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Temperaturempfindliche Einrichtung
Die Erfindung beschäftigt sich vor allem mit temperaturempfindlichen Einrichtungen, wie sie zur Temperaturkontrolle bei Transformatoren eingesetzt werden, ist jedoch auf dieses Anwendungsgebiet nicht beschränkt, sondern kann auch für viele andere Zwecke verwendet werden, in welchen eine Einrichtung erforderlich ist, welche einfach und leicht anbringbar ist, um anzuzeigen, dass die Temperatur einer festen Oberfläche einen bestimmten kritischen Wert bereits überschritten hat.
Temperaturempfindliche Einrichtungen, welche eine erweichende Substanz enthalten, wurden schon für die verschiedensten Anwendungszwecke verwendet. Diese Einrichtungen waren jedoch immer in den zu kontrollierenden Mechanismus eingebaut und sind zum Anbringen an bereits installierte Transformatoren nicht geeignet. Es gibt z. B. elektrische Kochkessel, bei welchen im elektrischen Stecksockel ein federbelasteter Kolben angebracht ist. Der Kolben wird in zurückgezogener Stellung durch eine unter den üblichen Betriebsbedingungen feste Substanz gehalten, welche dann schmilzt, wenn das Kochgut im Kessel verdampft. Die Feder stösst dann den Kolben heraus, so dass der Stecker aus dem Sockel gelöst wird und das Heizelement des Kessels von der elektrischen Stromversorgung abschaltet.
Eine solche Einrichtung ist permanent in dem Kessel eingebaut und kann nicht für andere Zwecke verwendet werden.
Derzeit wird ein Aufschluss über die Temperatur eines Transformators häufig dadurch erreicht, dass die elektrische Last, welcher der Transformator während einer Zeitperiode ausgesetzt war, überwacht wird. Dies ist im Laboratoriumsversuch ausreichend, aber unpraktisch beim rauhen Betrieb von Transformatoren, insbesonders solcher kleiner Freilufttransformatoren, welche in ländlichen Elektrizitätsnetzen auf Masten montiert sind. Ausserdem liefert eine elektrische Belastungsmessung nur indirekt eine Anzeige jener Faktoren, welche für die Lebensdauer des Transformators von Einfluss sind. Diese Faktoren sind : die Temperatur, welcher der Transformator ausgesetzt ist, und die Zeitspanne, in welcher diese Temperatur wirkt. Überwachungen der elektrischen Belastung zeigen nur die erzeugte Wärmemenge an, nehmen aber auf die Wirksamkeit der Kühlung keine Rücksicht.
Es wurde auch schon eine Einrichtung an Transformatoren bekannt, die aus einer oder mehreren Schleifen aus magnetisch permeablem Material besteht, welche die elektrischen Zuleitungen zum Transformator umschliessen.
Sobald in diesen Zuleitungen Strom fliesst, konzentriert sich der magnetische Fluss in den Schleifen, wodurch Wirbelstrom und Hystereseverluste in der Schleife und insbesondere in dem Teil, dessen Temperatur ansteigt, entstehen. Dieser Temperaturanstieg wird bei der bekannten Einrichtung durch ein Bimetall weitergeleitet, das schliesslich den Antrieb einer Welle bewirkt. Obwohl nun die bekannte Einrichtung unter dem Einfluss von Temperaturänderungen in Funktion tritt, ist diese Funktion in Wirklichkeit vom Strom abhängig, der durch die Leitungen fliesst und nicht direkt von der Temperatur des Transformators. Elektrische Messungen geben jedoch nur einen sehr rohen Anhaltspunkt über die Temperatur des Transformators. Die elektrische Belastung ist zwar ein direktes Mass für die Erwärmung, lässt jedoch den Zeitparameter und auch die Wirksamkeit der Kühlung völlig ausser Acht.
So ergibt z. B. eine bestimmte elektrische Belastung eines Transformators an einem heisseren Tag eine höhere Transformatortemperatur als an einem kühlen Tag. Wirkt die Belastung längere Zeit auf den Transformator ein, wird die Temperatur des Transformators auf einen höheren Wert ansteigen, als wenn diese Last nur kurzzeitig auf den Transformator einwirkt.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Einrichtung besteht darin, dass sie die elektrischen Leitungen umschliessen muss und daher nicht auf einfache Weise angebracht werden kann. Dies ist insbesondere dann von Nachteil, wenn die Transformatoren an schwer zugänglichen Stellen, etwa an Leitungsmasten von Freileitungen, angeordnet sind.
Diese Nachteile können nun bei einer temperaturempfindlichen Einrichtung mit einem wärmeleitenden Element und einem an diesem befestigten beweglichen Teil, welcher mittels einer bei einer bestimmten anzuzeigenden Temperatur erweichenden Substanz befestigt ist und so angeordnet ist, dass er sich bei Erweichung dieser Substanz bewegen kann, dadurch vermieden werden, dass erfindungsgemäss das wärmeleitende Element von einem Permanentmagneten mit einer Polfläche zum Befestigen an dem Objekt und der bewegliche Teil von einer im wesentlichen becherförmigen Kappe gebildet ist, die in der Betriebsstellung den Magneten abdeckt, die Polfläche jedoch freilässt, wobei die erweichende Substanz bis zu ihrem Schmelzen die Kappe am Magnet hält.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist unmittelbar an jener Fläche angeordnet, deren Temperatur erfühlt werden soll, beispielsweise dem Öltank eines Transformators. Zur Befestigung wird hiebei ein Permanentmagnet verwendet. Solcherart wird die Befestigung einfach dadurch erreicht, dass die Einrichtung in Berührung mit der Oberfläche gebracht wird, deren Temperatur überwacht werden soll. Die Einrichtung spricht somit direkt auf Temperaturänderungen der Oberfläche an, auf der sie angebracht ist und zeigt damit zuverlässig an, ob eine kritische Temperatur an dieser Fläche bereits erreicht wurde oder nicht. Die erfmdungsgemässe Einrichtung ist in ihrem Aufbau äusserst einfach und damit funktionssicher und billig in der Herstellung.
Bei Einsatz einer Einrichtung, bei der in Weiterbildung der Erfindung der Magnet von einer ringförmigen Anzeigescheibe umschlossen ist, die in der Betriebsstellung von der Kappe abgedeckt, nach dem Abfall der Kappe vom Magnet jedoch frei sichtbar ist, ist es möglich, dass ein Kontrollorgan nur nachsieht, ob die Anzeigescheibe sichtbar ist. In diesem Fall hat die Aussenfläche des Transformators seit dem Anbringen der Kontrolleinrichtung irgendwann den vorgesehenen Temperaturwert überschritten. Da für die Lebensdauer des Transformators Temperatur und Zeit die wesentlichen Faktoren sind, ist eine solche Kenntnis wertvoller, als die Kenntnis der elektrischen Belastungszustände, weil sie auch die Wirksamkeit der Kühlung berücksichtigt.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert, welches in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Einrichtung, die an eine zu überwachende Fläche angesetzt dargestellt ist und Fig. 2 eine Aufsicht auf die Einrichtung nach Fig. l von hinten, d. h. von der linken Seite der Fig. 1
Die temperaturempfndliche Einrichtung--l--enthält einen knopfartig ausgebildeten Permanentmagnet--2--, der einen Querschlitz --3-- in einer Endfläche aufweist.
Dieser Magnet
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zentrale Sackbohrung --9-- zur Aufnahme des Magneten --2-- besitzt. Eine Erweiterung --10-- der Bohrung --9-- deckt die Scheibe --5-- ab. Die Tiefe dieser Erweiterung ist der Dicke der Scheibe gleich.
Die zentrale Bohrung ist so tief, dass ein kleiner Zwischenraum zwischen der Endfläche des Magneten--2--und dem Boden der Sackbohrung--9--bleibt und dieser Zwischenraum ist mit einer erweichenden Substanz beispielsweise Wachs ausgefüllt, welche am Magnet-2und an der Kappe haftet, um die Kappe gegen die Vorspannung einer schwachen Feder (nicht dargestellt) festzuhalten, die in der erweichenden Substanz --11-- eingebettet ist, und bestrebt ist, die Kappe Magnet-2-wegzudrücken. Es wird eine erweichende Substanz verwendet, die in einem sehr engen und genau definierten Temperaturbereich schmilzt.
Eine weitere kleine Vertiefung --12-- in der Kappe-8-umschliesst ein Kettchen-13--, dessen eines Ende an einer Stelle--14--an der Anzeigescheibe--5--befestigt ist und deren anderes Ende mit einem Zapfen --15-- in der Kappe --8-- verbunden ist.
Ein sehr wesentliches Anwendungsgebiet der Einrichtung ist die Kontrolle des überhitzen von Masttransformatoren. Um die Einrichtung an der Aussenfläche der Seitenwand--20--eines Öltanks
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--21--,Federfingern --22-- gebildet ist und am Ende einer glasfaserverstärkten Kunststoffstange-23-- befestigt ist, erfasst, derart, dass die Polfläche-6-des Magneten nach aussen schaut. Wenn die Einrichtung am Tank angebracht ist, wird der Magnet vom Tank mit einer so grossen Kraft angezogen, dass er am Tank zwar festgehalten wird, jedoch leicht entlang der Oberfläche des Tanks verschoben
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werden kann, um in die gewünschte Stellung gebracht werden zu können.
Der Becher--21--kann von der Einrichtung durch Bewegen in Richtung des Pfeiles--24--leicht abgehoben werden, ohne dass die Einrichtung dabei vom Tank gelöst wird.
Die Einrichtung wird sodann ihre Stellung ohne Beeinflussung durch Witterungselemente beibehalten. Sobald die Temperatur des öles im Tank einen bestimmten Temperaturwert erreicht,
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--5-- freigibt.Überprüfung der Einrichtung vom Erdboden aus, welche zeitweise durchgeführt ist, lässt dann erkennen, ob die Anzeigescheibe-5-freiliegt und damit auch ob die Aussenfläche --20-- des Transformatortanks seit der letzten Inspektion einen bestimmten Temperaturwert überschritten hat.
Der Schmelzpunkt des Wachses muss so augewählt werden, dass es die Temperatur des heissesten Punktes einer bestimmten Wicklung anzeigt, weil die Temperatur des Wachses immer wesentlich niedriger sein wird, als die Temperatur dieser heissesten Stelle. Diese Verhältnisse können durch einfache Experimente bestimmt werden.
Vorzugsweise wird die Einrichtung an der Nordseite des Transformatortanks angebracht, um vor Sonnenstrahlung geschützt zu sein und in einer solchen Höhe, dass sie nicht mehr als 15 cm unter der öloberfläche im Tank liegt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Temperaturempfindliche Einrichtung mit einem wärmeleitenden Element und einem an diesem befestigten beweglichen Teil, welcher mittels einer bei einer bestimmten anzuzeigenden Temperatur erweichenden Substanz befestigt und so angeordnet ist, dass er sich bei Erweichung dieser Substanz bewegen kann, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das wärmeleitende Element von einem Permanentmagneten (2) mit einer Polfläche (6) zum Befestigen an dem Objekt und der bewegliche Teil von einer im wesentlichen becherförmigen Kappe (8) gebildet ist, die in der Betriebsstellung den Magneten abdeckt, die Polfläche jedoch freilässt, wobei die erweichende Substanz (11) bis zu ihrem Schmelzen die Kappe (8) am Magnet hält.
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