesondere zeigt sich der Wert der Erfindung auch bei Relais mit
vom Läuferstrom oder der Läuferspannung von Drehstrommotoren abhängigen Spulen:
Diese Spulen stehen besonders unter dem ungünstigen Einfluß der Augenblickswerte
des Stromes und der Spannung, weil hier die Periodenzahl mit dem Ansteigen der Drehzahl
des Motors fällt und die mechanische Trägheit der bekannten Relais nicht ausreicht,
die schwankenden Augenblickswerte auszugleichen.
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Durch die bei der Erfindung entstehende magnetische Haftung können
nunmehr auch diese Relais so zum arbeiten gebracht werden, daß sielbei dem Mittelwert
des Stromes oder der Spannung abfallen.
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Für sehr geringe Periodenzahlen hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
beide Halbwellen zur Magnetisierüng des Relaiseisens auszunutzen.
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V-s sind Anordnungen bekanntgeworden, welche die angeführten Nachteile
der Wechselstromrelais dadurch zu beseitigen suchen, daß sie Gleichstromrelais mit
vorgeschalteten Gleichrichtern verwenden. Gegenüber diesen Anordnungen bedeutet
die vorliegende Erfindung einen wesentlichen Fortschritt, weil die Gleichrichter
nunmehr nur für die Spulensp.annung der Relais und nicht für die Netzspannung zuzüglich
der Induktionsspannung der Relaisspulen zu bemessen sind, was besonders bei höheren
Netzspannungen die Anwendung wesentlich kleinerer Gleichrichter ermöglicht. Auch
wird ohne Anwendung von Kupfermänteln o. dgl. ein verzögerter Abfall der Relais
bei der erfindungsgemäßen Parallelschaltung von Gleichrichtern zu den Relaisspulen
dadurch erreicht, daß der beim Abschalten
der Relaisspulen entstehende
Induktionsstrom über den Gleichrichter verlaufen kann, wobei gleichzeitig auch noch
eine Verringerung der Funkenbildung an den Schaltkontakten erzielt wird. Einen weiteren
Fortschritt bietet die Erfindung gegenüber den genannten Anordnungen dadurch; daß
sie sich auch besonders für Schaltungen eignet, bei welchen :die Relais über Stromwandler
gespeist werden. Bei Stromwandlern treten bekanntermaßen bei Unterbrechung des Sekundärstromkreises
unzulässige Spannungserhöhungen auf. Aus diesem Grunde können hier vorgeschaltete
Halbwellengleichrichter nicht, dagegen aber parallelgeschaltete Gleichrichter besonders
vorteihaft angewandt werden, da sie die unbenutzte Halbwelle nicht unterbrechen,
sondern kurzschließen.
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Es ist auch eine Schaltung bekanntgeworden; bei welcher von Stromwandlern
gespeiste Gleichstromrelais mit Gleichrichtern parallel geschaltet sind. Bei der
bekannten Schaltung handelt es sich jedoch um Relais, deren Anker geöffnet sind
und die bei sehr geringen Stromstärken ansprechen sollen. Durch den bekannten Vorschlag
soll also durch die Parallelschaltung des Gleichrichters eine erhöhte Empfindlichkeit
erreicht werden. Das Abfällen des Relaisankers ist für die Wirkungsweise der bekannten
Schaltung ohne Bedeutung und die Tatsache, daß durch Parallelschaltung des Gleichrichters
zu einem Wechselstromrelais ein verzögertes Abfallen des Ankers erzielt werden kann,
nicht bekannt geworden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
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Die Spule i (Abb. i) ist eine durch Wechselstrom betriebene spannungs-
oder stromabhängige Schaltspule, die den aus Eisen bestehenden Relaisanker betätigt.
Parallel zu ihr liegt der Gleichrichter 2, der dem Stromdurchgang von a nach b einen
hohen Widerstand entgegensetzt, so daß der größte Teil des Stromes durch die Spule
i geht und den Eisenkern magnetisiert. Bei entgegengesetzter Stromrichtung von b
nach a geht der Strom infolge des geringen Widerstandes des Gleichrichters durch
diesen. Die Wirkung des Relais wird ausgelöst entweder durch in den Zuleitungen
angebrachte Schaltkontakte 7 (Abb. 3) öder durch zwischen den Zuleitungen angeordnete
Kurzschlußkontakte 6, 611; 6b, die die Spule durch Kurzschließen stromlos machen,
wobei die Induktion der Spule infolge des Kurzschlusses besonders langsam abklingt
und eine größere Zeitverzögerung hervorruft. Durch wahlweise Anwendung beider Schaltarten
oder durch Einschalten von Widerständen in den Kurzschlußweg der Spule, auch durch
Veränderung des Abstandes der Polflächen, sowie Änderung der Federspannung kann
die Verzögerung in weiten Grenzen veränderlich gemacht werden. Der in der Abb. 3
vorgesehene Vörschaltwiderstand 4 dient dazu, bei Spannungsspulen den Stromdurchgang
durch den Gleichrichter und die Spule zu begrenzen, er j wird zweckmäßig -als Vielfaches
von dein Spulenwiderstand gewählt.
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Eine andere Ausführungsform ist in Abb. 2 dargestellt. Hier ist der
Gleichrichter 2 nur an Teilwindungen der Spule i angeschlossen; hierdurch ist es
ohne Beeinflussung der Wirkung möglich, mit kleineren Gleichrichtern auszukommen
und einen günstigen Wirkungsgrad zu erreichen.
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Abb. 2a stellt eine Ausführung dar, bei der für den Gleichrichter
eine besondere, aber transformatorisch mit der Zugspule gekoppelte Spule vorgesehen
ist.
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Die Erfindung erstreckt sich nicht nur auf die Verwendung von Strom-
oder Spannungsspülen, sondern auch auf die Verbindung beider.
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In den Abb. g., 5 und 6 sind Beispiele solcher Verbindungen gegeben.
Die zusätzlichen Spulen können mit den Hauptspulen getrennten Kräftfluß haben und
in bekannter Weise elektrisch oder mechanisch verbunden sein oder auch den gleichen
Kraftfluß im Eisen beeinflussen. Sie werden für Vergrößerung öder Verminderung der
Verzögerungsdauer geschaltet. Die Abb: g., 5 und. 6 sind Beispiele für mechanische
Verbindung. Die Anker der Spulen i sind hier mit den Ankern der Spülen 3 oder 9
und 1o mechanisch verbunden, die Kraftlinienwege aber getrennt. In dem Beispiel
Abb. 6 ist auch eine elektrische und magnetische Kopplung dargestellt, und zwar
zwischen den Spulen und i o. Die Spulen 9 und io sind elektrisch und magnetisch
i11 der Weise verbunden, daß die Wirkung beider Spulen auf den. Eisenkern aufgehoben
wird, wenn eine Stromzuführung ,von c nach d iund e erfolgt. Durch die Gleichrichter
7 und 8 werden aber die Spulen 9 und i o je nach der Stromrichtung wechselnd kurzgeschlossen,
so daß jeweilig nur eine Spule auf den Eisenkern wirkt. Da beide Spulen sich in
ihrer Wirkung abwechselnd unter-, stützen, wird eine besonders gleichmäßige Magnetisierung
des Eisens erzielt. i i und 12 sind Vorschaltwiderstände. Diese Anordnung ist besonders
geeignet für Relais mit niedrigen Periodenzahlen, wie sie insbesondere beim Anlauf
von Drehstrommotoren im Eotorstromkreis auftreten.
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Die Abb. 5, 6, 7 und 8 bilden Anwendungsbeispiele der Erfindung.
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Abb. 7 stellt eine vollständige von der Zeit abhängige halbautomatische
Steuerung mit parallel geschalteten Zeitverzögerungsrelais
und Schützen
dar. DN ist das Drehstromnetz, .Ail der Motor, W der Anlaßwderstand, RS und
VS die Statorschützen, LSl bis. LS3 die Läuferschützen, R1 bis R3 die Zeitverzögerungsrelais,
W1 bis W3 die Relaisvouchaltwi.derstände, SS der Steuerschalter und KI bis K3 die
Hilfskontakte der Verzögerungsrelais. Sobald der Netzschalter eingelegt wird, erhalten
die Verzögerungsrelais R1 bis R3 über die Widerstände W1 bis W3 Strom und öffnen
ihre Kontakte, hierdurch werden die Zuleitungen zu den Läuferschützen gesperrt.
Wird nun der Steuerschalter eingeschaltet, so spricht zuerst ein Statorschütz RS
oder VS an, hierdurch wird das Relais R' über den Hilfskontakt i i oder 12 kurzgeschlossen.
Infolge der Zeitverzögerung schließt sich der Kontakt I(1 erst nach Ablauf der eingesteljten
Verzögerungszeit und gibt den Steuerstrom über den Steuerschalter zu dem Läuferschütz
LSl frei, gleichzeitig wird durch den zweiten Hilfskontakt des Verzögerungsrelais
das Verzögerungsrelais R' -' über 13 bis. 1q. kurzgeschlossen, wodurch das Läuferschütz
LS2 nach Ablauf der vorgesehenen Verzögerung freigegeben wird. Diese Einrichtung
verhindert ein zeitlich zu schnelles Anlassen des Motors, läßt aber ein beliebig
langsames Anlassen und Regulieren zu.
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Eine Abart dieser Steuerung ist in Abb. 8 gezeigt. Sie ist eine vollautomatische
Steuerung ohne Reguliermöglichkeit, die durch Einschalten des Hauptschalters betätigt
wird. Die Wirkungsweise ist im übrigen die gleiche wie in dem vorigen Beispiel,
jedoch mit dem Unterschied, daß hier die Spulen der Zeitverzögerungsrelais hintereinandergeschaltet
sind und den drei Relaisspulen ein gemeinsamer Gleichrichter zugeordnet ist.
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Die Abb.5 zeigt eine zusätzliche Schaltung zu den Schaltungen 7 und
8, und zwar zur Abhängigmaehung .der Steuerung auch vom Strom. Die Relaisspule S
wird durch einen Stromwandler W vom Statorstrom abhängig gemacht. Der Kern der Spule
S ist finit dem Kern der Spule i mechanisch gekoppelt, und es kann daher das Relais
erst nach Ablauf der Zeit und Sinken des Stromes auf die eingestellte Stromstärke
ansprechen. Die Einstellung erfolgt zweckmäßigerweise so, daß beim Anlauf des unbelasteten
Motors die Zeitverzögerung des belasteten Motors die Stromverzögerung überwiegt.
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Die Abb. 6 des oben beschriebenen Relais zeigt eine weitere zusätzliche
Schaltung zu den Schaltungsbeispielen 7 und B. Hier ist die Verzögerung von der
Rotorspannung abhängig gemacht. Der Verwendungszweck ist nicht nur auf die Beeinflussung
des Anlassens von Elektromotoren beschränkt. Die Relais können vielmehr den verschiedensten
Zwecken dienstbar gemacht werden, sie können elektrisch oder mechanisch, direkt
oder indirekt, die verschiedensten Apparate, wie beispielsweise Ölschalter, Lichtautomaten,
Fernauslösungen, betätigen.