Überspannungsschutzschaltung. Es ist bekannt, elektrische Anlagen in der Weise gegen Überspannung zu schützen, dass die Leiter, in denen Überspannungen auftreten können, über elektrische Entladungsröhren mit der Erde verbunden werden. Diese Siche rungen bestehen gewöhnlich aus einer Hülle, in der zwei Elektroden, die an der Oberfläche 1"nebenheiten, z. B. Zähne aufweisen können, in einigem Abstand voneinander angeordnet sind und in der sich Luft unter geringem Druck befinden kann. Es gibt jedoch auch Sicherungen, die mit Wasserstoff oder einem Edelgas, zum Beispiel Neon oder Argon, ge füllt sind.
Eine solche Beschützungsweise -wird häu fig bei Telephonanlagen angewendet. Es kön nen nämlich in Telephonleitungen durch atmo sphärische Einflüsse statische Ladungen in <B>(</B> luziert werden, die zu ziemlich hohen Span- ( ngen Anlass geben können.
Ist nun ein Teelphonleiter über eine Entladungsröhre der beschriebenen Bauart mit der Erde verbunden, so können diese Ladungen infolge des Durch- schlagens der Sicherung zur Erde abfliessen, wenn das Potential des Leiters in bezug auf die Erde den Wert der Zündspannung der Entladungsröhre erreicht hat.
Bei Anlagen, die zwei Leiter enthalten, ist bisweilen jeder Leiter über eine Entla dungsröhre mit der Erde verbunden. Es lint sich jedoch herausgestellt, dass die Ableitung der elektrischen Ladungen dabei nicht immer auf die erwünschte Weise erfolgt. Dies ist eine Folge des Umstandes, dass es praktisch unmöglich ist, bei Entladungsröhren, -velcbe die Leiter mit Erde verbinden, derart zu bauen, dass ihre Zündspannungen genau deich sind. Diese Spannungen weichen stets ein wenig voneinander ab. Ist. nun eine der Ent ladungsröhren entzündet, Während < lies mit.
der andern Röhre noch nicht der Fall ist. so nimmt sogleich nach der Zündung die Span nung zwischen den Elektroden der zuerstgo- nannten Röhre ab, da die Betriebsspannung der Entladungsröhre kleiner als die Zünd- spannung ist.'Diese Spannung zwischen den Elektroden der Röhre entspricht der Span nung zwischen dem mit dieser Röhre verbun denen Leiter und der Erde.
Die Ladung des Leiters, der mit der noch nicht entzündeten Entladungsröhre verbun den ist, fliesst nun von diesem Leiter zum an dern durch die Teile der Anlage, welche die beiden Leiter verbinden. Seine Spannung steigt infolgedessen nicht länger an; im Gegenteil, sie nimmt ab und erreicht die Grösse der Zündspannung dieser Entladungs röhre nicht, so dass diese Röhre nicht ent zündet wird und an der Ableitung der in den Leitern induzierten Ladungen gar nicht teil nimmt.
Die Ladung des Leiters, der mit der nicht entzündeten Entladungsröhre verbunden ist, fliesst, wie oben bemerkt wurde, zum andern Leiter über die Instrumente, die zwischen diesen Leitern geschaltet sind: Bei einer Telephonanlage bestehen diese Instrumente, zum Beispiel aus Telephonen. Die diese Tele phone durchfliessenden Ströme verursachen darin ein Krachen, das für die Personen, welche sich der Telephone bedienen, sehr un angenehm, sogar gesundheitsschädlich sein kann.
Man hat versucht, diesem Übelstand da durch abzuhelfen, dass die Entladungsröhren, welche die verschiedenen Leiter mit Erde verbinden, zu einer einzigen Entladungs röhre mit mehreren Elektroden vereinigt wer den. Eine dieser Elektroden wird in diesem Fall mit der Erde verbunden, während jede der übrigen Elektroden mit einem der Leiter in Verbindung gebracht wird, in denen Über spannungen auftreten können.
Zündete man die Entladung zwischen einer der mit den Leitern verbundenen Elektroden und der ge erdeten Elektrode, so würde die dadurch Ver ursachte Ionisierung der Gasfüllung der hnt- ladungröhre die Zündung der Entladung zwi schen den übrigen mit den Leitern verbun denen Elektroden und der geerdeten Elek trode erleichtern.
Obwohl mit einer derartigen Einrichtung bessere Ergebnisse erzielt werden können als mit einer Einrichtung, bei der die Leiter über getrennte Entladungsröhren an Erde gelegt sind, so zeigt es sich, da.ss sich doch nicht immer alle Elektroden der Entladungsröhre an der Ableitung der Ladiing(,n beteiligen, so dass dennoch durch die zwischen den Lei tern geschalteten Geräte unerwünschte Ströme fliessen. .
Die Erfindung, die sich auf eine Schal tung zum Schutze gegen Überspannungen einer Anlage bezieht, die mindestens zwei Leiter aufweist, hat zum Zweck, diese Nach teile zu vermeiden.
Gemäss der Erfindung werden mindE,stens zwei der Leiter der zu schützenden Anla je je über eine Entladungsbahn mit der Erde verbunden, wobei in Reihe mit den verschie denen Entladungsbahnen eine gemeinsame Entladungsbahn geschaltet wird.
Es zeigt sich, dass, wenn in einer derartigen Anlage die Ladung einer der Leiter infolge des Durchschlagens der Entladungsbahnen, über welche dieser Leiter mit der Erde verbunden ist, zur Erde abfliesst, auch die Fntladungs- bahnen, die mit den übrigen Leitern ver bunden sind, zünden, so dass auch die Ladun gen dieser Leiter zur Erde abfliessen können.
Es hat sich herausgestellt, da_ss sehr gute Ergebnisse erzielt werden können, wenn die Entladungsbahnen derart gebaut sind. class die Zündspannung der gemeinsamen la.dungsbahn kleiner als die der nicht gemein samen Entladungsbahnen ist.
Es kann in vielen Fällen empfehlenswert sein, auch zwischen die Leiter untereinander eine oder mehrere Entladungsbahnen zu schalten, die Strom durchlassen, wenn die Spannung zwischen den Leitern einen zu gro ssen Wert erreichen würde.
Die Anlage kann durch Anordnung der verschiedenen Entladungsbahnen in einer einzigen Hülle sehr vereinfacht werden. Die Schaltung nach der Erfindung kann daher zugleich mit einer elektrischen Entladungs röhre, die sich zum Gebrauch in einer derar tigen Anlage eignet, in Verbindung gebracht werden. Diese Entladungsröhre wird durch einen wenigstens teilweise aus einem leiten den Stoff bestehenden Teil in zwei Teile ge teilt, in deren einem sich eine Elektrode be findet, die mit der Erde verbunden werden kann, während im andern Teile der Ent ladungsröhre zwei oder mehr Elektroden an geordnet sind. Jede dieser Elektroden kann in diesem Fall mit einem Leiter der zu schützenden Anlage verbunden werden.
Die Zeichnung veranschaulicht durch Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch, wobei bei der Schaltung nach Fig. 2 die verschie denen Entladungsbahnen, über welche die zu schützenden Leiter mit der Erde verbunden sind, in einer einzigen Hülle angebracht sind.
In Fig. 1 bezeichnen 1 und 22 zwei Leiter, die einen Teil einer Telephonanlage bilden fand zwischen denen zum Beispiel das Tele- phon 3 geschaltet ist. Der Leiter 1 ist mit der Elektrode 4 der Entladungsröhre 5 verbun den, während die Elektrode 6 der Entla- iiungsröhre 7 mit dem Leiter 2 in Verbin dung gebracht ist. Die Elektroden 8 und 9 sind miteinander und mit der Elektrode 10 der Entladungsröhre 1,1 leitend verbunden. Die Elektrode 12 der Entladungsröhre 11 ist geerdet.
Die Entladungsröhren 5, 7 und 11 bestehen aus den bekannten Sicherungen, die ,jetzt allgemein für Überspannungsschutz an gewendet werden. Die Entladungsröhren kön nen zum Beispiel mit Wasserstoff oder einem Edelgas unter geringem Druck gefüllt sein, Wird in den Leitern 1 und 2 durch atmo- @phärische Verhältnisse eine statische La dung induziert und erreicht die Spannung, welche die Ladung im Leiter 1 verursacht, eine genügende Grösse, so findet Zündung der Entladungsröhren 5 und 11 statt.
Da die Be- lriebsspa.nnung der Entladungsröhre 11 klei- i:er als die Zündspannung ist, wird das Potential der miteinander verbundenen Elek- lroden 8, 9 und 10 in Bezug auf die Erde nach erfolgter Zündung der Entladungsröhre sehr rasch abnehmen. Die Ladung des Leiters 2 -braucht einen gewissen Zeitraum, um durch das Telephon 3 zum Leiter 1 zu flie- ssen, so dass die Spannung des Leiters \? in Be zug auf die Erde nur langsam kleiner wird.
Da, wie oben bereits bemerkt wurde, das Po tential der Elektrode 9 rasch abnimmt, er reicht der Potentialunterschied zwischen den Elektroden 6 und 9 einen höheren Wert, als im Augenblick der Zündung der Entladungs röhren 5 und 11, Dies hat zur Folge, dass die Entladungsröhre 7 auch zündet, so dass die Ladung des Leiters 2 nicht über das Tele phon 3 zum Leiter 1. sondern über die Ent ladungsröhren 7 und 11 zur Erde fliesst. Stö rende Geräusche im Telephon treten daher nicht auf.
In Fig. 2 sind die Leiter 13 und 1-1 einer zu schützenden Anlage mit den Elektroden 15 und 16 der Entladungsröhre 17 verbunden. Die Röhre ist eine Kom bination der Entladungsröhren 5, 7 und 11 der in Fig. 1 dargestellten Schaltung in einer einzigen Hülle. Die Elektroden 15 und 16 entsprechen dabei den Elektroden 4 und 6 der Fig. 1. Die Elektroden 8, 9 und 10 dieser Figur sind durch eine einzige Elektrode 18 ersetzt.
Diese Elektrode besteht aus einer Metallscheibe, zum Beispiel aus Chromeisen, die in die Entladungsröhre 17 eingeschmol zen ist und diese Röhre in zwei getrennte Räume teilt. Es ist zu bemerken, dass es nicht unbedingt erforderlich ist, dass die Scheibe 18 die Teile der Röhre 17 gasdicht voneinander trennt. Im untern Teil der Entladungsröhre 17 ist eine Elektrode 19 angeordnet. welche die Rolle der Elektrode 1,2 in Fig. 1 erfüllt tand mit der Erde verbunden ist.
Zwischen den Leitern 13 und 1d ist eine Sicherung 20 geschaltet, die, wenn der Span nungsunterschied zwischen den Leitern 1 3 und 14 einen bestimmten -Wert iiberschreitet, durchschlägt und in der Weise einen Strom übergang zwischen den beiden Leitern ausser halb des Telephons 21 herbeiführt.
Es ist einleuchtend, dass die beschriebene Weise der Beschützung auch auf Anlagen an wendbar ist, in denen sich mehr als zwei Leiter befinden, von denen elektrische La dungen zur Erde abgeleitet werden müssen. Jeder Leiter wird in diesem Fall mit einer Elektrode einer Sicherung verbunden, und in Reihe mit diesen Sicherungen wird eine gemeinsame Entladungsröhre geschaltet.
Overvoltage protection circuit. It is known to protect electrical systems against overvoltage in such a way that the conductors in which overvoltages can occur are connected to earth via electrical discharge tubes. These fuses usually consist of a sheath in which two electrodes, which may have juxtapositions on the surface 1 ″, for example teeth, are arranged at some distance from one another and in which air under low pressure can be also fuses that are filled with hydrogen or an inert gas such as neon or argon.
Such a way of protection is often used in telephone systems. In fact, atmospheric influences can induce static charges in telephone lines in <B> (</B>, which can give rise to rather high voltages.
If a Teelphone conductor is connected to earth via a discharge tube of the type described, these charges can flow to earth as a result of the fuse breaking when the potential of the conductor with respect to earth has reached the value of the ignition voltage of the discharge tube.
In systems that contain two conductors, each conductor is sometimes connected to earth via a discharge tube. However, it has been found that the discharge of the electrical charges does not always take place in the desired way. This is a consequence of the fact that it is practically impossible to connect the conductors of discharge tubes to earth in such a way that their ignition voltages are precisely dyed. These tensions always differ a little. Is. now one of the discharge tubes ignited, while <read along.
the other tube is not yet the case. Immediately after ignition, the voltage between the electrodes of the first-named tube decreases, since the operating voltage of the discharge tube is less than the ignition voltage. This voltage between the electrodes of the tube corresponds to the voltage between the tube connected to this tube those ladder and the earth.
The charge of the conductor, which is connected to the not yet ignited discharge tube, now flows from this conductor to the other through the parts of the system that connect the two conductors. As a result, his tension no longer increases; on the contrary, it decreases and does not reach the size of the ignition voltage of this discharge tube, so that this tube is not ignited and does not take part in the discharge of the charges induced in the conductors.
The charge of the conductor, which is connected to the non-ignited discharge tube, flows, as noted above, to the other conductor via the instruments connected between these conductors: In a telephone system, these instruments consist of telephones, for example. The currents flowing through these telephones cause a crack in it, which can be very uncomfortable, and even harmful to health, for the people who use the telephones.
Attempts have been made to remedy this problem by uniting the discharge tubes, which connect the various conductors to earth, to form a single discharge tube with several electrodes. One of these electrodes is connected to earth in this case, while each of the remaining electrodes is connected to one of the conductors in which over voltages can occur.
If the discharge was ignited between one of the electrodes connected to the conductors and the earthed electrode, the resulting ionization of the gas filling of the discharge tube would ignite the discharge between the other electrodes connected to the conductors and the earthed electrode facilitate.
Although better results can be achieved with such a device than with a device in which the conductors are connected to earth via separate discharge tubes, it turns out that not all electrodes of the discharge tube are always connected to the discharge of the charge (, n participate, so that undesired currents can still flow through the devices connected between the conductors.
The invention, which relates to a scarf device for protection against overvoltages in a system that has at least two conductors, has the purpose of avoiding these parts.
According to the invention at least two of the conductors of the system to be protected are each connected to earth via a discharge path, a common discharge path being connected in series with the various discharge paths.
It turns out that if the charge on one of the conductors flows to earth as a result of the breakdown of the discharge paths via which this conductor is connected to earth, so do the discharge paths that are connected to the other conductors , ignite, so that the charges from these conductors can also flow to earth.
It has been found that very good results can be achieved if the discharge paths are constructed in this way. class the ignition voltage of the common charge path is lower than that of the non-common discharge paths.
In many cases it can be advisable to connect one or more discharge paths between the conductors, which allow current to pass through if the voltage between the conductors would reach too high a value.
The system can be very simplified by arranging the various discharge paths in a single envelope. The circuit according to the invention can therefore at the same time with an electrical discharge tube, which is suitable for use in such a system, can be brought into connection. This discharge tube is divided into two parts by an at least partially consisting of a lead the substance in two parts, in one of which there is an electrode that can be connected to the earth, while in the other part of the discharge tube two or more electrodes are arranged are. In this case, each of these electrodes can be connected to a conductor of the system to be protected.
The drawing illustrates by Fig. 1 and 2 two embodiments of the subject invention schematically, wherein in the circuit of Fig. 2, the various discharge paths through which the conductors to be protected are connected to the earth are attached in a single sheath.
In FIG. 1, 1 and 22 denote two conductors which form part of a telephone system, between which the telephone 3 is connected, for example. The conductor 1 is connected to the electrode 4 of the discharge tube 5, while the electrode 6 of the discharge tube 7 is connected to the conductor 2. The electrodes 8 and 9 are conductively connected to one another and to the electrode 10 of the discharge tube 1, 1. The electrode 12 of the discharge tube 11 is grounded.
The discharge tubes 5, 7 and 11 consist of the known fuses that are now generally used for surge protection. The discharge tubes can be filled with hydrogen or a noble gas under low pressure, for example. If a static charge is induced in conductors 1 and 2 by atmospheric conditions and the voltage that causes the charge in conductor 1 is sufficient Size, ignition of the discharge tubes 5 and 11 takes place.
Since the operating voltage of the discharge tube 11 is less than the ignition voltage, the potential of the electrodes 8, 9 and 10 connected to one another will decrease very quickly with respect to earth after the discharge tube has ignited. The charge on conductor 2 needs a certain period of time to flow through telephone 3 to conductor 1, so that the voltage on conductor \? only slowly decreases in relation to the earth.
Since, as already noted above, the potential of the electrode 9 decreases rapidly, the potential difference between the electrodes 6 and 9 reaches a higher value than at the moment of the ignition of the discharge tubes 5 and 11, this has the consequence that the The discharge tube 7 also ignites, so that the charge on the conductor 2 does not flow via the telephone 3 to the conductor 1, but via the discharge tubes 7 and 11 to earth. Disturbing noises in the telephone therefore do not occur.
In FIG. 2 the conductors 13 and 1-1 of a system to be protected are connected to the electrodes 15 and 16 of the discharge tube 17. The tube is a combination of the discharge tubes 5, 7 and 11 of the circuit shown in Fig. 1 in a single envelope. The electrodes 15 and 16 correspond to the electrodes 4 and 6 in FIG. 1. The electrodes 8, 9 and 10 in this figure are replaced by a single electrode 18.
This electrode consists of a metal disc, for example made of chrome iron, which is melted into the discharge tube 17 and divides this tube into two separate spaces. It should be noted that it is not absolutely necessary for the disc 18 to separate the parts of the tube 17 from one another in a gas-tight manner. An electrode 19 is arranged in the lower part of the discharge tube 17. which fulfills the role of electrode 1,2 in Fig. 1 and is connected to earth.
A fuse 20 is connected between the conductors 13 and 1d, which breaks down when the voltage difference between the conductors 13 and 14 exceeds a certain value and thus causes a current to pass between the two conductors outside the telephone 21.
It is obvious that the manner of protection described can also be applied to systems in which there are more than two conductors from which electrical charges must be diverted to earth. In this case, each conductor is connected to an electrode of a fuse, and a common discharge tube is connected in series with these fuses.