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Gleichstromspannungsteiler ohne Leerlaufstrom. Zum Betriebe von Schwachstromanlagen
aus Gleichstromnetzen werden in der Regel Spannungsteiler verwendet, da sich der
Gleichstrom nur mit beweglichen Teilen umformen läßt. Ein solcher Spannungsteiler
muß aber ständig unter Strom stehen, wenn die Stromentnahme zu jeder Zeit möglich
sein soll. Damit der Leerlaufstrom möglichst klein bleibt, werden bekanntlich Sparwiderstände
verwendet, die bei Stromentnahme auf der Schwachstromseite durch Relais aus-und
eingeschaltet werden. Auch hierbei ist der Leerlaufstrom noch bedeutend, denn bei
einem solchen von nur 30 Milliampere und zao Volt Netzspannung werden etwa
58 Kilowattstunden im Jahre nutzlos verbraucht.
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Vorliegender Gleichstromspannungsteiler verbraucht keinen Leerlaufstrom,
ist jederzeit betriebsbereit, und die Stromentnahme kann für jede praktisch zulässige
Größe eingerichtet werden.
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In der Schwachstromtechnik wird ein gutes Hilfsmittel zur Betätigung
von Apparaten verwendet,. nämlich die Ladung und Entladung von Kondensatoren. Diese
Erscheinung läßt sich aber nicht ohne weiteres zum Einschalten von Spannungsteilwiderständen
verwenden, denn es ist nach den Vorschriften zur Bedingung gestellt, daß zu jeder
Zeit,
also auch zur Zeit der Einschaltung der chwachstrotnanlage,
nie mehr als 40 Volt S S
in die Schwachstromseite gelangen dürfen. Erfindungsgemäß
werden nun mehrere Kondensatoren in Reihe an die Netzspannung gelegt und das Relais
zum I?inschalten der Schwachstromapparate derart von einem Kondensator abgezweigt,
daß selbst beim Einschalten der Schwachstromanlage nie mehr als .Io Volt in dieselbe
gelangen können. Die Kondensatorenreihe bildet daher auch einen Spannungsteiler,
denn jeder Kondensator ist. im Augenblicke der Ladung oder Entladung einem Widerstände
gleich zu rechnen. Der vorliegende Spannungsteiler ist demnach folgendermaßen aufgebaut:
Die Teilungswiderstände, von «-elchen die Teilspannung zum Betriebe der Schwachstromanlage
abgenommen wird. sind in Ruhe stromlos; sie werden beim Schließen der Schwachstromanlage
durch ein Relais in an sich bekannter Weise eingeschaltet, welches zu diesem Zwecke
einen Strotustoß aus einem Kondensator von mehreren in Reilie geschalteten und ständig
unter Ladung stehenden Kondensatoren erhält. Das Relais wird dann durch eine Haltewicklung,
deren "Zweck ebenso nichts Neues ist, so lange in der Arbeitslage gehalten, als
die Stroinentnallme andauert. Hört dieselbe auf, so wird das Relais und die ganze
Einrichtung wieder stromlos.
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Die Einrichtung ist Schematisch in zwei Beispielen in Abb. i und 2
dargestellt.
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In Abb. i sind, angenommen bei 22o Volt Netzspannung, 5 Kondensatoren
1, 2, 3, :I, 5 nebst zwei Sicherheitswiderständen 6, 7, die auch fehlen können,
in Reihe an das Netz I' und E (Erde, geerdeter Mittelleiter) angeschlossen.
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Desgleichen sind Spannungswiderstände 8, 9 mit dein Netz V, E verbunden,
sie sind jedoch an den Kontaktstellen io, i i des Relais 13 offen. Die Wicklung
14 des Relais ist zwischen den Kondensatoren .I, 5 abgezweigt und nimmt ihren weiteren
Lauf über Wicklung 15 und Haltewicklung 16 des Relais 13 zur Schwachstromklemme
17. An h ist die Klemme 18 angeschlossen, während i9 ein beliebiger Schwachstromapparat
nebst Schalter 20 ist.
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Die Kondensatoren i bis 5 stehen also ständig unter Ladung; ein Strom
wird aber nicht verbraucht. Wird jetzt der Schalter 20, also die Schwachstromanlage,
geschlossen, so ergießt sich ein Entladestrom des Kondensators 5 über 14, 15, 16,
17, 20, i g, 18, E in die Schwachstromanlage; der Relaisanker 12 schlägt kurz an
und schaltet dabei die Teilwiderstände 8, 9 über r o, i i und Anker 12 ein. Sofort
erfolgt aber jetzt eine Strom- ', teilung von 12 über die Haltewicklung 16 und die
Schwachstromanlage 17, 20, i9, 18 und E: der Relaisanker 12 bleibt hängen und die
Teilwiderstände 8, 9 bleiben eingesch tltet. In der Schwachstromanlage fließt jetzt
ein Arbeitsstrom. Wird die Schwachstromanlage bei 2o wieder geöffnet, so verliert
zunächst die Haltewicklung 16, die ja in der Schwachstronrseite liegt, ihren Strom,
der Anker 12 fällt ab und schaltet die Teilwiderstände 8, 9 wieder aus - der Spannungsteiler
ist wieder stromlos.
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Das Spiel kann beliebig wiederholt werden, denn zur Ladung des Kondensators
5 gehört eine verschwindend kleine Zeit. Die Teilwiderstände 8, 9 sind nun so bemessen,
daß an den Klemmen 17, 18 nur eine Spannung bis höchstens d.o Volt abzunehmen ist.
Der Widerstand 9 kann auch regulierbar sein. Nach der Größe der Widerstände 8, 9
richtet sich selbstverständlich auch die Stromabgabe, die bis i Ampere und mehr
betragen kann. Die Einschaltung der Widerstände muß nicht in der Mitte (bei io,
i i), sondern kann auch am Ende (bei V) liegen.
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Da in die Schwachstromanlage nie mehr wie etwa 40 Volt gelangen dürfen,
so ist auch eine Spannungsteilung an der Kondensatorreihe vorgenommen. Es sind deshalb
mehrere Kondensatoren in Reihe geschaltet, so daß an dem einen Kondensator 5 nicht
mehr wie .4o Volt abnehmbar sind. Die Zahl derselben richtet sich nach der Netzspannung,
die Größe nach der Arbeitsfähigkeit des Relais.
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Beim Schließen der Schwachstromanlage wirkt nicht allein der Entladestrom
des Kondensators 5, sondern auch die Erhöhung der Ladespannung an den übrigen Kondensatoren
i bis d. infolge Entladung von 5, welche gleichfalls über das Relais 13 ihren Ausgleich
findet. Der Anschlag des Relais ist daher sehr kräftig.
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Das Relais 13 kann ein gewöhnliches oder ein polarisiertes sein; es
kann die Einschalt-und Haltewicklung gemeinsam auf Kernen oder getrennt besitzen.
Im letzten Falle wird vorteilhaft eine Kurzschlußwicklung neben oder über die Haltewicklung
gelegt, um den Anker in bekannter Weise festzuhalten, wenn in der Schwachstromanlage
Stromunterbrechungen durch Wecker mit Selbstunterbrechung stattfinden, Die Wicklung
1¢, i5 kann auch noch durch einen dritten Kontakt 27 vom Anker-i2 oder auf andere
Weise kurzgeschlossen werden, um Induktionsströme von der Wicklung 16 auf 14, 15
zu erzeugen, sobald Selbstunterbrecher in der Anlage vorhanden sind. Dadurch wird
der Anker 12 ebenfalls festgehalten.
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Über die Schwachstromanlage 17, 18 ist vorteilhaft ein kleiner Kondensator
21 zu
legen, um Funkenbildungen an Weckern mit Selbstunterbrechung
und hierbei gleichfalls das Relais 13 am Zittern zu verhindern. Ebenso könnte zur
Vermeidung von Funkenbildung ein Kondensator über die Kontakte to, ii geschaltet
sein.
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Die Sicherheitswiderstände 6, 7 dienen zur Vermeidung von Kurzschlüssen,
wenn ein oder mehrere Kondensatoren i -bis 5 schadhaft werden sollten.
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Die Schaltung der Abb-.2 unterscheidet sich von derjenigen Abb. i
nur dadurch, daß die Kondensatoren i bis 5 samt Teilwiderständen 8, 9 in Reihe an
das Netz V und E gelegt sind, und daß das Relais 13 beim Schließen der Schwachstromanlage
die Kondensatoren i bis 5 kurzschließt, bzw. über einen weiteren Teilwiderstand
26 schließt. Der Anker r2 ist in diesem Falle über eine Leitung 22 zwischen 5 und
9 angelegt, während die Haltewicklung 16 über eine Leitung 23 mit dem Kontakt i
i Verbindung hat. Die Wirkung ist die gleiche wie bei Abb. i. Die Kondensatoren
i bis 5 dienen jedoch beim Ausschalten der Teilwiderstände 8, 9, 26 gleichzeitig
als Funkenlöscher, wenn an den Kontakten io, i i Funken auftreten sollten.
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Da die Teilwiderstände 8, 9 für eine dauernde Stromentnahme nicht
vorgesehen werden, so ist ein Sicherheitsschalter einzubauen, welcher die Spannung
abschaltet, wenn die Belastung über eine bestimmte Zeit andauert, oder wenn an den
Schwachstromklemmen 17,i8 mehr als 40 Volt vorhanden sein sollten. Ein solcher Schalter
besteht vorteilhaft aus einem Metallstreifen 24 aus zwei verschiedenen Metallen,
z. B. Eisen, Messing, nebst einem eingeklinkten Schalthebel 25. Der Metallstreifen
24 wird nun direkt oder indirekt durch die Widerstände 8, 9 beheizt. Bei gefährlicher
Erwärmung dehnt sich dieser Streifen bekanntlich nach einer Seite, der Klinkenhebel
25 wird frei und schaltet die Spannung ab. Bei Kaltwerden des Streifens 24 ist der
Hebel 25 wieder einschaltbar. Diese Einrichtung ist aber an sich bekannt als thermischer
Sicherheitsschalter.
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Die in Abb. 1 und 2 wiedergegebenen Schalteinrichtungen können auch
beliebig andere sein, wenn das Merkmal der Einrichtung, daß das Relais durch den
Stromstoß aus Kondensatoren erregt wird, angewendet ist. Insbesondere könnte das
Relais so geschaltet werden, daß die beste Wirkung er- ' zielt wird.
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Der Gleichstrom kann sogar in Wechselstrom niedriger Spannung umgewandelt
wer-Zen, wenn ein Selbstunterbrecher nebst Induktionsspule für 8, 9 vorgesehen wird.
Ratsam ist diese Sache jedoch nicht.
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Um das Relais 13 mit seinen Kontakten bei besonders höher Strornentnahme
nicht zu stark zu belasten, können durch ein zweites kräftiges Relais weitere parallele
Teilungswiderstände eingeschaltet werden. Zu diesem Zwecke wird der Widerstand 8
oder 9 als Relais ausgebildet.
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Der vorliegende Spannungsteiler ist sehr einfach und erfüllt seinen
Zweck in vortrefflicher Weise.