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Anordnung zum selbsttätigen Unterbrechen von elektrischen Stromkreisen
bei störenden Veränderungen von Betriebsgrößen, wie Strom- und Spannung Die Erfindung
betrifft eine Anordnung zum selbsttätigen Unterbrechen von elektrischen Stromkreisen-
bei störenden Veränderungen von Betriebsgrößen, wie Strom oder Spannung, also z.
B. beim Auftreten von überströmen infolge von Kurzschluß. Die Anordnung ist derart,
daß die Betriebsgrüße über einen oder mehrere Transformatoren zwei Sekundärstromkreise
dieser Transformatoren induziert, wobei in den einen Sekundärstromkreis eine Elektronenröhre
(mit Anode und Kathode) eingeschaltet ist, deren Anodenstrom Mittel zur Unterbrechung
des Stromkreises (z. B. Relais) betätigt, während der zweite Sekundärstromkreis
den Heizstrom der Glühkathode liefert. Dadurch wird erreicht, daß bei einer unzulässigen
Veränderung der Betriebsgrüße der die Auslösevorrichtung betätigende Anodenstrom
der Elektronenröhre nicht nur infolge Anwachsens der Spannung zwischen Anode und
Kathode, sondern auch infolge stärkerer Heizung der Glühkathode anwächst, so daß.
ein, rasches Ansprechen der Vorrichtung gewährleistet ist. Die Erfindung besteht
nun darin, daß der oder die die beiden Sekundärstromkreise induzierenden. Transformatoren
derart ausgebildet sind, daß die Spannung zwischen Anode und Kathode der Elektronenröhre
im wesentlichen proportional mit der störenden Veränderung der Betriebsgröße ansteigt,
während die Spannung an der Glühkathode von einer bestimmten Grüße an etwa konstant
bleibt. Dadurch wird erreicht, dgß beispielsweise bei seinem zu starken. Anwachsen
des Überstromes bei Kurzschluß die Glühkathode vor einer Zerstörung infolge Überheizung
geschützt ist. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß der den Glühkathodenstromkreis
speisende- Transformator mit Eisensättigung arbeitet. Man kann aber auch die die
Glühkathode speisende Sekundärwicklung gegenüber der Primärwicklung mit großer Streuung
ausrüsten, wobei anderseits die den Anodenstromkreis speisende Sekundärwicklung
des Transformators gegenüber der Primärwicklung nur geringe Streuung aufweist.
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Bei einem Starkstromnetz, in dessen verschiedenen Teilen mehrere Unterbrechungsvorrichtungen
angebracht sind, ist es zweckmäßig, diese Unterbrechungsvorrichtungen mit verschiedenen
Auslösezeiten auszurüsten. Bei einem radialen Stromverteilungssystem wird man z.
B. die dem speisenden Generator näher liegende Station mit einer langsamer wirkenden
Auslösung des Schalters
versehen als die entfernter liegende Station,
damit nur derjenige Teil des Starkstromnetzes abgeschaltet wird, in dem sich die
Störung ereignet. Die verschiedene Einstellung der Abschaltvorrichtungen kann dadurch
erreicht werden, daß. die Glühkathoden mit verschiedenen Heizcharakteristiken ausgerüstet
werden, so daß, bei einem Kurzschluß bestimmte Auslösevorrichtungen die damit verbundenen
Schalter früher ausschalten als andere.
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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
In Abb. i ist i eine Starkstromleitung, die durch einen selbsttätigen Schalter 2
mit Hilfe einer Auslösespule 3 unterbrochen wird. Die Auslösespule wird von dem
Stromkreis i über einen Transformator ¢, einen Hilfstransformator 5 und eine Elektronenröhre
6 gespeist, um den Schalter 2 bei einem Kurzschluß der Leitung auszulösen. Der Hilfstransformator
5 besitzt einen festen Eisenkern 7, auf dem eine Primärwicklung 8 und zwei Sekundärwicklungen
9 und io untergebracht sind, und einen beweglichen Eisenteil oder einen Anker i
i, der normalerweise durch eine Feder 12 in der gezeichneten Stellung gehalten wird.
Der feste Eisenkern 7 besitzt einen Schenkel 13, der einen Streuweg für den magnetischen
Fluß eröffnet und so bewirkt, daß die Sekundärwicklung i o eine hohe Streuung gegenüber
der Primärwicklung 8 besitzt.
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Die Elektronenröhre 6 besitzt eine fadenförmige Glühkathode 14 und
eine Anode 15 von der üblichen Konstruktion, die in einem evakuierten Gefäß untergebracht
sind. Die Kathode 14 ist mit der Sekundärwicklung io verbunden. Der Anodenstromkreis
der Elektronenröhre enthält die Sekundärwicklung 9 und die Auslösespule 3 für den
Schalter 2.
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Bei einer Überlastung oder bei einem Kurzschluß in. dem Stromkreis
i wächst nun der die Primärwicklung 8 des Hilfstransformators 5 durchfließende Strom
an. Es wird dann das bewegliche Glied bzw. der Anker ii durch den festen Eisenkern
angezogen und so der magnetische Widerstand des die Primärwicklung 8 und die Sekundärwicklung
io durchsetzenden Kreises vermindert. Es steigt daher der Strom in der Sekundärwicklung
i o an, und die Glühkathode 14 wird bis auf Glühtemperatur erhitzt. Nach einem bestimmten
Zeitintervall, das von der Heizcharakteristik der Kathode 14 abhängt, erlangt die
Kathode die für die Elektronenemission erforderliche Temperatur, und es fließt ein.
Strom durch den Anodenkreis der Elektronenröhre, so daß die Auslösespule des Schalters
durch die Wicklung g des Transformators erregt wird. Der gleichgerichtete i Strom
im Anodenstromkreis der Elektronenröhre ist ohne weiteres für die Erregung der Auslösespule
3 geeignet, so daß eine besondere Stromquelle nicht erforderlich ist. Die Anordnung
des beweglichen Gliedes oder Ankers i i vermindert den Strom, der normalerweise
die Glühkathode der Röhre durchfließt. Da die Sekundärwicklung io gegenüber der
Primärwicklung 8 eine hohe Streuung besitzt, so wird der die Sekundärwicklung durchsetzende
Fluß, für den. Fall eines Kurzschlusses begrenzt, und es ist keine Gefahr vorhanden,
daß die Glühkathode 14 zerstört wird.
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Abb.2 der Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei
der die Elektronenröhre 6 von dem Stromkreis i über zwei Hilfstransformatoren 16
und 17 gespeist wird. Der -Transformator 16 besitzt eine Primärwicklung 18, die
mit denn Stromtransformator q. verbunden ist, und eine Sekundärwicklung i9 für die
Speisung des Anodenkreises der Elektronenröhre. Der Transformator 17 ist mit einer
Primärwicklung, 2o ausgerüstet, die wieder mit dem Stromtransformator r1 verbunden
ist und mit einer für geringe Spannung gewickelten Sekun.därwicl>-lung 2 i für die
Speisung des Glühkathodenkreises der Elektronenröhre 6. Normalerweise ist der Strom,
der die Primärwicklung 20 des Hilfstransformators 17 durchsetzt, nicht imstande,
die Glühkathode 14 der Röhre auf Glühtemperatur zu bringen. Bei einer überlastung
steigt der Strom; der die Wicklungen 18, 19, 20 und 21 durchfließt, an und die Kathode
1¢ erreicht die Glühtemperatur, so daß die Auslösespule des Schalters für die öffnung
des Kreises erregt wird. Der Eisenkern des Transformators 17 besitzt einen entsprechend
geringeren Querschnitt, so daß er gesättigt wird, wenn sich ein Kurzschluß ereignet.
Dadurch wird der die Wicklung 21 durchfließende Strom begrenzt, und es wird eine
Beschädigung der Kathode verhütet.
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Abb.3 zeigt ein Starkstromnetz nach dem radialen Verteilungssystem
mit den Hauptsammelschienen z2 und den Sammelschienen 23 einer Unterstation, die
mit den Ha.uptsammelschienen durch eine Speiseleitung 24. verbunden sind. Von den
Sammelschienen 23 der Unterstation gehen die Speiseleitungen 25 und 26 aus. Für
die Abschaltung der verschiedenen Speiseleitungen von den Sammelschienen sind die
Schalter 27, 28 und, 29 vorgesehen. Für die überwachung des Schalters 27 ist eine
Elektronenröhre 3o angeordnet und ebenso ähnliche Elektronenröhren 31 und 32 für
die überwachung der Schalter 28 und 29. Die einzelnen Konstruktionen der Elektronenröhren
sind nicht gezeichnet,
sie können aber nach den Abb. i oder a der
Zeichnung ausgebildet sein.
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Wie bereits angegeben, besitzen die Glühkathoden 33 und 34 der Elektronenröhren
30 und 31 verschiedene Heizcharakteristiken, so daß beim Eintritt einer Überlastung
die Schalter verschiedene Auslösezeiben aufweisen. Bei einer Überlastung oder bei
einem Kurzschluß in der Leitung 25 werden beide Relais 3o und 31 erregt.
Da aber die Kathode 34 der Elektronenröhre 3 i einen geringeren Querschnitt besitzt,
so wird diese zuerst auf Glühtemperatur erhitzt und der Schalter z8 wird vor dem
Schalter z7 ausgelöst. Auf diese Weise wird die Störungsstelle aus dem Stromverbeilungssystem
entfernt, ohne daß die zweite Speiseleitung der Unterstation von der Hauptstation
abgetrennt wird.