DE50375C - Sicherheitsvorrichtung bei elektrischen Leitungen, besonders solchen, bei denen Transformatoren zur Erzeugung von Strömen durch ununterbrochene oder Wechselströme verwendet werden - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

in LONDON.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Neuerungen bei elektrischen Leitungen, besonders solchen, bei denen Inductions- oder Secundärströme angewendet werden, vermittelst welcher eine selbstthätige Unterbrechung des Stromkreises eintritt, sobald das Potential des Stromes eine Gefahr bringende Höhe erreicht hat.

Es ist eine bekannte Thatsache, dafs bei der Verwendung von Transformatoren zum Erzeugen eines Secundä'rstromes von geringerer Spannung und gröfserer Menge aus einem Inductionsstrom von höherer Spannung durch ein Versehen leicht eine Verbindung zwischen dem primären und secundären Leiter des Transformators hergestellt werden kann, wodurch der Strom in der secundären Leitung dasselbe Potential wie das der primären Leitung erhält, so dafs die Möglichkeit eintritt, dafs Personen, welche den Leitern oder Lampen der secundären Leitung zu nahe kommen, selbst lebensgefährlich verletzt werden können. Diese Gefahr wird durch Anwendung des aus folgenden Vorrichtungen bestehenden Apparates gänzlich und in wirksamer Weise vermieden.

Der Apparat besteht:

a) aus einem Körper, Mittel oder Apparat, der zwischen den zu schützenden Stromkreis und die Erde geschaltet wird und gestattet, dafs ein Strom von hohem Potential vom Stromkreis zur 'Erde geht, während er verhindert, dafs ein Strom von geringem Potential zur Erde gelangt;

b) aus einem in die Verbindung zwischen Stromkreis und Erde eingefügten dünnen Draht, welcher durch Ströme von hohem Potential geschmolzen wird;

c) aus einem Contacthebel, einer Contactfeder oder einer anderen entsprechenden Vorrichtung, welche beim Schmelzen des Drahtes ausgelöst wird und dadurch einen Kurzschlufs im Stromkreis bewirkt;

d) aus einem Stromunterbrecher, welcher durch den Kurzschlufs des Stromes in Thätigkeit gesetzt wird und so die Unterbrechung des Stromkreises herbeiführt.

Der unter a) bezeichnete Apparat ist entweder eine Geifsler'sche Röhre oder eine zum Theil luftleere Glasrohre, in welcher an jedem Ende ein Platindraht befestigt ist; der eine Platindraht steht mit dem zu schützenden Stromkreis in Verbindung, während der andere mit der Erde verbunden ist, so dafs ein Strom von hohem Potential durch die Röhre zur Erde geführt wird, während ein Strom von niederem Potential nicht zur Erde gelangt.

Dieser Apparat kann auch ein Condensator sein, dessen eine Belegung mit dem Stromkreis und dessen andere mit der Erde verbunden ist, oder eine isolirte Platte, die mit dem Stromkreis verbunden ist, in deren Nähe das eine Ende eines dünneren Metallblattstreifens befestigt ist, während das andere mit der Erde verbunden ist, so dafs bei Strömen von ge-

ringem Potential kein Strom von der Platte zur Erde geht, bei Strömen von höherem Potential dagegen das Blättchen von der Platte angezogen wird und eine Verbindung mit der Erde hergestellt wird.

Bei der Anwendung der letztgenannten Construction wird der zur Erde gehende Strom noch stark genug sein, um den dünnen Draht zu schmelzen, welcher an irgend einer Stelle der Erdverbindung eingeschaltet ist, so dafs eine Feder oder ein Hebel ausgelöst wird und Kurzschlufs eintritt.

Wird dagegen eine G ei fsl er'sehe Röhre verwendet, so ist der durch dieselbe hindurchgehende Strom nicht stark genug, um den Draht zu schmelzen, weil derselbe durch den Widerstand des Bogens in der Geifsler'sehen Röhre bedeutend abgeschwächt wird; es wird daher in Verbindung mit dieser Röhre ein Elektromagnet verwendet, dessen Spule in die zur Erde führende Leitung eingeschaltet wird, und der, durch den Strom erregt, einen Hebel oder eine Feder anzieht und so einen Contact bewirkt, um einen zur Schmelzung des Drahtes genügend starken Strom durch denselben zu schicken.

Die Vorrichtung zum Unterbrechen des Stromkreises kann nach einer der bekannten Weisen hergestellt sein; sie kann aus einem an jeder Seite der Haupt- oder Nebenspule angeordneten Sicherheitsdraht (Bleischaltung) bestehen , die gleichzeitig geschmolzen werden, wenn ein genügend starker Strom hindurchgeht.

Die Sicherheitsschaltungen können aus einem dünnen Metallstreifen bestehen, der über einen kleinen Cylinder aus Holz oder anderer Isolirmasse gespannt ist und Sprengstoffe enthält, die durch die Hitze des Leitungsdrahtes entzündet werden, oder aus zwei Metalldrähten oder -Streifen oder anderen biegsamen und brennbaren Leitern, in deren Mitte ein isolirtes Gewicht derart aufgehängt ist, dafs beim Schmelzen eines Drahtes der andere infolge des plötzlich auf ihn ausgeübten gröfseren Zuges, der durch das Gewicht eintritt, zumal derselbe selbst stark erhitzt ist, brechen mufs, oder endlich bestehen die Sicherheitsschaltungen aus einem magnetischen, nach Art der Cunynghames'sehen ausgeführten Stromunterbrecher, nur dafs bei diesem beide Seiten des Stromkreises zugleich unterbrochen werden.

In den beiliegenden Zeichnungen ist vorliegende Erfindung in verschiedenen Constructionen zur Darstellung gebracht, und zwar zeigen Fig. ι bis 4 eine Anordnung, bei welcher die Verbindung mit der Erde durch eine isolirte Platte und einen Metallstreifen in der oben beschriebenen Weise hergestellt wird.

Fig. ι zeigt den ganzen Apparat im Grundrifs,

Fig. 2 einen Theil desselben mit der isolirten Platte und dem Metallstreifen, theils in Ansicht, theils im Schnitt,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Apparates mit dem dünnen Draht und der Contactfeder.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung, welche die Verbindung des Apparates mit dem primären und secundären Stromkreis des Transformators zeigt.

B ist eine metallene Büchse, die auf einem Gestell A aus Isolirmasse angeordnet ist, in deren Boden sich eine Vertiefung e befindet, in der ein dünnes Metallblatt g angeordnet ist, das aus zwei durch einen dünnen Streifen verbundenen Scheiben besteht.

Dieses Metallblatt steht mit dem Boden der Büchse in Contact und durch die Klemmschraube E mit der Erde, dagegen ist kein Contact zwischen der Erde und dem secundären Stromkreis des Transformators an irgend einem Punkt vorhanden.

G ist eine mit Gewinde versehene Metallspindel, die durch ein in die Oeffhung D der Büchse eingeschraubtes Isolirfutter J geschraubt ist; dieselbe trägt an ihrem unteren Ende eine Platte H von leitendem Material, während sie an dem oberen Ende mit einer Klemmschraube J versehen ist, durch welche vermittelst der Scheibe K eine leitende Verbindung nach einer an der Platte A¹, Fig. 3, befindlichen Contactschraube durch den Draht K¹ hergestellt wird.

Die Platte A^l trägt den Kurzschlufsapparat, der in folgender Weise construirt worden ist:;

Von der Contactschraube der Platte A¹ führt ein zweiter Draht K² zu einer Stellschraube j des Isolirstückes i, welches an dem federnden Arm s angebracht ist. Der Draht K² wird gleichzeitig mit einem feinen Draht f verbunden, durch welchen der federnde Arm s angespannt und an dem leitenden Ständer T¹ aufgehängt ist. Dieser Ständer steht durch den Leiter t und die Klemmschraube S^ mit der nach der Klemmschraube S¹, Fig. 4, der Nebenspule des Transformators T führenden Leitung in leitender Verbindung.

Der federnde Arm s steht mit der Klemmschraube P³ in Verbindung, von welcher ein Draht zur Klemmschraube P¹ der Hauptspule des Transformators führt. Der Arm s hat das Bestreben, herabzufallen und Contact mit einem Vorsprung p, der durch den Leiter p¹ mit der Klemmschraube P² in Verbindung steht, herzustellen.

Von P² führt ein Leitungsdraht zu der zweiten Klemmschraube P der Hauptspule des Transformators.

Die Wirkungsweise des Apparates ist folgende :

Jedesmal, wenn durch einen Fehler am Transformator das Potential des secundären

Stromkreises zu einer solchen Höhe steigt, dafs dasselbe für die an dessen Leitern hantirenden Personen gefährlich werden kann, so wird der Strom auf die in der Büchse B angeordnete isolirte Platte H durch S² T¹/ K² K¹ und G übertragen und die Platte H stark geladen. Infolge dessen wird der in geringem Abstande unter der Platte H liegende und mit Erde verbundene Theil des Metallblattes g momentan angezogen und eine leitende Ver-. bindung zwischen H und g bezw. der Erde hergestellt.

Es wird hierdurch momentan der Strom der secundären Leitung durch /HgB und die Erde gehen; derselbe hört jedoch sofort auf, sobald der dünne Draht f geschmolzen ist, dadurch fällt der Arm s herab und bewirkt durch den Contact mit ρ und P² den Kurzschlufs der Hauptspule des Transformators. Hinter der letzteren ist ein automatischer Stromunterbrecher nach einer bekannten Construction angebracht, der durch die Verringerung des Widerstandes zwischen P und P¹ infolge des Kurzschlusses in Thätigkeit tritt und auf diese Weise eine Unterbrechung des primären Stromkreises bewirkt.

Die Lage des Metallblättchens g in der Büchse B ist durch ein im Deckel B¹ derselben angebrachtes Fenster B² sichtbar.

Auf der Spindel G ist eine Elfenbeinscheibe O befestigt, die als Zeiger auf einer Scala -R dient, wodurch es ermöglicht ist, die Entfernung der Platte H von dem Metallplättchen g genau zu reguliren.

Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen schematisch die Modificationen des Apparates, wenn Geifsler'sehe Röhren an Stelle der oben beschriebenen Vorrichtung verwendet werden.

In diesem Falle wird ein Hülfselektromagiiet nothwendig, da der durch die Röhre gehende Strom durch den hohen Widerstand des Bogens in der Geif si er'sehen Röhre sehr abgeschwächt wird und deshalb niemals stark genug sein kann, um den dünnen Draht f zu schmelzen.

Bei der ' in Fig. 5 dargestellten Anordnung steht der seeundäre Stromkreis S5¹ durch Leitungsdrähte mit den Klemmschrauben S² S³ des Kurzschlufsapparates in Verbindung. An letzterem ist eine Contactfeder s angebracht, die mit der Klemmschraube S² in leitender Verbindung steht; ferner ist die Feder s durch einen feinen" Draht f mit einer auf einem isolirten Ständer angebrachten zweiten Contactfeder s¹ verbunden, welche mit der Spule eines Elektromagneten m verbunden ist, deren anderes Ende an das eine Ende einer Geif sie rschen Röhre G¹ angeschlossen ist, während das andere Ende der Röhre mit der Erde durch die Klemmschraube E in leitende Verbindung gebracht ist. Die Klemmschraube S^s ist mit einem isolirten Contact b verbunden.

Auf diese Weise findet der Strom, wenn er in dem secundären Stromkreis S S¹ des Transformators Tein gefahrbringendes hohes Potential ' erreicht, seinen Weg zur Erde durch die Feder s, den feinen Draht f, die Spule des Elektromagneten m, die Geifsler' sehe Röhre G¹ und die Klemmschraube E. Hierdurch wird der Elektromagnet m erregt, wodurch die Feder s¹ angezogen und mit b der Contact hergestellt wird.

Auf diese Weise wird ein starker Strom vom secundären Stromkreis von S² durch die Feder s, den feinen Draht f, die Feder s¹ und den Contact b nach S³ und S gehen, der genügt, um sogleich den feinen Draht f zu schmelzen. Hierdurch wird die Feder s gelöst und bewirkt bei α einen Contact mit S³, der einen Kurzschlufs der secundären Spule des Transformators bewirkt. Die Klemmschraube des Transformators ist mit einem Doppelpolumschalter C von bekannter Construction versehen , der durch den Kurzschlufs in Thätigkeit gesetzt wird und eine Unterbrechung des secundären Stromkreises an beiden Klemmschrauben des Transformators bewirkt.

Die Fig. 6 und 7 zeigen zwei Anordnungen mit Geifsler'sehen Röhren, ähnlich den vorigen, bei welchen jedoch der Kurzschlufs und dementsprechend die Stromunterbrechung bei dem primären Stromkreis eintritt.

In Fig. 6 ist die Klemmschraube S² des Apparates an den secundären Stromkreis SS¹ angeschlossen. Sollte nun ein Strom von gefährlichem Potential eintreten, so wird derselbe bewirken, dafs ein Strom von S² durch den Hülfselektromagneten m, die Geifsler' sehe Röhre G¹, die Klemmschraube E zur Erde geht. Hierdurch wird der Magnet in erregt, zieht die Feder 5 ^l an und stellt den Contact bei b her; infolge dessen geht ein Strom von der einen Seite P¹ des primären Stromkreises durch die Klemmschraube P², den Contact b, die Feder s¹, den dünnen Draht f, die Feder s und Klemmschraube P³ nach der anderen Seite P des primären Stromkreises.

Der feine Draht f wird durch diesen Strom geschmolzen, wodurch der Contact bei α durch die Feder s hergestellt wird; durch den dadurch bewirkten Kurzschlufs der primären Spule tritt der Umschalter C in Thätigkeit und bewirkt ein Ausrücken des Transformators.

Der zweite Kurzschlufs ist deshalb nöthig, weil die Kraft des Elektromagneten m nicht immer stark genug sein wird, um die gegeriwirkende Kraft der Feder zu überwinden und

einen guten Kurzschlufscontact herzustellen, der das Schmelzen der Bleischaltungen bewirken würde; es soll dieser daher nur den feinen Draht f schmelzen und somit den besseren Kurzschlufs durch Feder s herstellen.

Die in Fig. 7 dargestellte Anordnung unterscheidet sich allein dadurch von der vorigen, dafs der feine Draht f in den secundären Stromkreis eingeschaltet ist; er ist mit einem Ende an einem Ende der Feder s¹ angeschlossen und mit dem anderen Ende an einem isolirten Block i der Feder s, und durch einen Draht mit der Klemmschraube S³, die nach der anderen Seite des secundären Stromkreises führt, verbunden, so dafs, wenn ein Strom von gefahrbringendem Potential in den secundären Stromkreis eintritt, der Draht f geschmolzen wird, wodurch der Kurzschlufs des primären Stromkreises und das Umschalten des Transformators bewirkt wird.

Die oben beschriebenen Apparate sind in . der einen oder anderen Ausführung im allgemeinen genügend, um hinreichende Sicherheit im ganzen secundären Stromkreis zu gewähren, da das Potential zweier Punkte desselben nur um die elektromotorische Kraft der secundären Spule oder um 50 bis 100 Volt differiren darf.

Zur gröfseren Sicherheit aber könnte es erwünscht sein, die Anordnung zu verdoppeln, in welchem Falle die G ei fs ler'sehe Röhre mit einem Draht versehen wird, der in die Mitte der Röhre eingeführt wird, aufser denen an beiden Enden derselben. Dieser Draht steht mit der Erde in Verbindung, während von den anderen Drähten jeder mit einem Hülfselektromagneten und dann mit den beiden Seiten des secundären Stromkreises in Verbindung steht.

Die Elektromagnete sind in jedem Falle so angeordnet, dafs jeder den Stromkreis beim Schmelzen des Drahtes schliefst und so den den Contact herstellenden Apparat in Thätigkeit setzt.

In dem Falle, dafs die zuerst beschriebene Ausführung angewendet wird, versieht man den Deckel der Büchse B mit zwei isolirten Platten, die mit jeder Seite des secundären Stromkreises verbunden sind.

Es ist leicht einzusehen, dafs diese Vorrichtung auch in Verbindung mit anderen elektrischen Stromkreisen, bei welchen ein gefährliches hohes Potential eintreten kann, Verwendung finden kann.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Ein Apparat zur selbstthätigen Unterbrechung eines Stromkreises bei Eintritt eines zu hohen, gefahrbringenden Potentials, bestehend:

   a) aus einer mit dem zu schützenden Stromkreise leitend verbundenen, in einer Metallhülse B und von dieser isolirt untergebrachten Platte H und einer in geringer Entfernung von dieser Platte angeordneten, das Ende eines dünnen, leicht beweglichen Metallstreifens g bildenden Metallscheibe, welcher Streifen mittelst eines feinen, leicht schmelzbaren Drahtes f an Erde angeschlossen ist, in Verbindung mit einer durch den Draht/ angespannten Contactfeder s, welche nach Schmelzung des Drahtes f einen Kurzschlufs des Stromkreises bewirkt, oder

   b) aus einer G ei f si er 'sehen Röhre G¹, deren eines Ende durch die Spule eines Elektromagneten m, einen feinen Draht f und eine Kurzschlufs bewirkende Contactfeder s an den zu schützenden Stromkreis, deren anderes Ende dagegen an Erde angeschlossen ist, in Verbindung mit einer zweiten Contactfeder s¹, die, sobald sie durch den Magneten m angezogen wird, bei b einen Contact bewirkt, wodurch ein Stromkreis geschlossen wird, dessen Strom den feinen Draht f schmilzt, worauf die Contactfeder 5 den Kurzschlufs herstellt (Fig. 5).
2. 2. Die unter 1 b) gekennzeichnete Anordnung dahin abgeändert, dafs der dünne Draht f nicht in den Stromkreis, in den die Geifsler'sehe Röhre eingeschaltet ist, sondern in einen zweiten PP¹ eingeschaltet wird, so dafs beim Anziehen der Contactfeder s¹ der zweite Stromkreis PP¹ geschlossen wird, dessen Strom den Draht f schmilzt, wodurch die Contactfeder s frei wird und den Kurzschlufs des Stromkreises PP¹ bewirkt (Fig. 6).
3. 3. Die unter 2. gekennzeichnete Anordnung dahin abgeändert, dafs der feine Draht/ in den zu schützenden Stromkreis S S¹ eingeschaltet ist, so dafs beim Anziehen der Contactfeder s dieser Stromkreis geschlossen wird und durch den auftretenden Strom der Draht/ geschmolzen wird, wobei die Contactfeder s frei wird und den Strom PP¹ kurz schliefst.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.