CH340277A - Anordnung zum Schutz des Wicklungsdrahtes eines elektrischen Gerätes, z. B. einer Spule - Google Patents

Description

  Anordnung zum Schutz des Wicklungsdrahtes eines elektrischen Gerätes, z. B. einer Spule    Die Erfindung ist hauptsächlich bestimmt für  elektrische Spulen, die in Niederspannungsanlagen  vorkommen. In diesen Anlagen besteht ein bedeu  tendes Risiko darin, dass Überspannungen atmosphä  rischen Ursprungs zu einem Überschlag zwischen  einem Teil der     Spulenwicklung    und einer andern  Stelle andern Potentials     führen.    Bei Wicklungen in  Spannungsspulen oder andern Spulen mit einer dünn  drahtigen Wicklung kann der Überschlag dazu füh  ren, dass die Wicklung durchbrennt. Diesem beson  ders ausgesetzt sind elektrische Zähler, vor allem  solche in Netzen auf dem Lande.

   Wenn ein Über  schlag von einem dünnen Leiter von der Dicke statt  findet, die man in der Spannungsspule eines Elek  trizitätszählers findet, brennt dieser Leiter schon bei  verhältnismässig schwachen Entladungen durch. Han  delt es sich um Zähler für Energieabrechnung, die  mehrere     Messsysteme    enthalten, dann wird ein solcher  Schaden oft nicht entdeckt. In einem Zähler mit drei       Messsystemen    bedeutet nämlich ein Fehler dieser  Art in einem der Systeme nur, dass die gemessene  Energie auf etwa     2(3    der wirklichen herabgesetzt  wird. Besonders in Landnetzen kommen viele Ab  schmelzungsschäden auf Grund atmosphärischer  Überspannungen vor, und bedeutende Beträge wer  den auf diese Weise der Abrechnung entzogen.  



  Es liegt am nächsten, den Überschlag selbst da  durch zu verhindern, dass man die Wicklung stärker  isoliert. Man muss jedoch mit dem Auftreten von  Überspannungen solch hoher Amplituden rechnen,  dass z. B. eine Verdoppelung der Isolationsfestigkeit  kaum eine entscheidende     Verminderung    der über  schlagsanzahl mit sich bringt. Eine notwendige Er  gänzung zu der verstärkten Isolierung ist daher eine  mit dieser koordinierte     überschlagsstrecke    mit gerin  gerer     dielektrischer    Festigkeit als die Wicklung, die  in einem geeigneten Punkte des Netzes angeordnet    wird. Ein zuverlässiger     Überschlagsschutz    dieser Art  kann verwirklicht werden z.

   B. mit     Hilfe    von vor  ionisierten Präzisionsfunkenstrecken mit kompletten  Ventilableitern.  



  Die vorliegende Erfindung gibt einen andern  Weg für die Lösung dieses Problems an. Sie geht  von der Einsicht aus, dass der Überschlag an und  für sich kaum eigentliche Schäden an dem betreffen  den Apparat verursacht. Die Isolation wird vielleicht  geschwärzt, einige unbedeutende     Brennschäden    ent  stehen, aber der     Anlageteil    ist     immer    noch imstande,  seine Funktion zu     erfüllen,    vorausgesetzt dass der  Überschlag nicht zur     Abschmelzung    eines für die  Funktion wichtigen Leiters führt.  



  Gemäss der Erfindung werden nun zum Schutz  des Wicklungsdrahtes eines elektrischen Gerätes bei  Überschlag nach andern oder in der Nähe der Wick  lung liegenden Stellen elektrisch leitende Teile vor  gesehen, die mit den Anschlüssen der zu schützenden  Wicklung galvanisch verbunden und zwischen der  zu schützenden Wicklung und den genannten Stellen  angeordnet sind, welche Teile in normalem Betrieb  kein Magnetfeld bilden und deren Isolation gegen  die genannten Stellen schwächer und deren Festig  keit gegen     Abschmelzung    grösser ist als die des zu  schützenden Wicklungsdrahtes.  



  Die beigefügte Zeichnung zeigt eine beispiels  weise Ausführungsform der Erfindung. Hierbei gibt       Fig.    1 die Ausführungsform in Vorderansicht wieder,  während die     Fig.    2 sie im Schnitt nach der Linie  <B><I>A -A</I></B> der     Fig.    1 zeigt.  



  Es ist angenommen, dass eine Spule 1 auf einem  Eisenkern 2 befestigt ist, der     mit    einer     öffnung    3  versehen ist. Die Spule ist     mit    einer einzigen Wick  lung 4 ausgerüstet, die aus     dünnem    Draht besteht.  Die Wicklung 4 hat zwei Enden, von denen das  äussere in Punkt 5 mit der äussern     Anschlussleitung         6 und das innere Ende in Punkt 8 mit der innern       Anschlussleitung    9 verbunden ist. Die Spule ist mit       einem        äussern    Band 7, das aus einem elektrisch lei  tenden Material besteht, sowie einem innern Band  10, gleichfalls aus elektrisch leitendem Material, ver  sehen.

   Das äussere     Band    7 umschliesst die Spule,  und seine Enden überlappen sich. Das innere Band  10, das von der Spule umschlossen ist, ist in gleicher  Weise so ausgeführt, dass sich seine Enden überlap  pen. Das äussere leitende Band 7 ist gegen den Kern  mit Hilfe einer     Isolationszwischenlage    11 isoliert,  während es gegen die Spule und zwischen seinen  überlappenden Enden mit Hilfe einer     Isolationszwi-          schenlage    12 isoliert ist. In ähnlicher Weise ist das  innere Band 10 gegen den Kern mit Hilfe der Isola  tionszwischenlage 13 isoliert, während seine Isola  tion gegen die Spule und zwischen den Enden des  leitenden Bandes aus einer     Isolationszwischenlage    14  gebildet wird.

   Aus der Vorderansicht in     Fig.    1, in  der ein Teil des überlappenden Metallbandes 7 weg  geschnitten ist, geht hervor, dass der dünne Wick  lungsdraht 4 mit dem Anschluss 6 in der Weise ver  bunden ist, dass der Wicklungsstrom nicht oder nur  zu einem unbedeutenden Teil das schützende Band  7 durchfliesst.  



  Die schützende Funktion der leitenden Bänder  7 und 10 geht aus folgendem hervor: Wenn z. B.  eine Überspannung die Spule durch die     Anschluss-          leitung    6     trifft;    so erfolgt ein Überschlag zwischen  dem leitenden Band 7 und dem äussern Teil des  Kernes 2 unter der Voraussetzung, dass die     dielek-          trische    Festigkeit der Isolation kleiner ist als die  Höhe der Überspannung. Das Band 7 ist     nämlich     gegen den Kern schwächer isoliert als der Wick  lungsdraht 4 gegenüber dem Kern 2. Durch den  Überschlag wird zwar die     Isolationszwischenlage    11  beschädigt.

   Sie wird jedoch in der Regel nicht  zerstört, sondern ist stark genug, um zu isolieren,  wenn die Überspannung passiert hat und nur die  normale Betriebsspannung an der Spule liegt. Das  leitende Band 7 weist vielleicht einen Brennschaden  nach dem Überschlag auf. Da das Band einen be  deutend grösseren Querschnitt als der dünne Wick  lungsdraht 4 hat oder da es aus Material mit höherer       Abschmelzfestigkeit    besteht, wird es nicht zerstört,  sondern ist imstande, bei weiteren Überschlägen den  Fusspunkt für neue     überschlagsfunken    nach dem  Kern zu bilden und auf diese Weise seine schützende  Wirkung zu behalten.

   Auch wenn eine ganze Partie  des leitenden Bandes durch wiederholte Überschläge       abschmelzen    sollte, behält die     Spulenwicklung    ihre  richtige Funktion,     weil    das Band 7 nicht oder nur  zu einem unbedeutenden Teil von dem normalen  Strom der Wicklung durchflossen wird. Da die über  lappenden Enden des Bandes 7 voneinander mit       Hilfe    der     innern        Isolationszwischenlage    12 isoliert  werden, bildet das Band keine kurzgeschlossene Win  dung und     beeinflusst    das magnetische Feld der Wick  lung daher nicht.

   Deshalb besteht die Möglichkeit,       nachträglich    das Band 7 auf eine fertiggewickelte    Spule aufzubringen, ohne dass das Feld der Spule  eine wesentliche     Änderung    erfährt. In der gleichen  Weise wirkt das innere leitende Band 10 bei Über  spannungen, die über den     Anschlussdraht    9 auf das  innere Ende 8 der     Spulenwicklung    auftreffen. Die  Isolation des Bandes 10 gegen den innern Kern 2  ist schwächer als die des Wicklungsdrahtes, und ein  eventueller Überschlag nach diesem Kernteil geht  daher von dem Band 10 aus.

   Die     Abschmelzfestig-          keit    dieses Bandes ist höher als die des Wicklungs  drahtes, und wiederholte Überschläge vermögen die  schützende Wirkung des Bandes nicht wesentlich  herabzusetzen. Auch dieses Band bildet auf Grund  der     Isolationszwischenlage    14 keine kurzgeschlossene  Windung.  



  Man könnte entgegen dem Erfindungsgedanken  die leitenden Teile auch so anordnen, dass sie in  Reihe mit dem Wicklungsdraht geschaltet waren  und somit in normalem Betrieb ganz oder zu einem  wesentlichen Teil von dem normalen Wicklungs  strom durchflossen würden, indem z. B. die schüt  zenden elektrisch leitenden Teile aus einem ver  stärkten     Anschlussdraht    bestehen würden, der die  einem Überschlag am meisten ausgesetzten Stellen  einer Wicklung ganz oder zum grössten Teil decken  würde. Bei einer solchen Reihenschaltung wäre er  fahrungsgemäss das Risiko, durch einen Überschlags  strom von den leitenden Teilen nach den genannten  Stellen hohe induzierte Spannungen in den     Spulen-          wicklungen    zu erhalten, wobei die Spule durchbren  nen könnte, wesentlich höher.

   Diese Gefahr kann,  wie Versuche gezeigt haben, herabgesetzt werden,  wenn die leitenden Teile im Sinne des Erfindungs  gedankens im normalen Betrieb nicht an der Bil  dung der     Amperewindungen    der Spule teilnehmen,  so dass induzierte Spannungen zwischen dem schüt  zenden Teil der Spule und dem Rest der Spule bei  Überschlag nicht erhalten werden können. Dies kann  beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die  schützende Wicklung     bifilar    gewickelt ist.  



  Es ist nicht notwendig, sämtliche     Anschlussstel-          len    einer Wicklung mit schützenden, elektrisch lei  tenden Teilen der beschriebenen Art zu versehen.  In gewissen Fällen, wo man Grund hat, anzunehmen,  dass die Überspannungen nur an einem Wicklungs  ende auftreten, braucht nur dieses mit dem Schutz  versehen zu werden. Anderseits kann eine Spule aus  mehreren Wicklungen zusammengesetzt sein, von  denen jede mit einem, zwei oder mehreren An  schlüssen versehen sein kann. In solchen Fällen kann  es zweckmässig sein, mehr als zwei der Spulen  anschlüsse mit Schutzband oder Schutzwicklung zu  versehen. Weiterhin ist die Anwendung der Schutz  wicklung nicht auf Spulen für elektrische Zähler be  grenzt.

   Sie kann vorteilhaft für     feindrähtige,    Über  spannungen ausgesetzte Wicklungen auch in andern  Apparaten, z. B.     Messinstrumenten,    Relais oder der  gleichen, angewendet werden.  



  Die Erfindung ist auch nicht auf Spulen be  grenzt. Statt dessen kann die Erfindung auch bei Wi-           derständen    oder andern Elementen, die mit einer  oder mehreren     Wicklungen    versehen sind, Verwen  dung finden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Anordnung zum Schutz des Wicklungsdrahtes eines elektrischen Gerätes bei überschlag nach andern an oder in der Nähe der Wicklung liegenden Stellen, gekennzeichnet durch elektrisch leitende, mit den Anschlüssen der zu schützenden Wicklung gal vanisch verbundene, zwischen dieser und den ge nannten Stellen angeordnete Teile, die in normalem Betrieb kein Magnetfeld bilden und deren Isolation gegen die genannten Stellen schwächer und deren Festigkeit gegen Abschmelzung grösser ist als die des zu schützenden Wicklungsdrahtes. UNTERANSPRÜCHE 1. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die schützenden, elektrisch leiten den Teile nicht oder nur unbedeutend vom norma len Wicklungsstrom durchflossen werden. 2.

   Anordnung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schützenden, elektrisch lei tenden Teile bandförmig sind und die dem über- schlag am meisten ausgesetzten Stellen der Wicklung mindestens zum grössten Teil decken. 3. Anordnung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schützenden, bandförmigen elektrischen Teile mindestens eine ganze Windung bilden, wobei ihre einander überlappenden Enden voneinander isoliert sind. 4. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die schützenden, elektrisch leiten den Teile ganz oder zu einem wesentlichen Teil vom normalen Wicklungsstrom durchflossen werden. 5.

   Anordnung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die schützenden, elektrisch lei tenden Teile aus einem verstärkten Anschlussdraht bestehen, der die einem überschlag am meisten aus gesetzten Stellen einer Wicklung ganz oder zum grössten Teil deckt. 6. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die schützenden, elektrisch leiten den Teile nur an einem Teil der Wicklungsanschluss- stellen angeordnet sind.