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Die bekannten Drehspulrejais hoher Empfindlichkeit besitzen den Nachteil,
daß sie bei langsamer Änderung der Meßgröße in ihrer Kontaktgabe nicht sicher sind,
da im Augenblick der Kontaktschließung das elektrische Drehmoment und das mechanische
Gegendrehmoment einander das Gleichgewicht halten und somit kein genügender Kontaktdruck
vorhanden ist. Daher kommt es, daß die Kontakte gegen die geringste Verschmutzung
äußerst empfindlich sind. Man hat versucht, diesen Nachteil dadurch zu umgehen,
daß man höhere Spannungen benutzte; dabei trat aber die Gefahr des Verschweißens
der Kontaktflächen auf. Auch hat man dem Drehspulsystem einen magnetischen Haltepunkt
gegeben; dies führte zwar zu einer momentanen Kontaktgabe, setzte aber die Empfindlichkeit
der gesamten Anordnung erheblich herunter. Des weiteren gibt es noch verschiedene
Kunstschaltungen und auch mechanische Maßnahmen, die zur Kontaktdruckverstärkung
führen; aber alle weisen mehr oder weniger starke Mängel auf.
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Die im folgenden näher beschriebene Erfindung einer Drehspulrelaisanordnung
vermeidet die oben aufgeführten Mängel dadurch, daß die Momentankontaktgabe durch
schaltungsmäßig zwangsläufig gesteuerte Elektromagnete bewirkt wird. Gegenüber den
Anordnungen mit magnetischem Haltepunkt kann so eine um mehrere Zehnerpotenzen höher
liegende Ansprechempfindlichkeit erreicht werden.
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Die Abbildung veranschaulicht an einem Beispiel Aufbau, Schaltung
und Wirkungsweise der gesamten neuen Drehspulrelaisanordnung, die aus dem eigentlichen
Drehspulrelais i bis 4, den daran angebrachten Elektromagneten 5, 6 und Kontakten
7 bis io, dem Folgerelais ii bis 17, dem Quecksilberschalter 18 und dem Spannungsteiler
21, 22 sowie den Vorwiderständen i9, 20 für die Elektromagnete besteht.
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Das Drehspulrelais besitzt auf seinem Rähmchen zwei voneinander isoliert
aufgebrachte Wicklungen die Meßwicklung i, deren Enden zu den Meßklemmen herausgeführt
sind, und die Verstärkerwicklung 2, deren eines Ende mit dem Kontaktarm 3 leitend
verbunden ist und deren anderes Ende über den Spannungsteiler 21, 22 zu einer Hüfsspannungsquelle
-, führt. Außerdem ist am beweglichen System noch der Eisenanker 4 angebracht, der
je nach Schaltzustand von dem Magnet 5 oder 6 angezogen wird. Mit Hilfe des Kontaktarms
3 werden die Vor- und Hauptkontakte der Federsätze 7, 8 und 9, io geöffnet oder
geschlossen.
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Das Folgerelais ii bis 17, das mechanisch mit dem Quecksilberschalter
18 gekuppelt ist, ist ein einfaches Telefonrelais üblicher Bauart.
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Die benötigte Hilfsspannung +,-kann einem Akkumulator oder einem entsprechenden
Netzgleichrichter entnommen werden.
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Die Arbeitsweise der Relaisanordnung ist folgende: Fließt in der Meßwicklung
i ein der Ansprechleistung entsprechender Strom, so bewegt sich der Kontaktarm 3
nach rechts. Gleichzeitig kommt der Eisenanker 4 in die Nähe des Elektromagnets
5 und wird von diesem mit steigender Geschwindigkeit angezogen. Der Kontaktarm 3
berührt dabei den Vorkontakt 9 mit der für eine sichere Kontaktgabe notwendigen
Kraft und schließt den Stromkreis 2, 3, 9, 15, 22. Die Verstärkerwicklung
2 wird jetzt von der Hilfsspannung gespeist und erzeugt ein zusätzliches Drehmoment,
das eine solche Verstärkung des Kontaktdrucks bewirkt, daß die Kontaktfeder 9 bis
gegen den Kontakt io durchgedrückt wird. Dies schließt den Stromkreis +, 15,
9, 10, 13, 14, -, in dem die Wicklung 13, 14 des Folgerelais liegt: Das Folgerelais
zieht an und kippt den Quecksilberkontakt 18.
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Beim Anziehen des Folgerelais werden die Kontaktpaare 16 und 17 geschlossen
und dadurch die Relaiswicklung 11, 12 an die Hilfsspannung gelegt. Das Relais hält
sich so selbst. Durch das Schließen des Kontaktpaares 17 wird aber außerdem sowohl
die Kontaktfeder 7 als auch die Magnetspule 6 an Spannung gelegt. Gleichzeitig wird
aber auch das Kontaktpaar 15 geöffnet und damit die Magnetspule und die Verstärkerwicklung
2 stromlos. Die Kontaktdruckverstärkung fällt weg, und es findet ein stromloses
Öffnen der Relaiskontakte 3, 9, 10 statt. Das Drehspulrelais ist jetzt wieder frei
beweglich.
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Sinkt nun der Strom im Meßkreis, so bewegt sich der Kontaktarm 3 des
Drehspulrelais nach links, und der Eisenanker 4 wird von den Kraftlinien des Magnets
6 eingefangen und angezogen. Der Kontaktarm 3 berührt nun die Kontaktfeder 7 und
schließt damit den Stromkreis 2, 3,7,17, 21 zur Kontaktdruckverstärkung. Dadurch
wird die Kontaktfeder 7 durchgedrückt, und das Öffnen des Ruhekontakts 7, 8 schaltet
die Relaiswicklung 11, 12 ab. Der Anker des Folgerelais fällt, und dabei werden
die Kontaktpaare 16 und 17 geöffnet, das Kontaktpaar 15 wieder geschlossen und außerdem
der Quecksilberschalter 18 in seine Ausgangslage zurückgekippt.
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Durch das Öffnen des Kontaktpaares 17 werden die Kontaktfeder 7 und
die Magnetspule 6 von der Hilfsspannungsquelle getrennt, durch Schließen des Kontaktpaares
15 dagegen die Kontaktfeder 9 und die Magnetspule 5 an Spannung gelegt. Das Drehspulrelais
ist somit wieder frei beweglich, der Ausgangszustand wieder hergestellt.