DE2751877A1

DE2751877A1 - POLARIZED RELAY RESPONDING TO A CONTROL CURRENT INDEPENDENT OF ITS DIRECTION

Info

Publication number: DE2751877A1
Application number: DE19772751877
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Metalimphy SA
Current assignee: Metalimphy SA
Priority date: 1976-11-22
Filing date: 1977-11-21
Publication date: 1978-05-24
Also published as: DE2751877C2; FR2371764A1; ES463904A1; FR2371764B1

Description

Auf einen Steuerstrom unabhängig von dessen Richtung ansprechendes polarisiertes RelaisResponsive to a control current regardless of its direction polarized relay

Die Erfindung betrifft ein polarisiertes Relais, das gegenüber einem Steuerstrom unabhängig von dessen Richtung empfindlich ist bzw. auf diesen anspricht. Sie ist insbesondere anwendbar auf Relais, die die Öffnung einer Unterbrechers sicherstellen oder eines Auslösers, der die Versorgung eines Gerätes abtrennt, wenn ein Fehlerstrom im Kreis dieses Gerätes auftritt.The invention relates to a polarized relay that is sensitive to or responds to a control current regardless of its direction. She is particular Applicable to relays that ensure the opening of a breaker or a release that supplies a Disconnects the device if a fault current occurs in the circuit of this device.

Bei üblichen polarisierten Relais erzeugt ein Magnet im Luftspalt des Relais einen kontinuierlichen oder Gleichfluß, der, wenn kein Strom in der Steuerwicklung fließt, den bewegbaren Anker in Haftung hält. Wenn durch die Steuerwicklung ein Strom in einer Richtung geführt wird derart, daß der Fluß im Luftspalt abnimmt, und mit einer ausreichenden Stärke, damit der Fluß unter einen bestimmten Schwellenwert fällt, öffnet sich das Relais. FAn Strom in Gegenrichtung verstärkt im Gegensatz dazu den FluiB im Luftspalt und das Relais öffnet sich nicht, völlig unabhängig von dessen Stärke. Wenn der SteuerstromIn conventional polarized relays, a magnet in the air gap of the relay generates a continuous or direct flux which, when no current flows in the control winding, holds the movable armature in place. When a current is passed through the control winding in one direction such that the flux in the air gap decreases and of sufficient magnitude for the flux to fall below a certain threshold value, the relay opens. In contrast, if the current in the opposite direction increases the flow in the air gap, the relay does not open, regardless of its strength. When the control current

310-(76/8O)-MeF310- (76 / 8O) -MeF

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ein Wechselstrom ist, sind bestimmte Halbwellen oder Halbperioden in vorteilhafter Richtung bezüglich der öffnung des Relais und sind die anderen in der ungünstigen Richtung. Wenn das Relais beispielsweise zur Steuerung der öffnung eines Unterbrechers oder Auslösers im Fall eines Fehlerstroms gegenüber ^rde verwendet wird, kann die Verzögerung der öffnung bezüglich eines einzigen Relais in der Größenordnung einer Halbperiode sein, wenn die erste Halbwelle des Fehlerstroms in der ungünstigen Richtung ist, weshalb das Relais erst während der folgenden Halbwelle öffnet.is an alternating current, certain half-waves or half-periods are in an advantageous direction with respect to the opening of the relay and the others are in the unfavorable direction. If the relay is used, for example, to control the opening a breaker or release is used in the event of a fault current opposite ^ rde, the delay of the opening with respect to a single relay of the order of magnitude a half cycle if the first half cycle of the fault current is in the unfavorable direction, which is why the relay only opens during the following half-wave.

^s ist daher aufgäbe der Erfindung, die Öffnungsverzögerung erheblich zu verringern, d. h. ein steuerstromempfindliches polarisiertes Relais anzugeben, das stromrichtungsunabhängig ist, d. h., daß sich beispielsweise bei Wechselstrom das Relais stets während der ersten Halbwelle öffnet.It is therefore an object of the invention to reduce the opening delay considerably, d. H. a control current sensitive specify polarized relay that is independent of current direction, d. This means that for example with alternating current the Relay always opens during the first half-wave.

Die Erfindung gibt ein polarisiertes Relais an, mit einem Magnetkreis, der durch ein Joch mit zwei Armen gebildet ist, die untereinander durch einen Permanentmagneten verbunden sind sowie durch einen bewegbaren Schließanker, der einer Rückstellkraft unterliegt, die etwas kleiner als die Anziehungskraft zur Haftung infolge des Magnetflusses ist, der durch den Permanentmagneten erzeugt wird, sowie mit einem Steuerkreis, der auf dem Joch so aufgewickelt ist, daß ein Fluß erzeugt wird, der ausreicht, um die Lösung des bewegbaren Ankers hervorzurufen. Der bewegbare Anker kann mechanisch mit der Verriegelung eines Auslösers oder Unterbrechers verbunden sein, der seinerseits mechanisch die Schalter steuert, um die Versorgung eines Gerätes abzutrennen, wenn ein Fehlerstrom in dessen Stromkreis auftritt.The invention provides a polarized relay with a Magnetic circuit formed by a yoke with two arms connected to one another by a permanent magnet as well as by a movable lock armature, which is subject to a restoring force that is slightly smaller than the force of attraction for Adhesion is due to the magnetic flux that is generated by the permanent magnet, as well as with a control circuit that is on the yoke is wound so as to create a flux sufficient to cause the movable armature to loosen. The movable armature can be mechanically connected to the locking of a trigger or breaker, which in turn mechanically controls the switch in order to cut off the supply of a device if a fault current in its circuit occurs.

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Gemäß der Erfindung ist mindestens einer der Arme des Magnetkreises doppelt oder zweifach ausgeführt und weist zwei Kontaktflächen für den bewegbaren Anker auf. Der Steuerkreis ist nur auf dem oder den verdoppelten Arm bzwJtonen aufge wickelt und die Rückstellkraft wird auf dem bewegbaren Anker im Baryzentrum der Anziehungskräfte zur Haftung des Ankers in der Ruhelage ausgeübt.According to the invention, at least one of the arms of the Magnetic circuit executed twice or twice and has two contact surfaces for the movable armature. Of the The control circuit is only open on the doubled arm or tone winds and the restoring force is applied to the movable armature in the barycentre of the forces of attraction for the adhesion of the Anchor exercised in the rest position.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated with reference to the drawing Exemplary embodiments explained in more detail. Show it:

Fig. 1 ein herkömmliches polarisiertes Relais;Fig. 1 shows a conventional polarized relay;

Fig. 2 ein erstes AusfUhrungsbeispiel eines erfindungsgemäßen polarisiertes Relais^ wobei lediglich der Magnetkreis des Relais dargestellt ist;2 shows a first exemplary embodiment of an inventive polarized relay ^ where only the magnetic circuit of the relay is shown;

Fig. 3, 4 Kräftediagramme der auf den bewegbaren Anker des Relais gemäß Fig. 2 ausgeübten Kräfte;3, 4 diagrams of the forces acting on the movable armature the forces exerted by the relay according to FIG. 2;

Fig. 5 ein zweites AusfUhrungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Relais, wobei lediglich der Magnetkreis des Relais dargestellt ist;5 shows a second exemplary embodiment of one according to the invention Relay, only the magnetic circuit of the relay is shown;

Fig. 6 eine Schaltungsanordnung, die ein erfindungsgemäßes Relais verwendet.Fig. 6 shows a circuit arrangement that an inventive Relay used.

Fig. 1 zeigt ein herkömmliches polarisiertes Relais. F.s ist in einem Gehäuse 1 angeordnet und weist einen Magnetkreis auf,der gebildet ist durch ein Joch,das aus zwei Armen 2, besteht, die untereinander durch einen Permanentmagneten 4 verbunden sind, sowie durch einen beweglichen oder bewegbaren Schließ-Anker 5,und einen Steuerkreis 6, der auf dem einen Arm 2 aufgewickelt ist.Fig. 1 shows a conventional polarized relay. Fs is arranged in a housing 1 and has a magnetic circuit which is formed by a yoke consisting of two arms 2, which are connected to one another by a permanent magnet 4, as well as by a movable or movable closing armature 5, and a Control circuit 6 which is wound on one arm 2.

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?ine Feder 7 übt auf den Anker 5 eine Rückstellkraft mittels eines Hebels 8 aus. Die Kraftlinien des Magnetflusses sind mit VoI linien für den Gleichflußfaarg es teilt, dessen Quelle der Permanentmagnet 4 1st» sowie mit Strichlinien für den Wechselfluß,dessen Quelle die magneomotorische Kraft ist, die durch den Durchtritt eines Steuerstroms durch den Steuerkreis 6 erzeugt wird. Bezüglich Wechselfluß entspricht die Pfeilrichtung der günstigen Halbwelle,nämlich der für die der Gesamt-Magnetfluß abnimmt, wodurch die öffnung des Relais möglich ist, wenn die Kraft infolge magnetischer Anziehung nicht ausreicht, um die entgegenwirkende Kraft infolge der Feder 7 zu überwinden. Wenn die Pfeilrichtung für den Wechselfluß umgekehrt wird, ergibt sich die Darstellung für die ungünstige Halbwelle bei der der Gesamt-Magnetfluß zunimmt. Die infolge der Feder 7 entgegenwirkende Kraft kann in diesem Fall nicht die Gesamt-Magnetkraft überwinden. Das Relais bleibt daher geschlossen.A spring 7 exerts a restoring force on the armature 5 by means of a lever 8. The lines of force of the magnetic flux are with full lines for the constant flux it divides Source of permanent magnet 4 1st »as well as with broken lines for the alternating flux, the source of which is the magnetomotive force which is generated by the passage of a control current through the control circuit 6. Corresponds to alternating flow the direction of the arrow of the favorable half-wave, namely the one for which the total magnetic flux decreases, whereby the opening of the Relay is possible when the force due to magnetic attraction is insufficient to counteract the force due to the spring 7 to be overcome. If the direction of the arrow for the alternating flow is reversed, the representation results for the unfavorable half-wave in which the total magnetic flux increases. The counteracting force due to the spring 7 in this case cannot overcome the total magnetic force. The relay therefore remains closed.

Fig.2 zeigt ein erstes AusfUhrungsbeispiel der Erfindung. Lediglich der Magnetkreis ist dabei dargestellt und ähnliche Bauelemente in den Fig.l und 2 besitzen die gleichen Bezugszeichen.2 shows a first exemplary embodiment of the invention. Only the magnetic circuit is shown and similar components in Figs. 1 and 2 have the same reference numerals.

Bei dem Magnetkreis gemäß Fig. 2 sind die Arme 2 und 3 verdoppelt oder zweiteilig ausgeführt. Sie sind jeweils U-förmig ausgebildet, wobei sie Schenkel 2a und 2b bzw. 3a und 3b aufweisen. Der Steuerkreis 6 ist um die Schenkel 2a und 3b gewickelt. Die Anzahl der Windungen und der Durchmesser des Drahtes sind für die beiden Wicklungen gleich. Sie sind reihengeschaltet derart, daß die Flüsse, die sie für die gleiche Stromrichtung in jedem der Arme 2, 3 erzeugen, in jedem Moment in entgegengesetzter Richtung umlaufen.In the magnetic circuit according to FIG. 2, the arms are 2 and 3 doubled or designed in two parts. They are each U-shaped, with legs 2a and 2b or 3a and 3b. The control circuit 6 is around the legs 2a and 3b wound. The number of turns and the diameter of the wire are the same for the two windings. They are daisy-chained in such a way that the rivers they run for Generate the same current direction in each of the arms 2, 3, revolve in the opposite direction at each moment.

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Wie in Fig. 1 sind die Kraftlinien des Magnetflusses für den Gleichfluß mit Vollinien und für den Wechselfluß in Strichlinien dargestellt.As in Fig. 1, the lines of force are the magnetic flux for the steady flow with solid lines and for the alternating flow in dashed lines.

Wenn kein Steuerstrom anliegt, teilt sich der durch den Permanentmagneten 4 erzeugte Fluß gleichmäßig zwischen den vier Kontaktflächen der Arme 2, 3 mit dem Anker 5 auf. Die Anziehungskräfte f2a, f2b, Oa und Ob, die sich daraus ergeben, sind daher gleich.When no control current is applied, the flux generated by the permanent magnet 4 divides evenly between the four contact surfaces of the arms 2, 3 with the armature 5. The forces of attraction f2a, f2b, Oa and Ob resulting from it are therefore the same.

In Fig. 3 ist ein Kräftediagramm der Kräfte dargestellt, die in diesem Fall auf den bewegbaren Anker 5 ausgeübt werden. Die beiden Anziehungskräfte f2a und f3a können durch ihre Resultierende F₀ ersetzt werden; in gleicher Weise können die Anziehungskräfte f2b und f3b durch ihre Resultierende F ersetzt werden, wobei die resultierende Kräfte F und F. gleich sind. Mittels des Hebels 8 übt die Feder 7 am Punkt M in der Mitte des Ankers 5 eine Kraft F aus, die der ResultierendenFIG. 3 shows a force diagram of the forces which are exerted on the movable armature 5 in this case. The two attractive forces f2a and f3a can be replaced by their resultant F ₀ ; In the same way, the forces of attraction f2b and f3b can be replaced by their resultant F, the resultant forces F and F. being equal. By means of the lever 8, the spring 7 exerts a force F at point M in the center of the armature 5, that of the resultant

der Kräfte F₀ und F, entgegengesetzt ist und die etwas a οthe forces F ₀ and F, is opposite and which is somewhat a ο

kleiner ist, um eine Festigkeit gegenüber Stoßen, Erschütterungen und Schwingungen sicherzustellen.is smaller in order to ensure resistance to impact, shock and vibration.

Wenn ein Wechsel-Steuerstrom durch die Spule 6 umläuft, überlagern sich die WechselflUsse dem Gleichfluß in den Schenkeln 2a, 2b, 3a und 3b derart, daß für eine Halbwelle einer bestimmten Richtung die GesamtflUsse in den Schenkeln 2a und 3a verringert werden, während sie in den Schenkeln 2b und 3b erhöht werden. Fig. 2 zeigt den Verlauf der Kraftlinien des Gleichflusses und des Wechselflusses in diesem Fall, und Fig. 4 zeigt das dementsprechende neue Kräftediagramm. Wie sich daraus ergibt, kann die Kraft F' , die viel geringer istWhen an alternating control current circulates through the coil 6, the alternating fluxes are superimposed on the direct flux in the Legs 2a, 2b, 3a and 3b such that for a half-wave a certain direction the total flows in the legs 2a and 3a are reduced, while in the legs 2b and 3b are increased. Fig. 2 shows the course of the lines of force of the constant flux and the alternating flux in this case, and 4 shows the corresponding new force diagram. As can be seen from this, the force F ', which is much smaller

α,α,

als die Kraft F₀ gemäß Fig. 3 nicht mehr die Kraft F ausgleichen,than the force F ₀ according to FIG. 3 no longer compensate for the force F,

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weshalb sich der bewegbare Anker in Richtung des Pfeils f öffnet durch Schwenken um die Linie 2b-3b.therefore the movable armature opens in the direction of arrow f by pivoting about line 2b-3b.

Für eine Halbwelle mit entgegengesetzter Richtung werden die Gesamtflüsse in den Schenkeln 2b und 3b verringert und in den Schenkeln 2a und 3a erhöht. Dadurch wird die resultierende Kraft F'_b> viel kleiner als die Kraft F_fe, wodurch sie nicht mehr die Kraft F ausgleichen kann, weshalb sich der bewegbare Anker nun durch Schwenken um die Linie 2a-3a öffnet bzw. abhebt.For a half-wave in the opposite direction, the total flows in legs 2b and 3b are reduced and increased in legs 2a and 3a. As a result, the resulting force F ' _b > is much smaller than the force F _fe , so that it can no longer compensate for the force F, which is why the movable armature now opens or lifts by pivoting around the line 2a-3a.

Fig.5 zeigt ein zweites AusfUhrungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Magnetkreis ist lediglich der Arm 3 verdoppelt oder zweiteilig ausgeführt. F.r besitzt hier eine U-Form mit Schenkeln 3a und 3b. Der Schenkel 3a trägt hier die Steuerwicklung 6.5 shows a second exemplary embodiment of the invention. In this magnetic circuit, only the arm 3 is doubled or made in two parts. Fr has a U-shape here with legs 3a and 3b. The leg 3a carries the control winding 6 here.

Wenn kein Steuerstrom fließt, teilt sich der vom Permanentmagneten 4 erzeugte Gleichfluß gleichmäßig zwischen den Flächen 3a und 3b auf und wird über den Anker 5 und den Zweig 2 geschlossen. Der Anker 5 unterliegt somit drei Haftkräften oder Anziehungskräften f2, f3a und f3b sowie einer der Resultierenden entgegenwirkenden Kraft F, die etwas kleiner ist und die im BaryZentrum der Kräfte f2, f3a und fjb ausgeübt wird von der Feder 7 mittels des Hebels 8.When there is no control current flowing, the constant flux generated by the permanent magnet 4 divides evenly between the Areas 3a and 3b and is on the armature 5 and the Branch 2 closed. The armature 5 is thus subject to three adhesive forces or forces of attraction f2, f3a and f3b as well as one the resulting counteracting force F, which is somewhat smaller and which is in the Bary center of the forces f2, f3a and fjb is exerted by the spring 7 by means of the lever 8.

Wenn ein Wechsel-Steuerstrom in der Spule oder Wicklung umläuft, entsteht ein Wechsel-Steuerfluß im Arm 3 und im entsprechenden Abschnitt des Ankers 5. FUr Halbwellen in einer bestimmten Richtung fließt der Wechselfluß in der in Fig. 5 durch Strichlinien dargestellten Weise und der Anker 5 schwenkt um die Achse 2-3b. FUr Halbwellen in entgegengesetzter RichtungWhen there is an alternating control current in the coil or winding rotates, an alternating control flow arises in the arm 3 and in the corresponding section of the armature 5. For half waves in one In a certain direction, the alternating flux flows in the manner shown in FIG. 5 by dashed lines and the armature 5 pivots around axis 2-3b. For half waves in the opposite direction

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-χ --χ -

schwenkt dagegen der Anker vielmehr um die Achse 2-3a. Der Grund dafür ist analog dem, wie er anhand des ersten AusfUhrungsbeispiels erläutert worden ist.on the other hand, the armature pivots about the axis 2-3a. Of the The reason for this is analogous to how it was based on the first exemplary embodiment has been explained.

Fig. 6 zeigt die Anwendung eines erfindungsgemäßen Relais zur Fehlerstrom-Überwachung eines Nutzkreises eines Gerätes. Das erfindungsgemäße Relais 9 ist dazu bestimmt, die öffnung von Kontakten 1 0, 11 sicherzustellen, die die Versorgung vom Gerät 12 abtrennen, wenn ein Fehlerstrom auftritt. Ein Transformator 13 weist zwei gegengewickelte Primärspulen 14, 15 sowie eine Sekundärspule 16 auf, die auf das Relais 9 einwirkt. Wenn kein Fehlerstrom auftritt, werden die Spulen 14, 15 vom gleichen Strom I durchflossen, wodurch folglich die Erregung oder Magnetisierung des Magnetkreises des Transformators 13 Null beträgt. Wenn ein Fehlerstrom I, auftritt, werden die Spulen 14, I5 von einem Strom I bzw. einem Strom I - I, durchflossen. Wenn der Strom I« einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird der Magnetkreis magnetisiert und ein Strom I^ fließt in der Sekundärspule 16. Dieser Strom ruft eine Lösung des Ankers des Relais 9 hervor und damit eine Entriegelung der Verriegelung 17» die mechanisch mit dem Relais 9 gekoppelt ist. Die Entriegelung der Verriegelung 17 hat nun die öffnung der Kontakte 10, 11 zur Folge.Fig. 6 shows the application of a relay according to the invention for residual current monitoring of a useful circuit of a device. The relay 9 according to the invention is intended to open of contacts 1 0, 11 ensure that the supply from Disconnect device 12 if a fault current occurs. A transformer 13 has two counter-wound primary coils 14, 15 and a secondary coil 16 which acts on the relay 9. If no fault current occurs, the coils 14, 15 flowed through by the same current I, which consequently the Excitation or magnetization of the transformer's magnetic circuit 13 is zero. When a fault current I occurs, the coils 14, I5 are fed by a current I and a current, respectively I - I, flowed through. When the current I «exceeds a certain threshold value, the magnetic circuit is magnetized and a current I ^ flows in the secondary coil 16. This current causes a release of the armature of the relay 9 and thus an unlocking of the lock 17 »which is mechanically connected to the Relay 9 is coupled. The unlocking of the lock 17 now results in the contacts 10, 11 being opened.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht nur bei diesem Anwendungsbeispiel anwendbar.Of course, the invention is not only applicable to this application example.

Ebenso kann beim ersten AusfUhrungsbeispiel der Steuerfreie oder die Steuerwicklung 6 auch in Reihe oder parallel auf den Schenkeln 2a, 3a oder 2a, 3b gewickelt sein. Es ist lediglichLikewise, in the first exemplary embodiment of the control outside or the control coil 6 may be wound 3a or 2a, 3b in series or in parallel to the legs 2a. It is just

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notwendig, daß die Wicklung so ausgeführt 1st, daß die in jedem der Arme 2, 3 erzeugten Flusse zu jedem Zeitpunkt in entgegengesetzter Richtung umlaufen. Ks ist auch möglich, andere Relais-Magnetkreise vorzusehen, ^s geneigt, daß das Ausgangs-Gleichgewicht durch eine Kraft einer Richtung und einer geeigneten Größe sichergestellt wird, die im Baryzentrum der Haftkräfte ausgeübt wird, und daß die augenblickliche Verringerung einer der Kräfte gegenüber einer der Drehachsen oder Schwenkachsen des bewegbaren Ankers nicht durch eine im gleichen Augenblick erfolgende ^höhung einer anderen Kraft gegenüber der gleichen Achse kompensiert wird.It is necessary that the winding is carried out in such a way that the fluxes generated in each of the arms 2, 3 circulate in the opposite direction at any point in time. Ks is also possible to provide other relay magnetic circuits, ^ s inclined that the Initial equilibrium is ensured by a force of a direction and a suitable magnitude which is exerted in the barycentre of the adhesive forces, and that the instantaneous reduction in one of the forces with respect to one of the axes of rotation or pivot axes of the movable armature does not occur an elevation of another occurring at the same moment Force is compensated against the same axis.

Das erfindungsgemäße Relais ist nicht nur für Wechselstom sondern auch für Gleichstrom anwendbar. Während herkömmliche Relais bei Gleichstrom nur auslösen, wenn dieser eine vorgegebene bestimmte Richtung oder Polarität besitzt, löst ein erfindungsgemäßes Relais bei Gleichstrom unabhängig von dessen Polarität aus.The relay according to the invention can be used not only for alternating current but also for direct current. While conventional Only trigger the relay with direct current if it has a predetermined direction or polarity an inventive relay with direct current regardless of its polarity.

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Claims

Expectations

1 .J Polarized relay

with a magnetic circuit, which is formed by a yoke of two arms, which are interconnected by a permanent magnet are connected, as well as by a movable closing armature, which is subjected to a restoring force that is slightly smaller as the force of attraction to adhesion is due to the magnetic flux generated by the permanent magnet as well with a control circuit that is wound on the yoke so that it creates a flux sufficient to dissolve the to cause movable anchor,

characterized in that at least one of the arms (2, 3) of the magnetic circuit is doubled and forms two contact surfaces for the movable armature (5),

that the control circuit (6) only on the doubled arm or the doubled arms is wound up, and

that the restoring force on the movable armature (5) in the baryentrum of the attractive forces for the adhesion of the armature (5) is exercised at rest.

2. Polarized relay according to claim 1, characterized in that that both arms (2, 3) are doubled and that the control circuits wound onto each doubled arm (2, 3) (6) are designed so that opposing currents flow in each arm (2, 3) and for each current direction Direction are generated.

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