DE442184C - UEberspannungssicherung fuer Wechselstromnetze - Google Patents

Description

Eine zufällige Berührung zwischen Hoch- und Niederspannungsleitungen eines Wechselstromnetzes ist nicht immer genügend, um die Funkenstrecke der gewöhnlichen Spannungssicherungen in Tätigkeit zu setzen, obwohl die Spannung des Wechselstromes, welche auf diese Weise in das Hausnetz gelangt, eine gefährliche Höhe haben kann. Die Erfindung bezweckt nun, eine Überspannungssicherung zu schaffen, durch die ein ίο Wechselstromnetz bei abnormaler Erhöhung seines Potentials gegenüber der Erde, auch wenn diese Spannungssteigerung nur von geringer Größe ist, zuverlässig an Erde gelegt wird.

Die neue Überspannungssicherung besteht aus einem Transformator, dessen Primärwicklung als Spannungswicklung am Netz liegt und dessen Sekundärwicklung an eine sie bei Überschreitung der festgesetzten Spannungsgrenze, selbsttätig kurzschließende Vorrichtung angeschlossen ist, während der Transformatorkern einen erst beim Auftreten dieses Kurzschlusses sich selbst durch Anziehen eines beweglichen Ankers vollendenden magnetischen Nebenschluß aufweist, der durch die Ankerbewegung den Kurzschluß und die Erdung der Wechselstromleitungen hervorruft. Die den Kurzschluß der Sekundärwicklung bewirkende Vorrichtung kann vorzugsweise eine elektrolytische Zelle von geeigneter Dissoziationsspannung oder eine veränderbare, entsprechend eingestellte Funkenstrecke sein.

Es sind bereits Gleichstrommaximalausschalter bekannt, bei denen die Primärwicklung eines Transformators in Reihe mit der Gleichstromleitung liegt und die Sekundärwicklung bei sehr raschem Ansteigen des Primärstromes über eine Funkenstrecke kurzgeschlossen wird und dann die Schließung eines magnetischen Nebenweges zum Transformatorkern über einen beim Anziehen gleichzeitig die Abschaltung der Leitung bewirkenden Anker herbeiführt. Ein solcher Höchststromausschalter kann nicht als Uberspannungssicherung in der Art der Erfindung wirken. Bei einer Überspannungsdifferenz zwisehen den Netzleitungen wird er überhaupt nicht arbeiten, da der Spannungsunterschied keine genügend große und r'asche Erhöhung der Stromstärke hervorrufen wird, und bei einer Überspannungsdifferenz zwischen dem Netz und der Erde kann zwar der Strom den Maximalwert rasch erreichen und die Schaltauslösung veranlassen, aber in diesem wie in dem ersten Falle ist keine Einstellung auf eine bestimmte Spannungsgrenze durch die Funkenstrecke oder die sonst im Sekundärkreis verwendete Kurzschlußvorrichtung möglich. Die Funkenstrecke kann hier, wenn sie einstellbar ist, nur dazu dienen, die Schnelligkeit der Schaltauslösung zu beeinflussen und macht außerdem die Stromsicherung unempfindlich gegen die kleineren Strom-Schwankungen des normalen Betriebes.

Im Gegensatz zu dieser Gleichstromsicherung ermöglicht die Überspannungssicherung nach der Erfindung eine mit weitgehender Genauigkeit einstellbare Begrenzung von Wechselstromspannungen. Sie liegt primärseitig im Nebenschluß zwischen den Wechselstromleitungen, und ihre Sekundärspannung ändert sich proportional mit der Spannung des zu schützenden Netzes, das bei Überschreitung des festgesetzten Spannungswertes geerdet wird. Dieser Spannungswert kann durch entsprechende Einstellung der im Sekundärkreis eingeschalteten Kurzschlußvorrichtung, z. B. der Länge der hierfür verwendeten Funkenstrecke, beliebig festgelegt werden. Auch durch die Wahl der Primär- und der Sekundärwicklung sowie des Eisenkernes des Transformators kann der Spannungsschwellwert beeinflußt werden, so daß die neue Überspannungssicherung den verschiedensten Spannungsverhältnissen angepaßt werden kann. Durch die Transformatorwicklung kann ferner die Grenzspannung gegenüber der kritischen Spannung des Wechselstromnetzes hinauf- oder herabtransformiert und so eine nahezu unbeschränkte Feineinstellung der Überspannungssicherung erreicht werden. Bei Verwendung einer Funkenstrecke zum Kurzschluß des Sekundärkreises kann man durch deren geschlossenen staub- und schmutzsicheren Einbau eine Verringerung auf Mindestwerte ermöglichen, die tief unter der bei ungeschützten Funkenstrecken anzunehmenden Grenze Hegen.

Die Zeichnung zeigt die Überspannungssicherung nach der Erfindung schematisch in einem Ausführungsbeispiel in Anwendung bei einem einphasigen Wechselstromnetz mit künstlicher Erdung des Nullpunktes des Transformators oder der Leitung.
Die Überspannungssicherung besteht gemäß

Claims (3)

1. der Zeichnung aus dem lamellierten Transformatorkern A, B, C, D, der die Primärwicklung E und die Sekundärwicklung H trägt und zwei Polverlängerungen F, G aufweist. Die Primärwicklung E ist als Spannungswicklung an das zu schützende Einphasenwechselstromnetz L gelegt, indem ihr eines Ende an die eine Netzleitung L und ihr anderes Ende an Erde angeschlossen ist. Gegenüber den Polschuhen F

   ίο und G ist ein beweglicher Anker K angeordnet, der mittels eines mit ihm mechanisch verbundenen Schalthebels/ das Netz L über die Leitungen N kurzschließt und zugleich an Erde legt, wenn er von den Polschuhen F und G angezogen wird. Die Sekundärwicklung H ist an eine Kurzschluß vorrichtung M angeschlossen, welche zur Wirkung kommt, sobald die in der Wicklung H induzierte Spannung einen gewissen vorbestimmten Wert überschreitet.

   Die Kurzschlußvorrichtung M kann aus einer elektrolytischen Zelle bestehen, die in einem kleinen Gefäß m zwei Elektroden η und einen Elektrolyten, z. B. Kupfersulfat, enthält und den Strom nur beim Anwachsen der aufgedrückten Spannung über einen festbegrenzten Wert durchgehen läßt. Diese Spannungsgrenze ist durch die chemische Zusammensetzung des Elektrolyten und der Elektroden und den Abstand der Elektroden gegeben und beliebig wählbar. Statt einer elektrolytischen Zelle kann an die Sekundärwicklung H, wie in der Zeichnung durch gestrichelte Verbindungsleitungen angedeutet ist, auch eine gewöhnliche Funkenstrecke angeschlossen sein, die mit einer festen Spitze p und einer beweglichen Stellschraube q versehen ist. Durch Verstellung der Schraube q kann die Länge der Funkenstrecke p, q und damit die Grenzspannung der Überspannungssicherung mit großer Genauigkeit auf den jeweils erforderlichen Wert eingestellt werden.

   Der lamellierte Transformatorkern und die Primärwicklung E sind derart berechnet, daß der Kern bei Anschluß der Primärwicklung an die zu schützende Leitung bzw. an die Erde nicht hoch gesättigt ist. Die Kurzschlußvorrichtung muß so eingestellt sein, daß die normalerweise in der Sekundärwicklung H induzierte Spannung nicht ausreicht, um die Widerstandsstrecke der Kurzschlußvorrichtung zu überbrücken. Solange daher die Spannung der Leitung L normal ist, ist die Sekundärwicklung offen. Der magnetische Fluß ist nur durch die Primärwicklung E hervorgerufen und kreist vollständig im Eisenkern A₁ B, C, D. Die PoI-fortsätze F und G weisen keinerlei Polarität auf, und auf den Anker K wirken keinerlei Anziehungskräfte ein. Der Energieverbrauch entspricht den eines leerlaufenden Transformators.

   Erhöhen sich die Spannungen der Leitungen!., so erhöhen sich nahezu im gleichen Verhältnis auch die Spannungen der Wicklungen H und E. In dem Moment, in dem die Spannung in der Wicklung E groß genug ist, um die Widerstandsstrecke der Kurzschlußvorrichtung zu überbrücken, wird der Stromkreis der Wicklung H kurzgeschlossen. Es bildet sich ein magnetischer Nebenschluß über die Polfortsätze F und G, und der Anker K wird angezogen. Damit werden gleichzeitig durch den Schalter / die Leitungen L kurzgeschlossen und an Erde gelegt und demnach die Überspannung des Netzes L über die Leitungen N an die Erde geleitet, sowie das Durchschmelzen der Sicherungen S bewirkt.

   Die Schaltung kann natürlich im einzelnen je nach der Art der zu schützenden Wechsel-Stromanlage in ^geeigneter Weise abgeändert werden, ebenso wie auch an Stelle einer elektrolytischen Zelle oder einer Funkenstrecke auch andere in Abhängigkeit von der angelegten Spannung wirkende Kurzschlußvorrichtungen Verwendung finden können.

   Ρλ tkntanspk ü cji Ji:

   ι Überspannungssicherung für Wechsel-Stromnetze, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung eines Transformators, dessen Primärwicklung als Spannungswicklung am Netz liegt, an eine sie bei Überschreitung der festgesetzten Spannungsgrenze selbsttätig kurzschließende Vorrichtung angeschlossen ist und der Transformatorkern einen erst bei Auftreten dieses Kurzschlusses durch Anziehen eines beweglichen Ankers sich selbst vollendenden magnetischen Nebenschluß aufweist, der durch die Ankerbewegung den Kurzschluß und die Erdung der Wechselstromleitungen hervorruft.
2. 2. Überspannungssicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung an eine elektrolytische Zelle angeschlossen und die Zahl ihrer Windungen so berechnet ist, daß die normale Sekundärspannung etwas unter der Dissoziationsspannung dieser Zelle liegt, die infolgedessen bei Normalspannung als Isolator und bei Erhöhung der Primärspannung als Leiter wirkt.
3. 3. Überspannungssicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung an eine einstellbare Funkenstrecke angeschlossen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.