DE721171C - Loeschfunkenstrecke fuer UEberspannungsableiter mit Magnetfeld zur Funkenloeschung - Google Patents

Description

• Löschfunkenstrecke für überspannungsableiter mit Magnetfeld zur Funkenlöschung Bei überspannungsableitern der Ventiltype schaltet man ein Widerstandselement in Reihe mit einer oder mehreren Funkenstrecken, die als Trennstrecken bzw. Löschstrecken dienen. Diese haben die Aufgabe, den infolge der Betriebsspannung dem Ansprechen des Ableiters nachfolgenden Betriebsstrom zu unterbrechen. Damit der Ableiter beim Durchtritt großer Ströme, die er beim Auftreten atmosphärischer Überspannungen aufnehmen muß, nur eine geringe Spannung am Widerstandselement übrigläßt und somit eine möglichst vollkommene Absenkung der Überspannung herbeiführt, wird man dieses möglichst knapp bemessen. Je kleiner aber der Widerstandsblock ist, desto größer ist andererseits der nachfolgende Betriebsstrom unter Einwirkung der Betriebsspannung. Man wird daher einen um so besseren überspannungsableiter bauen können, je größere Ströme man mit der verwendeten Löschfunkenstrecke unterbrechen kann. Ganz besonders wichtig ist eine leistungsfähige Löschfunkenstrecke für Gleichspannungsableiter, weil bekanntlich Gleichstromlichtbögen wegen des fehlenden natürlichem, Stromnulldurchganges schwer zu löschen sind. Werden die Elektrodenteile der Löschfunkenstrecke von dem Lichtbogen über ein gewisses Maß hinaus erhitzt, so können Schmelzperlen sich bilden. Dadurch kann die Konstanz der Ansprechspannung des Ableiters, die von dem Elektrodenabstand der vorhandenen Funkenstrecke abhängt, in unerwünschter Weise beeinträchtigt werden.
• Im Hauptpatent ist eine Löschfunkenstrecke für überspannungsableiter mit Magnetfeld zur Funkenlöschung bzw. Lichtbogenbewegung vorgeschlagen, bei welcher das Magnetfeld durch einen oder mehrere in der Achte der Funkenstreckensäule angeordnete Permanentmagneten hervorgerufen wird. Der Vorschlag der vorliegenden Erfindung, durch welche der Vorschlag des Hauptpatents weiter ausgebildet wird, besteht darin, daß der oder die permanenten Magneten, welche insbesondere in Form scheibenähnlicher Bauteile aus permanent magnetischem Stoff die Elektroden tragen, in an sich bekannter Weise zwischen ihren beiden Polen einen quer zur Lichtbogenrichtung gerichteten Schlitz enthalten.
• Hierdurch ist eine, Funkenstrecke mit transvers.aler Bewegung des Lichtbogens geschaffen. Durch das Magnetfeld, das von dem nordmagnetischen zum südmagnetischen Schlitzrand übergeht, wird nämlich auf den an der Stelle des Magnetfeldes übergehenden Funken eine starke Kraft ausgeübt, so daß der' entstehende Lichtbogen in Richtung des Schlitzes weiterläuft. Die Leistungsfähigkeit der Funkenstrecke ist dadurch wesentlich erhöht, und man kann somit mit der Funkenstrecke nach der Erfindung einen Widerstand von kleinerer Ohmzahl verwenden und dadurch die Ableiterwirkung erhöhen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß infolge der unmittelbar bei der Zündung einsetzenden Bewegung des Lichtbogenfußpunktes die Gefahr der Schmelzperlenbildung beseitigt und damit die Konstanz der Ansprechspannung bedeutend leichter als bisher gewährleistet werden kann.
• Damit der Lichtbogen bei der Wanderung stets ein Material findet, welches dem Lichtbogenfußpunkt intensiv Wärme entzieht, ist es zweckmäßig, als Elektrodenmaterial Kupfer oder Silber zu verwenden. Die magnetischen Bauteile bestehen zweckmäßig aus einem Magnetstahl hoher Sättigung. Der Schlitz kann sich vom Mittelpunkt der Magnetscheibe aus in radialer Richtung beiderseits symmetrisch bis etwa zum halben Scheibenradius erstrecken. Der Schlitz wird zweckmäßigerweise mit unmagnetischem Elektrodenmaterial, z. B. mit Kupfer, Wolfram o.dgl., gefüllt. Die Zentralstelle der Elektrodenscheibe soll der Gegenelektrode derart gegenüberstehen, daß an ihr der Lichtbogen entsteht.
• Um das Entstehen des Lichtbogens in der Mitte der Scheibe zu begünstigen, kann man den Mittelteil kalottenartig herausdrücken. Ein Beispiel für eine solche Anordnung zeigen die Abb. i bis 3. Teil i stellt eine Scheibe aus magnetisierbarem Stahl dar. Teil 2 ist die eigentliche Elektrode aus Kupfer oder einem schwer verschmorenden Metall (Wolfram,, Elmet). Dieses Kupferstück kann trapezförmigen Querschnitt haben, so daß es nach Einlegen in die ursprünglich mit rechteckigem Querschnitt hergestellte Nut der Stahlscheibe durch Anpressen der Seitenwände festgehalten wird. Infolge des träpezförmigen Querschnittes ist die Elektrodenoberfläche in der Mitte am schmalsten, daher das Magnetfeld hier am stärksten. Gegen seitliches Verschieben der Kupferstücke in der Nut kann man in der Scheibe i beiderseits die Ausbeulungen a anbringen. Durch das zwischen N und S übergehende Feld wird der Lichtbogen, wenn der Elektrode beispielsweise eine Scheibe als Gegenelektrode gegenübersteht, in Richtung des Pfeiles b getrieben. Dadurch gelangt er in ein Gebiet größeren Elektrodenabstandes, wodurch die Löschung begünstigt wird. Verstärken kann man die Wirkung dadurch, daß als Gegenelektrode eine gleiche Anordnung verwendet wird, wobei die Nordseite der Nordseite und die Südseite der Südseite gegenüberstehen muß. Damit dieser Richtungssinn gewährleistet ist, wird man zweckmäßig einen Markierungseinschnitt, etwa bei c, anbringen, mittels dessen man die Scheiben gegeneinander festlegt.
• Um die Stoßansprechspannung der Anordnung gegenüber der normalen Wechselansprechspannung niedrigzuhalten, kann man die beschriebene Anordnung nach einem bekannten Vorschlag als geteilte Elektrode mit Feldverzerrung bei hochfrequenten Spannungen ausführen. Zu diesem Zweck kann man die Kupferelektrode von der Stahlscheibe etwa durch Glimmer 3 isolieren und die Kupferelektrode unmittelbar, die Stahlscheibe dagegen über einen hohen Widerstand mit der Stromzuleitung verbinden. Als Widerstand eignet sich eine Halbleitermasse 4. Damit diese festhaftet, kann man die Metallflächen aufrauhen. Die Glimmerisolation 3 ist in der Mitte unterbrochen, damit die Elektrode 2 mit der Masse 4 Kontakt macht. Der Anschluß der Elektrode erfolgt über die Stromanschlußfeder 5. Die aus der Kupferelektrode 2 und der Kugelschale der Stahlscheibe i zusammengesetzte Elektrodenoberfläche ist so gleichmäßig beschaffen, daß sie bei niederfrequenten Spannungen ein im wesentlichen Lomogenes elektrisches Feld erzeugt.
• Eine andere beispielsweise Ausführung der Erfindung zeigen die Abb.4 bis 6. In dem Schlitz der Scheibe i i, die aus einem Stahl großer magnetischer Remanenz besteht, ist die eigentliche Elektrode 12 aus Kupfer oder Wolfram eingebettet. Ihre Befestigung kann dadurch erfolgen, daß sie eingepreßt wird, wobei sich übergreifende Wülste 17 bilden. Die Elektrode 12 soll sich als Kuppe über die Stahlscheibe i i erheben, damit der Oberschlag an der Stelle stattfindet, wo das Magnetfeld ist. Die Kuppe soll nicht allzu hoch sein, damit der Funkenraum noch von einem kräftigen Feld erfüllt ist. In Richtung des Schlitzes soll die Kuppe allmählich niedriger werden, damit beim Wandern der Lichtbogen länger werden muß. Die einzelnen Scheiben i i werden gegeneinander in axialer Richtung festgelegt durch die Abstandsringe 13 und die Glimmerringe 14. Um den Kriechweg zwischen den einzelnen Elektrodenscheiben gro1:) zu. halten, sind noch Zentrierringe 15 angeordnet. Die ganze Funkenstrecke wird vom Mantelrohr 16 zusammengehalten. Um die gegenseitige Lage von Nord- und Südpolen zu gewährleisten, ist auf der einen Seite eine Abflachung 18 der im übrigen runden Konstruktionsteile vorgesehen.
• Die Aufmagnetisierung der Scheiben i i kann durch hohe Gleichströme oder durch hohe Stoßströme erfolgen. Diese Methode hat den Vorteil, daß besondere Anlagen erübrigt werden, da Stoßanlagen bei der Prüfung von Überspannungsableitern ohnehin verwendet werden. Bei der Anordnung nach den Abb. i bis 3 kann man als den einen Leiter zur Führung des Magnetisierungsstromes die Kupferelektrode 2 verwenden, indem man durch sie den Magnetisierungsstrom in der Längsrichtung des Schlitzes hindurchschickt. Die Magnetisierung muß mit sehr großen Strömen erfolgen, damit nicht eine Entmagnetisierung durch den bei der Abführung einer überspannung auftretenden Strom eintritt.
• Abb.7 zeigt eine Abänderung der Ausführungsform nach Abb. 5, bei der scheibenförmige Elektroden 21 auf den Stahlscheiben 22 angeordnet sind.

Claims (13)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Löschfunkenstrecke für Überspannungsableiter mit Magnetfeld zur Furikenlöschung bzw. zur Bewegung des Lichtbogens, bei welcher das Magnetfeld durch einen oder mehrere permanente Magnete hervorgerufen wird, nach Patent 668 907, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die permanenten Magneten, welche insbesondere in Form scheibenähnlicher Bauteile aus permanent mag_ netischem Stoff die Elektroden tragen, in an sich bekannter Weise zwischen ihren beiden Polen einen quer zur Lichtbogenrichtung gerichteten Schlitz enthalten.
2. 2. Löschfunkenstrecke nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da13 der Schlitz mit urmagnetischem, die Elektrode bildendem Material, z. B. Kupfer oder Wolfram, und/oder überdeckt ist.
3. 3. Löschfunkenstrecke nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ,die magnetischen Bauteile mit so hohem Strom magnetisiert sind, daß die bei Ableitung von Überspannungen auftretenden'Ströme keine wesentliche Verringerung des remanenten Magnetismus herbeiführen können. q..
4. Löschfunkenstrecke nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Elektroden so gewählt ist, daß der unter der Einwirkung des Magnetfeldes wandernde Lichtbogen in Gebiete größeren Elektrodenabstandes kommt.
5. 5. Löschfunkenstrecke nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischer Bauteile Stahlscheiben mit mittlerer kugelschalenförmiger, geschlitzter Ausbauchung sind.
6. 6. Löschfunkenstrecke nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Schlitz des magnetischen Bauteiles eingesetzte Elektrode einen trapezförmigen Querschnitt hat.
7. 7. Löschfunkenstrecke nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Stromzuleitung leitend verbundene Kupferelektrode gegen den magnetischen Bauteil isoliert und dieser mit der Zuleitung über einen sehr hohen Widerstand verbunden ist, wobei die zusammengesetzte Elektrodenoberfläche so beschaffen ist, daß bei niederfrequenten Spannungen: ein nahezu homogenes elektrisches Feld besteht. B.
8. Löschfunkenstrecke nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Bauteile nach Anspruch 5 und 6 spiegelbildlich symmetrisch angeordnet sind. g.
9. Löschfunkenstrecke nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlitzte, permanent magnetische Bauteil aus ebenem Stahlblech hergestellt ist und die den Schlitz ausfüllende Elektrode symmetrisch ausgeführt ist, so daß auf beiden Seiten der Stahlblechscheibe ein Funken im Magnetfeld übergehen kann. io.
10. Löschfunkenstrecke nachAnspruch i bis g, gekennzeichnet durch Reihenschaltung mehrerer Scheiben in solcher Lage, daß alle Schlitze zueinander parallel sind und jeweils Nordpol über Nordpol und Südpol über Südpol angeordnet ist. i i.
11. Löschfunkenstrecke nach Anspruch i und g, dadurch gekennzeichnet, daß scheibenförmige Elektroden auf den Stahlscheiben angeordnet sind.
12. 12. Löschfunkenstrecke nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz in der Mitte des magnetischen Bauteiles seine kleinste Breite hat.
13. 13. Verfahren zum Aufmagnetisieren der Löschfunkenstrecke nach den Ansprüchen: i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Stoßströme an den aus permanent magnetischem Stoff bestehenden Bauteilen entlang geführt werden, wobei der Strom bei der Ausführung der Funkenstrecke nach den Ansprüchen 2 bis 6 in der Längsrichtung des Schlitzes durch das Elektrodenmaterial geschickt wird.