DE395079C - Vorrichtung zum Betrieb von Schwachstromanlagen mittels Niederspannungs-starkstromnetze unter Benutzung einer parallel zur Schwachstromanlage liegenden Entladungsroehre - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Betrieb von Schwachstromanlagen mittels Niederspannungsstarkstromnetze unter Benutzung einer parallel zur Schwachstromanlage liegenden Entladungsröhre. ' Die Erfindung betrifft eine Schaltu#ng, welche es gestattet, den Strom zum Betrieb von Klingeln oder anderen Schwachstromapparatfn aus einem Niederspannungsstarkstromn#etz unter Vorschaltung von Widerständen zu entnehmen. Hierbei war es mit Rücksicht auf die Belastungsschwankungen in der Schwachstromanlage bisher schwierig, die Spannung an den Klemm-en des Schwachstromnetzes stets in der gewünschten Höhe

  züi halten, und es bestan41 bei Anwendung

  von sogenannten

  dere die Gefahr, (laß die Spannung in (IL-iii-

  jenigen Teile, dein die Schivachstroinanlage

  parallel geschaltet ist, züi holie Werte er-

  reichte. Diesen trhelstand beliebt die vorLie-

  "ende Erfin(Iiiii- dadurch, daß sie denjenoi-

  #IIell Zweig des Spanntingsteilers, dem die

  Schwachstronianlage parallel geschaltet wird,

  durch eine l#,iitla.(Iiiiig";rÖ]ire ersetzt, in wel-

  eher ein 1.ichtbogen von geringer Spannung

  unterhalten wird. Dieser bem,irkt, daß (lie

  Spannung in der Schwachstromanlage den zu-

  1 ässigen Wert niemals überschreiten kann.

  F's bist zwar bereits vorgeschlagen worden,

  (-iliiiiiii,eiitia,(luii-",sri')hreii zür Konstantlialtung

  von Spannungen 7ti benutzen, doch kann es

  .,ich (Iahei iiiiiiier nur um "erin-e nutzbare

  Stromstärken handeln, die einer solchen Vor-

  richtiung entnoinnien. werden U#iiiien. Abge-

  davon, ist die Spannung an den Klein-

  inen einer Gliiiiiiietitla,Iiiii".sri)lire selbst I>ci

  VerwenrIum, von E-delgasen und Alkaliinetall-

  l#

  el.el,trG,1-en für den hier gedachten Zweck zu

  hoch. Verwendet man je,I(icli die Lichtboggen-

  entladung in einer init ver-

  dampfbarer Kathode, so zeigt ;Ich an den

  Kleininen, falls die l-.lek-tro#leii einen vor-

  hältnismäßi- -erin-en Abstand voneinander

  haben, eine ziemlich gleichbleibende, gegebe-

  nenfalls unter 20 VOlt liegen-le Brennspan-

  nung (le#; Lichtbogens, wobei die Stromstärke

  zwischen Beträgen von mehreren Anipere bis

  lierunter zu Bruchteilen von einem Ainpere

  ge.i111dert %%-erden kann. Diese Tatsache wird

  gemaß der Erfindung für den Betrieb von

  Schwachstroinanlagen angewenIet, welche

  einen erliebfichen #troniverbrauch aufweisen.

  Das Wesen der l#'rfiii(Itiii" un,1 ein Ans-

  führungsheispiel derselhen ist in den Abb. i

  bis 2a näher veranschaulicht. Abb. i enthält

  Iie "run,(Isät.z1,icli,e Schaltung. In den Ab-

  bildungen bedeuten 1 UM 2 die Starkstroin-

  leiter, von denen 2 iii:it der Erde verbunden

  sei. Zwischen bei,Jen Starkstroniloitern ist

  in Reihe init einein# Wi(lerstand 3 die Licht-

  1)(-#-enrölire4 eingeschaltet. Bei der als Bei-

  spiel angegebenen Polung der Starkstrom-

  leiter inuß 5 (Iie AncKle, 0 die Kathode sein.

  Die R5hre enthält eine Edeligasfüllung inx1 als

  K,itlio#leil-s,Lil)staiiz eine leicht verIampfbare

  Legiertiiig oder ein Metall inehr (yler weniger

  clektropositiver Art. lin Sehenschluß zu den

  Klemmen (1,er Röhre fiegt der veränderliche

  Bulastungswiderstand 7, welcher an Stelle der

  züi ]>--treibenden Schmmclistroinapparate ge-

  (lacht ist. Es wird gefordert, (laß an den

  Klemmen voll 7 unabhängig von dein seiner

  Einstellung ent.sprechenden StromItirchgan,-

  ets eine reduzierte, 40 VOlt nicht ül>erschre.i-

  teii(le Spannung herrschen soll. Die#se For-

  derung wird dadurch erfüllt, (laß in der

  Röhre-1 bei genügend geringem Abstand der

  E.lektroden imd 6 ein Lichtbo,-len unterhal-

  tcli wird. Man kann gegebenenfalls fl:ie Span-

  nung dieses Lichthogens sogar bis unter

  io Volt, herunterdrücken. Solange der Licht-

  bogen aufrechterhalten wird, ka im die Span-

  nung an -den Klemmen (los '#Viderstalldes 7

  nicht über die angegebene Grenze steigen.

  Z,

  ,X.ii#"eiloillill'ell, die Lichtbogen:spannting in der

  b

  1-,-titla(Iiiiigsri;lire4 betrage im Mittel 2o Volt.

  so inuß der WEIerstand 3 unabhänggig von

  dein Stroindurchgang den Rest der 'Stark-

  stroinspannung, also bei iioVolt -',Zetzspaii-

  nung 90 Volt, aufnehmen. Hat 3 einen Wi,ler-

  stand von beispielsweise 6o Obin, so wird.

  wenn 7 prakbisch unen,11ich groß eingestellt

  ist, die Sironistärke in der

  =-. 1,5 Anipere betragefi. 'Vermindert

  man den Wert voll 7, so fließt cill Neben-

  schlußstroin durch letzteren, und #die Licht-

  bogenröhre erhält einen entsp rechencl gerin-

  geren Anteil von dein 1,5 Ainpere betragen-

  den. Gesanit.strom, der durch 3 fließt. Wür--le

  inan beispielsweise in 7 einen Betriebsstroin

  von i,o Ampere annehmen, so würde flie Ent-

  ladungsstroinstürke in 4 nur noch o,_5 Ampere

  betragen. Die Einrichtung gestattet also die

  Hiitnahme erhebficher Stromstärken im -"Ze-

  benschluß zur Lichtbogenröhre bei im Mittel

  konstanter Spannung

  \Zatürlich darf die Stromstärke in der

  1-icliti)ogeiirFilire nicht so weit sinken, daß die

  Lichtbogenentla,hing in eine Glinmientla,hing

  #cm hoher Spannung umschlägt. Unk dies züi

  verhüten, inuß bei der praktischen Ausfüh-

  rung der dafür gesorgt werden,

  daß che cr

  genügende Stromstärke entweder

  durch H,ilfsistri3ine o#rler auf irgeii,leiiie an-

  Z,

  dere Weise in der Entladungsröhre aufrecht-

  erhalten auch werin rlie Stronibelastung

  l#

  der Schwachstroinanlage sehr groß ist, oder

  aber inain sorn "e:inäß der Schalttin- nach

  Abb. 2 dafür, daß bei Uiitersclireittl#ii", der

  zur A.tifrechterlialtung des Lichtboggens iint-

  Stroin,stärke in 4 flie Verbin hing

  mit. Ader Schwachstronianla!-e selbsttäti- auf-

  2 gibt ein Beispiel für die Ausfiffi-

  e.iiier solchen Schutz-

  schaltung und enthält zugleich diejenigen

  Schaltmittel, welche bei Intätigkeitsetzung

  .der Schwachstromanlage das selbsttätige

  Atisi#)seii der - Lichtboggenentla-dung in der

  'i«llre 4 bewirken. Die Erfiil#rliin- beschränkt

  l x ) el

  sich,je#loch nicht auf (Iie angegebene Schal-

  tung, son#dern inacht sinngemäß von allen an-

  deren Schaltungsmöglichkeiten Gebratich, die

  man bei Vorrichtungen für den geIachten.

  Zweck, z. B. bei len auf Spannungsteiliung

  Lerubenden Einrichtungen, bi-sher bereits be-

  nutzt hat. -Nach 2- liegt die Schwachstronianla(re, welche durch die beiden Wecker 8 und 9 und die beiden Schalter i o und i i dargestellt ist, im -Nebenschluß zu einem lioll en Widerstand 17. Durch diesen Widerstand fließt ein geringfügiger Leerlatifstrorn auf (lern #Vege von i über eine kleine Glimmentlarlungsröhre 14 und die Windungen eines Schaltrelais 15. An Stelle der Glimmentladungsröhre 14 könnte auch ein hoher Widerstand oder ein entsprechendes Mittel beiitit7t werden, ohne (las Wesen der Erfindun- zu berühren. Die Gliminentladtin-sr511re 14 hat den 'Vorteil, (laß bei Beschädigung von 17 das Auftreten der Starkstromspannung an den Klemmen der Schwachstronianlage vermieden wird, da sie den (rri;ßteii Teil der -Netzspannung vermöge ihrer Ventilwirkung a.bdrosselt, wie (lies bekannt ist. Die Verhältnisse sind bezüglich 14, 15 -und 17 so einreguliert, (laß der in ifließende Ruhestroim nicht ausreicht, um den von 15 gesteuerten Schalter 12 zu schließen. Dies tritt erst ein, wenn durch Stroinschluß in der Schwachstromanlage der Widerstand 17 mehr oder weniger kurzgeschlossen wirfl, (la dann die Stromstärke in den Windungen von 15 ansteigt. Ist der Schalter 12 gesc#hlossen, so setzt bei geringem Elektrodenabstand in der Lichtbogenröhre 4 üin von i über 3, 12, Spule 13 und Röhre 4 nach 2, fließender Lichthogenstrom ein. Die Spule 13 ist 30 1)el-nessen, ,laß durch ihre Erregung der Schalter 16 nur flann geschlossen wird, wenn die Stronistärke ausreicht um in 4 die Lichtbogenentla dung aufrechtzuerhalten. Schlägt durch züi große Stromentziehung -der Lichtbogen in die Glininientladung um, so sinkt infol-edes diabei herrschenden höheren Widerstandes b in der l#--iitl;aclungsröhre die Stromistärke in 13 so Z, weit, daß die Verbindung bei 16 unterbrochen wird. In dieser Anordii-Liiig liegt also ein Schutz für die Schwachstromanlage, der das Auftreten einer zu hohen Spannung verhin-(lert. Ist durch die Lichtbogenentladtaig in 4 1nittels Spule 13 und Sclmltanker 16 die Lichtbogenspannung an den Klemmen der Schwachstromanlage hervorgerufen, so erhält diese,ihren Betri#ebsstrom mit reduzierter Spannung so latige, wie die Schwachstromanlage eingeschaltet ist. Hört dies auf, so inuß dafür gesorgt werden, daß nunmehr duch der Lichtbogen in der Röhre- 4 selbsttätig gelöscht, wird. Dies geschieht dadurch, daß in rlen Weg des durch 15 fließenden Stromes nunmehr wiederum allein der hohe Widerstaiii".l 17 eingeschaltet ist, der die Stromslärke so weit herabsetzt, daß der Schalter 12 sich öffnet. Der Weg über 16, 13 und 4 kommt für den durch 14 und 15 fließenden Hilfsstroni nicht in Betracht, da bei Öffnung des Sch-wachstromverbraucherkreises die Gegenspannung des in 4 herrschenden Lichtbogenis dies verhindert und sogar löschend auf -lie Glimmentladlung in 14 wirkt. Die Einstellrung idieser Verhältnisse ist leichter, wenn .nan die Abzweigung der Zuführung zur Glimmstrornröhre 14 längs (los Widerstaii--les 3 verschiebhar vorsieht. Zur Vervollkomlunung der Schaltung kann in die zwischen 1:2 tind 13 ab"re7N#,ei,-te Leittin- nach 16 eine An-zahl Windungen als Hilfswicklung ZD eingeschaltet g werden, welche im gleichen Z, Sinne wie die Rela-iswindting 15 auf 12, wirken. Man kann dann die Einstellung so vornehmen, daß der Glirninstrom in 14 beim 17,insietzen des Lichtf>o-ens in -t -durch den Z, in 3 auftretenden Spannungsabfall gelöscht wird. In diesem Falle muß aber bei 15 eine von :dem verbrauchten Schwachstrorn durchflossene Hilfs"v.iclzlung vorgesehen sein, Z, welche beim Aufhören des durch 14 fließenden Einschaltstrom,es den Schalter 1.2 geschlossen hält.
• Durch diese Schaltung wird also das Intätigkeittreten b7,w. --'#-tißertäti,-1,e-ittreten der Vorrichtung bei Stromschluß bzw. Stromunterbrechung in der Schwachstromanlage bewirkt und gleichzeitig die Lichtbogenentladung in der Röhre4 dazu benutzt, tun den Anschluß der Schwachstromklemmen an die Röhre selbsttätig zu steuern. Abb. 2a stellt eine weitere Vervollkommnung fler Eil-wichtung Jar, -welche besonders bei geringer Netzspaiinun,- geggeb en enfal Is unter i i o Vol t, vorteilhaft birLi#zt werden kann. je geringer die wirkende Starkstromspannun,- ist, desto schwerer,setzt der Lichthoggen in,d#er Röhre4 erfahrungsgemäß ein. Unter Umständen würde sich das E insetzen so lange verzöger11, daß ein Ansprechen der Schwachstroniapparate unmittelbar nach Strom!sclil.tiß nicht ini#glieh -wäre. Um dies züi sichern und den Lichtbogen sofort einzuleiten, kann man in bekannter Weise eine Induktionszündung anwenden, wie sie bei Gasentlaflungslampen gebrätichlich i,.st. Dabei sind dieElektroden -ler Lampe durch einen schnell -wirkenden Schalter iiii Ruhezustande kurzgeschlossen. Bei Einschaltung der Spannung -wird dieser Schalter durch eine in Reihe mit ihm selbst und init der zu zündenden Röhre liegende Spule schnell geöffnet und der dadurch in den vor-(yeschalteten 'WinrIungen. entstehende Induktionsstoß benutzt, um den Lichtbogen einzuleiten. Diese bekannte Zündschaltung wird gemäß Abb. 2a für den Zweck der vorliegenden Erfindung folgendermaßen benutzt. Der Zündschalter 16 dient gleichzeitig zum ParalleIsch,alten, der Schwachstrornanlage. Ferner ist, abgesehen von der Spule 13, eine weitere Spule 2o im Stromkreise der Lichtbogenri --*)hre vorgesehen, um, die Zündspannung zu erzeugen. Im Ruhezustande berührt der Schaltanker 16 den Kontakt 18, welcher die LichtlAgenröhre 4 kurzschließt. Wird durch (las Schließen des nicht mitgezeichneten Schalters 12 der Strom über 2o, 16 und 18 geschlossen, so wird der Kontakt zwischen 16 und 18 durch die Wirkung Voll 20 schnell unterbrochen und #durch den entstehenden Spannungsstoß die Röhre 4 gezündet. Damit der induktive Widerstand von 13 den Stronistoß nicht zu sehr schwächt, kann parallel zu 13 ein Kondensator 21 oder ein Widerstand vorgesehen sein, der den Strom durchläßt. Der eingeleitete Lichtbogen hewirkt durch die 1,'_rregung von 13 nunniehr den dauernden Kontakt zwischen 16 und ig, solange die Schwachstromanlage eingeschaltet ist. Die Spule 20 muß dabei so abgestimmt sein, daß sie den Uinschalter 16 nur bei kontinuierlichem Gleichstrom anzieht, aber bei dein durch die Wecker in der Schwachstromanlage erzeugten intermittierenden Strom allein nicht imstande ist, 11111 16 in der angezogenen Lage zu halten, dies vielinehr mir im Verein,mit. der Spule 13 bewirken kann. Man kann natürlich durch geeignete Schalt#mittel Vorsorge treffen, daß die Spule 2o nach Zündung der Lichtl)ogenrÖllrü 4 ausgeschaltet oder kurzgeschlossen wird und nur noch 13 auf den Unischalter 16 wirkt. Bei empfindlicher Einregulierung von 20 kann nian auch 13 und 21 fortlassen, weim dafür gesorgt ist, (laß 2o den Umschaltet- 16 nur so lange anzieht, wie ein zur Lichtbogenbildung ausreicbender, kontinuierlicher Gleichstrom durch die Röhre 4 fließt. Weitere Vereinfachungen fler hier nur zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankeiis angegebenen Schaltmittel sind dein Fachmann geläufig, und brauchen daher nicht erörtert zu werden. Der Umschalter 1(-), 18 und ig kann als Vakuumunterbrecher, (#Ischalter (xler in irgendeiner anderen Weise als schnell wirkender Schalter ausgebil,',let sein.
• Will nian nicht. iii"it der vollen Lichtbogenspannung der Röhre 4, sondern mit einem Teil flieser Spannung die Schwachstromver-1)raucher betreiben, so schaltet man entweder einzelne Widerstände vor jeden Verbraucher, die den überschüssigen Anteil der Lichtbo-Clenspannung verzehren, oder aber man legt einen Spannungsteiler in Nebenschluß zur Lichtbogenröhre 4 und nimmt von diesem einen Bruchteil der Lichtbogenspannung ab.
• Es liegt im Rahmen der Erfindung, an Stelle einer metallischen, verdampfenden Kathode in der Lichtbogenröhre 4 eine Wehnelt-Kathode oder eine entsprechend wirkende Glühkathocle anzuwenden, da bei dieser die Beständigkeit der Bogenentladung bis zu sehr kleinen Stromstärken herunter gesichert wer-.den kann und andererseits das Umschlagen in die Gliminentladung nicht möglich ist. Reicht die Entladungsstromstärke in einer solchen Röhre nicht ;ius, so erlischt die Entladung vollkommen, und dadurch wird - ein sehr sicheres Arbeiten der selbsttätigen Abschaltung mittels Spule 13 und Schalter 16 nach Ahb. 2 erzielt.

Claims (2)

1. PATEN T-AN spp,-üc ii E: i. Vorrichtung zum Betrieb von Schwachstrm-nanlagen mittels Nied-erspanntingsstark-stroinnet7e unter Benutzung einer parallel zur Sch#,N#achstromanlage liegenden Entladungsröhre, darlurch gekennzeichnet, daß in der l#-,iitladungsröhre (-[) ein Lichtbogen von so geringer Spannung unterhalten wird, daß' der Betrag von -fo Volt an den Kl#eininen der Schwachstronianlage, nicht überschritten wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwachstroinanlage nur ein Bruchteil der Spannung der Lichthogenröhre (4) mittels eines im 'Nebenschluß zu dieser liegenden Spannungsteilers zugeführt. wird. 3. '\7 orrichtung nach Anspruch i und :2, dadurch gekennzeichnet daß die Schwachstromanfage von dein in der Lichtbogenröhre (4) übergelienden Lichtbogen [beispiefsweise verliiittels eines elektrornagnetischen Schalters 13, 16)] im Falle des Unischlagens des Lichtbogens in eine Gliiiiiiientladung abgeschaltet wird. 4. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3 unter Verwendung eines die Lichtbogenröhre auf induktivem Wege zündenden Schalters"ladurch gekennzeichnet daß der Zündschalter (2o, j6, 18) der Lichtbogenröhre (,4) zugleich als Urnschalter (ig) für (las Parallelschalten der Schwachstroinanla-c ausgebildet ist. h