DE965337C - Circuit arrangement for halving the frequency by means of a contact relay - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 6. JUNI 1957ISSUED JUNE 6, 1957

S41256 VIIIb/2Id*S41256 VIIIb / 2Id *

Walter Villmann, MünchenWalter Villmann, Munich

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Patenterteilung bekanntgemacht am 23. Mai 1957Patent granted on May 23, 1957

Durch die deutsche Patentschrift 844 335 ist es bekannt, eine vorgegebene Frequenz mit Hilfe von polarisierten Relais und Gleichrichtern, welche je in einem Verbraucher- und Steuerkreis angeordnet sind, in eine niedrigere, ungeradzahlige Frequenz zu verwandeln. Zum stromlosen Schaken der Kontakte müssen bei dieser bekannten Anordnung die Relais mit Ansprechverzögerungsgliedern versehen sein.From the German patent specification 844 335 it is known to use a predetermined frequency polarized relays and rectifiers, which are each arranged in a consumer and control circuit are to be converted to a lower, odd frequency. For currentless switching of the contacts In this known arrangement, the relay must be provided with response delay elements be.

Durch die deutsche Patentschrift 914157 ist ferner schon eine Anordnung zur Frequenzhalbierung bekannt, welche jeweils die eine Halbwelle des Wechselstroms mittels eines Gleichrichters unterdrückt und eine Umpolung der Stromzuführungsleitung während der Unterdrückung der Halbwellen durch ein polarisiertes Relais vornimmt. Das polarisierte Relais wird durch einen Kondensator gesteuert, der immer vorher durch den Verbraucherstrom geladen wird. Mit dieser Anordnung ist der Nachteil verbunden, daß im Verbraucherkreis dem Zweck der Steuerung dienende Widerstände liegen, so daß der Verbraucherkreis von diesen Gliedern abhängig ist und zu einer gewissen Dimensionierung der Stromquelle zwingt.By the German patent specification 914157 is Furthermore, an arrangement for halving the frequency is already known, each of which is a half-wave of the alternating current is suppressed by means of a rectifier and polarity reversal of the power supply line while suppressing the half-waves by a polarized relay. The polarized relay is controlled by a capacitor that is always through the consumer current is charged. This arrangement has the disadvantage that in the Consumer circuit for the purpose of control are resistors, so that the consumer circuit depends on these links and on a certain dimensioning of the power source forces.

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Frequenzumformer mittels Kontaktrelais. Sie hat als Ziel eine Anordnung zur Frequenzhalibierang, ohne daß Mittel zur Verzögerung der Ansprechzeit der Relais notwendig sind. Die Relais sollen auch sonst 'keinerlei Zeitbedingungen unterworfen sein, abgesehen von der einzigen Bedingung, daß dieThe invention also relates to a frequency converter using contact relays. she has the aim is an arrangement for frequency halving without the use of means for delaying the response time the relays are necessary. The relays should not be subject to any other time conditions, apart from the only condition that the

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Relais innerhalb der Dauer einer Halbwelle, also bei 5operiodigem Wechselstrom, längstens innerhalb io ms ihre Kontakte schalten. Trotzdem soll die Schaltung der Kontakte in stromlosem Zustand erfolgen. Auch will die Erfindung polarisierte Relais mit zwei Wicklungen vermeiden und lediglich polarisierte Relais mit einer Wicklung verwenden. Schließlich soll der Verbraucherkreis nicht von zusätzlichen- Widerständen abhängig sein.Relay within the duration of a half-wave, i.e. with 5-period alternating current, at most within io ms switch their contacts. Nevertheless, the switching of the contacts should be in the de-energized state take place. The invention also wants to avoid polarized relays with two windings and only use polarized relays with one winding. Finally, the consumer group not be dependent on additional resistances.

Die Erfindung erfüllt diese Forderungen dadurch, daß die Relais und die zugeordneten Gleichrichter in dem Verbraucherkreis und Steuerkreis so geschaltet sind, daß abwechselnd die eine Halbwelle des Netzstroms den Verbraucherkreis durchlässig findend im Steuerkreis gesperrt ist, diesen jedoch durch Beeinflussung eines Relais im Verbraucherkreis vorbereitend auf die Entsperrungsrichtung umschaltet, während die nächste ao Halbwelle, den Verbraucherkreis undurchlässig, den Steuerkreis stromdurchlässig findend, in letzterem ein Relaiis beeinflußt, das den Versbraucherkreis vorbereitend auf die Entsperrungsrichtumg umschaltet. ·The invention meets these requirements in that the relay and the associated Rectifiers in the consumer circuit and control circuit are connected so that alternately the one Half-wave of the mains current finding the consumer circuit permeable is blocked in the control circuit, However, this prepares for the unlocking direction by influencing a relay in the consumer circuit switches over, while the next ao half-wave, the consumer circuit impermeable, Finding the control circuit permeable, in the latter a relay influences the consumer circuit switches to the unlocking direction in preparation. ·

In Fig. ι ist beispielsweise die eine Schaltungsanordnung zur Frequenzhalbierunig gemäß der Erfindung gezeigt. Fig. 2 erläutert an Hand der Stromkurven für die verschiedenen Stromkreise der Umformerschaltung den Verlauf derFrequenz-,30 umformung.In Fig. Ι is, for example, a circuit arrangement shown for halving the frequency according to the invention. Fig. 2 explains on the basis of Current curves for the various circuits of the converter circuit show the course of the frequency, 30 reshaping.

Wie Fig. ι erkennen läßt, enthält die Schaltungsanordnung einen Transformator T₁ der vom Netz N ζ. B. mit 50 Hz gespeist werden möge. Der Transformator T besitzt zwei Sekundärwicklungen Tsa und Tsh, welche ihrerseits wiederum jeweils in zwei Hälften Tsai, Tsa2 und Tsbi, Tsh 2 unterteilt sind. Über die Sekundärwicklung Tsa wird der Verbraucherkreis I, über die Sekundärwicklung Tsb der Steuerkreis II gespeist. In den Transformatorwicklungen verläuft der Strom durch einen entsprechend gewählten Wicklungssinn der Sekundärwicklung Tsb entgegengesetzt dem Strom in der Sekunidärwicklung Tsa, wie Fig. 2, Teile I α (Verbraucherkreis) und IIο (Steuerkreis), erkennen läßt. Im Kreis I, gespeist durch die Wicklung Tsa, liegt über die Gleichrichter GLa ι, GLa 2 das polarisierte Relais B. Parallel zu diesem ist der Ausgangstransformator Ue angeschlossen, an dessen Sekundär-So klemmen x, y die halbe Frequenz, 25 Hz, abgenommen wird. Zur Glättung des sekundärseitig abgenommenen Wechselstrome liegt parallel zur Sekundärwicklung des Ausgangstransformators Ue ein Glättungskondensator K. Der Stromkreis II, gespeist durch die Wicklung Tsb, enthält die Gleichrichter GLb 1 und GLb 2 sowie das polarisierte Relais A. Relais A steuert den Stromkreis I, Relais B steuert den Stromkreis II.As Fig. Ι can be seen, the circuit arrangement contains a transformer T ₁ of the network N ζ. B. may be fed with 50 Hz. The transformer T has two secondary windings Tsa and Tsh, which in turn are each divided into two halves Tsai, Tsa2 and Tsbi, Tsh 2 . Through the secondary winding of the consumer circuit I Tsa, Tsb across the secondary winding of the control circuit II is supplied. In the transformer windings, the current runs through an appropriately selected winding direction of the secondary winding Tsb opposite to the current in the secondary winding Tsa, as can be seen in FIG. 2, parts I α (consumer circuit) and IIο (control circuit). In circuit I, fed by the winding Tsa, the polarized relay B is connected to the rectifier GLa ι, GLa 2. In parallel with this, the output transformer Ue is connected, at whose secondary terminals x, y half the frequency, 25 Hz, is taken will. To smooth the alternating current drawn on the secondary side, a smoothing capacitor K is located parallel to the secondary winding of the output transformer Ue. Circuit II, fed by winding Tsb, contains rectifiers GLb 1 and GLb 2 as well as polarized relay A. Relay A controls circuit I, relay B controls circuit II.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Die erste Halbwelle möge in Kreisen I und II die durch die ausgezogenen Pfeile angegebene Richtung haben. Die entsprechenden Stromkurven sind aus Fig. 2, Ib, Hb zu entnehmen. Im Kreis I wird diese Halbwelle infolge der Polung des Gleichrichters GLa ι hindurchgelassen und das Relais B über folgenden Stromkreis erregt:The mode of operation of the circuit is as follows: Let the first half-wave in circles I and II have the direction indicated by the solid arrows. The corresponding current curves can be seen from Fig. 2, Ib, Hb . In circuit I this half-wave is allowed to pass due to the polarity of the rectifier GLa ι and the relay B is excited via the following circuit:

Tsai, GLai, ατ, B, Tsai.Tsai, GLai, ατ, B, Tsai.

Diese Halbwelle verläuft parallel zu Relais B auch über die Primärwicklung des Ausgangstransformators. Sie wird damit auch auf die Sekundärseite des Ausgangstransformators übertragen. Die Stromrichtung im Ausgangstransformator ist ebenfalls durch einen ausgezogenen Pfeil angedeutet. Im Kreis II ist diese Halbwelle imfolge der Polung des Gleichrichters GLb 2 gesperrt, so daß Relais A nicht ansprechen kann. Relais B spricht dagegen an und öffnet bei dieser Stromrichtung Kontakt b r im Kreis II und schließt Kontakt b 2. Dadurch ist das Relais A vorbereitend auf einen Kreis umgeschaltet, welcher bei der nächsten Halbwelle stromdurchlässig wird.This half-wave runs parallel to relay B also via the primary winding of the output transformer. It is thus also transferred to the secondary side of the output transformer. The direction of the current in the output transformer is also indicated by a solid arrow. In circuit II this half-wave is blocked due to the polarity of the rectifier GLb 2 , so that relay A cannot respond. Relay B responds, on the other hand, and opens contact b r in circuit II and closes contact b 2 in this current direction. As a result, relay A is switched over to a circuit in preparation, which becomes current-permeable at the next half-wave.

Die nächste Halbwelle, in den beiden Wicklungen Tsa und Tsb durch strichlierte Pfeile angedeutet, ist gegenüber dem Relais B und dem Ausgangstransformator infolge entsprechender Polung des Gleichrichters GLa 1 gesperrt. In Kreis II erregt diese Halbwelle jedoch nunmehr das Relais A über folgenden Stromkreis:The next half-wave, indicated by dashed arrows in the two windings Tsa and Tsb , is blocked with respect to the relay B and the output transformer as a result of the corresponding polarity of the rectifier GLa 1. In circuit II, however, this half-wave now excites relay A via the following circuit:

Tsb i, GLb τ, bz, A, Tsb τ.Tsb i, GLb τ, bz, A, Tsb τ.

Relais A legt 'bei dieser Stromrichtung in seiner Wicklung seinen Kontakt um und öffnet dabei Kontakt α ι und schließt Kontakt σ-2 im Kreis I. Solange die zweite Halbwelle andauert, ist jedoch, wie der gestrichelte Pfeil erkennen läßt, der Strom gegenüber Relais B infolge entsprechender Polung des Gleichrichters GLa2 immer noch gesperrt. Jedoch ist durch Umlegen der Kontakte des Relais A bereits die Entsperrungsrichtung für die dritte ioo Halt)welle im Kreis I vorbereitet.Relay A turns over its contact in this current direction in its winding and opens contact α ι and closes contact σ-2 in circuit I. As long as the second half-wave lasts, however, as the dashed arrow shows, the current is opposite relay B still blocked due to the corresponding polarity of the rectifier GLa2. However, by moving the contacts of relay A , the unlocking direction for the third stop wave in circuit I is already prepared.

Die dritte Halbwelle hat wiederum in beiden Kreisen I und II die Richtung der ausgezogenen Pfeile. Es ist zu erwähnen, daß die Kontakte der polarisierten Relais auch nach Stromloswerden der Relaiswicklungen in der eingenommenen Lage liegenbleiben. Die dritte Halbwelle findet den Kreis I stromdurchlässig; der Strom fließt von Tsa 2 über B, a 2, GLa 2 zu Tsa 2 zurück.The third half-wave again has the direction of the solid arrows in both circles I and II. It should be mentioned that the contacts of the polarized relay remain in the assumed position even after the relay windings have been de-energized. The third half-wave finds the circuit I current-permeable; the current flows back from Tsa 2 via B, a 2, GLa 2 to Tsa 2 .

Relais B wird in umgekehrter Richtung erregt, »o Desgleichen verläuft diese Halbwelk in umgekehrter Richtung, wie durch strichlierten Pfeil angedeutet, durch die parallel zu Relais B liegende Primärwicklung des Ausgangstransformators Ue. Im Kreis II, in welchem Kontakt & 2 geschlossen ist, ist diese Halbwelle gegenüber dem Relais A durch entsprechende Pol.ung des Gleichrichters GLb ι gesperrt. Relais B₁ im Kreis I nunmehr entgegengesetzt erregt, legt seinen Anker um, öffnet dabei Kontakt &2 und schließt Kontakt bx. Dadurch wird die Entsperrungsrichtung im Kreis II für die nächste, d. h. die vierte Hal'bwelle vorbereitet. Relay B is excited in the opposite direction. This half-wilt likewise runs in the opposite direction, as indicated by the dashed arrow, through the primary winding of the output transformer Ue , which is parallel to relay B. In circuit II, in which contact & 2 is closed, this half-wave is blocked with respect to relay A by corresponding polarity of rectifier GLb ι. Relay B ₁ in circuit I now energized in the opposite direction, moves its armature, opens contact & 2 and closes contact bx. This prepares the unlocking direction in circle II for the next, ie the fourth half-wave.

Bei der vierten Halbwelle, welche in den beiden Kreisen wiederum die Richtung der gestrichelten Pfeile hat, wird im Kreis I Relais B infolge ent-In the fourth half-wave, which in turn has the direction of the dashed arrows in the two circles, relay B is de-

sprechender Polung des Gleichrichters GL&2 gesperrt, wobei zu erwähnen ist, daß Kontakt α 2 noch geschlossen ist. Die vierte Halbwelle wird demnach im Kreis I nicht auf den Ausgangstransformator übertragen. Kreis II ist jedoch stromdurchlässig, so daß Relais A, jedoch im entgegengesetzten Sinne wie vorher, erregt wird, und zwar über den Stromkreis:The correct polarity of the rectifier GL & 2 is blocked, whereby it should be mentioned that contact α 2 is still closed. The fourth half-wave is therefore not transmitted to the output transformer in circuit I. However, circuit II is current-permeable, so that relay A is excited, but in the opposite sense as before, via the circuit:

Tsh Tsh 2, A₁ 2, A ₁ b b ι, ι, GLb GLb 2, 2, Tsh Tsh 2.2.

Durch die Erregung des Relais A legt dieses seinen Anker um, öffnet dabei Kontakt α 2 und schließt Kontakt a 1 im Kreis I. Dadurch wird' in diesem Kreis die Entsperrungsrichtung für die nächste, d. h. die fünfte Halbwelle vorbereitet. Von der fünften Halbwelle an besteht dann in beiden Kreisen wieder der gleiche Schaltzustand wie bei der ersten HalbweMe. Der Zyklus wiederholt sich.By energizing the relay A , it turns its armature, thereby opening contact α 2 and closing contact a 1 in circuit I. As a result, the unlocking direction for the next, ie the fifth half-wave is prepared in this circuit. From the fifth half-wave on, the same switching status exists in both circles as in the first half-wave. The cycle repeats itself.

Die Kurven I c und II c in Fig. 2 lassen den Stromverlauf in den beiden Kreisen I und II erkennen. Im Kreis I, dem Verbraucherkreis, wird demnach die erste Halbwelle in der einen Richtung übertragen, die zweite, entgegengesetzt gerichtete Halbwelle wird unterdrückt. Die dritte Halbwelle, um i8o° gedreht, wird übertragen, die vierte, entgegengesetzt gerichtete Halbwelle, wird unterdrückt, die fünfte Halbwelle wird wieder übertragen, usf. Das entsprechende Kurvenbild, jedoch um 90⁰ phasenverschoben, ergibt sich im Kreis Π. Fig. 2, Figur »Ausg.«, zeigt den Stromverlauf in der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators, Fig. 2, »Ausg.-K.«, zeigt den geglätteten Strom an den Klemmen x, y auf der Sekundärseite des Ausgangstransformators.The curves I c and II c in FIG. 2 show the current profile in the two circles I and II. In circuit I, the consumer circuit, the first half-wave is accordingly transmitted in one direction, the second, oppositely directed half-wave is suppressed. The third half-wave, rotated i8o ° is transmitted, the fourth oppositely directed half-wave is suppressed, the fifth half wave is transmitted again, and so forth. The corresponding graph, but phase-shifted by 90 is ^0, resulting in a circle Π. Fig. 2, Figure "Ausg.", Shows the current curve in the secondary winding of the output transformer, Fig. 2, "Ausg.-K.", shows the smoothed current at terminals x, y on the secondary side of the output transformer.

Claims (3)

Patentansprüche:
i. SchaltungsanordnungPatent claims:
i. Circuit arrangement zur Umformungfor forming eines Wechselstroms vorgegebener Frequenz in die halbe Frequenz mittels sich gegenseitig steuernder Verbraucher- und Steuerkreise, die gemeinsam durch die vorgegebene Frequenz gespeist werden und jeweils ein über Gleichrichter geschaltetes polarisiertes Relais enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd die eine Halbwelle des Netzstroms, den Verbraucherkreis (I) durchlässig findend, im Steuerkreis (II) gesperrt ist, diesen jedoch durch Beeinflussung eines Relais (B) im Verbraucherkreis vorbereitend auf die Entsperruragsrichtung umschaltet, so daß die nächste Halbwelle, den Verbraucherkreis undurchlässig, den Steuerkreis durchlässig findend, ein Relais (A) beeinflußt, das den Verbraucherkreis vorbereitend auf die Entsperrungsrichtung umschaltet. an alternating current of a given frequency into half the frequency by means of mutually controlling consumer and control circuits, which are fed jointly by the given frequency and each contain a polarized relay switched via a rectifier, characterized in that one half-wave of the mains current, the consumer circuit (I ) finding permeable, is blocked in the control circuit (II), but by influencing a relay (B) in the consumer circuit it switches over to the unlocking direction in preparation, so that the next half-wave, finding the consumer circuit impermeable, the control circuit permeable, influences a relay (A) that switches the consumer circuit to the unlocking direction in preparation. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verbraucher- und Steuerkreis symmetrisch jeweils aus .einer aus zwei Wicklungshälften bestehenden Sekundärwicklung (Tsa, Tsb) des Netztransformators gespeist werden, an deren Mittelpunkten jeweils der eine Anschluß je eines polarisierten Relais (B bzw. A) liegt, während jeder der anderen Anschlüsse der Relais an je einem Wechselkontakt des Steuerrelais aus dem anderen Kreis Kegt, welcher abwechselnd dieses Relais an eine der beiden Wickkmgshälften der Sekundärwicklungen des Netztransformators (T) anlegt.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the consumer and control circuit are each symmetrically fed from .einer consisting of two winding halves secondary winding (Tsa, Tsb) of the mains transformer, at the midpoints of which one terminal each of a polarized relay (B or A) is, while each of the other connections of the relay to a changeover contact of the control relay from the other circuit Kegt, which alternately applies this relay to one of the two halves of the secondary windings of the mains transformer (T). 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Wechselkontakte der Relais abwechselnd eingeschalteten beiden Stromkreise jeder Sekundärwicklungshälfte einander entgegengesetzt gepolte Gleichrichter (GLa 1, GLa2 bzw. GLb 1, GLb 2) enthalten.3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the two circuits of each secondary winding half switched on alternately by the changeover contacts of the relays contain rectifiers (GLa 1, GLa2 or GLb 1, GLb 2) of opposite polarity. In Betracht gezogene Druckschriften!:
Deutsche Patentschrift Nr. 914 157.Publications considered !:
German patent specification No. 914 157. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings ® 609 738/150 12.56 (709 532/185 5. 57) ® 609 738/150 12.56 (709 532/185 5. 57)