CH105100A - Verfahren und Einrichtung zum Schutz elektrischer Anlagen gegen unerwünschte Funken- und Lichtbogenbildung. - Google Patents

Description

  Verfahren und Einrichtung zum Schutz elektrischer Anlagen gegen unerwünschte  Funken- und     Lichtbogenbildung.       In elektrischen Anlagen, z. B. Licht- und  Kraftanlagen, die normalerweise ohne Funken  und Lichtbogen arbeiten, kommt es vor,       dal#    infolge Isolationsdefekten, Drahtbrüchen,  atmosphärischen Entladungen usw. zeitweilig  unerwünschte Funken und Lichtbogen auf  treten, die zu schweren Betriebsstörungen,  Entzündung von benachbarten, brennbaren  Teilen usw. führen können. Die vorliegende  Erfindung will die Entstehung von Schäden  infolge derartiger Funken oder Lichtbögen  nach Möglichkeit verhindern.  



  Es ist bekannt, Stromkreise dadurch zu  schützen, dass Schmelzsicherungen oder selbst  tätige     Maximalstrom-Ausschalter    angebracht  werden, die bei Überschreitung der zulässigen       Stromstärke,    z. B.     infolge        Kurzschluss    im  Stromkreise hinter dem Schalter, den Strom  unterbrechen. Es können aber Funken und  Lichtbogen in einem Stromkreise auftreten,  ohne dass die Stromstärke genügend stark  ansteigt, um die bisher bekannten selbst  tätigen Ausschaltvorrichtungen zum Anspre  chen zu bringen. Es wird dies zum Beispiel    dann der Fall sein, wenn der im Stromkreis  in Reihe mit dem Funken oder Lichtbogen  liegende     ohm'sche    oder induktive Widerstand  gross genug ist, um die Stromstärke zu be  grenzen.

   Dieser Fall tritt zum Beispiel bei  einem Drahtbruch oft ein. Es können dann  zwischen den Drahtenden an der Bruchstelle  längere Zeit Funken überspringen oder Licht  bogen sich bilden, ohne dass die     Stromstärke     grösser wird als die normale. Dies wird be  sonders dann     gefährlich,    wenn die Material  qualität eine derart gute ist, dass das Material  längere Zeit hohe Temperaturen aushält, wie'  zum Beispiel die     Chromnickeldrähte    einer  elektrischen Heizungsanlage. Es kann dann  nicht damit gerechnet werden, dass der Licht-   bogen nach kürzester Zeit     infolgeVerbrennen     oder Verdampfen des     Leitermetalles    von selbst  erlischt.

   Die bisher bekannten Schutzvorrich  tungen in elektrischen Anlagen versagen gegen  diese Erscheinung vollständig. Auch Minimal  strom-Ausschalter geben in diesem Fall keinen  Schutz, denn der Strom braucht dabei nicht  unter einen sehr geringen Wert zu sinken:      um so weniger, als oft dabei noch Neben  schluss-Stromkreise vorhanden sind oder in  folge der Störung auftreten, so dass der Strom  nie ganz unterbrochen wird.  



  Der vorliegende Erfindungsgedanke stützt  sich auf die Erscheinung, dass beim Auftreten  eines Funkens oder eines Lichtbogens, be  sonders wenn der letztere unregelmässig brennt,  meistens     Hochfrequenz-Schwingungen    auftre  ten, von der Art, die auf dem Gebiete der  drahtlosen Telegraphie bekannt ist.

   Die vor  liegende Erfindung besteht darin, dass diese       Hochfrequenz-Schwingungen,    deren Frequenz  viele Tausend Mal grösser sein kann, als zum  Beispiel die Frequenz der gewöhnlichen elek  trischen Licht- und Kraftanlagen, dazu be  nützt werden, um ein Relais zu betätigen,  welches Mittel eines gefährdeten Stromkreises  zur Wirkung bringt, die die Funken und die  Lichtbögen, zum Beispiel durch Unterbrechen  oder Überbrücken des Stromkreises, Vor  schalten eines Widerstandes, Selbstinduktion,  Kapazität, oder dergleichen zu unterdrücken  oder zur Anzeige zu bringen vermögen.  



  Dabei sind folgende Punkte zu beachten:  1. Es müssen     Hochfrequenz-Schwingungen          (11.F.-Schwingungen)    entstehen;  2. Die     H.F.-Schwingungen    müssen der  Schutzvorrichtung mitgeteilt werden;  3. Die Schutzvorrichtung muss den Licht  bogen zum Erlöschen bringen.  



  Zu 1: Es kann zweckmässig sein, die  Anlage von     vorneherein    so zu entwerfen, dass,  falls ein nicht gewollter     Funken    oder Licht  bogen auftritt, die Entstehung von deutlich  ausgeprägten     H.F.-Schwingungen    begünstigt  wird. Dies kann durch an sich bekannte  Einrichtungen geschehen, z. B. durch passende  Verteilung von geeigneten Selbstinduktionen  und Kapazitäten, uni den Funken- oder       Lichtbogen-Stromkreis    auf eine passende  Schwingungsdauer zu stimmen.  



  Es können     diejenigen    Stellen, die am  meisten gefährdet sind, z. B. die am meisten  beanspruchten Heizdrähte, so angeordnet wer  den, dass, falls ein Lichtbogen entsteht, dieser  in der Art der     Löschfunken    brennt, z. B.  durch Kühlung einer Elektrode, statt zu einem    gleichmässig brennenden Dauerlichtbogen zu  werden usw.  



  Auch können in     Verbindung    mit dem zu  schützenden Kreise besondere Funkenstrecken  mit passendem Schwingungskreis angeordnet  werden, so dass diese Hilfsfunkenstrecke an  spricht bei     Entstehung    unregelmässiger     H.F.-          Schwingungen    und dann seinerseits genügend  kräftige H.     F.-Schwingungen    erzeugt, uni die       Schutzvorrichtung    zu betätigen.  



  Zu \-': Um die     H.F.-Schwingungen    der  Schutzvorrichtung mitzuteilen, sind     verseIrie-          dene        Möglichkeiten    vorhanden; z. B. kann  man die     H.F.-Schwingungen    durch den     Ätlrer     sich selbst     übertragen    lassen. Dies hat aber  den Nachteil, dass bei empfindlichen     Apparaten     auch andere elektrische Wellen, z. B. von  einer drahtlosen Sendestation ausgehend, die  Schutzvorrichtung betätigen könnten, was  durch Stimmen des zu schützenden Strom  kreises oder des Schwingungskreises der  Schutzvorrichtung selbst auf eine nicht ge  bräuchliche Schwingungszahl, z. B.

   Wellen  unter 200 oder über 0,000 Meter Länge,  verhindert werden kann.  



  Besser ist es aber die     H.F.-Schwingungen     der Schutzvorrichtung direkt zuzuführen, sei  es durch die sogenannte galvanische Kopplung  oder durch induktive Kopplung des zu schützen  den Stromkreises mit dem     Aufnahmeorgan    für  die     H.F.-    Schwingungen der     ScliUtzvorTiell-          tung        (Schutzschwingungskreis).    Zum Schutze  der Schutzvorrichtung gegen die Wirkungen  des gewöhnlichen     Starkstromes    können Block  kondensatoren dazwischengeschaltet werden,  die den elektrischen Strom mit niederer Fre  quenz des Netzes nicht durchlassen.

   Die in  duktive Kopplung hat den Vorteil, dass die  Schutzvorrichtung für sich auf eine bestimmte  passende Schwingungszahl durch     Kapazität     und Selbstinduktion     gestimmt    werden     kann,     und dass das Anregen des Schwingungskreises  der     Schutzvorrichtung    durch lose Kopplung  mit dem zu schützenden Kreis erleichtert  wird, da im zu schützenden Kreise die bei  Funken- oder     Lichtbogenbildung    entstehende  Wellenlänge der     H.F.-Schwingungen    oft stark  verschieden und wechselnd sein werden. Dies      ist um so mehr notwendig, als nicht vorher  bekannt ist, an welcher Stelle des zu schützen  den elektrischen Stromkreises der Funken  oder Lichtbogen auftreten wird.

   Oft wird  zur Erregung der Schutzvorrichtung nur eine  Stosserregung wechselnder Frequenz zur     Ver-          fügung    stehen. In diesem Falle ist lose  Kopplung und eine ausgesprochene Eigen  schwingung der     Schutzvorrichtung    zweck  mässig. Dieser     Eigenschwingungskreis    sollte       niVcglichst    geringen     ohm'schen    Widerstand  enthalten, damit die Eigenschwingungen nicht       zii    stark gedämpft werden, weshalb die wei  teren erforderlichen Apparate auch in einen  dritten Schwingungskreis verlegt werden  können.  



  Die Schutzvorrichtung muss ferner ein  Organ. enthalten, welches beim Eintreffen der       H.F.-Schwingungen    reagiert. Dieses Organ  kann einer der bekannten Detektoren der       drahtlosen    Telegraphie sein, z. B. ein     Kohärer,     ein Kristalldetektor, eine Lampe mit drei       Elektroden    (Gitterlampe) usw. Hiernach kann       zum    Beispiel das Aufnahmeorgan für die       11.F.-Schwingungen    der Schutzvorrichtung;  z.

   B. der vorhin erwähnte Schwingungskreis  oder ein damit gekoppelter dritter     Schwin-          gungskreis,        die     durch       Serie-Schaltung    oder galvanische oder in  duktive Kopplung einem     Kohärer    mitteilen.  Dieser kann zum Beispiel aus vernickelten  Kupferelektroden und     Nickelfeilspärien    be  stehen. Durch     11.F.-Schwingungen    wird der       Kohärer    leitend und lässt den Strom eines  Hilfsstromkreises durch, der dann ein passen  des Relais betätigen kann.  



  Zu 3: Damit die     Schutzvorrichtung    den  Funken oder den Lichtbogen zum Erlöschen  bringt, ist es das einfachste, dass ein durch  die     H.F.-Schwingungen    betätigtes Relais den  Schalter des     betreffenden    Stromkreises in an  sich     bekannterWeise    unterbricht.

   Es können  aber auch Fälle vorkommen, wo es statt dem       Unterbrechen    günstiger ist, wenn ein Wider  stand vorgeschaltet wird, oder wenn ein Teil  des Stromkreises überbrückt wird, oder wo  durch Zu- oder Abschalten von Kapazität  oder Selbstinduktion oder parallelliegenden  3    Widerständen eine solche Änderung der Strom  stärke und der     Eigenschwingungsdauer    des  zu schützenden Stromkreises erreicht wird,  dass der Funken, beziehungsweise der Licht  bogen ablöscht. Der letztere Fall kann zum  Beispiel da wichtig sein, wo die Schutzvor  richtung verwendet werden soll, um durch  irgend eine Ursache eingetretene Entladungen  über Schutzfunkenstrecken zum Ablöschen zu  bringen.  



  Es ist zweckmässig, die Empfindlichkeit  des genannten Schutzapparates zum Beispiel  durch einen regelbaren Widerstand im eigenen  Schwingungskreis regulierbar zu machen,  damit der Apparat nicht bei schwachen  H. F.- Schwingungen, z. B. durch drahtlose  Sendestationen usw., ausgelöst wird. Zum       Schutze    des Detektors gegen direkt aus denn  Äther auftretende     H.F.-Schwingungen    kann  dieser durch Umhüllung mit passendem Ma  terial geschützt werden.  



  Die Betätigung der Schutzvorrichtung kann  auch künstlich verzögert werden, damit die       Schutzvorrichtung    erst bei wiederholtem Auf  treten von     H.F.-Schwingungen    ausschaltet,  zum Beispiel dadurch, dass die ersten     H.F.-Im-          pulse    ein Zwischenrelais betätigen, welches  den     Kohärer    wieder     entfrittet,    gleichzeitig  aber die Schalterauslösung für den nächsten       H.F.-Impuls    freigibt.  



  Um zu verhindern, dass     Hocbfrequenz-          schwingungen,    die aus andern Teilen des  Netzes stammen, die nicht im Schutz ein  begriffen sein sollen, auf die Schutzvorrich  tung wirken, kann der zu schützende Netzteil  durch Selbstinduktion, der für     11.F.-Schwin-          gungen    einen grossen Widerstand bildet, ab  getrennt werden, z. B. durch kleine Drossel  spulen.  



  Ebenso wie für die Wahl der Detektoren  jedes bekannte System in Betracht kommt,  kann auch für die Mittel, welche die Detek  toren nach ihrem     Anspruche    wieder für       11.F.-Schwingungen    empfänglich machen,       entfritten,    jede beliebige bekannte Anordnung  verwendet werden. Statt eines Relais zur  Betätigung von Schaltern und dergleichen  kann selbstverständlich auch irgend ein Sig-           nalapparat    oder ein Anzeigeinstrument be  tätigt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCFIE I. Verfahren zum Schutz elektrischer An lagen gegen unerwünschte Funken- und Lichtbogenbildung, dadurch gekennzeich net, dass bei Funken- und Lichtbogen bildung auftretende Hochfrequenz-Schwin- gungen dazu benützt werden, um ein Relais zu betätigen, welches Mittel eines gefährdeten Stromkreises zur Wirkung bringt, die die Funken und die Licht bögen zu unterdrücken oder zur Anzeige zu bringen vermögen.

   .1. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass Vorrichtungen im zii schützenden Stromkreise angebracht sind, um die Entstehung von H.F.-Schwin- gungen in diesem Stromkreise zu begün stigen und zu verstärken. UN TERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Einrichtung mit einem Schwingungskreis für Eigen schwingungen (Schutzschwingungskreis) ausgerüstet wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzschwingungskreis regu lierbar gemacht wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzschwingungskreis mit dem zu schützenden Stromkreise galvanisch, d. 1i. durch direkte Verbindungen, gekop pelt wird. 9. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese Verbindungen wenigstens einen Blockkondensator ent halten. .

   Verfahren nach Patentanspruch 1 und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzschwingungskreis durch induktive Kopplung mit dem zu schützen den Irreise verbunden wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeit dieser Kopplung regulierbar gemacht wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch 1 und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzschwingungskreis einen Kohärer enthält. B.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzschwingungskreis mit einem weiteren Schwingungskreis gekoppelt wird, welcher einen Kohärer enthält, damit der ohin'sche Widerstand des Kohärers die Entstehung von Schwingungen im Schutz- schwingungskreis nicht behindert. 9. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass im Schutzschwingungskreis ein Kristalldetektor angeordnet wird. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch 1 und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass im Schutzschwingungskreis eine Lampe finit drei Elektroden, wovon eine ein Gitter ist, angeordnet wird. 11. Verfahren nach Patentanspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass bei Eintreten von H. F.- Schwingungen der Schalter des zu schützenden Stromkreises sich öffnet. 12. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass beim Eintreten von H.F.-Schwingungen dem zu schützen den Stromkreis ein Widerstand vorge schaltet wird. 13.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass beim Eintreten von H.F.-Schwingungen dem zu schützen den Stromkreis eine Selbstinduktion vor geschaltet wird. 14. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass ein Teil des Stromkreises überbrückt wird. 15. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Strom stärke so verändert wird, dass der Licht bogen verlöscht durch Verstimmung des zu schützenden Schwingungskreises. 16. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Empfind lichkeit der Schutzvorrichtungen einstell bar gemacht wird. 17.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 16, dadurch gekennzeich net, dass diese Einstellung durch einen regulierbaren, ohm'schen Widerstand im Schutzschwingungskreis geschieht. 18. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand in einem mit dem Schutzschwingungskreis gekoppelten Schwingungskreis angeordnet wird. 19. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das Organ, welches auf H.F.-Schwingungen reagiert, durch eine für H.F.-Schwingungen un durchlässige Umhüllung gegen aus dem Raum kommende Ätherwellen geschützt wird.

   ?0. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Tätigkeit der Schutzvorrichtung künstlich verzögert wird. 21. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der zu schützende Teil der elektrischen Anlage durch Selbst induktion von den nicht zu schützenden Teilen abgetrennt wird, so dass das Ein treten von H. F.-Schwingungen aus an., dern Teilen des Netzes im zu schützen den Teil erschwert ist. 22. Einrichtung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die genannten Vorrichtungen regulierbar sind. 23. Einrichtung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die genannten Vorrichtungen aus Selbstinduktionen be stehen. 24.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die genannten Vorrichtungen aus Kapazitäten bestehen. 25. Einrichtung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet; dass in Verbindung mit dem zu schützenden Stromkreise eine Hilfsfunkenstrecke angeordnet ist, um die Entstehung von H.F.-Schwingungen für die Betätigung der Schutzvorrichtung zu begünstigen, sobald diese Funkenstrecke durch die Störungsstelle angeregt wird. 26. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 25, dadurch gekennzeich net, dass die Hilfsfunkenstrecke ihren eigenen Schwingungskreis besitzt.