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Schutzschaltung für mit Reduktorröhren betriebene Schwachstromanlagen.
Die Erfindung betrifft eine Schtitzschaltung für mit Reduktorröhren betriehene Schwachstromanlagen.
Bei Reduktor- oder Drosselröhren, welche in Form von Glimmentladungsröhren mit Edelgasfüllung
zwischen den Stark- und den Schwachstromklemmen eingeschaltet sind und die reduzierte
Spannung dadurch erzeugen, daß sie den überschüssigen Anteil der Netzspannung zwischen
ihren Elektroden verzehren, hört durch metallisch leitende Verbindung der Elektroden
untereinander die Drosselwirkung auf, und es kann dadurch die -Starkstromspannung
in die Schwachstromanlage übertreten. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die
beiden Elek,-troden der Reduktorröhre, etwa durch äußere Gewalt, kurzgeschlossen
werdein. Gemäß der Z,
Erfindung wirkt die durch den Berührungsschluß der beiden
Elektroden der Reduktorröhre veränderte Verteilung der Starkstromspannung auf eine
spannungsempfindliche Vorrichtung, welche demzufolge unabhängig davon, ob die Klemmen,
welche die reduzierte Spannung führen (im nachfolgenden als »Schwachstromklemmen«
bezeichnet), durch einen Widerstand beliebiger Größe ge-
schlossen oder gänzlich
offen sind, d. h. ledig -lich infolge der veränderten Spannungsverteilung,
anspricht und dadurch die Abschaltung der gefährdeten Schwachstromanlage vorn Starkstromnetz
bewirkt.
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Es lag nahe, für den angegebenen Zweck als überspannungssicherung
eine im Nebenschluß zu den Schwachstromklemmen liegende
Sicherung
derjenigen Art zu benutzen, bei welcher durch die auftretende erhöhte Potentialdifferenz
ein zwischen zwei Leitern befindliches Dielektrikum von geringer Dicke und Isolationsfestigkeit
durchschlagen wird (ölsicherung, paraffiniertes Papier zwischen zwei leitenden Blättchen
und dergleichen Mittel) oder eine Art Fritt-er in Tätigke#it tritt. Diesen Mitteln
haften aber erhebliche, bekannte Unsicherheiten an oder sie erfordern umständliche
Vorkehrungen, auch sind sie für Niederspannung nicht zuverlässig herstellbar. Die
Erfindung vermeidet derartige übelstände, indem sie die Entladung über eine Gasstrecke
benutzt, welche entweder in Form einer besonderen Röhre zwischen den Schwachstr,omklemmen
eingeschaltet wird oder aber in die Reduktorröhre selbst verlegt wird. Wird eine
sog. Luftleersicherung, zweckmäßig eine solche mit Alkalimetallelektroden, verwendet,
so genügt der einsetzende Lichtbogen, um durch seine Stromstärke eine Trennsicherung
unmittelbar zum Durchschmelzen zu bringen, welche die leitende Verbindung der Reduktoranlage
mit der Starkstromquelle aufhebt. Derartige Hilfsentladungen wirken, insbesondere
bei Edelgasröhren mit Alkalimetallen, durch die schnell wachsende Leitfähigkeit
sehr rasch. Die dazu benutzten Sicherungsröhren sind außerdem mittels einfacher
Mittel pral,-tisch ausführbar, halten beliebig viele Durchschläge aus und vermeiden
das Fließen eines Leerlaufstromes, wie er durch im Nebenschluß zur Schwachstromanlage
liegende Spannungsrelais oder durch in gleicher Weise geschaltete Widerstände hervorgerufen
werden würde, die dazu dienen sollen, bei Berührung der Röhrenelektrod-en den durch
die Trennsicherung fließenden Strom über die Durchschmelzstärke zu steigern.
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Zur Veranschaulichung der Erfindung dienen die Abb. i bis
5. In ihnen bedeuten. übereinstimmend i und 2 die Starkstromleiter, von denen
2 als geerdet angenom mien ist. 3 ist ein Strombegrenzungswiderstand, 4 die
Schmelzsicherung, welche die Ab-
trennung der Starkstromquelle von der Schwachstromanlage
bei Kurzschluß der Reduktorröhre 5 hervorrufen soll. 6 und
7 sind die Anschlußklemmen der Schwachstromanlage, welche in Abb. i durch
einen Schalter 8 und einen Wecker 9 schematisch an-edeutet ist.
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Gemäß Abb. i ist eine Luftleersicherung io der beschriebenen Art,
welche schon unterhalb der Nennspannung des Starkstromnetzes anzusprechen imstande
ist, im Nebenschluß zu den Schwachstromklemmen 6 und 7
geschaltet.
Solange die Reduktorröhre 5 in ordnungsmäßiggem Zustande ist, sind in bezug
auf die Spannung zwischen den Leit' tern i und 2 die Entladungsröhr#en
5 und io hintereinandergeschaltet. Die herrschende Spannung reicht nicht
aus, um die beiden Röhren in Hintereinanderschaltung zum An.-sprechen zu bringen.
Werden aber die Elektroden von 5 kurzgeschlossen, so tritt momentan die Starkstromspannung
zwischen den Elektroden der Röhre io auf und bewirkt in fast unmeßbar kurzer Zeit
die ALisbildung einer Bogenentladung" deren Stärke Werte erreicht, bei welchen die
Schmelzsicherung, 4 mit Sicherheit durchgeschmolzen wird.
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Will man nicht mit der Bogenentladung in io ', sondern mit einer Glimmentladung
arbeiten. so wird eine entsprechend hergestellte Glimm,entladungsröhre io in Reihe
mit einem Spannungsrelais 12 geschaltet. Die Röhre io muß,dann ebenfalls schon unterhalb
der h#errschenden Starkstromspannung ansprechen, braucht aber nur sehr geringe Stromstärken
durchzulassen. Das Spannungsrelais. ist entweder elektromagnetischer Art>
d. h. es besteht aus einer Wicklung 12 und einer magnetisch betätigten Abscbaltvorrichtung
i i; es kann aber auch als thermisch#es Relais, z. B. in Form eines Ausdehnungsstreifens
mit Heizwicklung, ausgebildet sein. Dieser Umstand ist für das Wesen der Erfindung
gleichgültig. Nach der Schaltung gemäß Abb. 2 spricht die Glimmentladungsröhre io
entsprechend der in Abb. i vorgesehenen Anordnung erst dann an, wenn die Elektroden
der Reduktorröhre 5 kurzgeschlossen sind. Die Relaiswicklung 12 wird dann
durch den Entladungsstrom der Röhre io erregt und mittels des Schalters ii die Schwachstromanlage
ab-etrennt.
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Vorteilhafter als die Ausführung nach Abb. 2 ist diejenige nach Abb.
3,. welche dieselben Elemente umfaßt, jedoch mit dem Unterschiede, daß die
Schalteinrichtung i i, 12 nicht die Zuleitung zur Schwachstrorn--klemme6 unterbricht,
sondern durch Schließen -des Schalters i i einen über die kurzgeschlossenen Reduktorröhrenelektroden
und den Strombegrenzungswiderstan(13 fließenden Stromstoß erzeugt, welcher stark
genug ist, um die Sicherun-4 durchzuschmelzen. Dadurch wird erreicht, daß die gesamte
Reduktoreinrichtung einschließlich des Stromweges io, 12 von der Starkstromspannung
abgeschaltet wird, während bei der Schal, tung nach Abb. 2 diese Verbindung fortbesteht
und daher die Röhre i o dauernd mit Strom belastet bleiben - würde. Die Relaiswicklung
12 braucht deshalb bei der Schaltung nach Abb. 3 nicht für Dauerbeanspruchung
eingerichtet zu werden.
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Vorstehend sind diejenigen Fälle behandelt, bei welchen eine besondere
Sicherungsröhre io neben der Reduktorröhre5 vorgesehen ist.
Man
kann nun auch den Weg für die Hilfsientladung, welche das Abschalten einleitet,
in die eigentliche Reduktorröhre 5 selber verlegen. Diesen Gedanken veranschaulichen
Abb. 4 und 5. Hiernach ist in der Reduktorröhre 5 außer der Anodd
13 und,der Kathode 14 noch eine dritte Elektrode i # vorgesehen, von welcher der
Strom durch die Relais4 wicklung 12 zum Leiter 2 fließen kann. '.l\Tormalerweise
herrscht zwischen der drahtförmigen achsialen Zuführung zur Elektrode 14 (16 in
Abb. 5) und der um diese herumgelegten Elektrode 15 nicht die genügende
Spannung, um eine Entladung von 16 nach 15 einzuleiten, gerät aber 14 mit 13 in
leitende Berührung, so tritt nvischen 14 und 15 sofort die volle Spannung des Starkstromngtzes
auf, und es fließt',ein EntladungsstrioM durch die Relaiswicklung 12, der durch
Schließen des Schalters i i den die Sicherung, durchschmelzenden Stromstoß über
1, 4, 13, 14, 3 und i i nach -- ermöglicht. Die Hilfselektrode 15
ist in einem besonderen Fortsatz der Reduktorröhre 5 untergebracht, derart,
daß die Zuleitung 16 zur Elektrode 14 als ihre Gegenelektrode dient. Die Hilfselektrode
15 muß in diesem Fälle von der normalen Entladung in der Redukt-orröhre
5 hinreichend ionendicht abgeschlossen sein, was nach Abb. 5 beispielsweise
dadurch bewerkstelligt wird, daß die Elektrode 14 als Zylinder mi# einem dichten
unteren Boden ausgebildet ie, dessen Wände der Innenwand der Entladungsröhre genügend
dicht anliegen, so daß die zwischen 13 und,der Innenseite von 14 auftretenden
Ionen nicht in den Raum zwischen 16 und 15 gelangen können.
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Soll die Einrichtung nicht in der in Abb. 4 dargestellten Schaltung
mittelbar durch Erregung des Spannungsrelais 12 wirken, sondern unmittelbar durch
Auslösung eines genüggend starken Stromstoßes, der selber die Trennsicherung 4 zum
Durchschmelzen bringt, so isst die Elektrode IS aus so leicht verdampfbarem Material
zu wählen, daß mit Sicherheit ein Lichtbogen entsteht, sobald 16 durch Berührungsschluß
zwischen 13 und 14 auf das Potential des Leiters i gebraclit wird.