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Elektrisches Ventil zur Abführung von überspannungen.
Vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Ventil zur Abführung von Überspannungen.
Zurzeit sind schon elektrische Ventile (siehe Fig. 1 der Zeichnung) bekannt, die zur Abführung von Überspannungen dienen und wenigstens ein Element aufweisen, welches eine mit einem
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Ausnahme der letzten, e8, die in unmittelbarer Verbindung mit dem gemeinsamen Leiter t steht, Ihre Wirkungsweise ist im allgemeinen eine ziemlich gute ; sie weisen jedoch gewisse Nachteile auf : Wenn die erste Funkenstrecke für einen Wert der Überspannung eingestellt wird, der nicht viel grösser ist als die Netzspannung, so kommen sie zur Wirkung für Spannungszunahmendie z. B. von einem vorübnergehenden Erdschlusse gewisser Leiter des Netzes oder von der Gestalt der Kurve der E. M.
K. des oder der dieses Netz speisenden Generatoren herrührenund bleiben nachher in Tätigkeit, wodurch sie so einen ständigen Erdschluss hervorrufen ; dieser letztere ist hemmend für den Netzbetrieb und ist ihnen selbst schädlich. da sie im allgemeinen nicht so gebaut sind, dass sie längere Zeit in Tätigkeit bleibt können. Falls dagegen diese erste Funkenstrecke für einen grossen Wert der Überspannung eingestellt wird, so kommen die Ventile nur schwierig zur Wirkung und leisten also nicht die erwarteten Dienste.
Wenn sie im ersten Falle mit Schmelzsicherungen versehen werden, so werden sie durch diese letzteren vor jedem von einer längeren Betriebsdauer herrührenden Schaden geschützt ; sie werden aber vom Netz getrennt ; damit sie wieder zur Wirkung kommen können, müssen somit die Schmelzsicherungen ersetzt werden, was eine Überwachung erheischt.
Der Erfindung gemäss werden diese Nachteile dadurch vermieden, dass das Ventil so eingerichtet ist, dass einerseits die Spannung, welche nötig ist, damit es zur Wirkung kommt, eiheblich zunimmt, wenn es einige Zeit von einem Strom durchflossen wird, dass aber anderseits nach Ablauf einer gegebenen, von dieser Zunahme an gemessenen Zeit es wieder in Tätigkeit für denselben kleineren Wert der Spannung treten kann, welcher auf dasselbe einwirkt
Fig. 2 der Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Ventiles schematisch dar.
Dieses Ausführungsbeispiel besitzt ein zwei Elektroden e1, e* aufweisendes Element. zwischen welchen die Funkenstrecke sich befindet, die an erster Stelle in der Einleitung er- wähnt und deren Länge beliebig einstellbar ist. Die Elektrode e1 steht mit der Erde T durch einen Leiter u in Verbindung, während die Elektrode e2 mit der ersten Elektrode e3 einer Reihe von Elektroden e'bis e8 verbunden ist, zwischen welchen die Reihe von in der Einleitung an- gegebenen Funkenstrecken vorhanden ist. Die letzte Elektrode der Reihe, e, steht durch einen sich um eine Achse b drehenden, aus einer leitenden Masse bestehenden Hebel bl mit dem einen
Ende eines z. B. aus Eisen bestehenden Hitzdrahtes a in Verbindung.
Das untere Ende des
Hitzdrahtes a ist mit dem Hebel bl verbunden, während das andere Ende an einem feststehenden
Punkte al befestigt und durch einen Leiter f) mit dem hohen Widerstande R verbunden ist ; dieser letztere ist seinerseits am Leiter l des Netzes angeschlossen, von welchem die Über- spannungen abgeführt werden sollen.
Jede Elektrode e3 bis e7 steht mit dem einen Belag eines kleinen Kondensators cl bis c' . in Verbindung, dessen anderer Belag mit dem gemeinsamen Leiter t verbunden ist. Der Leiter t ist an einem feststehenden Kontakte g angeschlossen, mit welchem ein beweglicher, durch den
Hebel bl getragener Kontakt f in Berührung kommen kann. Die Länge des Hitzdrahtes a ist so gewählt, dass bei Normaltemperatur die beiden Kontakte f, g dem Widerstande einer Feder d zum Trotze sich berühren ; die Feder d hat nämlich das Bestreben, sich zusammenzuziehen und sucht infolgedessen den Kontakt. f vom Kontakt g zu entfernen, ist aber bei Normaltemperatur durch den Hitzdraht a daran verhindert, da dieser dann nicht lang genug ist.
Die Wirkungsweise des dargestellten Beispieles ist folgende :
Dank der angegebenen Schaltung steht die Elektrode cl auf dem Erdpotential ; die Elek- trode e sowie die anderen Elektroden ebis e der Reihe stehen auf dem Potential des Netzleiters 1 durch Vermittlung der kleinen Kondensatoren, wenn angenommen wird, dass die Kontakte f, g sich berühren. Anderseits ist die Länge der sich zwischen den Elektroden e1, e2 befindenden
Funkenstrecke so eingestellt, dass ein Funke zwischen ihnen überspringt, sobald die Spannung des Leiters l den Wert erreicht, für welchen das Intätigkeittreten des Elementes erwünssci't ist. Wenn angenommen wird, dass dieser Wert z.
B. gleich 10.000 Volt ist und dass er en'cM'ht
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strecke J bis es ein kleiner und erreicht z. B. 500 Volt. Der Spannungsabfall im Widerstande R, der die Elektrf ex mit dem Leiter l unter Vermittlung des Kondensators es verbindet, ist ebenfalls klein infolge der kleinen durchgehenden Stromstarke ; die Elektrode e2 steht daher ziemlich
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Ein Funke entsteht zwischen diesen letzteren Elektroden und die Elektrode e4 kommt auf das Potential 1000 zu stehen, da wiederum auf der Funkenstrecke e* bis e* ein Spannungsabfall eintritt, der jedoch klein ist und z. B. ebenfalls 500 Volt beträgt. Ebenso springt ein Funke von e5 auf e4, dann von e6 auf e5 usw. hinüber ; jedesmal findet ein Spannungsabfall von 500 Volt im entsprechenden Lichtbogen statt, wobei die Funken kaskadenförmig zwischen den Elektroden der Reihe entstehen. Die Elektrodenzahl dieser Reihe ist so gewählt, dass, wenn die Funken die vorletzte Elektrode, e7, erreichen, zwischen dieser letzteren und der Elektrode e8 ein ge- nügender.
Spannungsunterschied übrigbleibt, um einen Funken entstehen zu lassen ; dieser Spannungsunterschied kann z. B-ungefähr 2000 oder 3000 Volt betragen ; dies ist übrigens kleiner als die Bedingungen, welchen die Zeichnung entspricht. Wenn alle Funken entstanden sind, so geschieht die Abführung der Überspannung unmittelbar durch den Widerstand R,
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angeschlossen ist.
Wenn durch die Abführung der Überspannung ein Strom entsteht. der stark genug ist und eine genügende Dauer hat, so erwärmt sich der Hitzdraht a ziemlich viel, streckt sich und gestattet so der Feder d den Hebel bl zu drehen, um den Kontakt f vom Kontakte g zu trennen.
Der Leiter t hört auf, auf dem Potential des Leiters l zu stehen. Von nun an braucht das Element für seine Tätigkeit einen Potentialunterschied zwischen l und T, der viel grösser ist als früher, da das Entstehen der Lichtbögen nicht mehr durch die Wirkung der Kondensatoren erleichtert wird ; wenn dieser viel grössere Wert nicht vorhanden ist, so hören die Funken und somit die Verbindung des Leiters l mit der Erde auf.
Nach und nach wird der Hitzdraht kalter, nimmt eine kleinere Länge an und bringt schliesslich den Kontakt f mit dem Kontakte 9 wieder in Berührung. Wenn der Überspannungswert. für welchen das Element eingestellt wird, noch oder wieder vorhanden ist. so kommt das Element wieder zur Wirkung, um nach Ablauf einer gewissen Zeit zu wirken aufzuhören, wenn nicht mehr eine erheblich höhere Spannung im Leiter l herrscht usw.
Dank der gewählten Anordnung hört der Stromdurchgang durch das Ventil nach Ablauf einer gewissen Zeit selbsttätig auf. wodurch die Nachteile der Ventilabnutzung oder eines ständigen Erdschlusses verschwinden, und wird das Ventil nach Ablauf einer anderen Zeit selbsttätig in Stand gesetzt, wieder zur Wirkung kommen zu können, wodurch der Nachteil der Not-
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Zu diesem Behufe kann der Hitzdraht auch anders wirken, als wie in der Zeichnung schematisch angegeben.
Das gewünschte Ergebnis kann übrigens auf eine andere Weise erreicht werden, als durch Anwendung eines Hitzdrahtes, indem die thermische Wirkung verwendet wird, welche vom Durchang des Stromes durch das Element herrührt.
Das Ventil kann mehr als ein Element besitzen.
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Electric valve for dissipating overvoltages.
The present invention relates to an electric valve for dissipating overvoltages.
At present, electrical valves (see Fig. 1 of the drawing) are known which are used to dissipate overvoltages and have at least one element which has a
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With the exception of the last one, e8, which is in direct connection with the common conductor t, its mode of operation is generally quite good; However, they have certain disadvantages: If the first spark gap is set for a value of the overvoltage which is not much greater than the mains voltage, they come into effect for voltage increases, e.g. B. from a temporary earth fault of certain conductors of the network or from the shape of the curve of the E.M.
K. originate from the generator or generators feeding this network and subsequently remain in operation, thus causing a permanent earth fault; the latter is a hindrance to network operation and is itself harmful to them. since they are generally not built in such a way that they can be used for long periods of time. If, on the other hand, this first spark gap is set for a large value of the overvoltage, the valves only come into effect with difficulty and therefore do not perform the expected services.
If, in the first case, they are fitted with fuses, the latter will protect them from any damage resulting from a long period of operation; but they are separated from the network; so that they can come into effect again, the fuses must be replaced, which requires monitoring.
According to the invention, these disadvantages are avoided in that the valve is set up in such a way that, on the one hand, the voltage that is necessary for it to take effect increases significantly when a current flows through it for some time, but on the other hand after a given, from this increase in measured time, it can come into action again for the same smaller value of tension which acts on it
Fig. 2 of the drawing shows an embodiment of the valve schematically.
This exemplary embodiment has an element having two electrodes e1, e *. between which the spark gap is located, which is mentioned in the first place in the introduction and the length of which can be adjusted as required. The electrode e1 is connected to the earth T by a conductor u, while the electrode e2 is connected to the first electrode e3 of a series of electrodes e'bis e8, between which the series of spark gaps specified in the introduction is present. The last electrode of the series, e, is connected to one of the levers bl, which rotates around an axis b and consists of a conductive mass
End of z. B. made of iron hot wire a in connection.
The lower end of the
Hot wire a is connected to the lever bl, while the other end to a stationary one
Points al fixed and connected by a conductor f) to the high resistance R; the latter is in turn connected to conductor 1 of the network from which the overvoltages are to be discharged.
Each electrode e3 to e7 has one layer of a small capacitor cl to c '. in connection, the other surface of which is connected to the common conductor t. The conductor t is connected to a fixed contact g, with which a movable one through the
Lever bl worn contact f can come into contact. The length of the hot wire a is chosen so that at normal temperature the two contacts f, g touch the resistance of a spring d in spite of each other; the spring d tends to contract and therefore seeks contact. Removing f from contact g is prevented at normal temperature by the hot wire a, since it is not long enough.
The mode of operation of the example shown is as follows:
Thanks to the circuit specified, the electrode cl is at ground potential; the electrode e and the other electrodes e to e in the row are at the potential of the mains conductor 1 through the intermediary of the small capacitors, if it is assumed that the contacts f, g touch. On the other hand, the length is that between the electrodes e1, e2
Spark gap adjusted so that a spark jumps between them as soon as the voltage of the conductor 1 reaches the value for which the inactivity of the element is desired. Assuming that this value is e.g.
B. equals 10,000 volts and that he en'cM'ht
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stretch J until it is a small one and reaches z. B. 500 volts. The voltage drop in the resistor R, which connects the electrf ex with the conductor l through the intermediary of the capacitor es, is also small as a result of the small continuous current; the electrode e2 is therefore fairly well positioned
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A spark arises between these latter electrodes and the electrode e4 comes to stand at the potential 1000, since again a voltage drop occurs on the spark gap e * to e *, which is however small and z. B. is also 500 volts. Likewise, a spark jumps from e5 to e4, then from e6 to e5, and so on; each time there is a voltage drop of 500 volts in the corresponding arc, with the sparks cascading between the electrodes in the row. The number of electrodes in this row is chosen so that when the sparks reach the penultimate electrode, e7, there is enough between the latter and electrode e8.
Voltage difference remains to create a spark; this voltage difference can e.g. B-be about 2000 or 3000 volts; Incidentally, this is less than the conditions to which the drawing corresponds. When all the sparks have arisen, the overvoltage is dissipated directly through the resistor R,
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connected.
When the discharge of the overvoltage creates a current. which is strong enough and has a sufficient duration, the hot wire a heats up quite a bit, stretches and thus allows the spring d to turn the lever bl to separate the contact f from the contact g.
The conductor t ceases to be at the potential of the conductor l. From now on, the element needs a potential difference between l and T for its activity, which is much greater than before, since the creation of the arcing is no longer facilitated by the action of the capacitors; if this much larger value is not available, the sparks and thus the connection between conductor 1 and earth cease.
The hot wire gradually becomes colder, takes on a shorter length and finally brings the contact f into contact with the contact 9 again. When the overvoltage value. for which the element is set, still or is available again. so the element comes into effect again, only to cease to work after a certain time, when there is no longer a considerably higher voltage in the conductor l, etc.
Thanks to the chosen arrangement, the passage of current through the valve stops automatically after a certain time. whereby the disadvantages of valve wear or a permanent earth fault disappear, and the valve is automatically put in a position to be able to come into operation again after another time has elapsed, whereby the disadvantage of emergency
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For this purpose, the hot wire can also act differently than as indicated schematically in the drawing.
Incidentally, the desired result can be achieved in a manner other than the use of a hot wire, by utilizing the thermal effect resulting from the passage of the current through the element.
The valve can have more than one element.