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Spannungssicherung. Als Spannungssicherung für Schwachstromleitungen
verwendet man neuerdings meist gasgefüllte Röhren, die eine Zündspannung haben,
welche oberhalb der Betriebsspannung liegt, so daß die Sicherungen fär gewöhnlich
keinen Strom verbrauchen. Tretend aber infolge irgendwelcher Störungen, z
' B. infolge atmosphärischer Einflüsse oder infolge von Berührung oder Induktion
von- Starkstromleitungen, höhere Spannungen auf, so setzt die Entladung ein, so
daß die Spannung auf einen unschädlichen Betrag zurückgeführt wird.
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Diese Spannungssicherungen leiden an verschiedenen Mängeln, und zwar
verlaufen sehr häufig die Entladungsströme nach scharf gezackten Kurven.. Weiter
ist oft beim Parallelarbeiten zweier Röhren, an welchen g',eiche Spannungen liegen,
d--r Str-omverlauf-in'beiden Röhren völlig voneinander verkhiedän. Etwas günstiger
verhalten sich in dieser Bezieliung Sicherungen mit drei Elektroden, bei welchen
also die beiden Entladungsstrecken in demselben Gasraum liegen, ohne daß bei den
bekannten Anordnungen die Mängel völlig beseitigt werden.
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Gemäß der Erfindung werden die genannten Nachteile durch zweckmäßige
Form, Anordnung- und Wahl äes Materials der Elektroden vermieden. Eingehende experimentelle
Untersuchungen haben ergeben, daß ein besonders
günstiges Ergebnis,
d. h. ohne Zacken verlaufende Entladungsströme und bei Sicherungen mit drei
Elektroden auch gleichmäßiges Einsetzen der beiden Teilentladungen, erreicht wird,
wenn die wirksamen Flächen, d.h. die einander zugekehrten Flächen der Elektroden,
die Form von Zylindern mit parallelen Achsen haben, deren Krümmungsradien gleich
oder nahezu gleich sind. Die Elektroden können also Vollzylinder oder Teile von
Zylindern, Kreiszylinder oder auch Ellipsenzylinder sein. Weiter hat sich herausgestellt,
daß bei Verwendung solcher Elektrodenform zwar mit verschiedenem Material gute Ergebnisse
erzielt werden, daß man aber mit besonderem Vorteil Eisen oder Eisenlegierungen
verwendet. Gasfreies Eisen und reines Elektrolyteisen haben sich am besten bewährt,
auch ein Eisenüberzug auf Zylinderelektroden aus anderem Metall gibt gute Ergebnisse.
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In der Abb. i ist als Beispiel eine Ausführungsforni mit drei Elektroden
in einem Glasgefäß im Längs- u nd Querschnitt schematisch dargestellt, welche z.
B. in der Schaltung nach Abb. 2 als Sicherung fürtinen Schwachstromapparat Verwendung
finden kann. Abb. 3
bis 5 sind Oszillogramme, welche die durch die
erfindungsgemäße Anordnung -erreichten Vorteile erläutern sollen.
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Die drei Elektroden/, g, k in Abb. i hestehen aus Zylindern
von gleichen Durchmessern mit parallelen Achsen und sind in dem Glasgefäß i so angeordnet"
daß ihre Achsen im Querschnitt gemäß den beiden Querschnittsschemata ein gleichseitiges
oder auch gleichschenkliges Dreieck bilden, wobei im, zweiten Falle -die zu er-dende
Elektrode k
die Spitze des Dreiecks bildet.
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In Abb. 2 sind die Elektroden/ und g an die Adern a und
b einer Doppelleitung angeschlossen, während A an Erde liegt. Erhält die
Leitung a, b eine unzulässige Spannung gegen Erde, so verhindern die zwischen
j und A und zwischen g und 14 übergebenden Entladungsströme,
daß Teile des zu schützenden Apparates t hohe Spannung gegen Erde führlen.
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I Die Oszillogramme (Abb. 3 bis 5), in welchen die Wirkungsweise
der Spannungssicherung dargestellt ist, sind so aufgenommen worden, daß zwischendie
Elektroden,f und g
einerseits und k anderseits eine gentigend hohe
Wechselspannunggelegt wurde. 1 und II sind die Teileritladungsströme, III
ist der Strom durch den Apparat t (gemäß Abb. z).
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Abb. 3 zeigt die Kurve für Elektrolybeisenelektroden, welche
als parallele ebene Platten ausgebildet war-en, wobei k in der Mitte zwischen
f und g lag. Obwohl ein Material verwendet worden ist, das sich bei
geeigneter Elektrodenfonn -und -anordnung vorzüglich bewährt, setzen infolge der
ungünstigen Elektrodenform die beiden Teilentladungen I und II zu verschiedenen
Zeit-en ein, so daß die Kurve III zu Anfang der Periode eine Zacke hat. Auch sind
die Teilentladungen in der zweiten Hälfte der Perioden nicht ganz gleich, so daß
während dieser Zeit ein nahezu konstanter Störungsstrom fließt.
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Abb. 4 zeigt die Oszillogramme einer Spannungssicherung mit der Elektrodenanordnung
nach Abb. i. Die Elektroden bestehen aus Aluminium. Die Teilentladungen setzen zwar
gleichzeitig ein, aber der Verlauf der Teilströme ist unr, egelmäßig, so daß auch
hier unregelmäßige Störströme III fließen.
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Abb. 5 zeigt die Kurven einer Röhre, bei welcher Eisenelektroden
nach Abb. i angeordnet sind. Die TeilentladungenI undll haben fast identischen Verlauf,
so daß der störende Strom III praktisch verschwindet.
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Da die Elektrodenzylinder meist einen verhältnismäßig geringen Durchmesser
haben, können sie unter Umständen vorteilhaft in ihrer vollen Stärke in das Glasgefäß
-eingeschmolzen und so als Stromdurchführungen benutzt werden, wodurch die Massenherstellung
der Spannungssicherung vereinfacht und verbilligt wird. Besonders geeignet sind
hierfür gewisse Eisenlegierungen (z. B. Eisen-Molybdänkobalt), welche sich ohne
Schwierigkeiten gasdicht in das Glas einschmelzen lassen. #