-
Anordnung zum Schutz von Stromempfängern gegen außergewöhnliche Belastung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schutz von Stromempfängern gegen außergewöhnliche
Belastungen, bei welchen die überspannungen nach Erde abgeleitet werden. Es sind
bereits Anordnungen bekannt, bei denen in. den Entladekreisen Ausgleichspulen eingeschaltet
sind, die bei unterschiedlicher Belastung der Leitungsadern Störungen des Stromempfängers
dadurch vermeiden, daß sie die in solchen Fällen an den beiden Entladekreisen vorhandenen
verschieden hohen Potentiale ausgleichen. Schwierigkeiten treten aber auf, sobald
die Differenz der Belastung der Leitungsadern einen gewissen Wert erreicht hat,
da sich dann die durch die Ausgleichspulen induktiv gekuppelten Entladekreise gegenseitig
beeinflussen und hierbei die Selbstinduktion in dem Entladekreis der stärker belasteten
Leitungsader so erhöht wird, daß dez Stromempfänger stärkdr beeinflußt wird als
bei Anordnungen ohne Ausgleichspulen.
-
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, auch bei großer Verschiedenheit
in den Belastungen der einzelnen Leitungsadern ungünstige Beeinflussungen des Stromempfängers
zu vermeiden, und erreicht dies dadurch, daß den mit den Leitungsadern verbundenen
Entladekreisen ein Hilfsmittel zugeordnet ist, welches bei unterschiedlicher Belastung
beider Leitungsadern die Selbstinduktion in dem das Hilfsmittel stärker beeinflussenden
Entladekreis herabsetzt. Die Erfindung sei nun an Hand der Zeichnungen beschrieben:
In Abb. i ist eine bisher gebräuchliche Anordnung und in Abb. z ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die entsprechenden Teile in beiden Anordnungen sind mit
demselben Bezugszeichen versehen.
-
Abb. i zeigt eine Telephonleitung i, welche von einer benachbarten
Kraftleitung 2 induktiv beeinflußt wird. An die Leitung i ist ein Telephon einer
Beamtin angeschlossen, welche jedoch nur durch ein mit dem Bezugszeichen 8 versehenes
Viereck angedeutet ist.
-
Die Schutzschaltung liegt in Brücke zu der Leitung i und besteht aus
einem Transformator mit den beiden Spulen 3 und q. auf dem gemeinsamen Kern 7 und
den beiden Funkenstrecken zwischen den Elektroden 5 und 6 und der für beide Elektroden
gemeinsamen Erde io. Die beiden Spulen 3 und q. haben genau die gleiche Impedanz.
Sie besitzen dieselbe Anzahl von Wicklungen mit gleicher Drahtstärke, die im entgegengesetzten
Sinne zueinander gewickelt sind, so daß sie in dem Kern 7 Kraftfelder erzeugen,
die sich gegenseitig aufheben. Die Spule 3 ist mit der einen Ader der Leitung i
und mit der Elektrode 5 verbunden.
Die Spule 4. ist an die andere
Ader der Leitung i und an die Elektrode 6 angeschlossen.
-
Wenn durch ein hohes Potential über der Leitung i beide Funkenstrecken
überbrückt werden, findet über beide Spulen 3 und q. eine Potentialentladung nach
Erde statt. Die Hauptfunktion einer derartigen Schutzschaltung besteht darin, genau
gleich große Potentialentladungen über beide Funkenstrecken herbeizuführen. Wenn
wir annehmen, daß in den b:dden Leitungszweigen der Leitung i Potentiale derselben
Größe auftreten, daß aber die Entladungen über die beiden Funkenstrecken nicht gleich
groß wären, dann würde das Gleichgewicht zwischen den beiden Leitungszweigen. gestört
werden, wodurch im Telephon 8 ein Knacken auftreten würde. Da jedoch die beiden
Spulen 3 und ¢ gleiche Wicklungen besitzen .und im entgegengesetzten Sinne zueinander
gewickelt sind, werden diese verschieden großen Potentialentladungen durch die beiden
Spulen ausgeglichen. Diese Anordnung hat sich als brauchbar erwiesen, um Knacken
im Telephon zu vermeiden, wenn die Spannurigen in den beiden Leitungszweigen gleich
groß sind oder nur sehr wenig verschieden voneinander sind. Wenn jedoch ein großer
Potentialunterschied, in den beiden, Leitungszweigen besteht und besonders renn,
die Funkenstrecke auf der einen Leitungsseite nicht überbrückt wird, fließt in deär
zugehörigen Wicklung des Transformators kein Strom, und daher setzt die andere Wicklung
dem Strom, der auf ihrer Leitungsseite nach Erde fließt, einen verhältnismäßig hohen
magnetischen Widerstand entgegen. Infolgedessen bleibt die Spannung über dem normalen
Wert, und das hierdurch hervorgerufene Knacken im Telephon kann dabei stärker sein,
als wenn die Wicklungen 3 und q. überhaupt nicht vorhanden wären. Mit anderen Worten,
diese Ausgleichschaltung bietet nur einen gewissen Vorteil, wenn die Spannungen
in beiden. Leitungszweigen gleich hoch sind oder nur geringe Unterschiede aufweisen,
da sie hierbei die verschieden. großen Potentialentladungen. nach Erde ausgleicht.
Wenn jedoch die Potentialunterschiede sehr groß werden oder wenn eine der Funkenstrecken
nicht überbrückt wird, ist die Anordnung dieser beiden Ausgleichspulen von Nachteil,
und die, Funkenstrecken allein würden hierbei vorteilhafter sein.
-
Die vorliegende Erfindung sieht nun eine Ausgleichschaltung vor, die
in Abb. z dargestellt ist und welche aus drei Wicklwngen auf einem gemeinsamen Kern
besteht.
-
Diese dritte Spule 8' hat eine größere Anzahl Wicklungen als jedei
der beiden Spulen 3 und q., welche dieselbe Anzahl Wicklungen besitzen, und ihre
Klemmen sind mit der Funkenstrecke 9 verbunden. Wenn die Spannung auf beiden Leitungsseiten
gleich groß ist, sind die Potentialentladungen. nach Erde über die im entgegengesetzten
Sinne gewickelten Spulen 3 und q. annähernd gleich groß. Da die Kraftlinienfelder,
welche durch die beiden Wicklungen im Ankerkern 7 hervorgerufen werden, sich gegenseitig
aufheben, wird der Wicklung 8' praktisch kein Strom induziert. Unter diesen Umständen
arbeitet die Schutzschaltung in derselben Weise wie die loben beschriebene. Wenn
jedoch die Spannungsunterschiede in den beiden Leitungszweigen sehr groß sind, so
daß auch die beiden Entladungsströme sehr verschieden voneinander sind, und besonders
in dem Falle, wenn über die eine Leitungsseite Überhaupt keine Entladung stattfindet,
und in der dieser Leitungsseite zugeordneten Wicklung kein Strom fließt, während
in der anderen Leitung ein Strom von bedeutender Spannung hervorgerufen wird, dann
entsteht im Kern 7 ein Kraftlinienfeld, und in der '\7#Ticklung 8' wird ein Induktionsstrom
hervorgerufen. Die Spule 8' besitzt so vielWicklungen, daß die Funkenstrecke g erst
bei einer bestimmten Spannung in einer der beiden gleich großen Spulen 3 und q.
überbrückt wird. Wenn diese Spannung erreicht wird, wird die Funkenstrecke g überbrückt,
und hierdurch wird die dritte) Wicklung 8' kurzgeschlossen. Dies wirkt sich praktisch
aus wie ein Kurzschluß über die Wicklung, über welche der Entladestrom nach Erde
an der Elektrode io fließt. Infolgedessen wird die Impedanz dieser Wicklung 8' stark
herabgesetzt, wodurch die Spannung nach Erde auf dieser Leitungsseite sinkt.
-
Der Grenzwert der Spannung in einer der beiden gleichen Spulen 3 und
¢, welcher die Überbrückung der Funkenstrecke 9 hervorruft,- wird am besten so gewählt,
daß die Funkenstrecke bei kleinen Spannungsdifferenzen in dein beiden Leitungszweigen,
welche bereits durch die beiden Wicklungen ..3 und ¢ ausgeglichen werden, nicht
überbrückt wird, z. B. wenn von den beiden Spannungen in den beiden Leitungszweigen
die eine nur wenig über und die andere nur wenig unter dem Wert liegt, welcher zur
Überbrückung der Funkenstrecken 5 und 6 erforderlich ist. In diesem Falle; soll
die Schaltung so wirken, daß der Entladungsstrom in der Wicklung, welche auf der
Leitungsseite mit der höheren Spannung liegt, der anderen Leitungsseite einen Strom
induziert, welcher die Spannung auf dieser Seite zu einem Wert anwachsen läßt, daß
auch die zweitei Funkenstrecke überbrückt wird. Wenn die Funkenstrecke g
schon
bei sehr kleinen Spannungen überbrückt würde, würde diese Funktion nicht erfüllt
werden.