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Schaltungsanordnung zur Speisung, von Schwachstromapparaten oder Schwachstromanlagen
aus einer Starkstromleitung über einen Spannungsreduktor. Es ist bereits vorgeschlagen
worden, Schwachstromapparate aus Starkstromleitungen zu speisen, indem man einen
Spannungsreduktor, beispielsweise eine Glimmlichtröhre oder Glimmlichtlampe, vorschaltet.
Das Entladungspotential der Glimmlichtröhren ändert sich nur wenig mit der Belastung,
so daß auch bei ganz niedriger Stromstärke kein nennenswerter Anstieg der Spannung
auf der Schwachstromseite eintritt. Infolgedessen werden die Kontakte der Schwachstromapparate
nicht stärker abgenutzt, und es reicht auch die Isolierung aus. Von der Verwirklichung
dieses Vorschlages hat man jedochAbstand genommen, weil Stark- und Sehwachstromseite-
doch nicht vollständig voneinander getrennt sind, so daß infolge eines Kurzschlusses
in der Glimmlichtröhre oder zwischen deren Zuleitungen die volle Starkstromspannung
an der Schwachstromseite liegen würde, wodurch nicht nur diese beschädigt werden
kann; sondern.auch infolge der -unzureichenden Isolierung ein Übergang des Stromes
auf benachbarte Leiter möglich ist.
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Gemäß der Erfindung wird dieser Gefahr dadurch begegnet, daß dem Schwachstromapparat
eine elektrolytische Zelle oder elektrolytische Batterie mit kleinem inneren Widerstand
parallel geschaltet wird, welche den überschüssigen Strom im Falle eines Kurzschlusses
auf der aufnimmt und dadurch verhindert, daß die Spannung auf der Schwachstromseite
über .den zulässigen Wert ansteigt. Die gegen!elektromotorische Kraft der Zelle
oder Batterie soll größer als der Unterschied zwischen Starkstrornspannung und Entladungspotential
- der Glimmröhre, mindestens aber so groß wie die normale Klemmenspannung der Schwachstromanlage
sein. Bekannt ist die vorliegende ,Schaltung reit einer Sammlerbatterie an Stelle
der elektrolytischen. Vorliegend kommt aber ein wesentlicher Unterschied dieser
beiden Batteriearten zur Geltung. Elektrolytische Zellen haben im Gegensatz zu Sammlern
keine Kapazität, sie nehmen keine Ladung auf und 'können daher auch keine abgeben;
sie haben keine elektromotorische Kraft, sondern setzen dem Stromdurchgang nur eine
gegenelektromotorische Kraft entgegen. Daraus ergibt sieh der wesentliche Unterschied
in der Wirkungsweise, nämlich d@aß die elektrolytischen Zellen stromlos sind und
lediglich die Funktion einer Quersicherung haben, die nur dann Strom hindurchläßt,
wenn der Spannungsreduktor kurzgeschlossen ist, so daß die Spannung an den Klemmen
der Batterie höher.wird als der höchste Wert, den ihre gegenelektromötörischeKraft
annehmen kann.
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Bei ordnungsmäßigem Betrieb ist .die elektrolytische Batterie stromlos,
sie verursacht daher auch keine Energieverluste, wie eine Pufferbatterie. Die Wirkung
der elektrolytischen Zelle kann verglichen werden mit der eines Sicherheitsventils
in einer hydraulischen, pneumatischen oder' Dampfleitung; während die Wirkung einer
Pufferbatterie mit derjenigen eines Windkessels zu vergleichen wäre. Da die elektrolytische
Zelle oder Batterie stromlos ist, bedarf sie keiner Wartung. In eine der beiden
Zuleitungen wird ein beliebiger Höehstströmausschalter, beispielsweise
eine
Schmelzsicherung, eine niedervoltige Glühlampe o. dgl., eingeschaltet. Diese bewirkt
nicht nur die Abschaltung der Schwachstromseite von der Starkstromseite, bevor irgendeine
Beschädigung eingetreten sein kann, sondern vor allem die Abschaltung der elektrolytischen
Zelle oder Batterie.
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In der Zeichnung ist die Schaltungsanordnung nach er Erfindung schematisch
dargestellt. S ist ein Schwachstromapparat bzw. eine Anlage für Schwachstrombetrieb,
E die parallel geschaltete elektrolytische Zelle oder elektrolytische Batterie.
A und B sind die beiden Starkstromleitungen. Von der Leitung A führt die Leitung
3 über die Glimmlichtröhre oder Lampe G, die Leitung 2 und den Widerstand R zu einem
der Pole der Batterie E und von der Leitung B die Leitung i über den Höchststromausschalter
I. zu dem zweiten Pole. Der Widerstand R hat den Zweck, die Glimmlichtröhre G vor
Beschädigung durch Kurzschluß der Schwachstromseite zu schützen. Er kann gleichzeitig
als Regelwiderstand ausgebildet sein. Bei normalem Betrieb ist der Spannungsabfall
in dem Widerstand R klein, wird aber auf ein Vielfaches erhöht, wenn in der Glimmlichtröhre
G oder zwischen den Leitungen 2 und 3 ein Kurzschluß entsteht.
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Die Wirkungsweise dieser Schaltung wird am besten an einem Zahlenbeispiel
erläutert. Die Schwachstromanlage sei für eine Betriebsspannung von 25 Volt eingerichtet,
die Netzspannung betrage 22o Volt, die Zündspannung der Glimmlichtröhre 195 Volt,
ihre Brennspannung 185 Volt, der Widerstand der Schwachstromanlage i ooo Ohm, ihre
normale Stromstärke demnach o,o25 Ampere. In dem V orschaltwiderstand R muß eine
Spannung von 22o - (185 -[- 25) =1o Volt vernichtet werden, sein Wert muß demnach
10 : 0;025 _- 4oo Ohm betragen. Die gegenelektromotorische Kraft der Batterie soll
größer sein als der Unterschied zwischen der Netzspannung und der Brennspannung
der Glimmlichtröhre, also größer als 22o- 185 = 35 Volt. Diesen Zweck würde eine
Batterie von 21 Zellen mit Kohleelektroden in einem wäßrigen Elektrolyten erfüllen,
deren gegenelektromotorische Kraft 21 - 1,7 - 35,7 Volt betragen würde. Ihr innerer
Widerstand sei i Ohm. Im Falle eines Kurzschlusses zwischen 2 und 3 kann die Spannung
der Schwachstromseite nicht wesentlich über 35,7 Volt ansteigen, :da die
Klemmenspannung der Batterie nur um den Betrag des Ohmschen Spannungsabfalles höher
ist als ihre gegenelektromotorische Kraft. Vernachlässigt man die geringe Stromstärke
in S, so ergibt sich die Stromstärke in R zu (22o - 35,7) (400 + i) - etwa 0,43
Ampere, die Zunahme der Batteriespannung zu 1 #o,43 = 0,43 Volt, die Klemmenspannung
der Batterie demnach zu etwa 36;2 Volt und die Zunahme der Stromstärke in dem Schwachstromapparat
zu (36,2,- 25) : r ooo - etwa o,oii Ampere oder rund 44 Prozent, gegenüber
einer Zunahme von 540 Prozent ohne die Batterie.
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Spricht der Höchststromausschalter bei einem Strom von etwa o,2 Ampere
an, so tritt selbst diese geringe Zunahme des Stromes auf der Schwachstromseite
nur während Bruchteilen einer Sekunde auf. Die Induktivität der meisten Schwachstromapparate
wirkt noch verzögernd auf den Anstieg der Stromstärke ein. Ist die Selbstinduktion
zu gering oder überhaupt nicht vorhanden, so kann eine Drosselspule zwischengeschaltet
oder der Widerstand R als Drosselspule ausgebildet werden. Ohne die Batterie E würde
im Kurzschlußfalle die Stromstärke bis auf 22o : (1 000 + 400) = etwa o,16
Ampere ansteigen, der Höchststromausschalter überhaupt nicht ansprechen, die Schwachstromseite
dauernd mehr als sechsfach überlastet sein und die - Klemmenspannung- o,16 X i ooo
= i 6o Volt werden.
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Der Widerstand R kann gleichzeitig als Höchststromausschalter ausgebildet
werden. In den angeführten Beispiel würde eine Glühlampe für 50 Volt und
5 Watt mit einem Widerstand in kaltem Zustand von .etwa 400 Ohm den angestrebten
Zweck erfüllen.
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Im Falle eines größeren Stromverbrauchs der Schwachstromanlage verwendet
man naturgenäß an Stelle einer einzigen Glimmlicht röhre deren mehrere, bei Wechselstrom
Gleichrichter, wenn die Eigenart der Schwachstromapparate es erfordert.