DE308239C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi 308239 -KLASSE 21c. GRUPPE

in FREIBURG, Schweiz.

Elektrisches Ventil zur Abführung von Überspannungen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. Juli 1917 ab.

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Ventil zur Abführung von Überspannungen.

Zur Zeit sind schon elektrische Ventile mit einem oder mehreren Elementen bekannt, die

z. B. nach Fig. 1 ausgeführt sind. Mit einem hohen Widerstandet ist eine Anzahl-von Funkeristrecken in Reihe geschaltet. Die Elektroden e³ . .. e> sind durch Vermittlung von kleinen Kondensatoren c^z.. .c¹ mit einem gemeinsamen Leiter t verbunden, der an die eine Endelektrode e⁸ der Reihe angeschlossen ist. Die Wirkungsweise dieser Ventile ist im allgemeinen eine ziemlich gute; sie weisen jedoch gewisse Nachteile auf: Wenn die erste Funkenstrecke e¹-^² für einen Wert der Überspannung eingestellt wird, der nicht viel größer ist als die Netzspannung, so kommen sie zur Wirkung für geringe Spannungszunahmen — die z. B. von einem vorübergehenden Erdschluß gewisser Leiter des Netzes oder von der Gestalt der Kurve der E. M. K. des oder der dieses Netz speisenden Generatoren herrühren — und bleiben nachher in Tätigkeit, wodurch sie einen ständigen Erdschluß hervorrufen; dieser ist hemmend, für den Netzbetrieb und ihnen selbst schädlich, da sie im allgemeinen nicht so gebaut sind, daß sie ■ längere Zeit in Tätigkeit bleiben können. Falls dagegen die erste Funkenstrecke für

einen großen Wert der Überspannung eingestellt wird, so kommen sie nur schwierig zur Wirkung und leisten also nicht die erwarteten Dienste. Wenn sie im ersten Falle mit Schmelzsicherungen versehen werden, so werden sie durch diese zwar vor jedem von einer längeren Betriebsdauer herrührenden Schaden geschützt, aber auch vom Netz getrennt ; damit sie wieder zur Wirkung kommen können, müssen die. Schmelzsicherungen ersetzt werden, was eine Überwachung erheischt.

Der Erfindung gemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die Verbindung des gemeinsamen Leiters mit dem Netzleiter oder der Erde durch ein an sich bekanntes thermisches Mittel unterbrochen wird, wenn. das Ventil einige Zeit von einem »Strom durchflossen wird. Hierdurch werden die kleinen Kondensatoren c³...^ abgeschaltet, so daß die Ansprechspannung des Ventils erheblich zunimmt, ohne daß irgendein bedeutender Strom unterbrochen werden muß, und infolgedessen die Funken verlöschen. Hierauf wird die, Verbindung nach Ablauf einer gewissen Zeit wieder hergestellt, wodurch das Ventil wieder in den Anfangszustand versetzt wird. ■■■,·■■■.

Da ,zur· Herbeiführung der 'Schaltungsänderung kein starker Strom zu unterbrechen ist, so ist die Sicherheit der Ventiltätigkeit ge-

währleistet und trotzdem der Ventilbau ein einfacher.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ventils gemäß der Erfindung.
Die Länge der Funkenstrecke e¹-^² ist beliebig einstellbar. Die Elektrode e¹ steht mit 'der Erde T durch einen Leiter u in Verbindung, während die Elektrode e² mit der ersten Elektrode e^z einer Reihe von Funkenstrecken e³. . . e^s

ίο verbunden ist. Die letzte Elektrode e⁸ dieser Reihe steht durch einen sich um eine Achse b drehenden, _aus einer leitenden Masse bestehenden Hebel b¹ mit dem einen Ende eines z. B, aus Eisen bestehenden Hitzdrahtes a in Verbindung, dessen anderes Ende an einem feststehenden Punkte a¹ befestigt und durch einen Leiter ν mit dem hohen Widerstände R verbunden ist; dieser ist seinerseits am Leiter I des Netzes angeschlossen, von

ao welchem die Überspannungen abgeführt werden sollen.

Jede Elektrode e^s. . .<?' steht· mit dem einen Belag eines kleinen Kondensators c*. . .c¹ in Verbindung, dessen anderer Belag mit einem

-25 gemeinsamen Leiter t verbunden ist. Der Leiter t ist an einem feststehenden Kontakte g angeschlossen, mit welchem ein beweglicher, durch den Hebel b¹ getragener Kontakt/ in Berührung kommen kann. - Die Länge des Hitzdrahtes α ist so gewählt, daß bei Normaltemperatur die beiden Kontakte f, g trotz des Widerstandes einer Federt sich berühren.
Die Wirkungsweise ist folgende:
Bei der angegebenen Schaltung steht die Elektrode e¹ auf dem Erdpotential; die Elektrode e² sowie die andern Elektroden β³. . . β⁸ der Reihe stehen auf dem Potential des Netzleiters I durch Vermittlung der kleinen Kondensatoren, wenn die Kontakte./", g sich berühren. Zwischen den Elektroden e¹, e² springt ein Funke über, sobald die Spannung des Leiters I gegen Erde den Wert erreicht, für welchen die Ableitung erwünscht ist. Wenn angenommen wird, daß dieser Wert 10 000 V.

ist, so springt ein Funke von der auf dem Potential 10 000 stehenden' Elektrode e² auf die auf dem Potential 0 stehende Elektrode e¹ über. Der durchgehende Strom ist sehr schwach, da er den Kondensator c³ durchflie-Ben muß, infolgedessen ist der Spannungsabfall auf der Funkenstrecke e¹-e² ein kleiner und erreicht z. B. 500 V. Der Spannungsabfall im Widerstände ist ebenfalls klein infolge der kleinen Stromstärke; die Elektrode e^s steht daher ziemlich genau auf dem Potential 500 V., während die Elektrode e^l immer noch auf dem Potential 10 000 steht. Der Potentialunterschied zwischen den Elektroden e³ und e⁴ beträgt also 9500 V. Ein Funke entsteht nun zwischen diesen letzteren Elektroden, und die Elektrode e⁴ kommt auf das Potential 1000 zu stehen. · Ebenso springt ein Funke von e⁵ auf e⁴, dann von e⁶ auf e^s usw. über; jedesmal findet ein Spannungsabfall von 500 V. im entsprechenden Lichtbogen statt, wobei die Funken kaskadenförmig zwischen den Elektroden der Reihe entstehen. Die Elektrodenzahl der Reihe ist so gewählt, daß, wenn die Funken die vorletzte Elektrode e¹ erreichen, zwischen dieser und der Elektrode e⁸ ein genügender Spannungsunterschied übrigbleibt, um einen Funken entstehen zu lassen; dieser Spannungsunterschied kann z. B. ungefähr 2000 , oder 3000 V. betragen; dies entspricht.übrigens nicht der Zeichnung. Wenn alle Funken entstanden sind, so geschieht die Abführung der Überspannung unmittelbar durch den Widerstand R, die Elektrodenreihe e⁸. . . e¹ und den Leiter u zur Erde T.

Wenn durch die Abführung der Überspannung ein Strom entsteht, der stark genug ist und eine genügende Dauer hat, so erwärmt sich der Hitzdraht a, streckt sich und gestattet der Feder d, den Hebel δ¹ zu drehen, um den Kontakt / vom Kontakte g zu trennen. Der Leiter t hört auf, auf dem Potential des Leiters I zu stehen. Von nun an braucht das Element für seine Tätigkeit einen Potentialunterschied zwischen I und T, der viel größer ist als früher, da das Entstehen der Licht- 90 bögen nicht mehr durch die Wirkung der Kondensatoren erleichtert wird; wenn dieser viel größere Wert nicht vorhanden ist, so hören die Funken und somit die Verbindung des Leiters / mit der Erde auf.

Nach und nach wird der Hitzdraht kalter und kürzer und bringt schließlich den Kontakt f mit dem Kontakte g wieder in Berührung. Wenn der Überspannungswert, für welchen das Element eingestellt war, noch oder wieder vorhanden ist, so kommt das Element wieder zur Wirkung, hört nach Ablauf einer gewissen Zeit wieder auf zu wirken usw.

Infolge der gewählten Anordnung hört der Stromdurchgang durch das Ventil nach Ablauf einer gewissen Zeit selbsttätig auf, wodurch die Nachteile der · Ventilabnutzung oder eines ständigen Erdschlusses verschwinden; nach Ablauf einer weiteren Zeit wird das Ventil wieder selbsttätig in den Stand gesetzt, zur Wirkung zu kommen, wodurch der Nachteil der Notwendigkeit einer Überwachung entfällt, welche sonst nötig wäre, um es nach jedem Wirken wieder in Ordnung zu bringen, z. B. indem eine Schmelzsicherung ersetzt wird.

Das gewünschte Ergebnis kann auch statt durch Anwendung eines Hitzdrähtes durch eine andere thermische Wirkung erreicht werden, welche vom Durchgang des Stromes durch das Element herrührt.

Das Ventil kann auch mehr als ein Element besitzen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:
   _ Elektrisches Ventil zur Abfuhrung von Überspannungen mit einem oder mehreren Elementen, deren jedes eine mit einem hohen Widerstände in Reihe geschaltete, Anzahl von Funkenstrecken besitzt, deren Elektroden bis auf die an beiden Enden gelegenen Funkenstrecken durch Vermittlung kleiner Kondensatoren mit einem an die eine Endelektrode angeschlossenen gemeinsamen Leiter [t) in Verbindung stehen, dadurch- gekennzeichnet, daß die Verbindung des gemeinsamen Leiters (i) mit dem Netzleiter (bei e⁸) oder der Erde durch ein an sich bekanntes thermisches Mittel (Hitzdraht a) nach einer bestimmten Zeit unterbrochen wird (bei f, g), so daß infolge der Abschaltung der kleinen Kondensatoren (c³.. . c⁷) die Ansprechspannung des Ventils erheblich zunimmt und die Funken verlöschen, worauf nach Ablauf einer gewissen Zeit die Verbindung wieder hergestellt und dadurch das Ventil wieder in den Anfangszustand versetzt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.