DE644279C - Stromrichtungsabhaengige Relaisschaltung, bei welcher elektrische Ventile, die Strom nur in einer Richtung durchlassen, mit elektromagnetischen Relais in Reihe geschaltet sind - Google Patents

Description

In der Elektrotechnik wird bei Verwendung von Gleichstrom häufig die Aufgabe gestellt, mit Hilfe von Relais Kontakte zu betätigen, wodurch beim Wechseln der Polarität beliebige Stromkreise automatisch umgeschaltet werden. Bis jetzt hat man diese Aufgabe dadurch gelöst, daß man polarisierte Relais verwendet. Diese bestehen aus einem permanenten Magneten, in dessen Feld ein stromdurchflossener Anker liegt, der sich je nach der Stromrichtung verschieden einstellt. Ein Nachteil der polarisierten Relais ist der, daß man nur verhältnismäßig geringe Kräfte aufbringen kann. Weiterhin, besteht die Möglichkeit, daß bei zu starkem Erregerstrom der permanente Magnet mit der Zeit unwirksam, oder sogar umgepolt wird.

Es ist nun bekannt, daß ein elektrisches Ventil mit Anode und Kathode, z. B. eine Glimmlampe, den Strom nach der einen Richtung hin sperrt. Solche Gleichrichterröhren bieten die Möglichkeit, verhältnismäßig große Leistungen einwandfrei zu steuern, die dann für die Relais ausgenutzt werden können, so daß es möglich ist, größere Kräfte aufzubringen.

In den meisten Fällen" wird die Verwendung eines einzigen Relais dieser Art die gestellten Betriebsbedingungen nicht ganz erfüllen, denn meistens liegen die Verhältnisse so, daß von einer Ruhestellung des Relais ausgegangen wird, in der keinerlei Kontakte geschlossen werden, und daß je nach der Stromrichtung bei Eintritt der Spannung geschaltet werden soll. Weiterhin ist es zweckmäßig, z.B. bei Straßenbahnen und in allen den Fällen, wo mit hohen Spannungen gearbeitet wird, dafür zu sorgen, daß man mit kleinen Ventilen auskommt. Verwendet man hierbei nur ein Relais, so ist es wohl möglich, wenn der Strom dauernd in einer Richtung von der Anode zur Kathode fließt, durch Vorschalten von Widerständen die Spannung an der Röhre selbst zu drosseln, jedoch wird in solchen Fällen, wo die Röhre sperrt, zwischen Anode und Kathode statisch die volle Spannung liegen, und die Röhre kann dann durchschlagen und unbrauchbar werden.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine stromrichtungsabhängige Relaisschaltung, bei welcher elektrische Ventile, die Strom nur in einer Richtung durchlassen, mit elektromagnetischen Relais bekannter Bauart in Reihe geschaltet sind, bei der erfindungsgemäß zwei durch Ströme entgegengesetzter Richtung zu betätigende Relais mit je einem Ventil zwischen zwei Spannungspunkte geschaltet und derart an Widerstände angeschlossen sind, daß· die Spannung am ansprechenden und am sperrenden Ventil kleiner als die Netzspannung ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in Fig. 1 bis 4 dargestellt. Bei dem Beispiel nach

Fig. ι sind zwei Relais C₁. C₂ mit zugeordneten Ventilen f/j, i/₂ parallel geschaltet, denen ein gemeinsamer Widerstand r vorgeschaltet ist.. Wird nun ein Gleichstrom beliebig hoher, Spannung mit dem Pluspol an α gelegt,.; fließt ein Strom über den Widerstand e, > Gleichrichterröhre (I₂ und das Relais C₂ zurrt* Minuspol b. Durch den Stromfluß über den Widerstand e wird die Spannung für das ίο sperrende Ventil d_} auf das zulässige Maß heruntergedrückt. Ein Überschlag kann also an diesem Ventil nicht stattfinden.

Eine weitere Schaltungsmöglichkeit stellt Fig. 2 dar. Hier wird zur abwechselnden Betätigung von zwei Relais C₁, C₂ nur ein einziges Ventil </■,, jedoch mit zwei Anoden, verwendet. Die Relais und das Ventil liegen in Reihe, parallel zu den Relais liegen Widerstände C₁, e₂. Die Kathode des Ventils liegt an der Mittelanzapfung der als Spannungsteiler dienenden Widerstände C₁, C₂. Die Spannung an den Zuleitungen α und b darf den doppelten zulässigen Wert für die Ventile betragen. Stromverluste infolge des Spannungstellers lassen sich vermeiden, wenn man mit Hilfe von Ruhekontakten jedesmal den dem Relais parallel liegenden Widerstand abschaltet.

Die Fig. 3 und 4 stellen Anwendungsbeispiele der Erfindung z. B. aus dem Gebiete der Gleichstrombahnen dar. Hier kommt es vor, daß ein Teil der Fahrleitungen am Pluspol liegt, während der andere Teil am Minuspol liegt. Die Alischnitte sind durch Streckentrenner getrennt. Fährt also ein Fahrzeug von dem einen in den anderen x\bschnitt, so wird sich die Stromrichtung in demselben umkehren. Motoren macht dies nichts aus, da Feld und Anker umgepolt werden, wodurch die Drehrichtung die gleiche bleibt. Wenn jedoch das Fahrzeug eine Batterie besitzt, welche von der Oberleitung über Widerstand geladen wird, so ist man gezwungen, die Batterie umzupolen. In Fig. 3 wird solch eine Ladeeinrichtung gezeigt. Der Regulierwiderstand h ist der Batterie / vorgeschaltet und dient zur Einstellung des Ladestromes. Die Kontakte der Relais C₁, C₂ bilden in ihrer Anordnung einen normalen Polwender. Liegt die Spannung mit dem Pluspol an a, so fließt ein Strom über den Widerstands, die Gleichrichterröhre (I₁ und das ReIaISC₁ nach dem Minuspol b. Das Relais C₁ springt an und legt den Pluspol der Batterie / über den Widerstand h an den Pluspol (Leitung a). Gleichzeitig wird der Minuspol der Batterie/ mit dem Minuspol (Leitung b) verbunden. Fließt der Strom von b nach a, so springt das Relais c:₂ an, da ein Strom über die Gleichrichterröhre (I₂ und den Widerstand c zum Minuspol α fließen kann. Das Relais C₂

legt damit diesmal den Pluspol der Batterie/ an die Leitung b und den Minuspol der Batterie über den WiderstandA an die Leiiirjbing«. Um zu vermeiden, daß aus irgend- -■pichen Gründen beide Relais ansprechen

Gründen beide Relais ansprechen, :fid dieselben über elektrische Kontakte gegenseitig verriegelt.

Ein weiteres Anwendungsgebiet der Erfindung ist durch die Erfordernisse der elekfrischen Omnibusse mit Fahrleitungsbetrieb gegeben. Da es nicht möglich ist, wie bei den Straßenbahnen nur eine Stromleitung zu verwenden und die Rückführung über die Schienen vorzunehmen, weil der Omnibus über seine Gummireifen gegen Erde isoliert ist, müssen zwei Leitungen verwendet werden, so daß der Omnibus zwei Stromabnehmer erhält. An und für sich sind die beiden Stromabnehmer sowie alle Leitungen gegen *° Chassis und Aufbau des Omnibusses isoliert. Jedoch kann es vorkommen, daß eine dieser Leitungen Schluß gegen Masse erhält, und da der Strom nicht zur Erde abfließen kann, wird der Wagenkasten unter Umständen an volle Spannung gelegt. Berührt dann jemand den Wagen, so schaltet er sich zwischen Erde und durch die Fehlerstelle den anderen Pol; er erhält also einen Schlag von voller Betriebsspannung. Dieser Nachteil kann vermieden werden, wenn man dafür Sorge trägt, daß der Wagenkasten dauernd mit dem Pol der Oberleitung verbunden ist. der an und für sich schon an Erde liegt. Für solche Fälle, wo zwei Fahrleitungen für eine Strecke verwendet werden, ist dies auch ohne weiteres möglich, denn man kann dafür sorgen, daß z. B. die in der Fahrtrichtung links liegende Leitung geerdet ist und der entsprechende linke Stromabnehmer mit dem Wagenkasten '°° verbunden ist. Meistens liegen die Verhältnisse jedoch so, daß dieselben Leitungen zur Hin- und Rückfahrt benutzt werden. Wenn dann der linke Stromabnehmer z. B. bei der Hinfahrt an Erde liegt, wird während der Rückfahrt der andere Stromabnehmer an Erde liegen. Zwischen Wagenkasten und Erde wäre aber dann die volle Spannung vorhanden. Diesen Nachteil vermeidet man durch Einbau eines stromrichtungsempfindliehen Erdungsschalters unter Verwendung einer Relaisschaltung vorliegender Art, wie in Fig. 4 dargestellt. Von den beiden Fahrleitungen k und / liegt die Leitung / dauernd an Erde. In der gezeichneten Anordnung liegt also der Stromabnehmer tn_x an Erde. Der Stromabnehmer m₂ hat gegenüber dieser die volle Spannung. Der Strom fließt von den Stromabnehmern in üblicher Weise zum Triebwerk des Omnibusses. Gleichzeitig je- lao doch fließt von der Leitung k ein Strom über Widerstand e, das Ventil (I₁. das Relais C_x zum

Stromabnehmer m_v Das ReIaISC₁ spricht an und verbindet den Stromabnehmer m_x mit dem Wagenkasten. Fährt der Wagen in der entgegengesetzten Richtung, \vobei tn.₂ an I und Tn₁ an k schleift, so spricht das Relais c* an und legt den Stromabnehmer m.₂ an den Wagenkasten.

In beiden Fällen ist also die geerdete Leitung/ mit dem Wagenkasten verbunden,

ίο und zwischen diesem und Erde ist kein Potential vorhanden. Anstatt durch Verriegelungskontakte wie in Fig. 3 sind hier die Anker der Relais mechanisch miteinander verbunden, um ein gleichzeitiges Ansprechen beider Relais zu vermeiden. Die mechanische und die elektrische Verriegelung sind jedoch gleichwertig.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Stromrichtungsabhängige Relaisschaltung, bei welcher elektrische Ventile, die Strom nur in einer Richtung durchlassen, mit elektromagnetischen Relais bekannter Bauart in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei durch Ströme entgegengesetzter Richtung zu betätigende Relais mit je einem Ventil zwischen zwei Spannungspunkte geschaltet und derart an Widerstände angeschlossen sind, daß die Spannung am ansprechenden und am sperrenden Ventil kleiner als die Netzspannung ist.
2. 2. Relaisschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Relais mit je einem Ventil parallel zwischen zwei Spannungspunkte geschaltet sind, und daß diesen ein gemeinsamer Widerstand vorgeschaltet ist, so daß durch, den Strom des angezogenen Relais die Spannung für das gesperrte Relais herabgesetzt wird.
3. 3. Relaisschaltung nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais mit einem Doppelventil in Reihe geschaltet sind, und daß parallel zu den Relais Widerstände liegen, die einen Spannungsteiler bilden, dessen Mittelpunkt mit. der gemeinsamen Elektrode des Doppelventils verbunden ist.
4. 4. Relaisschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweils ansprechende Relais mittels Hilfskontakte den ihm parallel liegenden Teil des Spannungsteilerwiderstandes abschaltet.
5. 5. Relaisschaltung nach Anspruch 1 für die Polumschaltung einer Batterie, die aus einer Leitung wechselnder Polarität gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspulen der mit Hilfskontakten für die Batterieumschaltung versehenen Relais überkreuzt verbunden sind.
6. 6. Relaisschaltung nach Anspruch 1 als Polumschalter für gegen Erde isolierte Fahrzeuge mit Oberleitungsbetrieb und zwei Stromabnehmern, dadurch, gekennzeichnet, daß das jeweils erregte Relais unabhängig von der Fahrtrichtung immer die geerdete Fahrleitung an den Wagenkasten legt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen