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Belastungsanzeiger für mit isolierender Flüssigkeit gefüllte elektrische
Apparate Transformatoren werden bekanntlich so gebaut, daß sie bei einer bestimmten
Außentemperatur eine bestimmte Höchstbelastung ohne Schaden vertragen. Ändert sich
die Außentemperatur, so ändert sich damit auch die Höhe der zulässigen Belastung,
da die innere, durch die Belastung hervorgerufene Transformatorwärme verschieden
rasch von der Umgebungsluft abgeführt wird. Eine Anzeige der augenblicklichen Belastung
des Transformators allein genügt daher nicht zu einer richtigen Beurteilung, vielmehr
muß noch die jeweilige Außentemperatur mitberücksichtigt werden.
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Es sind bereits Anzeigegeräte für ölgefüllte elektrische Apparate,
insbesondere Transformatoren, bekannt deren Anzeigevorrichtung von einem in der
Isolierflüssigkeit liegenden temperaturempfindlichen Organ gesteuert und von einem
zweiten der Außenluft ausgesetzten temperaturempfindlichen Organ beeinflußt wird.
Dabei ist jedoch die Anordnung so getroffen, daß jede Bewegung des einen temperaturempfindlichen
Organs das andere mitbeeinflußt. Ein richtiges Arbeiten beider Organe wird dadurch
beeinträchtigt, so daß die Anzeigevorrichtung kein genaues Bild über die Belastung
des Transformators gibt.
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Nach der Erfindung soll daher nur eine Einrichtung mit einem derart
ausgebildeten Meßwerk zur Anwendung kommen, daß jede Auslenkung des einen Temperaturorgans
sich auf das Meßwerk auswirken kann, ohne die Auslenkung des anderen Temperaturorgans
zu behindern.
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Es ist eine solche Anzeigevorrichtung bekanntgeworden, bei der die
temperaturempfindlichen Organe auf eine Kombination von mehreren Skalen und Zeigern
einwirken. Die Eichung einer solchen Einrichtung ist aber verhältnismäßig umständlich.
Auch ist die Ablesbarkeit nicht besonders übersichtlich.
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Die Erfindung geht daher von einem Belastungsanzeiger für mit isolierender
Flüssigkeit gefüllte elektrische Apparate, insbesondere Öltransformatoren, aus,
bei dem zwei temperaturempfindliche Organe vorgesehen sind, von denen das eine der
Innentemperatur des elektrischen Apparates und das andere der
Temperatur
des Umgebungsraumes unterliegt, und bei dein beide Temperaturorgane auf ein gemeinsames
Meßwerk mit nur einer Anzeigeskala und mir einem Zeiger arbeiten. Hierbei ist die
hichbarkeit und Übersichtlichkeit der Ablesung wesentlich vereinfacht.
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Um nun im vorliegenden Fall eine derartige Anordnung erreichen zu
können, ist erfinduiigsgeinäl:'i vorgesehen, daß die beiden ternperaturenipfindlichen
Organe bei Normalbetrieb zweckmäßig senkrecht zueinander stehende Hebel steuern,
die über Stangen in einem frei beweglichen Gelenk bei Normalbetrieb zweckmäßig unter
einem Winkel von c)o' miteinander verbunden sind, wobei die Bewegungen der Hebel
sich in einer Verschiebung des Gelenkes auswirken. 1-Ian hat so die M ög
1 ichkeit, den Gelenkpunkt mittels einer an ihm angreifenden Stange auf einen
um einen festete funkt schwenkbaren Zeiger arbeiten zti lassen. Außerdem kann man
die Verschiebung des Gelenkpunktes in einem Koordinatensystem aufzeichnen.
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Im nachstehenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung an einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Abb. i zeigt eine praktische Ausführung des Geräts nach der Erfindung;
um die wesentlichen `teile besonders hervorzuheben, sind dabei einzelne Teile weggelassen.
Abb. 2 bringt einen Schnitt des Geräts nach der Linie 2-12 von Abb. i. Aus der Abb.
3 ist hauptsächlich die Hilfskonstruktion zu ersehen, mit der das Gerät an einer
oberen Ecke der Trafokastenwand befestigt wird. Abb.4 gibt eine scheinatische Darstellung
des Geräts. Abb. 5 bringt ein Diagramm, das die Innentemperatur in Abhängigkeit
von der Außentemperatur für vier bestimmte Belastungsfälle zeigt und wird später
zur Erläuterung der Wirkungsweise eles Geräts benützt.
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Die besondere Bauart des Instruments, die auch das Wesen der Erfindung
klar zum Ausdruck bringt, zeigt Abb. i und 2. Das Gerät io ist in ein Gehäuse i
i eingebaut, dessen Vorderteil mit durchsichtigem Glas 13 gegen Staub abgeschlossen
ist. Im Gehäuse ist eine Federröhre 14 enthalten, die über das Kapillarrohr 15 mit
dein Quecksilberbehälter 16 verbunden ist. Das Gehäuse enthält weiter einen Thermostaten
in Form einer Bimetallspirale i g, der auf die Außenluft anspricht. Beide Meßorgane
steuern Hebe12o bzw. 21 (in Abb. 2 nicht sichtbar), die über zwei Stangen 22 und
23 in einem frei beweglichen Gelenk 24 miteinander verbunden sind. Wie Abb. 4 zeigt,
ist das Gelenk 24 über das Glied 2; mit der Stange 25 verbunden, die in 26 ein festes
Drehlager besitzt und über das Gelenk -?8 in einen Geiger ausläuft, der über der
Skala 30 gleitet. Die Drehung der Hebel 2o und 21 wirkt sich also in einer
Verschiebung des Gelenkes 24 aus, das mittels des Gliedes 27 den Geiger 29 um sein
Drehlager 26 schwenkt.
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Die Wirkungsweise des Geräts läßt sich ain besten an Hand der Abb.4
und 5 mit ` folgenden Überlegungen erläutern, die auch für die Konstruktion des
Geräts maßgebend sind. Die Lage des Gelenkes 24 wird durch den NVinkel bestimmt,
den die Hebel 20 und 21 einschließen. Dieser Winkel bestimmt auch die Stellung des
Zeigers 29 auf der Skala 30. Die beiden Meßorgane ig und 14 sind vorzugsweise so
ausgebildet, daß die größtmöglichen Winkelstellungen von <go° bis ioo° auch gleichzeitig
dem höchstmöglichen Temperaturunterschied von Isolierflüssigkeit und Außenluft entsprechen.
Sobald Außen- und Innentemperatur ungefähr ihren Mittelwert einnehmen, sollen die
beiden Arme 20 und 21 annähernd einen rechten Winkel miteinander bilden. Die Schienen
22 und 23 sind so bemessen, daß sie in diesen Stellungen ebenfalls ungefähr einen
rechten Winkel bilden; sie sind hierfür etwa von gleicher Länge.
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Die Temperatur der Isolierflüssigkeit im Transformator steigt nun
mit der Belastung und Außentemperatur. Die Innentemperatur kann für jede gegebene
Last und Außentemperatur entweder durch Rechnung oder Vergleichsmessung gefunden
werden. Die Kurven der Abb.5 bringen in der Ordinate den Verlauf der Ültemperatur
in Abhängigkeit von der auf der Abszisse angetragenen Außentemperatur als Ergebnis
der Untersuchungen für verschiedene Belastungsfälle. Kurve 34 gilt für Leerlauf
(bei einem Betriebszustand, der die OItemperatur mit io° C über vier Außentemperatur
hält), Kurve 33 für 5o°/0, Kurve 32 für 75°/o und Kurve 31 für ioo°/o für Vollast.
Alle diese Kurven treffen sich in einem Punkt 26, bei dein die öltemperatur
i o° über der Außentemperatur liegt. Betrachtet man nun die Außentemperatur als
fest, so beschreibt in Abb. ::l Gelenk 24 einen Kreisbogen mit dein Ende des Hebels
2o als Drehpunkt und der Stange 22 als Radius. Für verschiedene Innentemperaturen
entstehen so die -,ertikalen Kreisscharen. Umgekehrt entstehen in gleicher `''eise
für feste Außentemperaturen doch verschiedene Innentemperaturen bzw. verschiedene
Belastungen die horizontalen Kreisscharen. Diese Kreisscharenkoordinaten entsprechen
den rechtwinkligen Koordinaten in Abb.5. Man kann jetzt auch die Geraden 31 bis
34 in das Koordinatensystem nach Abb.4 übertragen, wo sie natürlich als Kurven erscheinen
und sich ebenfalls in einem Punkt 26 gemeinsam schneiden. Der Schnittpunkt 26 bildet
gleichzeitig auch den Mittelpunkt eines Kreises, den man durch die Mittelpunkte
31', 32', 33' mid 34' der Kurven
31, 32, 33 und 34 legen kann. Die
Schienen 25 und 27 sollen deshalb annähernd untereinander und den Krümmungshalbmessern
der Kurven 31 bis 34 gleich sein. Man kann so einerseits auf dem Koordinatennetz
die jeweiligen Temperaturen und andererseits auf der Skala 3o an der Stellung des
Zeigers 2g die jeweilige Belastung in Prozenten der Maximallast ablesen.
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Abb. i zeigt die praktische Durchbildung der schematischen Darstellung
von Abb.4. Der Zeiger 36 ist hier für sich drehbar am Zapfen 37 gelagert und folgt
mit seinem Stift 39 der vom Glied 25 getragenen Nocke 4o. Der Abstand zwischen
Stift 39 und Zapfen 37 ist hier im Vergleich zur Länge des Zeigers selbst
sehr gering, so daß jede Winkelbewegung des Gliedes 25 eine beträchtlich größere
Auslenkung des Zeigers zur Folge hat. Die Skala 38 ist deshalb hier auch bedeutend
weiter wie in Abb. 4 auseinandergezogen und leichter abzulesen. Der Zeiger 36 gibt
schrittweise immer den Höchstwert an. Ein Zurückfallen des Zeigers verhindert eine
Hemmung 41, die sich gegen eine raube oder gezahnte Oberfläche am Teil42 stützt,
der mit dem Zapfen 37 des Zeigers starr verbunden ist. Die im Zapfen 4i' gelagerte
Hemmung kann über den Bügel 43, der von außen zu betätigen ist, ausgelöst werden.
Die Lösung der Hemmung gestattet dem Zeiger unter dem Gewicht 44 die Rückkehr in
eine Anfangsstellung, in der der Stift 3g die Nocke 40 wieder berührt. Eine drehbare
Fahne 45 in Verbindung mit dem Zeiger 36 dient als Gefahrsignal. Sie ist unter normalen
Verhältnissen verdeckt und wird durch ein Fenster des Gehäuses sichtbar, sobald
der Zeiger einen gefährlichen Punkt der Skala 38 erreicht.