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Selektivwirkende Anordnung von Drosselspulen mit Eisenkern und einer über Entladungsgefässe geschlossenen Sekundärwicklung.
Bekanntlich kann der durch einen Wechselstrom in der mit einem Eisenkern ausgestatteten Drosselspule hervorgerufene induktive Spannungsabfall dadurch weitestgehend variiert werden, dass der Eisenkern eine Sekundärwicklung erhält, welche über gittergesteuerte Entladungsgefässe (z. B. Quecksilberdampfgleichrichter) geschlossen wird. In Fig. 1 ist die Anordnung im Prinzip dargestellt. EK ist der Eisenkern der Drosselspule, der die vom Wechselstrom 1 b durchflossene Wicklung W b und die vom Sekundärstrom 1 s durchflossene Wicklung TV s trägt.
Die Mitte der Sekundärwicklung wird zur Kathode, die beiden Enden der Sekundärwicklung werden zu den Anoden des Entladungsgefässes EG geführt. Wird die Wicklung Wb vom Wechselstrom Ib durchflossen, so wird sich der Sekundärstrom Is je nach der Richtung des primären Wechselstromes zwischen der einen oder der andern Anode und der Kathode schliessen. Dieser Sekundärstrom ist ganz ähnlich wie bei einem kurzgeschlossenen Stromwandler dem Primärstrom entgegengesetzt gerichtet und wird sich hinsichtlich seiner Grösse stets so einstellen, dass die magnetisierende Wirkung des Primärstromes auf den Eisenkern nahezu aufgehoben wird.
Ein magnetischer Kraftfluss im Eisenkern bildet sich nur insoweit aus, als er zur Erzeugung der geringen Anodenspannung im Entladungsgefäss notwendig ist. Der durch den Primärstrom in der Drosselspule hervorgerufene induktive Spannungsabfall wird also trotz des vorhandenen Eisenkernes so wie bei einem kurzgeschlossenen Stromwandler sehr gering sein. Werden nun die Anoden des Entladungsgefässes durch Gittersteuerung gesperrt, so kann kein Sekundärstrom mehr fliessen, der Primärstrom erzeugt im Eisenkern einen kräftigen Wechselkraftfluss, wodurch die Drosselspule ihre volle drosselnde Wirkung ausübt.
Erfindungsgemäss werden solche Drosselspulen zur Begrenzung des in elektrischen Verteilnetzen auftretenden Kurschlussstromes verwendet und damit den Betriebsstrom störende Überströme überhaupt vermieden. Solche Drosselspulen sind so einzubauen, dass die Wicklung Wb (s. Fig. 1) vom Betriebswechselstrom durchflossen wird.
Das an die Sekundärwicklung der Drosselspule angeschlossene Entladungsgefäss wird nun erfindungsgemäss in Abhängigkeit vom Betriebszustand des elektrischen Verteilnetzes gesteuert. Ist das Verteilnetz in Ordnung, so erhalten die Steuergitter der Anoden eine gegenüber der Kathode positive Spannung.
Damit kann sich der Sekundärstrom über Anoden und Kathode schliessen. Steigt der Betriebsstrom durch einen Kurzschluss im Verteilnetze über das zulässige Mass an (Überstrom), so wird das Entladungsgefäss durch eine negative Gitterspannung gesperrt, wodurch die Drosselspule, wie vorhin beschrieben, ihre volle drosselnde Wirkung entfaltet.
Diese elektrisch-automatische Steuerung des Entladungsgefässes und damit der Drosselspulen ist in Fig. 2 für ein Einphasenwechselstromnetz dargestellt.
In der Fig. 2 bedeutet Dr die Drosselspule mit Eisenkern und Sekundärwicklung, deren Mittelpunkt zur Kathode des Entladungsgefässes geführt ist. Die beiden Enden der Sekundärwicklung sind an die mit Steuergitter ausgestatteten Anoden des Entladungsgefässes EG angeschlossen. An den Strom- wandler SW ist ein öffnendes Stromrelais SIR angeschlossen. Dieses Relais öffnet dann, wenn der im Stromwandler SW fliessende Betriebsstrom einen bestimmten im Relais einstellbaren Wert überschreitet. Es sei weiters angenommen, dass auf Seite E der Drosselspule die Stromerzeugungsanlagen, auf Seite A, hingegen die Stromabnehmer liegen.
An der den Abnehmern zugewendeten Seite des Netzes ist noch ein Spannnungswandler SpW mit einem daran angeschlossenen öffnenden Spannungsrelais SpR vor-
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gesehen. Dieses Spannungsrelais öffnet dann, wenn die Netzspannung auf Seite der Stromabnehmer unter einen gewissen, im Spannungsrelais einstellbaren Wert sinkt.
Ist das elektrische Verteilnetz in Ordnung, so befinden sich das Stromrelais StR und das
Spannungsrelais SpR in Ruhe, d. h. im geschlossenen Zustande. Damit sind die Steuergitter der Anoden an die positive Seite der Batterie B angeschlossen. Durch diese positive Gitterspannung können sich die in der Sekundärwicklung der Drosselspule induzierten Ströme über das Entladungsgefäss schliessen, es wird also in der Drosselspule nur ein sehr geringer induktiver Spannungsabfall auftreten. Tritt im elektrischen Verteilnetze auf Seite A der Drosselspule ein Kurzschluss auf, so wird im Stromwandler SW der Strom sofort ansteigen und das Relais StR öffnen. Der Kurzschluss verursacht aber auch gleichzeitig ein Niedergehen der Spannung im Verteilnetze, wodurch auch das Relais SpR öffnet.
Damit ist die Verbindung zwischen Steuergitter und positiver Seite der Batterie unterbrochen und die Steuergitter sind nun über den Gitterwiderstand Rg und den Widerstand R mit der negativen BÅatterieseite verbunden.
Das Entladungsgefäss ist nun für die Sekundärströme der Drosselspule gesperrt, womit die Spule ihre volle drosselnde Wirkung entfaltet. Sie befindet sich also sozusagen im Sperrzustand. Nun klingt der im Stromwandler fliessende Kurzschlussstrom wieder auf einen zulässigen Wert ab und das Stromrelais StR schliesst wieder. Damit wird aber die Drosselwirkung der Spule noch keineswegs aufgehoben. Durch den weiter bestehenden Kurzschluss geht die Spannung im kranken Teile des Verteilnetzes nicht in die Höhe, das Spannungsrelais kann also noch nicht schliessen und das Entladungsgefäss bleibt weiterhin gesperrt. Die Spule bleibt also so lange im Sperrzustand, als der Kurzschluss andauert.
Der im Sperrzustande der Drosselspule fliessende Kurzschlussstrom ist lediglich von der Windungszahl der Drosselspule und der Dimension des Eisenkernes abhängig, kann also durch entsprechende Konstruktion der Drosselspule beliebig, also auch auf den normalen Betriebsstrom oder auch darunter begrenzt werden. Ist der Kurzschluss nur ein beispielsweise durch atmosphärische oder Schaltüberspannungenhervorgerufener Überschlag, so wird er nach Ab drosselung der Spannung im Verteimetze wieder erlöschen.
Nach Erlöschen des Kurzschlusses steigt die Spannung im Verteilnetze wieder an, dadurch schliesst auch das SpannungsrelaisSpR wieder, die Gitter des Entladungsgefässes erhalten positive Spannung, der Sekundärstrom der Drosselspule kann sich über das Entladungsgefäss wieder schliessen, die Drosselwirkung der Spule hört auf, womit der normale Betriebszustand wieder hergestellt ist. Damit das Entladungsgefäss sogleich wieder zündet, muss die von einer unabhängigen Stromquelle gespeiste Erregeranode EA ständig brennen.
Soll die Drosselspule nicht nur in der Energielieferungsrichtung von E nach A, sondern auch für die umgekehrte Energielieferungsrichtung von A nach E in Wirkung treten können, wie dies beispielsweise in zweiseitig gespeisten, vermaschten und Ringnetzen verlangt wird, so muss, wie in Fig. 2 strichliert eingetragen, auch auf der andern Seite der Drosselspule noch ein Spannungswandler SpW mit einem Spannungsrelais SpR angeschlossen werden, dessen Kontakte mit jenen des andern Spannungsrelais und des Stromrelais hintereinander zu schalten sind.
Die Steuerung des Entladungsgefässes der Drosselspule durch Betriebsstrom und Betriebsspannung bewirkt ein selektives Arbeiten der Drosselspule. Ist beispielsweise in einer von der Stromerzeugungsanlage E (s. Fig. 3) gespeisten Leitung an den Stellen 1, 2,3 und 4 eine solche Drosselspule eingebaut und tritt zwischen den Drosselspulen 3 und 4 ein Kurzschluss auf, so bleibt bei andauerndem Kurzschluss nur jene Drosselspule im Sperrzustande, an die sich der mit Kurzschluss behaftete Leitungsteil anschliesst.
Dies deshalb, weil der mit Kurzschluss behaftete Leitungsteil die niedrigste Spannung aufzuweisen hat und daher bei der benachbarten Drosselspule 3 das Spannungsrelais nicht schliesst. Doch auch diese Drosselspule gibt den Stromdurchgang sofort wieder frei, wenn der Kurzschluss erlischt und damit die Spannung im kranken Leitungsteile wieder ansteigt.
Berücksichtigt man, dass die Spannungs-und Stromrelais lediglioli die geringen Gitterströme zu steuern haben und daher hochempfindlich und rasch arbeitend ausgelegt werden können, das weiters bei negativer Gitterspannung die gerade brennenden Anoden spätestens innerhalb einer halben Wechselstromperiode erlöschen, so erhellt daraus, dass der Kurzschlussstrom innerhalb einiger Wechselstromperioden sozusagen im Entstehen und bevor er noch weiteren Schaden durch Abschmelzen von Leiterseilen, Zerstörung von Isolatoren u. dgl. anrichten kann, schon abgedrosselt wird. Wichtig ist, dass solche Drosselspulen mit Eisenkern bei weitaus intensiverer Drosselwirkung mit viel geringerer Windungszahl und daher geringeren Dimensionen und Materialaufwand hergestellt werden können.
Bei einer Mehrphasenanlage ist in jeder einzelnen Phase eine solche Drosselspule einzubauen, wobei zur Schliessung der Sekundärwicklungen ein einziges Entladungsgefäss Anwendung finden kann.
Die Anordnung für ein Drehstromsystem ist in Fig. 4 dargestellt. Es gelangt, wie aus der Zeichnung ersichtlich, ein sechsanodiges Entladungsgefäss zum Anschlusse. Die Bezeichnung der einzelnen Apparate ist in Übereinstimmung mit Fig. 2 eingetragen.
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