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Schutzsystem fmr elektrische Anlagen gegen Überspannungen.
Bekanntlich finden die Überspannungen, welche zufällig aus verschiedenen Gründen in den elektrischen Anlagen auftreten, ein Hindernis, welches ihre Fortpflanzung längs jedem Leiter verhindert, an allen Stellen, wo sich plötzliche Veränderungen der elektrischen oder magnetischen Charakteristiken des Leiters ergeben (Selbstinduktion, Kapazität usw. ) ; dieses Hindernis ruft oft seitliche Entladungen nach der Erde oder nach benachbarten Leitern oder zuweilen nach nachfolgenden Stellen des Leiters selbst hervor. Weiters ist es bekannt, dass diese Überspannungen auch ein gewisses Richtungsbeharrungsvermögen aufweisen, indem sie das Bestreben haben, sich in gerader Linie in derselben Richtung fortzupflanzen, in welcher sie bisher vom Leiter geführt wurden.
In der Tat tritt an jeder Leitungsstelle, an welcher eine Veränderung in der Richtung eintritt, ein Bestreben nach seitlichen Entladungen auf, um so stärker, je plötzlicher die Richtungsänderung ist. Diese Erscheinung ist in verschiedener Weise ausgenutzt worden, um Entladungen nach der Erde an bestimmten Stellen hervorzurufen, indem man an diesen Stellen plötzliche Richtungsveränderungen der elektrischen Leitung anordnet.
Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf ein Schutzsystem der elektrischen Anlagen gegen Überspannungen, das sich dadurch kennzeichnet, dass mindestens einige der elektrischen Leiter vor dem zu schützenden Teil an einer entsprechend gewählten Stelle eine Reihe winkliger Richtungsänderungen,
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welche vorzugsweise in der Richtung der vorhergehenden Leitung aufgestellt werden, d. h. von der Seite, von der die Überspannungen herkommen können. Die Widerstände können vollständig oder teilweise von Funkenstrecken oder von einer schlecht leitenden Masse, in welcher die Vorrichtung vollständig oder teilweise versenkt ist, gebildet werden.
Sie müssen aber von den andern Leitern und der Erde isoliert sein, so dass die Überspannungen, welche der vorhergehenden Richtung des Leiters zu folgen bestrebt sind, in diesen Widerständen entladen und vergeudet werden, ohne gefährliche Abzweigungen nach der Erde oder nach den andern Leitern, während der normale Betriebsstrom ohne Schwierigkeit und ohne Umstände eine Reihe scharfer, hintereinanderfolgender Rehtungsänderungen in dem Weg nach oder zu dem zu schützenden Teil durchfliessen kann.
Der Erfindungsgegenstand ist in einer beispielsweisen Ausführungsform in der Zeichnung dar- gestellt, u. zw. zeigt die Fig. 1 ein Prinzipschema, die Fig. 2 eine schematische Ausführungsform mit Wider- ständen und die Fig. 3 eine schematische Ausführungsform nur mit Funkenstrecken. In der Fig. 4 ist eine kombinierte schematische Ausführungsform mit Widerständen und Funkenstrecken dargestellt, während die Fig. 5 eine schematische Ausführungsform zeigt, bestehend aus einem Leiter, der mit scharfen Richtungsänderungen in eine schlecht leitende Masse versenkt ist.
Bei der Ausführung nach der Fig. 1 hat man zwischen dem Teil L'und dem Teil L"eines elek- trischen Leiters einen Zwischenleiter L eingeschaltet, welcher in Übereinstimmung zu seinen Befesti- gungsstellen an den Leitern L'und L"zwei scharfe Richtungsänderungen r und "bildet, zwischen denen ein Zwischenraum A besteht. Jede mit dem normalen Betriebsstrom verlaufende, in einem Leiter L' oder L"ankommende Überspannung wird danach streben, den Zwischenraum A in gerader Richtung zu überschreiten, statt dem Leiter L zu folgen, u. zw. infolge des Richtungsbeharrungsvermögens, von dem vorher gesprochen wurde.
Wenn zwischen den beiden Leitern L'und L", in gerader Richtung zu
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der Zeichnung dargestellt sind, so wird eine auftretende Überspannung dort entladen, indem sie einen zeitweiligen, sich in Wärme umsetzenden Strom erzeugt.
Die praktischen Ausführungsformen sind sehr zahlreich und verschieden, je nach der Art der Richtungsänderung des Leiters. Dennoch kann man sie in vier Gruppen gliedern, von denen jede zwei Ausführungen aufweist, je nachdem, ob die Anordnung der Richtungsänderung symmetrisch zu den beiden Ankunftsrichtungen ist, oder ob sie vorgesehen ist, um für einen nur in einer Richtung zu er- wartenden Überstrom zu dienen. In der Zeichnung hat man nur symmetrische Anordnungen angenommen, von denen zu den unsymmetrischen übergegangen werden kann.
Bei der in der Fig. 2 gezeichneten Ausführungsform werden zwischen den Abbiegungsspitzen des ) Leiters ! nur Blöcke W von grossen Widerstand eingelegt. In dem Falle nach der Fig. 3 sind nur Funken- Strecken s vorgesehen. Im Falle nach der Fig. 4 sind Blöcke mit grossem Widerstand M)'und ?"und Funken- strecken angeordnet. In der in der Fig. 5 gezeichneten Ausführungsform wird der Teil des Leiters lait scharfen Richtungsänderungen versehen vollständig in eine schlecht leitende Masse W eingebettet, in welcher die der zufälligen Überspannung entsprechende Energie sich vergeuden kann, wobei sie sich in irgendwelcher Weise dort entladet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schutzsystem für elektrische Anlagen gegen Überspannungen, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem zu schützenden Leiter (L'bzw. L") zumindest eine scharfe Spitze (Ecke oder Knick) in der
Ankunftsrichtung des Stromes angeordnet ist, der in der Richtung der Weiterleitung des Stromes eine andere Spitze (Ecke oder Knick) gegenübersteht, welches Spitzensystem für den Arbeitsstrom einen unüberbrückbaren Widerstand, für Überspannungen hingegen kein Hindernis bildet, so dass deren Energie (Überspannungsenergie) in Form von Wärme zwischen den Spitzen zerstreut wird, wobei Widerstände (W' bzw. W") vor den Spitzen angeordnet und beide Teile (Spitzen und Widerstände) für den Durchgang des Arbeitsstromes durch eine Brücke (L) verbunden sind (Fig. 1).