DE193282C

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Publication number: DE193282C
Application number: DENDAT193282D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

— M 193282 -■ KLASSE 21 c. GRUPPE

MANU STERN in GLEIWITZ, O.-S.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. Dezembur 1906 ab.

Bekanntlich ist die Schlagweite elektrischer Entladungen in hohem Maße von der Gestalt der Elektroden abhängig, wobei bei Anwendung zweier verschieden gestalteter Elektroden

/.■die Schlagweite noch von der Richtung der Ladung beeinflußt wird. So ist z. B. bei Anwendung einer flachen und einer spitzen Elektrode für dieselbe Spannung die Schlagweite größer, wenn die Spitze Kathode ist,

ίο als wenn die Spitze als Anode benutzt wird.

' Eine solche unsymmetrische Funkenstrecke ist also gewissermaßen polarisiert, . da sie der Entladung in einer bestimmten Richtung größeren Widerstand bietet als in anderer Richtung.

Diese Eigenschaft unsymmetrischer Funkenstrecken wird gemäß vorliegender Erfindung ■ dazu benutzt, um bei schwingenden Entladungen den Funken sofort zum Erlöschen zu bringen, indem durch Anwendung zweier Sätze unsymmetrischer Elektroden und entsprechend großen Durchschlags weiten für die beiden Entladungsrichtungen besondere Stromwege geschaffen werden, so daß das durch die erste Entladung bereits ionisierte Dielektrikum durch den umkehrenden Strom nicht als Brücke benutzt werden kann, sondern es muß die Spannung, wenn sie hierzu noch hoch genug ist, die zweite Funkenstrecke durchschlagen, und da indessen die Ionisierung in der ersten Funkenstrecke verschwunden ist, so kann diese bei abermaligem Wechsel der Spaiinungsrichtung nur dann durchschlagen werden, wenn die Spannung noch immer die unzulässige Höhe besitzt.

Die Wirkung der unsymmetrischen Elektroden kann noch dadurch in hohem Maße 40

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erhöht werden, daß in den beiden parallelgeschalteten Fjnkenstrecken noch je eine Hilfselektrode in an sich bekannter Weise derart angeordnet wird, daß sie mit der einen Hauptelektrode durch einen großen Ohmschen Widerstand oder eine Kapazität verbunden ist, aus der anderen Hauptelektrode aber, aus welcher die Entladung im betreffenden Zweige ausgehen soll, einen Hilfsfunken zieht. Durch die Hilfsfunker.strecken werden die Hauptfunkenstrecken so stark polarisiert, daß gegebenenfalls voj einer unsymmetrischen Gestaltung der Hauptelektroden abgesehen werden kann und bloß die Elektroden der Hilfsfunkenstrecken unsymmetrisch ausgebildet * werden müssen.

Da die oben beschriebenen Funkenstreckenpaare die Eigenschaft besitzen, daß jede einzelne ihrer Funkenstrecken immer nur Entladungen derselben Richtung, also immer gleichgerichtete Ströme führt, so können behufs Unterstützung der Funkenlöschung auf jede einzelne Funkenstrecke immer gleichgerichtete Magnetfelder zur Einwirkung gebracht werden, welche den Entladungsbogen immer nach einer Richtung zu ausblasen werden. Diese Magnetfelder können natürlich von jeder Gleichstromquelle oder sonst von permanenten Magneten erregt werden. Der Hauptvorteil dieser Art magnetischer Funkenlöschung besteht darin, daß sie eine solche ohne schädliches Einschalten einer verhältnismäßig hohen Reaktanz in den Entladungsstromkreis ermöglicht.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsarten der neuen Einrichtung schematisch dargestellt. ..

Fig. ι ist die einfachste Form der Einrichtung. L ist eine der zu schützenden Hochspannungsleitungen und E ist die Erde oder eine andere Leitung. Von Leitung L führt die Leitung D durch den Widerstand W 7M zwei parallelgeschaltcten Funkenstrecken A-A¹ und B-B¹ und von diesen zur Erde E. Die Elektroden sind in der Zeichnung im Querschnitt dargestellt; man hat sich dieselben in

ίο Gestalt von Hörnern, nach Art der Hörnerblitzableiter zu denken, damit die Flamme nach oben geführt und zum raschen Erlöschen gebracht wird. Zur Erhöhung des Luftzuges können in bekannter Weise Mantel angeordnet werden. Die Hörnergestalt ist jedoch nicht unerläßlich; es können auch beliebige bekannte Mittel angewandt werden, um ein rasches Erlöschen des Bogens zu unterstützen. Es ist vorteilhaft, die beiden Funkenstrecken durch eine isolierende Zwischenwand S voneinander zu trennen. Diese Zwischenwand kann zugleich den einen gemeinsamen Pol der obengenannten, immer gleichgerichteten Magnetfelder enthalten, deren magnetische Kreise durch die beiden anderen Pole N, N geschlossen sind.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, hat die eine Elektrode je eines Elektrodenpaares (also die Elektroden A und B¹) einen kreisförmigen Querschnitt, wogegen die beiden anderen Elektroden einen eiförmigen Querschnitt haben. Diese Gestalt ist jedoch nicht bindend; es kommt bloß darauf an, daß an den gegeneinander gekehrten Seiten die beiden einander gegenübergestellten Elektroden möglichst verschiedene Krümmungshalbmesser aufweisen, wie z.B. in Fig. 2. Für größere Stromstärken ist wegen der besseren Kühlung je-

j0! doch der Querschnitt nach Fig. 1 vorteilhafter.

Tritt zwischen der Hochspannungsleitung und der Erde ein unzulässig hoher Potentialunterschied auf, so wird die Spannung bei Erreichung eines gewissen, von der Entfernung der Elektroden A-A¹ bzw. B-B¹ ab-• hängigen Wertes die eine der beiden Funkenstrecken, durchschlagen. Infolge der unsymmetrischen Anordnung der Elektroden in den beiden Zweigen wird je nach der Richtung des Potentialabfalles die Durchschlagsspannung der einen der beiden Funkenstrecken früher erreicht werden und die Entladung entweder zwischen A'. und A oder aber zwischen B und B¹ erfolgen. Auf Grund der bisherigen 'Erfahrungen kann man annehmen, daß stets die Elektrode mit geringerem Krümmungshalbmesser als Kathode wirken wird. Nehmen wir an, daß die erste Entladung zwischen A^l-A erfolgt war, also A¹ Kathode war, so wird bei · Umkehrung der Richtung der Spannung die Strecke B-B¹ für die Entladung einen bequemeren Weg bieten, weil letzt B die Rolle der Kathode übernimmt. Zwischen B-B¹ wird aber eine Entladung nur dann erfolgen, -wenn die Spannung das zulässige Maß noch immer überschreitet. Ändert sich nun die Richtung der Spannung ' abermals, so ist inzwischen die Ionisierung der Luft zwischen den Elektroden A-A¹ zum großen Teil verschwunden, teils weil die ionisierte Luft weggeblasen worden, teilweise aber, weil die Dissoziation sich vermindert hat. Es kann also eine abermalige Entladung zwischen A-Α^λ nur dann erfolgen, wenn die Spannung noch immer unzulässig hoch ist.

Es ist also klar, daß durch Parallelschaltung der beiden entgegengesetzt polarisierten Funkensirecken verhindert wird, daß eine vorhergehende Entladung das Zustandekommen weiterer Entladungen begünstigt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, können in jedem Zweige auch mehrere Funkenstrecken· durch Anordnung je einer Reihe Elektroden A, A\ A², A³ bzw. B,B^[,B²,B³ in Reihe geschaltet werden, wobei jede einzelne Teilfunkenstrecke durch unsymmetrische Gestaltung der gegeneinander gekehrten Seiten der Elektroden in der gleichen Richtung polarisiert ist.

Fig. 4 zeigt die Anordnung der Hilfsfunkenstrecke, bei welcher in der Nähe der Elek-' ±\ troden A¹ und B die Hilfselektroden α bzw. b angeordnet und durch große Ohmsche Widerstände η', W mit der anderen Elektrode A bzw. B¹ verbunden ist.

Es ist hierbei aus bereits erwähnten Gründen vorteilhaft, die Elektrode A¹ bzw. B derart zu gestalten, daß sie, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, gegen die Hilfselektroden einen geringeren Krümmungshalbmesser aufweisen als die Hilfselektrode, so daß auch die Hilfsfunkenstrecken polarisiert sind, während die gegeneinander gekehrten Flächen der Hauptelektroden den gleichen Krümmungshalbmesser besitzen kön- · nen. In Fig. 5 sind außerdem die Ohmschen Widerstände jv, rv durch Kondensatoren c, c ersetzt.

Die Wirkungsweise dieser letzteren beiden Anordnungen ist die folgende:

Tritt eine Überspannung in der Leitung L auf in dem Sinne, daß die Elektroden A, B z. B. negativ geladen werden, so wird ein Funken zwischen den Elektroden b-B¹ überspringen und eine kleine Entladung durch den großen Widerstand w bzw. durch den Kondensator c erfolgen. Sobald die Entladung eingeleitet ist, wird der Funken den einen großen Widerstand bietenden Weg verlassen und auf die Elektrode B¹ überspringen, so daß die Hauptentladung nunmehr zwischen den Elektroden B-B¹ erfolgt.

Durch Einschalten dieser HiIfsfunkenstrecke kann die Entfernung der ' Elektrode A-A¹

bzw. B-B¹ bedeutend vergrößert werden, so daß die Bildung eines stehenden Lichtbogens sicher verhindert wird. Im übrigen wirken die beiden parallelgeschalteten Funken strecken A-A¹ und B-B¹ so, wie dies auf Grund der Fig. I beschrieben worden ist.

Auch die mit Hilfselektroden ausgestatteten Funkenstrecken können in einer der Fig. 3 entsprechenden Weise in Reihe geschaltet werden, wie dies aus Fig. 6 ohne weiteres verständlich ist. Der eine Zweig ist hier beispielsweise mit Widerständen w, der andere mit Kondensatoren c für die Stromkreise der Hilfsfunkenstrecken ausgestattet.

Selbstverständlich können auch alle wie immer gearteten Ausführungsformen der neuen Ausgleichseinrichtung mit den auf Grund der Fig. ι beschriebenen stets gleichgerichteten Magnetfeldern versehen werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Eine Überspannungssicherung für elektrische Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei durch Anwendung unsymmetrisch gestalteter Elektroden in entgegengesetztem Sinne polarisierte Funkenstrecken parallel zwischen denjenigen Punkten eingeschaltet werden, zwischen denen der Ausgleich der Überspannungen erfolgen soll.

2. Eine Überspannungssicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegeneinander gekehrten Flächen der Elektroden verschiedene Krümmungshalbmesser besitzen.

3. Eine mit Hilfsfunkenstrecken versehene. Oberspannungssicherung·, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei mit symmetrischen oder mit asymmetrischen Elektroden nach Anspruch 1 versehene Funkenstrecken vorhanden sind, deren Hilfsfunkenstrecken durch Anwendung asymmetrisch gestalteter Elektroden in entgegengesetztem Sinne polarisiert sind.

4. Eine Überspannungssicherung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Hauptelektrode gleichzeitig die Elektrode mit geringerem Krümmungshalbmesser der Hilfsfunkenstrecke bildet.

5. Eine Überspannungssicherung nach Anspruch I, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden parallelgeschalteten Zweige der Ausgleichseinrichtung aus mehreren hintereinandergeschalteten, in dem gleichen Sinne polarisierten Funkenstrecken bestehen.

6. Eine Oberspannungssicherung nach Anspruch 1 bis 5 mit magnetischen Funkenblasefeldern an den einzelnen Funkenstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß diese Funkenblasefelder nicht durch den Entladungsstromkreis, sondern durch einen besonderen Gleichstromkreis erregt bzw. durch Stahlmagnete erzeugt werden und stets der durch die betreffende polarisierte Funkenstrecke bestimmten Entladungsrichtung entsprechend gerichtet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

m.in. GEDKUCiiT in der hkichsdhuckeuisi.