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Einrichtung zur Regelung der Kraftübertragung zwischen Abschnitten
eines Wechselstrom- oder Gleichstromnetzes Die Erfindung betrifft Vorrichtungen,
die die Kraftübertragung von elektrischen Stromkreisen überwachen sollen. Der Hauptgegenstand
der Erfindung besteht in einer neuen Stromüberwachungsvorrichtung, die einen Elektronenstrom
verwendet, um den Stromkreis einer Entladungsröhre zu öffnen oder zu schließen.
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Verschiedene Vorrichtungen, bei denen Entladungsgefäße zum Überwachen
von Netzzusammenschlüssen verwandt werden, sind schon bekannt geworden. Beim Arbeiten
dieser Vorrichtungen ist es üblich, den Stromkreis durch Ändern des Gitterpotentials
zu steuern, um hiermit die Stromübertragung zwischen der Kathode und Anode der Entladungsröhre
zu regeln. Die Empfindlichkeit dieser Stromkreisregelung mit dieser Methode hängt
von der Gitterkonstruktion und der Arbeitscharakteristik des Entladungsgefäßes ab.
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Ebenfalls gut bekannt ist ein zwischen die Kathode und Anode eines
Entladungsgefäßes, wie z: B. eines Quecksilberdämpfgleichrichters, gelegtes Gitter.
Dieses verhindert, daß der Strom übergeht, wenn es mit einem negativen Potential
von genügender Größe aufgeladen ist, aber dies genügt nicht, den Strom zu unterbrechen,
nachdem er einmal im Fluß ist. Liegt der Fall einer Elektronenröhre von niedrigem
Vakuum mit einer Heizkathode vor, so ist es unmöglich, den Strom dadurch zu unterbrechen,
daß das Gitterpotential geändert wird. Will man den Strom eines solchen Entladungsgefäßes
unterbrechen, so muß der Anodenstrom für einen Augenblick auf Null gebracht und
das Gitterpotential negativ «-erden. - Bei der Anlage gemäß der Erfindung sind Vorrichtungen
vorhanden, die entweder von Hand betätigt werden oder bei einem bestimmten elektrischen
Zustand des Stromkreises geregelt werden sollen, um diese Beziehungen zwischen dem
Anodenstrom und dem Gitterpotential der Elektronenröhre hervorzubringen.
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Die Erfindung wird aus nachfolgender Beschreibung besser verstanden
werden, wenn gleichzeitig die Abbildungen betrachtet werden. Was die Zeichnung anbetrifft,
zeigt Abb. r eine Wechselstromkontrollvorrichtun; nach der Erfindung, Abb. z ein
Diagramm, das die Arbeitsweise dieser Vorrichtung erläutert, und Abb. g eine geeignete
Vorrichtung zur Überwachung des Zusammenschlusses von Gleichstromkreisen.
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Ab'b. r stellt Elektronenentladungsgefäße oder Quecksilberdampfgleichrichter
z und 2 dar, die gegeneinander über die Leitungsabschnitte
3 und
4 eines Wechselstromkreises geschaltet sind, um den Strom nach beiden Richtungen
hin zwischen diesen Leitungsabschnitten zu übertragen. Die Vorrichtung i ist mit
einer Anode 5 versehen, die an dem Leitungsabschnitt 3 angeschlossen ist. Weiterhin
besitzt sie eine Quecksilberkathode 6, die an dem Leitungsabschnitt 4 über einen
Schalter 7 angeschlossen ist, ein Gitter 8, das mit der Kathode 6 über einen Widerstand
9 in Verbindung steht, eine Batterie io, die dem Gitter eine bestimmte Vorspannung
auf.-drückt, und Erregerelektroden 13, welche mit der Kathode 6 über irgendeine
zweckmäßige Stromhilfsquelle für ihre Erregung in Verbindung gebracht werden können.
Ferner sind noch eine Anlaßbatterie 14, ein Schalter i,,, und die Sekundärwindungen
ii eines Transformators i2 ersichtlich. Die Vorrichtung 2 besteht aus einer Anode
16, die mit dem Leitungsabschnitt 4 in Verbindung steht, aus einer Kathode 17, die
an den Leitungsabschnitt 3 angeschlossen ist, aus einem Gitter 18, das mit der Kathode
17 über einen Widerstand i9 verbunden ist, der mit einer Vorspannungsbatterie 2o
und einem Sekundärstromkreis 21 des Transformators 12 in Reihe liegt. Es gehören
zu der Vorrichtung 2 noch die Erregerelektroden 22, die Anlaßbatterie 23 und der
Schalter 24. Es ist einleuchtend, daß' die Batterien io, 14, 2o und 23 durch andere
zweckmäßige Stromquellen ersetzt werden können. Mit der eben geschilderten Schaltung
erreicht man, daß die Gitter 8 und 1.8 durch die Vorspannbatterien io und 2o auf
ein negatives Potential aufgeladen werden, wenn kein Strom nach dem Leitungsabschnitt
3 übertragen wird.
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Es ist noch zu bemerken, daß der Primärstromkreis 25 des Transformators
12 mit den Widerständen 26, 28, und weiterhin, daß der Widerstand 26 mit dem Leitungsabschnitt
4 und mit einer hohen induktiven Reaktanz 27 in Reihe liegt. Ferner ist der Widerstand
28 mit einer Kapazität 30 zu dem Sekundärstromkreis des Stromtransformators
29 parallel geschaltet. Der Stromtransformator befindet sich in dem Leitungsabschnitt
3. Ein Schalter 31 soll den Widerstand 26, die Reaktanz 27 und den Widerstand 32
zwischen die Stromleitungen 3 hintereinanderschalten.
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Mit dem Schalter 31 in seiner eingezeichneten Offenstellung werden
die Verbindungen zwischen den Leitungsabschnitten 3 und 4 über die Entladungsgefäße
aus dem Grunde unterbrochen, da die Gitter 8 und 18 ein negatives Potential durch
die Vorspannungsbatterien io und 2o erhalten. Nach dem Schließen des Schalters 31
jedoch wird der Strom von dem Leitungsabschnitt 3 über die Widerstände 26 und die
Reaktanz 27 gehen, und eine Wechselspannung, die der des Stromkreises 3 um ungefähr
9o° nacheilt, erscheint über den Widerstand 26 und den Transformator 12 an den Gittern
8 und 18. Die Wirkung dieser Wechselspannung an den Gittern 8 und 18 soll die Vorspannung
dcs Gitters während einer halben Periode neutralisieren und die Gitter 8 und 18
abwechselnd auf ein positives Potential bringen.
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In der Abb,2 ist die negative Vorspannung, die infolge der Batterien
io und 2o an den Gittern 8 und 18 erscheint, durch die Linie A dargestellt; die
Spannung des Leitungsabschnittes 3 ist durch die Kurve B, und die Spannung, die
über den Widerstand 26 und den Transformator 12 an den Gittern 8 und 18 auftritt,
ist durch die Kurve C veranschaulicht. Es zeigt sich, daß die resultierende Spannung
an den -Gittern während eines Zeitabschnittes t dann positiv ist, wenn die Wechselspannung
größer ist als die negative Vorspannung der Batterie. Unter diesen Bedingungen zeigen
die Gitter 8 und 18 abwechselnd ein positives Potential, und ein Wechselstrom wird
zwischen den Leitungsabschnitten 3 und dem Widerstand 26 mittels der Vorrichtung
i in einer Richtung und mittels der Vorrichtung 2 in anderer Richtung übertragen.
Sobald die Vorrichtungen i und 2 anfangen, einen Strom zu übertragen, kann der Schalter
7 geschlossen und der Schalter 31 geöffnet werden, um die Verbindungen des Stromkreises
4 zu vervollständigen. Der Schalter 7 soll den Übergang der Spannung auf den Leitungsabschnitt
4 über den Widerstand 32 verhindern. Er kann auch fortgelassen werden, wenn der
Übergang dieser Spannung nach dein Leitungsabschnitt .l nicht zu befürchten ist.
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Der Strom, der .zwischen dem Leitungsabschnitt 3 und 4 übertragen
wird, ruft an dem Widerstand 28 einen Spannungsabfall hervor, der dem des Widerstandes
26 entgegengesetzt gerichtet ist. .Diese Spannung wird vermittels eines Stromtransformators
29 erzeugt, dessen Sekundärwicklung parallel zum Widerstand 28 angeschlossen ist
und dessen Primärwicklung in Reihe mit dem Leiter 3 liegt. Sobald dieser Strom anwächst,
werden die Zeitabschnitte, in denen die Gitter 8 und 18 positiv geladen werden,
kleiner und kleiner, bis schließlich die Gitterspannung während jeder Halbperiode
negativ wird. Der Strom wird durch diese Änderung des elektrischen Zustandes in
den Stromkreisen unterbrochen, und seine Übertragung zwischen den Leitungsabschnitten
hört auf. Der besondere elektrische Zustand oder die Größe des Stromes, welche die
Stromübertragung zwischen den Leitungsabschnitten unterbricht, hängt natürlich von
der Beschaffenheit
undEinstellungderVorrichtung ab. Um die Vereinigung
zwischen den Leitungsabschnitten wiederherzustellen, wird der Schalter 31, wie es
im vorhergehenden beschrieben wurde, betätigt.
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Die Abb.3 zeigt eine zweckmäßige Vorrichtung, um den Zusammenschluß
zwischen je einem Paar Gleichstromleitungen 33 und 34 zu überwachen. Diese Vorrichtung
setzt sich zusammen aus einem Entladungsgefäß 35 mit einer Quecksilberkathode 36
und mit den Erregeranoden 37. Die Hauptanoden 38 und 39 sind in Hinsicht auf den
Leitungsabschnitt. 33 mit einem Widerstand .o, einem Energiesammler, wie in Abb.
3 z. B. einem Kondensator 41, und mit den Gittern q.2 und 43 in Verbindung gebracht.
Es ist noch zu bemerken,-daß das Gitter 42 an die Kathode 36 über die Widerstände
44 und 45 und an die Batterie 4.6, die dem Gitter eine negative Vorspannung aufdrückt,
angeschlossen ist, fernerhin, daß (las Gitter 4.3 mit der Kathode 36 über die Batterie
46 und die Widerstände 47 und 48 in Verbindung steht, und daß Schalter 49 und
50 vorgesehen sind, die die Anode 39 mit dem Stromkreis 3.4 entweder über
den Widerstand 51 oder unabhängig von diesem Widerstand verbinden.
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Mit der eben geschilderten Schaltung wird den Gittern .42 und 4.3
durch die Batterie .46 eine negative Spannung aufgedrückt, und es kann kein Strom
durch die Entladungsröhre 35 übertragen werden, selbst wenn die Schaltung des Anodenkreises
39 und des Stromkruises 34. vollständig ist. Ein Schalter 52 schließt eine Batterie
53 an die Kathode 36 an. um entweder die Widerstän,le 47 und 4.8 zu verbinden, um
den Stromdurchgang durch die Elektronenröhre 35 einzuleiten oder den Zusammenschluß
der Widerstände 4.4 und 4.5 herbeizuführen, um den Stromkreis des Entladungsgefäßes
zu unterbrechen. Der Strom der Entladungsröhre 33 kann entweder bei einem plötzlichen
oder bei einem schrittweisen Anwachsen der Belastung auch automatisch unterbrochen
werden.
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Die Stromunterbrechung bei plötzlichem Anwachsen der Belastung, wie
es bei Kurzschluß entstehen kann, wird durch eine positive Spannung bewirkt, die
auf dein Gitter q2 (furch den Transformator 5.4 erscheint, dessen Primärkreis 55
an den Leitungsabschnitt 33 und dessen Sekundärkreis 56 an einen Teil des Widerstandes
44 angeschlossen ist. Die Stromunterbrechung bei einem allmählichen Anwachsen des
Stromes wird durch einen l',elaisschalter 57 bewirkt, dessen Regelspule in (lein
Leitungsabschnitt 33 liegt und die (tann in Tätigkeit tritt, um die Kathode 36,
(las Gitter .42 und die Batterie 58, die das Gitter auf ein positives Potential
bringt, miteinander zu verbinden. Angenommen, das Entladungsgefäß 35 wird erregt,
und die Schalter q.9, 5o und 57 werden in ihren eingezeichnc@en geöffneten Stellungen
gelassen, so entsteht ein Stromübergang durch die Röhre 35 beim Schließen des Schalters
-l9. Wird nun der Schalter 52 nach rechts in Kontaktstellung gebracht, so wird hierdurch
dem Gitter q.3 durch die Stromquelle 53 eine positive Spannung aufgedrückt, und
der Kondensator 41 kann sich durch den Strom, der durch den Widerstand 4o geht,
auf volle -Netzspannung aufladen. Der Schalter 52 wird dann geöffnet, und der Schalter
5o wird geschlossen, um den Widerstand 5, in Nebenschluß zu bringen. Unter
diesen Bedingungen ist der Kondensator 41 auf volle Netzspannung geladen, die Gitter
.42 und 43 besitzen il; bezug auf die Kathode 36 und die Anode 39 negative-Spannung,
und der Strom fließt aus dem Grunde -weiter, da das negative Potential des Gitters
_E3 ihn nicht aufhalten kann, nachdem er einmal in dem Entladungsgefäß übergegangen
ist.
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Wenn der Strom, der zwischen den Netzabschnitten durch die Entladungsröhre
35 übertragen wird, unterbrochen -werden soll, wird der Schalter 52 in seine linke
Kontaktstellung gebracht; hierdurch erscheint infolge der Batterie 53 ein positives
Potential auf dem Gitter 4.2 und ruft einen Verschiebungsstrom in dem Kondensator
41 hervor, der in den gebogenen Ansatzstücken einen Stromübergang von der Anode
39 nach der Anode 38 veranlaßt. Ist der Kondensator ganz aufgeladen, dann üird der
Strom des Entladungsgefäßes 35 vollständig unterbrochen, da das Gitter 4.3 negativ
geladen ist und kein Strom durch die Anode 39 wieder entstehen kann. Der Kondensator
q i wirkt also in der Weise, daß er zeitweise den Strom von der Anode 39 durchläßt
und ein Öffnen der Entladungsröhre 35 bewirkt. Wie vorher beschrieben war, kann
dieselbe Wirkung entweder durch einen Transformator 5q., der in der Weise wirkt,
daß ein positives Potential an dem Gitter .a.2 erscheint, wenn der Strom, der zwischen
den Leitungsabschnitten 33 und 34 übertragen wird, plötzlich ansteigt, oder durch
die Stromkreisregelvorrichtung 57 erreicht werden, welche die Stromquelle 58 an
das Gitter 42 anschließt, wenn der Strom, der zwischen den Leitungsabschnitten übertragen
wird, bis zu einem gewissen Wert anwächst.