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Selbstlöschende Entladungsstrecke In der Elektrotechnik, insbesondere
der Hochspannungstechnik, werden vielfach Entladungsstrecken angewendet, bei denen
eine elektrische Entladung in Form eines. Lichtbogens; oder eines Funkens auftritt,
die hierauf wieder gelöscht wird. Solche Eutladüngsstrecken werden beispielsweise
im. Zus@ammenhang mit überspannungsschutz, aber auch im Zusammenhang mit Gleich-
und: Umrichtungsvargängen vielfach angewendet. Auch bei der einmaligen Unterbrechung
von Stromkreisen ist es bekannt, die Unterbrechung dadurch herbeizuführen,, daß
der Unterbrechungslichtbogen zunächst auf eine solche Entladungsstrecke gebracht
und dann dort gelöscht wird.
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Nach der Erfindung kann: eine derartige Entladungsstrecke, bei der
eine selbsttätige Löschung des Lichtbogens bewirkt wird, in besonders einfacher
Weise derart ausgebildet werden, daß wenigstens eine Elektrode in einem Isolierblock
aus gasabgebendem Material eingebettet ist, der an der dem freien Ende der Elektrode
entsprechenden Seite versenkt ausgebildet, etwa konisch ausgebohrt
ist.
so daß das unter der Einwirkung der Entladung aus dem Isoliermaterial freigemachte'
Gas gewissermaßen konzentrisch von allen Seiten auf die Entladung wirkt. Auf diese
Weise kann häufig eine rasche Löschung erzielt «-erden. und zwar nach dem gleichen
Prinzip wie mit dem bekannten Löschrohrableiter, dessen Elektroden und Lichtbogenbahn
von einem Rohr aus gasabgebendem Isolierstoff rings umgeben sind. Letzterer wird
aber nur an solchen Stellen, z. B. zum Schutze von Freileitungen, verwendet. wo.
eine selbsttätige Löschung der durch Überspannungen eingeleiteten Lichtbögen auch
unter schwersten Bedingungen gefordert wird und deshalb der erhöhte Aufwand eines
besonderen Löschrohres und der für seine Anbringung erforderlichen Einrichtungen
unvermeidlich ist. Demgagenüll;r läßt der durch Wegfall des besonderen Rolir2s bei
der neuen Entladungsanordnung verringerte Aufwand ihre Verwendung überall dort ratsam
erscheinen, wo man bisher zwecks Kostenersparnis weniger hohe Ansprüche an die Löschfähigkeit
stellte und häufig. wie z. B. bei Grobschutzfunkenstrecken für Transformatoren,
unter gänzlichem Verzicht auf besondere Löschvorrichtungen einfache offene Stabfunkenstrecken
verwendete. Bei Entladungen, die die natürliche Löschfähigkeit dieser Stabfunkenstrecken
übersteigen. wird bekanntlich der Strom durch selbsttätige Öffnung eines übergeordneten
Schalters unterbrochen. Die Löschgrenze kann mit Hilfe der neuen Entladungsanordnung
wesentlich erhöht werden, ohne. daß der dafür erforderliche Mehraufwand ein so hohes
Maß erreicht, das ihre Verwendung in verhältnismäßig großer Zalil ausschließen würde.
Zudem wird als weiterer Vorteil gegenüber den einfachen offenen Stabfunkenstrecken
bei der neuen Entladungsanordnung infolge der Blaswirkung des Löschmittels eine
bessere Stabilisierung des Lichtbogens während seiner Brenndauer erzielt.
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Um auch bei dem Abbrand des Isoliermaterials einerseits und der Elektrode
andererseits, wie dieser bei Einrichtungen unvermeidlich ist, an denen derartige
Entladungen wiederholt auftreten, die sehr günstige Lage der Oberfläche des Isoliermaterials
in bezug auf die Elektrode aufrechtzuerhalten, kann mit besonderem Vorteil die Elektrode
aus einem Material gebildet werden, das praktisch in gleichem Umfange abbrennt wie
das Isoliermaterial.
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ach einer weiteren Verbesserung kann auch unter Berücksichtigung des
Abbrandes die wirksame Schlagweite der Entladungsstrecke dadurch. praktisch konstant
gehalten werden, daß Elektrode und Isolierblock innerhalb eines leitenden Rohres
angeordnet werden, dessen Ende an der freien Seite der Elektrode über das Ende des
Isolierblocks hinausragt.
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Besonderen Vorteil bietet die neue Entladungsstrecke in der Verwendung
als Überspannungsschutz an durchführungsartigen Einführungen zu elektrischen Geräten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Mit i ist in Fig. i ein Porzellandurchführungsisolator bezeichnet, der mit Hilfe
eines llletallflatisches 2 durch Schraubbolzen 4. an einer Tafel 3 befestigt ist,
die beispielsweise den Deckel eines Transformatorgefäßes darstellen kann. Durch
den Durchführungsisolator ist ein Leiter 5 in Form eines Bolzens hindurchgeführt.
der mit Hilfe von Muttern 6 und 8 unter Zwischenschaltung einer Unterlagscheibe
j und einer Kappe g in dem Isolator verspannt ist. Mit Hilfe einer weiteren Mutter
i i ist eine Elektrode io festgehalten, die in ausreichendem Abstand von dem Isolator
umgebogen ist und dort an ihrem Ende 12 einen Block 13 aus gasabgebendem Material,
wie beispielsweise Hartfiber, trägt, der seinerseits an seinem inneren Ende konisch
ausgedreht ist. Mit dem Ende der Elektrode 12 arbeitet eine Gegenelektrode 15 zusammen,
die an dem Flansch 2 angeordnet sein kann. Ein Rohr 16 aus leitendem Material kann
auf den Block 13 aufgeschoben werden, um auf diese Weise die L-bcrsclilagspannung
praktisch konstant zu halten. Der Zweck dieses eine Art von Gleitbelag bildenden
Rohres besteht darin, daß der Gesamtüberschlagsweg zwischen der Elektrode io und
dem Rohr 16 und zwischen diesem Rohr und der Gegenelektrode 15 praktisch gleich
groß bleibt, auch wenn das Elektrodenende 12 und dementsprechend der Isolierblock
13 abbrennt.
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Beim Auftreten von Überspannungen, die dazu ausreichen, die beiden
Strecken zwischen dem Elektrodenende 12 und dem Rohr 16 und vcn dort zu der Gegenelektrode
1 5 zu überbrücken, und der gewählten Schlagweite entsprechend niedriger sind als
die Spannungen, denen z. B. der Transformator noch sicher standhalten kann, entsteht
ein Lichtbogen oder ein Pfad ionisierten Gases zwischen den Elektroden io und 15.
Unter der Einwirkung des Lichtbogens wird aus dem gasabgebenden Körper 13 nichtionisiertes
Gas an dessen innerer Oberfläche 1.4 freigemacht, und zwar praktisch in einem rechten
Winkel zu dieser Oberfläche, wie dies in Fig. 2 (in größerem 'Maßstab herausgezeichnet)
durch gestrichelte Pfeile i9 angedeutet ist. Das auf diese Weise freigegebene Gas
wirkt von allen Seiten konzentrisch in Richtung auf den Lichtbogenpfad 18 ein, wobei
dank der konischen Ausbildung
die Entladung von allen. Seiten in
Richtung auf die Achse, in der der Lichtbogen gezogen ist, verläuft. Auf diese Weise
ist eine starke Gasemission auf die Lichtbogenachse konzentriert. Hierdurch werden
die leitenden Ionen aus der Lichtbogenbahn so schnell entfernt, daß., wenn die Überspannung
verschwindet, die isolierende Eigenschaft der Strecke wiederhergestellt wird. Nach
dem Ende der Halbwelle tritt dann keine Wiederzündung mehr auf. Bei Überschlägen
tritt sowohl an dem Elektrodenende 12 als auch an dem Isolierblock 13 ein
starker Abbrand auf. Um den Abbrand an. diesen beiden Stellen praktisch gleich zu
halten., kann es zweckmäßig sein, für dieses Elektrodenende! ein Material zu verwenden,
das. schneller abbrennt als Metall. Zu diesem Zweck kann die Elektrode beispielsweise
aus Cell.u1o.seacetat gebildet sein, das stark mit Graphit gesättigt ist, um es
ausreichend leitend zu machen. Dieses Material brennt unter Einwirkung des Lichtbogens
praktisch in, demselben Umfang ab wie Hartfiber oder sonstiges gasabgebendes Material.
Eine Elektrode, die aus solchem Material gebildet ist, kann besonders: bei Anordnungen
zweckmäßig sein, in denen erfahrungsgemäß Entladungen mit verhältnismäßig niedriger
Stromstärke auftreten.
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Die Anwendung des, Erfindungsgedankens ist nicht auf das dargestellte
Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann insbesondere die dargestellte Elektrodenform,
bestehend aus einem Elektrodenfortsatz, der in der Mitte eines gegebenenfalls konzentrisch
in ein mehr oder weniger gutleitendes Rohr eingesetzten Isolierblocks, angeordnet
ist, dessen. Ende konisch ausgebohrt isst, auch in anderen Zusammenhängen mit Vorteil
angewendet werden, soweit eine zuverlässige Löschung von Lichtbogen nicht zu großer
Stromstärke mit geringem Aufwand beabsichtigt ist. Die Erfindung gibt eine einfache
Lösung, bei der ein sicherer Schutz von elektrischen Apparaten gegen, Überspannungen.
erreicht ist und außerdem für ein sicheres Erlöschen der Überschlagsentladungen
nach dem Abklingen der Überspannung gesorgt ist.