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Ansprechzähler
Die Erfindung betrifft einen Ansprechzähler für Überspannungen auf langen Freileitungen infolge atmosphärischen Einflüssen oder Schaltvorgängen mit dem Zweck die Beanspruchungen der Überspannungsableiter zahlenmässig festzulegen unter Berücksichtigung der approximativen Stärke des abgeleiteten Stromes.
Die Zählung der auftretenden Überspannungen stellt eine erhebliche Anforderung an eine Zähleinrichtung, weil es sich bei den Ableitströmen der Überschläge um Stromstösse sehr kurzer Dauer, d. h. von 10-5 bis 10-2 Sekunden handelt.
Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen bekanntgeworden, welche eine solche Zählung vorzunehmen gestatten und auf magnetischer, elektrodynamischer, thermischer oder chemischer Wirkung des abgeleiteten Stromes beruhen. Insbesondere ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei der ein Bruchteil des durch den Ableiterwiderstand fliessenden Ableiterstromes über einen Heizwiderstand geleitet wird, welcher sich in einem mit Gas gefüllten Gefäss befindet, wodurch eine das Gefäss abschliessende Membrane unter dem Einfluss der auftretenden Erwärmung bewegt wird und eine Zählvorrichtung betätigt.
Diese bekannte Einrichtung hat den Nachteil, dass sie über die Stärke der abgeleiteten Stromstösse keine Rückschlüsse zulässt. Demgegenüber betrifft die vorliegende Erfindung eine Weiterentwicklung einer solchen Einrichtung und zeichnet sich dadurch aus, dass für die Zählung und Messung von Stromimpulsen kurzer Dauer (millionstel bis hundertstel Sekunden) verschiedene unter einer Federspannung stehende
Zählwerke vorgesehen sind, welche der Reihe nach durch zugehörige, in Abhängigkeit des Hubes eines Membrankolbens bewegte Hebel, ausgelöst werden. Vorzugsweise ist ausserdem noch ein weiteres Zählwerk vorgesehen, welches die Zählung eines nachfliessenden Netzstromes (Nachstrom) vornimmt.
Die Erfindung soll an Hand einer Zeichnung näher erläutert werden, welche lediglich ein Aus- führungsbeispiel wiedergibt. Darin bedeutet 1 ein Gefäss, weiches oben durch eine Membrane 2 und unten durch eine Isolierscheibe 3 abgeschlossen ist. Durch die Isolierscheibe 3 führen zwei Stromzuführungen 4 und 5 zu einem Heizdraht 6, welcher auf zwei Rähmchen 7 und 8 aus Isoliermaterial aufgespannt ist.
Die Membrane 2 ist durch zwei Pressplatten 9 und 10 mit einer Druckübertragungsscheibe 11 verbunden. Die obere Pressplatte 10 dient zugleich als Stützpunkt für einen Membrankolben 12. Ein Deckel 14 dient zum Einspannen und zum Schutz der Membrane 2 und gleichzeitig als Führungslager für den Membrankolben 12.
Die Bewegung des Membrankolbens 12 wird über eine Einstellschraube 15 auf einen erten Auslösehebel 16 übertragen, welcher um eine Achse 17 drehbar gelagert ist und durch eine einstellbare Feder 18 gegen einen Anschlag 19 gehalten wird. Das freie Ende des Auslösehebels 16 ist gegabelt und jeder Gabelteil ist mit einem Steuerstift 20 bzw. 21 für einen Auslöseflügel 22 versehen.
Durch einen am Auslösehebel 16 befestigten Kupplungsstift 23, welcher in einem durch eine Platte 241 in seiner Länge einstellbaren Langloch einer Lasche 24 gleitet, kann die Bewegung des Auslösehebels 16 auf einen zweiten Auslösehebel 25 übertragen werden, welcher auf einer Achse 26 befestigt ist und durch eine einstellbare Feder 27 gegen einen Anschlag 28 gehalten wird. Das freie Ende des Auslösehebels 25 ist gegabelt und jeder Gabelteil ist mit einem Steuerstift 29 bzw. 30 für einen Auslöseflügel 31 versehen.
Die Drehbewegung der Achse 26 wird auf einen, auf ihr einstellbarem und mit einem Stift 32 versehenen Hebel 33 übertragen. Nach Zurücklegung eines vorgegebenen Drehwinkels tritt der Stift 32 in Wirkverbindung mit einem Fortsatz 34 eines dritten Auslösehebels 35, welcher auf der
Achse 26 lose gelagert ist und durch eine einstellbare Feder 36 gegen einen Anschlag 37 gehalten wird. Das freie Ende des Auslösehebels 35 ist wiederum gegabelt und jeder Gabelteil ist mit einem Steuerstift 38 bzw. 39 für einen Auslöse- flügel 40 versehen.
Ausser den bereits angeführten Auslöseflügeln
22, 31 und 40 ist noch ein weiterer Auslöseflügel 41 vorgesehen, der durch einen Steuerstift 42, welcher an einem Anker 43 eines Auslöserelais 44 ange- bracht ist, gesteuert wird. Dabei wird der Anker
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in der Ruhelage durch eine Feder 45 vom RelaisPolschuh abgehoben gehalten, so dass der Steuerstift 42 in der Bahn des Auslöseftügels 41 liegt.
Alle Auslöseflügel stehen unter der Wirkung einer in einem Federhaus 46 untergebrachten Spiralfeder. Die Übertragung der Federkraft auf die Auslöseflügel e olgt über Differentialgetriebe Du D2 und D J derart, dass jeder Auslöseflügel sich unabhängig von den anderen drehen kann. Beispielsweise kann die Federkraft, wenn der Auslosehebel 31 durch den Steuerstift 29 freigegeben worden ist, über das Federhaus 46 und ein Zahnrad 47 auf ein Planetenrad 48 des Differentialgetriebes D, und von hier über Zählräder 49 und 50 auf ein Planetenrad 51 des Differentialgetriebes D2 übertragen werden, wodurch ein Sonnenrad 53 gedreht wird, da es nicht mehr durch den Auslöseflügel 31 arretiert ist, während ein anderes Sonnenrad 52 stillsteht, solange es durch den entsprechenden Auslöseflugel 40 nicht freigegeben wird.
Die Drehungen der Auslöseflügelachsen werden uber Zahnräderpaare 54,55, 56 und 57 jeweils auf die entsprechenden Zählwerke 7, 77, 7/7 und 71'übertragen und zur Anzeige gebracht.
Der Stand des Federaufzuges wird durch eine Wandermutter 58 durch eine unter der Wirkung einer Feder 59 stehende Hebelanordnung 60, 61 auf einer Skala 62 angezeigt.
Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die folgende : Durch den zu messenden Stromstoss wird im Gefäss 1 der Heizfaden 6 je nach der
Stärke und Dauer des Stosses mehr oder weniger erwärmt. Diese Erwärmung überträgt sich auf die innerhalb des Gefässes 1 befindliche Luft, so dass dieselbe sich auszudehnen beginnt. Dadurch wird auf die Membrane 2 ein Druck ausgeübt, so dass sie sich nach oben verschiebt und den
Membrankolben 12 mitnimmt. Die Bewegung des Membrankolbens 12 überträgt sich über die
Einstellschraube 15 auf den Auslösehebel 16, welcher entgegen der Feder 18 nach oben gedreht wird und, nach Zurücklegung eines gewissen
Weges, den Steuerstift 20 aus der Bahn des Aus- löseflugeis 22 herausdreht.
Der Auslöseflügel 22, welcher über die beiden Differentialgetriebe D1 und D3 unter der Wirkung der Spiralfeder im
Federhaus 46 steht, beginnt sofort sich zu drehen, kann aber nur eine Drehung von 1800 ausführen, weil die Anordnung so getroffen ist, dass der Steuer- stift 21 bereits innerhalb der Bahn des Auslöse- flügels 22 liegt, wenn der Steuerstift 20 denselben freigibt. Die Drehbewegung des Auslöseflügels 22 wird uber das Zahnräderpaar 54 auf das Zählwerk I ubertragen und schaltet dasselbe jeweils um eine
Ziffer weiter.
Ist der Hub des Membrankolbens 12 so gross, dass der Kupplungsstift 23 nach Zurücklegung der freien Strecke gegen den einstellbaren Anschlag
241 drückt, so wird die Bewegung über den Hebel
24 auch noch auf den Auslösehebel 25 übertragen, wodurch der Steuerstift 29 den Auslöseflügel 31 für eine halbe Drehung freigibt. Die Drehbewegung des Auslöseflügels 31 wird über das Zahnrade ! paar auf das Zählwerk 11 übertragen und schaltet dasselbe jeweils um eine Ziffer weiter.
Bei genügend grossem Hub überträgt sich die Drehbewegung des Auslösehebels 25 über die mit ihm fest verbundene Achse 26 mittels des Hebels 33 und des Stiftes 32 auf den Auslösehebel 35, indem nach Aufhebung des Spieles zwischen 32 und 34 der Stift 32 gegen den Fortsatz 34 des Auslösehebels 35 stösst und diesen entgegen dem Zug der einstellbaren Fder 36 mitnimmt. Dadurch kann der Steuerstift 38 auch noch den Auslöeflügel 40 freigeben, dessen Drehbewegung sich über das Zahnräderpaar 56 auf das Zählwerk III überträgt und dasselbe ebenfalls um eine Ziffer weiterschaltet.
Das Auslöserrelais 44 wird seinerseits nur betätigt, wenn nach Abklingen eines Überspannungsstromstosses noch ein Netznachstrom nachfliesst.
In diesem Falle wird dieses Relais soweit erregt, dass es seinen Anker 43 anzieht, wodurch der Steuerstift 42 den Auslöseflügel 41 freigibt. Auch hier sind die Verhältnisse so getroffen, dass der Auslöseflügel 41 jeweils nur eine Umdrehung von 180 ausführen kann, welche über das Zahnräderpaar 57 auf das Zählwerk IV übertragen wird und dasselbe jeweils um eine Ziffer weiterschaltet.
Eine Frontplatte, wie man sie sich beim beschriebenen Ausführungsbeispiel vorzustellen hat, weist demnach vier Öffnungen für die Zählwerke I, II, III und IV und eine Öffnung für den Feder-
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die Stromstösse von kleinerer und das Zählwerk III diejenigen von grösserer Stärke zählt, während 1 das Zählwerk II die gleiche Aufgabe für Stromstösse von mittlerer Stärke erfüllt. Durch die Einstellbarkeit der Spiele zwischen dem Membrankolben und dem ersten Auslösehebel und zwischen den verschiedenen Auslösehebeln hat man es in der Hand, die Stärke der zu zählenden Stromstösse beliebig zu wählen. Die Zählwerke I-III geben daher nicht nur die Anzahl der aufgetretenen Stromstösse wieder, sondern lassen auch wertvolle Schlüsse auf die wirksam gewesene Stromstossenergie zu.
Durch das Zählwerk IV wird unabhängig von den Zählwerken I-III die Anzahl der Fälle registriert, in denen ein Netznachstrom geflossen ist.
Die ganze Einrichtung ist so geschaffen, dass die Membrane nur die Bewegung der äusserst leicht ausgeführten Auslösehebel übernehmen muss, während die verhältnismässig viel Kraft erfordernde Fortschaltung der Zählwerke durch eine besondere Feder übernommen wird. Dadurch wird erreicht, dass zur Auslösung der Zählwerke bereits eine sehr geringe Kraft genügt.
Da jede Fortschaltung einer Zählwerkziffer nur einen sehr geringen Ablauf des Federhauses
46 zur Folge hat, genügt ein Aufzug der Spiral- feder ohne weiteres für mehrere Hunderte von Fortschaltungen, so dass an die Überwachung
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des vorbeschriebenen Ansprechzähkrs sehr geringe Anforderungen gestellt werden.
Es ist selbstverständlich, dass die Anzahl der Zählwerke nicht beschränkt ist. Es können ebensogut weniger oder mehr als drei Zähler zur Anwendung kommen.
Sowohl der Heizdraht 6 als auch die Wicklung des Auslöserelais 44 liegen parallel an einem spannungsabhängigen Widerstand, welcher in Reihe mit dem Überspannungsableiter liegt. Dieser spannungsabhängige Widerstand wurde in der Zeichnung nicht dargestellt. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass der Strom im Heizwiderstand 6 nicht verhältnisgleich mit dem Ableitstrom anwächst, sondern nur einen Höchstwert erreicht, welcher weit unterhalb des Höchstwertes des Ableitstromes liegt. Der spannungsabhängige Widerstand hat demnach eine abflachende Wirkung und bezweckt den Heizwiderstand 6 vor einer Zerstörung bei hohen
Ableitströmen zu bewahren.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Zählung und Messung von
Stromimpulsen unter Verwendung eines Bruch- teiles des durch einen Ableiterwiderstand fliessenden Ableitstromes zur Erwärmung eines in einem mit Membrane versehenen Gefässes ent- haltenen Gases, dadurch gekennzeichnet, dass zur
Zählung und Messung von Stromimpulsen kurzer
Dauer (millionstel bis hundertstel Sekunden) verschiedene unter einer Federspannung stehende
Zählwerke vorgesehen sind, welche der Reihe nach durch zugehörige, in Abhängigkeit des Hubes eines Membrankolbens bewegte Hebel ausgelöst werden.