DE444072C - UEberspannungsschutz - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Kondensatoren als Überspannungsschutz zu verwenden, um die Stirn von Wanderwellen umzuformen. Da die Kondensatoren dauernd an der vollen Spannung liegen, werden sie 'hoch beansprucht; es hat sich daher gezeigt, daß sie noch nicht betriebssicher sind. Ein weiterer Nachteil ist der, daß sie einen vergrößerten Erdschlußstrom ergeben und bei schwacher Belastung eine starke kapazitive Phasenverschiebung.

Es gibt eine Reihe von Überspannungsschutzvorrichtungen, welche die Stirn von Wellen abschleifen. Diese sind aber im allgemeinen nicht geeignet, große Energiemengen abzuleiten und die Amplitude nennenswert zu erniedrigen. Es sind ferner Vorrichtungen bekannt, welche die Amplitude von Sprungwellen erniedrigen; es sind dies vor allem Funkenstrecken in den verschiedenen Ausführungsformen. Diese haben jedoch den Nachteil eines erheblichen Entladeverzuges, sie können daher die Stirn der Wellen nicht beeinflussen.

Der Zweck der Erfindung ist, mit einem Apparat sowohl die Stirn abzuschleifen wie die Amplitude zu erniedrigen und dabei die Nachteile, welche insbesondere den Kondensatoren und Hörnerableitern anhaften, zu beseitigen. Ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist ein Element, welches kurz als Hüfskondensator bezeichnet werden soll und folgende Eigenschaften haben muß: Es muß ein Kondensator von nicht zu kleiner, aber auch nicht sehr großer Kapazität sein. Die Kapazität muß ausreichen, um den ersten Beginn der Welle zu schlucken; deshalb soll die Kapazität nicht unter 100 cm liegen. Auf der anderen Seite soll der Hilfskondensator keine überwiegende Wirkung gegenüber dem Hauptschutz besitzen, deshalb darf die Kapazität nicht zu groß sein. 500 bis 1000 cm wird etwa als obere Grenze anzusehen sein.

Die zweite Bedingung ist, daß der Hilfskondensator gleichzeitig als Funkenstrecke relativ hoher Empfindlichkeit dient, die bei einer geringen Überschreitung der normalen Betriebsspannung überschlägt und deren beim Überschlag durchschlagendes Medium sich selbsttätig wieder in den alten Zustand einstellt, sobald die Überspannungswelle vorbei ist. Ein derartiges Medium ist z. B. Luft, unter Umständen auch Flüssigkeit, z. B. Öl.

Die dritte an den Hilfskondensator zu stellende Bedingung ist, daß er beim Wirken als Funkenstrecke verschwindend kleinen Entladeverzug besitzt. Das läßt sich durch Vorionisation, z. B. Bestrahlung, Einführung scharfer Kanten oder andere bekannte Mittel, erreichen.

Ein derartiger Hilfskondensator, wie er vorstehend definiert worden ist, ist z. B. der Teil des Glimmschutzes, welcher sich zwischen einem Rechen und der benachbarten Fläche der Glasglocke oder einem an ihr angebrachten mittleren Beleg befindet (Zwischenelektrode). Die Erfindung besteht nun darin, daß ein derartiger Hilfskondensator mit einer anderen Überspannungsschutzvorrichtung in Reihe geschaltet ist. Letztere kann z. B. bestehen aus einem Kondensator oder einem Widerstand mit oder ohne selbsttätige Ausschaltung oder Drosselspulen oder einer beliebigen Kombination aus Kapazität, Widerstand, Induktivität und Funkenstrecke.

Eine sehr einfache Ausführungsform ist in Abb. ι dargestellt. Darin bedeutet 1 den Hilfskondensator, 2 einen größeren Hauptkundensator, 5 die zu schützende Leitung, 6 eine andere Phase oder Erde.

Die Vorschaltung des Hilfskondensators bietet folgende Vorteile:

Der Hauptkondensator, welcher größere Kapazität als der Hilfskondensator aufweist, wird nicht dauernd mit der vollen Betriebsspannung beansprucht, sondern nur mit einer Spannung, die sich zur Spannung am Hilfskondensator umgekehrt wie die Kapazitäten von Hilfskondensator und Hauptkondensator verhält, dadurch tritt auch keine nennenswerte Vergrößerung des Erdschlußstromes auf. Beim Durchschlag des Hilfskondensators wird in Reihe mit dem Hauptkondensator ein Widerstand geschaltet, der gegeben ist durch die Funkenbahn des Durchschlags; dadurch wird das System befähigt, Energie nicht umkehrbar zu vernichten. Wird andererseits in Reihe mit dem Hilfskondensator ein Widerstand geschaltet, so ist der so entstehende Apparat befähigt, zunächst die Stirn der Sprungwellen umzuformen. Nach Auftreten des Durchschlags wird der übrige Teil der Welle vernichtet.

Im allgemeinen wird es vorteilhaft sein, mit dem Hilfskondensator nicht einen Widerstand allein in Reihe zu schalten, sondern ein System, bestehend aus Widerstand, Induktivität und Kapazität. In vielen Fällen ist es zweckmäßig, den Strom, der durch den Widerstand fließt, durch einen besonderen Schalter zu unterbrechen, welcher von dem nachfließenden Maschinenstrom gesteuert werden kann.

Als Hilfskondensator kann auch zweckmäßig ein an sich bekannter Glimmschutzapparat mit Zwischenelektrode verwendet werden.

Zur Löschung des Lichtbogens, falls nur Widerstand in Reihe mit dem Hilfskondensator geschaltet ist, kann die Anordnung so getroffen werden, daß an dem Hilfskondensator Hörner angebaut werden, welche ein selbsttätiges Abreißen des Lichtbogens gewährleisten. Um leichtere Abschaltbedingungen zu schaffen, kann der Widerstand des Ableiters als Eisenwiderstand (Variometer) ausgebildet werden, wobei sich der Widerstand bei Stromdurchgang selbsttätig erhöht.

Um den Durchschlag des Hilfskondensators schon bei möglichst niedriger Spannung zu erzielen, ist es zweckmäßig, das Dielektrikum zu ionisieren. Dies kann in bekannter Weise durch Aufbringen radioaktiver Substanzen, Bestrahlung, glühenden Draht oder Ausbildung als scharfkantige Rechen erzielt werden.

In den Abbildungen sind verschiedene Ausführungsformen dargestellt:

Abb. ι zeigt die einfachste Anordnung, Abb. 2 eine Anordnung mit Widerstand und Kapazität,

Abb. 3 die Verwendung eines Glimmschutzes als Hilfskondensator,

Abb. 4 die spezielle Ausführung des Hilfskondensators mit Hörnern und einem Widerstand, der als Variometer ausgebildet ist.

In sämtlichen Abbildungen bedeutet 1 den Hilfskondensator, 2 den Hauptkondensator, 3 einen Widerstand, 4 eine Induktivität, 5 die Hauptleitung, 6 die Erde oder eine andere Phase. In Abb. 2 ist ein Schalter 7 angeordnet, welcher von einer Spule 8 betätigt wird, die parallel zu dem Widerstand liegt. Nach Durchschlag des Hilfskondensators 1 fließt ein gewisser Strom über den Kondensator, ein weiterer über den Widerstand. Dadurch entsteht an der Spule 8 ein Spannungsabfall; sie wird vom Strom durchflossen, zieht den Anker an und öffnet den Schalter 7, wodurch der nachfließende Maschinenstrom abgeschaltet wird.

In Abb. 3 ist parallel zu der Hilfselektrode 9 und der Erdelektrode 10 des Glimmschutzapparates ein System aus Widerstand, Induktivität und Kapazität geschaltet. Induktivität und Kapazität können in bekannter Weise so abgestimmt werden, daß der nachfließende Maschinenstrom möglichst gering wird.

In Abb. 4 sind an dem Hilfskondensator Hörner 11 angesetzt, der Widerstand 3 ist als Variometer ausgebildet und wird zu diesem Zweck in ein Gefäß 12 luftdicht eingeschlossen. Diesem Widerstand kann ein Kondensator 2 parallel geschaltet sein.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Überspannungsschutz, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfskondensator mit einer Kapazität von etwa 100 bis 1000 cm mit einem nicht durchschlagfesten, sich selbst regenerierenden Dielektrikum und einem geringen Entladeverzug mit einer anderen Überspannungsschutzvorrichtung in Reihe geschaltet ist.

2. Überspannungsschutz nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Hilfskondensator ein zweiter Kondensator in Reihe geschaltet ist, dessen Kapazität ein Vielfaches derjenigen des Hilfskondensators beträgt.

3. Überspannungsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Hilfskondensator ein aus Kondensator und Widerstand bestehendes System geschaltet ist, dessen Widerstand sich bei Auftreten eines nachfließenden Maschinenstromes automatisch abschaltet, so daß nur noch Hilfskondensator-Hauptkondensator angeschlossen sind.

4. Überspannungsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfskondensator ein Glimmschutz mit Zwischenelektrode dient.

5. Überspannungsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden des Hilfskondensators senkrecht gestellt sind und in Hörner auslaufen, und daß der mit einem Hilfskondensator in Reihe geschaltete Widerstand als Variometer ausgebildet ist.

6. Überspannungsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskondensator vorionisiert wird entweder durch Beeinflussung mittels radioaktiver Substanzen, Glühdraht oder Bestrahlung.

7. Überspannungsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorionisation dadurch erreicht wird, daß die Elektroden des Hilfskondensators scharfe Kanten und Spitzen erhalten und so eingestellt sind, daß bei normaler Betriebsspannung eine gewisse Ionisation des Dielektrikums auftritt.

8. Überspannungsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum des Hilfskondensators aus einem Gas, z. B. Luft, besteht.

9. Überspannungsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum aus einer Flüssigkeit, z. B. Öl, besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.