Einrichtung zum Schutz der festen oder flüssigen Isolation elektrischer Maschinen und Apparate gegen Beschädigung durch Fberspannungeu. l:
5 ist bekaxint. i elektrischen Anlagen Hörnerableiter oder andere @ü@cr@pannungs- ableiter anzuschliessen, zu dem Zweck, eine etwa auftretende Cberspannung nach Erde abzuleiten und so die Maschinen und Appa rate gegen Beschädigung zu schützen.
Es ist ferner bekannt, solche Funkenstrecken mit einem automatischen Schalter zu verbinden, welcher beim Ansprechen der Einrichtung den von der Üherspanung betroffenen Zweig stromkreis vom Hauptstromkreis abschaltet.
Alle bekannten Anordnungen weisen je doch den Nachteil auf, dass auftretende Überspannungen nicht oder erst nach gewis sen Zeitinterv < < ll(,xi urischädlich gemacht wer den. Da dieser Zeitraum aber unter Umstän den ausreichen kann. Durchschläge inner halb der Maschinen oder Apparate herbei zuführen. so sind diese Einrichtungen kein zuverlässiges Schutzmittel.
Die Aufgabe, welche vorliegender l@rl.'ixx- dung zugrunde liegt. besteht darin. das Zeit intervall vom Auftreten der Überspannung 1)i5 zur .@hs:@hali:ung der zxx schützenden An- lage so zu verkürzen. d ss es auf jeden Fall kleiner wird als die zum Durchschlagen der zu schützenden Isolation erforderliche Zeit.
Diese Aufgabe wird durch die Vereinigung zweiex# Mittel gelöst, nämlich durch die Be nutzung einer zum Beispiel von einem Gas oder einer Fliissigheit um-,ebenen Funken- strecke. deren Zeitverzögerung einen un- schädlichen Wert besitzt, und einer schnell wirkenden Ahschaltvorrichtung,
welche di rekt oder indirekt durch den Überschlag der Funkenstrecke hetätiot wird und die schnelle Abschaltung der Maschinen und Apparate bewirkt.
Das sAnmlle Ansprechen der Funken- strecke kann durch lionio,'exie Gestalturi,- des elektrisehexl Feldes, durch an sieh bekannte Tonisierung oder durch sonstige Mittel zur ,Ä-nclerung von Entladungserscheinungen er reicht werden.
Zur iv eiteren Erhöhung der Sicherheit h ,xxix man beim Durchschlagen der Funken- strecke ausser der schnellen Abschaltung der Maschinen oder Apparate auch schnelle Feldschwächung derselben herbeiführen. Un ter Umständen ist auch eine automatische Abstellung der Kraftmittelzufuhr für die Antriebsmaschine vorteilhaft..
Von besonderer Bedeutung ist die Erfin dung für den Schutz elektrischer Maschinen, welche mit. Transformatoren verbunden sind. Da hier die Gefahr besteht, dass infolge Be schädigung eines Transformators die Hoch spannung auf die Niederspannungsseite über tritt und so ein Durchschlagen des Genera- tors herbeiführt, würde ein Ü berspannungs- schutz nicht genügen, wenn man ihn an der Hochspannungsseite anordnet. Bei derartigen Anlagen kann die Funkenstrecke auf der Niederspannungsseite des Transformator:
an geordnet werden, die Abschaltung beim Durchschlagen der Funkenstrecke aber durch automatische Betätigung eines auf der Roch spannungsseite des Transformators liegenden Schalters erfolgen.
Anhand der Fig. 1 möge das Wesen der Erfindung bei einem Ausführungsbeispiel erläutert werden, und zwar ist hier eine Ein richtung zum Schutz eines Drehstromgene- rators dargestellt, der auf einen Transforma tor arbeitet und dessen Nullpunkt geerdet ist.
Der Generator a., dessen F'eldwicklun;;, b durch die Erregermaschine c erregt wird, speist einen Transformator d, dessen Nieder spannungsseite mit e und dessen Hochspan nungsseite mit. f bezeichnet sind.
Parallel zu dem zu schützenden Genera tor ist eine Funkenstrecke g angeordnet, und zwar auf der Niederspannungsseite des Transformators. Diee Funkenstrecke kann entweder in einem mit einem Dielektrikum, z. B. C)1, angefüllten Behälter g1, in freier Luft oder in einem sonstigen Gas angeord net sein.
Zur Begrenzundes bei einem Überschlag der Spannung fliessenden Stro mes sind die mit Erde E verbundenen Elek troden in an sich bekannter Weise an Wider stände 1a angeschlossen. Die Elektroden, zwi.- sehen denen die Funkenstrecke gebildet ist, sind beispielsweise als Kugelflächen von gro ssem Radius hergestellt. Man kann aber auch einer solchen Kugelfläche gegenüber eine ebene Fläche anordnen.
Durch diese Konstruktion der Elektroden wird erzielt, dass das elektrische Feld an der in Betracht kommenden Stelle homogen ist und die Zeitverzögerung des Überschlages gegenüber andern bekannten Konstruktionen verringert wird. Zur weiteren Verminderung der Zeitverzögerung kann die Funkenstrecke g durch besondere Einrichtungen, welche auf der Zeichnung nicht dargestellt sind, künst lich ionisiert: werden. Es kann dieses bei spielsweise durch Beleuchtung mit ultra violetten Strahlen oder Röntgenstrahlen, durch Anbringung von Radiumpräparaten oder anderer bekannter Mittel geschehen.
Damit der für die Gefahr des Durch- schlagens der Generatorisolation massgebende Zeitwert nicht erreicht wird, ist eine auf die Ü berschlagsspannung oder, wie in der Zeich nung dargestellt, auf den über die Funken strecke nach Erde fliessenden Strom anspre chende Einrichtung i vorgesehen, die etwa. nach Art eines empfindlichen Spannungs-, bezw. Stromrelais ausgeführt sein mag und welche die Aufgabe hat, die schnelle Ab schaltung des Generators herbeizuführen. Diese Abschaltung kann, wie bereits erwähnt.
zum Beispiel durch Unterbrechung des An kerstromkreises, durch Enterregung des Ge nerators oder durch beide dieser Schaltvor gänge bewerkstelligt werden.
Wenn nun die Hochspannung von der Hochspannungsseite f auf die Niederspan nungsseite übertritt, wird momentan die Funkenstrecke durchschlagen. Der zur Erde fliessende Strom erregt die Relaiseinrichtung ?., welche ihrerseits bei 7;: den Kontaktschluss eines Auslösestromhreises herbeiführt, in welchem das Auslöseorgan 1, für den Haupt- ölschalter <I>m.</I> und das Auslöseorgan n für die Abschaltung der Erregung gelegen sind.
so dass diese beiden Schalter die zugehörigen Stromkreise unterbrechen. Der Auslösestrom kann, wie in dem Schaltbild dargestellt, der Erregermaschine e oder auch einer beliebigen Hilfsstromquelle entnommen werden. Je schneller die Abschaltung vor sich geht, um so geringer wird die Gefahr sein, dass ein Durchschlagen der Maschinenisolation statt findet. Aus diesem Grunde wird man nö tigenfalls von der Verwendung eines Relais oder ähnlichen Zwischengliedes absehen und den über die Funkenstrecke fliessenden Strom unmittelbar zur Abschaltung oder Enterre- gung verwenden.
Die dargestellte Anordnung ist nur ein Beispiel für die Ausführung des Erfindungs gedankens. An Stelle der zu schützenden Iso lation des Generators a kann natürlich auch jede andere Isolation fester oder flüssiger Beschaffenheit in Frage kommen, ebenso wie an Stelle des Generators durch die Erfindung auch andere elektrische Maschinen oder All parate wirksam gegen Überspannungen ge schützt werden können. Ferner kann der Betätigungsmechanismus beliebiger bekann ter Art sein.
Es ist nun nicht immer erwünscht, dass beim Auftreten einer Überspannung jedes mal die Abschaltung der Maschinen und Ap parate, beziehungweise die Enterregung oder beides stattfindet; ganz besonders würde diese Betriebsunterbrechung störend empfun den werden, wenn die Schutzeinrichtung bei Generatoren zur Anwendung kommt, die ein ausgedehntes Netz mit Strom versorgen, und wenn ein hinlänglicher Ersatz für den ab geschalteten Stromerzeuger nicht vorhanden ist.
In vielen Fällen des Auftretens von Über spannungen- ist ein Abschalten der Apparate und Maschinen auch nicht erforderlich und ein einfacher Spannungsausgleich für den Schutz der Isolation ausreichend. Es kann daher ausser der parallel zur zu schützenden Isolation angeordneten Funkenstrecke, wel che beim Durchschlagen eine schnelle Ab schaltung oder Enterregung der Maschinen oder Apparate oder beides bewirkt, eine wei tere Funkenstrecke angeordnet werden, deren Überschlagsspannung unterhalb derjenigen der ersteren liegt.
Diese zusätzliche Funken- strecke soll aber entweder eine Abschaltuug oder Enterregung der Maschinen oder Ap parate überhaupt nicht oder erst nach einem grösseren Zeitintervall bewirken und vor wiegend dadurch als Schutz dienen, dass sie einen Ausgleich der Spannung herbeiführt oder einleitet.
Auf diese Weise erhält man eine Schutz einrichtung, die allen. vorkommenden Fällen Rechnung trägt und bei der nur dann, wenn es unerlässlich ist, die Abschaltung der Ma schinen und Apparate oder die Enterregung erfolgt.
In den Fig. ? und 3 ist als Ausführungs beispiel ebenfalls eine Einrichtung zum Schutz eines auf einen Transformator ar beitenden Drehstromgenerators dargestellt, dessen Nullpunkt. geerdet ist.
Die Bezugsbuchstaben entsprechen den jenigen der Fig. 1. Ausser der parallel zu der zu schützenden Isolation angeordneten Funkenstrecke g ist eine weitere Funken strecke o vorgesehen, deren Überschlja.gs- spannung unterhalb derjenigen der Funken strecke g liegt. Die Elektroden ti sind über Widerstände 1, welche ebenso wie die Wider stände 7r, zur Begrenzung des nach Erde fliessenden Stromes dienen, unmittelbar mit Erde verbunden.
Bei der Einrichtung nach Fig. 2 ist in die Erdleitung der Funken strecke o ein der Einrichtun- i entsprechen des Organ, welches die Absehaltun- des Öl- schalters iia oder die Aberrebung der Er regermaschine c bewirkt, überhaupt nicht geschaltet.
In allen Fällen wird beim Auftreten von Überspannungen bestimmter Höhe die Fun kenstrecke o durcbschlagen und einen Span nungausgleich herzustellen bestrebt sein. Der Überschlag bei der Funkenstrecke g wird aber nur dann bezw. erst dann erfolgen, wenn die Grösse der Überspannung einen be stimmten höheren Wert erreicht hat.
Dann ist aber auch die Ausschaltung des Olschal- ters m., beziehungsweise die Äberregung der Erregermaschine c notwendig, und es ge schieht dieses momentan in der oben beschrie- benen Weise, indem der über g nach Erde fliessende Strom den Kontaktschluss der Re laiseinrichtung i herbeiführt.
Unter Umständen kann es von Vorteil sein, dass auch die zusätzliche Funkenstrecke eine Abschaltung oder Enterregung der Ma schine oder beides, beziehungsweise eine Ab schaltung der Apparate hervorruft, nämlich dann, wenn die Zeitdauer der Z berspannung. deren Höhe nicht ausreicht, um die Abschal tung durch Vermittlung der Funkenstrecke y zu bewirken, einen bestimmten, für die Ge fahr des Durchschlagens der festen oder flüs sigen Isolation massgebenden Wert erreicht hat.
32Tan wird dann in die von der Funken strecke o nach Erde führende Leitung ein mit einstellbarer Zeitverzögerung ausgestat tetes Relais einschalten, welches nach Ablauf der festgesetzten Zeitdauer die Betätigung der Auslöseorgane 1 für den Hauptschalter und ii für die Aberregung herbeiführt.
Anstatt dieses mit einstellbarer Zeitver zögerung versehene Relais in die gemein same Erdleitung der Elektroden q zu ver legen. kann man auch die Anordnung ent sprechend Fig. 3 der Zeichnung treffen, in- dem man jede der Elektroden über eine Relaiseinrichtung ) , welche hier bei spielsweise als Hitzdrahtvorrichtungen dar gestellt sind,
mit der Erdleitung verbindet und die Kontakte vorteilhafterweise parallel zueinander und auch parallel zur Kontakt stelle 7c des Relais i schaltet.
Dadurch wird erreicht, dass auf jeden Fall bei längerer Zeitdauer der Überspannung, gleichgültig, ob der Spantingsausgleieh nach Erde oder zwi schen den Phasen erfolgt, die Auslöseorgane I und n. erregt werden und damit die Ab schaltung des ()lschalters in und die Ab erregung der Erregermaschine vor sich geht.
Das Ansprechen der bisher beschriebenen Vorrichtungen ist bei höheren Spannungen mit ausgedehnter Flammenbildung verbun den, die namentlich dann, wenn der Dä.mp- fungsvidersta-nd zwecks mö@@lichst schneller Vernichtung der Über@pannungsenergie sehr klein gewählt oder ganz fortgelassen ist, einen unzulässigen Umfang annehmen und zur Beschädigiin-,
der Vorrichtungen führe ii 1: ann.
Im Folgenden ist nun eine neuF Elil- richtung beschrieben. die es ermöglicht, auch bei sehr hohen Spannungen derartige Schutz vorrichtungen, insbesondere Funkenstrecken beliebiger -Art anzuwenden.
Man erreicht dieses dadurch, dass man in an sich bekannter -\@'.eise durch homogene Gestaltung des elek trischen Feldes. künstliche Ionisierung oder durch sonstige 142ittel zur Änderung der Ent ladungserscheinungen die Zeitverzögerung, cies Überschlages praktisch beseitigt und gleichzeitig den auftretenden Funken bez\v. Lichtbogen unmittelbar nach dem erfolgten Überschlage ,gutleitend überbrückt:
und ihn so ohne Abreissen zum sofortigen Verlöschen bringt.
Mit der Überbrückung der Funkenstrecke wird erreicht, dass die bei höheren Spannun gen auftretende ausgedehnte Flammenbil dung in Fortfall kommt. Zu dem nämlichen Zweck hat man bereits aus Spitzen und Hör nern bestehende Überspannungsableiter mit Kurzsehlusseinriehtungen au"##efiihrt. Diese Anordnungen haben aber nichts mi=r dem Er findungsgegenstand zu tun, da durch sie nicht der Schutz erreicht wurde. der den auf tretenden Ersclieinun@@cn Rechnung trägt.
In den beiden in den Fig. 4 und 5 dar;.ge- stellten Ausführungsbeispielen handelt es :ich ebenfalls um eine Einrichtung zum Schutz eines Drehstromgenerators und der Niederspannungsseite eines zu"""ehörigen Transformators. Der Nullpunkt des Genera- tors ist geerdet.
Die Schutzeinrichtung be steht aris einer zwischen Erde und den Ge- iieratorklemmen, also parallel zu der zu schützenden Isolation angeordneten Funken strecke, die beim. Auftreten einer Überspan nung bestimmter Höhe mit möglichst gerin ger Zeitverzögerung durchschlagen werden soll.
Beim Ansprechen der Funkenstrecke wird der Transformator auf der Ilochsii,-in- nungsseite abgeschaltet und der Generator enterregt oder sein Feld "eschtvächi-. Es bezeichnet in den Fig. 4 und a wiederum den Generator, dessen Feldwick lung b durch die Erregermaschine c erregt wird, und der einen Transformator d mit der Niederspannungsseite e und der Hochspan- nungsseite f speist.
Parallel zu dem zu schül-- zenden Generator ist eine Funkenstrecke g angeordnet, deren mit Erde E verbundene Elektroden zur Begrenzung des beim über schlagen der Spannung nach Erde fliessenden Stromes bei dem Schaltbild nach Fig. 4 in an sich bekannter Weise an Widerstände 1i, angeschlossen sind. Der Obmivert der letz teren ist klein, im Grenzfalle, wie bei der Anordnung nach Fig. 5 gleich Null.
Verfolgt man zunächst den Arbeitsvor gang bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, so erkennt man. dass beim Durch schlagen der Funkenstrecke g der nach Erde fliessende Strom direkt oder unter Zwischen schaltung eines Stromwandlers das in die Erdungsleitung eingeschaltete Relais A zum Ansprechen bringt,
welches die Schliessung eines beispielsweise von der Batterie B ge speisten Auslösestromkreises bewirkt. Da durch wird vermittelst des automatischen Auslöseorganes Z der Hauptölsehalter m ab geschaltet und durch das Auslöseorgan 7a die Enterregung oder Feldscliwüehung der Erregermaschine c und damit des Generators a vorgenommen.
Parallel zur Funkenstrecke g ist ein Schalter C angeordnet, der automatisch in Wirkung tritt, sobald (las Überschlagen ein geleitet ist. Der Schalter C überbrückt dann in seiner Einschaltstellung ,die Funken strecke, so dass an Stelle des Funkens eine metallische Verbindung zwischen den Kugel elektroden entsteht, welche den Funken zum Erlöschen bringt. Zur automatischen Be tätigung des Schalters C ist in denn in Fig. 4 dargestellten Schaltbild das Auslöseorgan D in den Stromkreis geschaltet, rler von dein Relais A geschlossen wird.
Das Relais ..#1 verbleibt in seiner Einschaltstellung, auch wenn die Funkenstrecke bereits metallisch überbrückt ist, da ja dann nach wie vor der Ausglc=ichsstroni über die Relaisspule nach Erde fliesst. Erst wenn die in der Anlage aufgetretene IJberspannung vorüber ist, wird das Relais A wirkunoslos und unterbricht den von der Stromquelle 13 gespeisten Aus- lösestromkreis,
-wodurch auch der überbrüh- kuiigsschalter C vermittelst der Feder G in die Offe stellun- gebracht; wird. Gleichzeitig veranlasst der Schieber -n beim Stromloswer- deiL seiner Auslösespule die normale Erre gung des Generators und die Feder I' des Haupts(-halterm die Einschaltung des letz teren.
Die @ITiederherstellung des Normal- zustandes der Anlage erfolgt also nach Be seitigung der Überspannung selbsttätig.
-N\'iilirend bei der Anordnung nach Fig. 4 die flberbriicliung der Funkenstrecke in der Weise geschieht, dass jede der an die frei Phasen angeschlossenen Elektroden mit.
einer gegenüberstehenden Erdelektrode verbunden wird, kann man die überbrüehung mit dem gleichen Erfolg auch in der Weise vorneh men, dass man die drei an die drei Phasen angeschlossenen Elektroden oder drei mit ihnen in Verbindung -stehende Kontakte ein fach unter sich überbrückt. Ein derartiges :lusfiiliringsbeispiel zeigt Fig. 5.
Die drei mit den Elektroden g1, g_, g;, in Verbindung stehenden Kontakte g,', f:,', g",' werden durch den Schalter C kurzgeschlossen,
sobald die Funkenstrecke g durchschlagen und das Re lais A durch den nach Erde fliessenden Strom erregt -wird. Es wird dann nämlich das Aus löseorgan D zum Ansprechen gebracht. wel- clies seinerseits die Sperrklinke für den Schalter C frei ;,ibt, so da- letzterer, der Zug= kraft der Feder G fol@-end, die rechte Schalt stellung einnimmt.
Die Schaltanordnung nach F'ig. 5 unter scheidet sieh ferner von der nach Fig. =1 dadurch-, dass liier die Feldschwächung bezw. Enterre@rung der Erregermaschine c herbei- führende Sehaltvorrielitung mechanisch mit dein L?berbrüchungsselialter verbunden ist.
Befindet sich letzterer in der linken gesperr ten Stellung, dann ist der die Schwächung derErregung bewirkende Widerstand s kurz ;,esehlossen, -während er in den Feldstrom- kreis: eingeschaltet wird, sobald der Schalter C nach rechts ausschlägt und die Kontakt Ji <I>,</I> !/J, J:J der Funkenstreckenelektroden f7,, g2, @;:
überbrückt.. In iihnlicher ZN- eise könnte auch der Haupts.-halter in inec-haniscb reit der Überbrüekungsvorriclitung C gekup pelt sein, oder er könnte elektrisch durch einen an dem Überbrückungsschalter C an gebrachten Hilfsschalter, der einen Auslöe- stromkreis schliesst, ausgelöst werden.
Bei der Anordnung nach Fig. 5 erfolgt die Ab schaltung des Schalters in durch Höchst- oder P.ücl@stroinrelais t, welche an die in den einzelnen Phasen der Niederspannungsseite eingeschalteten Stromtransformatoren -v an geschlossen und erforderlichenfalls mit Zeit- verzög-erungseinrichtungen versehen sind.
Die Wiederherstellung des Normalzustandes der Anlage geschieht hier durch Zurück führung des Zberbriickun@"-s;schalters C in die Ausgangsstellung von Hand aus und nicht selbsttätig, wie bei dem in Fig. .l ge wählten Ausführungsbeispiel: ebenso wird auch der Hauptsehalter yir, von Hand wieder eingeschaltet.
Selbstverständlich können an Stelle die ser Ausführungsarten auch andere mecl-:@t- nische oder elektrische Vorkehrungen mir selbsttätigen --Iuslösung des I?berbrückttngs- schalters beim Eintreten des Funkenüber- schla-gens vorgesehen werden,
die entweder von dem nach Erde fliessenden Strom oder von der zwischen den Elektroden der Funken- streeke g auftretenden L?berspannurig un- mittelbar oder unter Zwischenschaltung ge- egneter Hilfsapparate in NVirkung ,
gesetzt werden und dir durch weitere mechanische oder elektrische Organe die Abschiltuii(r des betreffenden Anlageteils oder die Feid- scliv-ii.chung der betreffenden Maschine be- wirh#en. Bei der Konstruktion des Schalters C bezw. seiner Auslöseorgane und der evan- <RTI
ID="0006.0076"> tuell erforderlichen Hilfsapparate, wird nian darauf bedacht sein, das Zeitintervall vom Auftreten des Funkenüberschlages bis zur metallischen irberbriickung -auf ein Mini mum herabzudrücken, um dem Funken keine Zeit zur Flamrnenbildun- oder gar zum<B>Al)-</B> reissen zti geben.
Bei einer mehrphasigen ,1a- lage, zum Beispiel einem Dreiphasens@-aein. habenchutz@-orri@htungen dieser Ä1rt clett Nachteil, class beim rberbrücken derselben ein heftiger Strornaoss, bezi.ehttngsweise ?iein: Nichtvorhandensein von D;
inipfungs@vid@,r- .@tänden ein iüirzcliltzss der ganzen Anlage stattfindet, wodurch die das Netz speisenden Generatoren stark beansprucht uuci den Ge- fahren der Beschädigung ausgesetzt werden.
Dies kann dadurch vermieden werden, dass jede der Phasenleitungen mit einer ohne schäd- liehe Zeitverziigerung anspiechenden Futi- kenstrecke :in Verbindung gebracht wird, welche unabhängig von den Schutzvorrich tungen der andern Pliasnnleittingen anspricht.
In den Fig. 6 und 7 bezeichnet a wieder um den mit.. seinem Nullpunkt über einen Widerstand geerdeten Dreiphasengenerator, der an einen Transformator d angeschlossen ist.
Jede der Dreiphasenleitungen wl, av.,v n steht mit je einer der ohne schädliche Zeit- verzögertin- ansprechenden Funkenstrecken gi, g-, 9a in Verbindung, und in jede der Erdleitungen der Funkenstreeken ist ein Stromwandler z,, r2, r@ geschaltet,
der an die entsprechende Atislösespule D,, D2, Ddes zugehörigen Überbrückungsschalters: C,, C@.
angeschlossen ist. Auf diese Weise kön nen die Überbrückungsschalter unabhängig voneinander in Tätigkeit treten, sobald die zugehörige Funkenstrecke durclischlä_gt. E: wird nur dann ein Stromstoss bezw. Kurz schluss des Generators stattfinden, wenn die Überspannung so auftritt, dass mindestens zwei Funkenstrecken Lind damit auch min- deslens zwei Überbrückungsschalter anspre chen.
Häufig wird aber dieses nicht der Fall sein und nur der Durchschlag einer Funken strecke erfolgen, beispielsweise wenn an einem Transformator ein Übertritt der Ober spannung auf die Unterspannung an einer Phase eintritt.
Die Fig. 6 entspricht im übrigen der Fig. .1. In der Fig. 7 wird die Schwächung der Erregung beim Auftreten der Überspan nung gleichzeitig durch die Überbrückungs- sehalter C,, C.,, C; vorgenommen, indem diese in ihrer Ausgamrsstellung Kontaktpaare kurzschliessen. beim Ansprechen aber clie Verbindung derselbrii aufheben.
Da die Kontaktpaare y der drei Schalter in Seri-# geschaltet sind und die beiden letzten Kon- takte mit dem Widerstands in Verbindunri stehen, so wird bereits beim Ansprechen eines der Überbrückungsschalter C" C, oder C,
die Schwächung der Erregung lierbeigefiilirt. Man könnte auch den Hauptschalter m me- ehanisch oder elektrisch mit den @\berbrü@t- kungsvorriclitZUigen kuppeln.
In dem ge wählten Ausführungsbeispiel nach Fig. i erfolgt die Abschaltung des Schalters in un ter Zuhilfenahme besonderer Stroinwaridler e durch Höchst- oder Rückstromrelais t, wel che gewünschtenfalls mit Zeitverzögerung versehen werden.
Die konstruktive Ausführung der Über brückungsschalter ist für das Wesen der Erfindung an sich nebensächlich. Man wird aber natürlich auch hier darauf bedacht sein, sämtliche Hilfsorgane . möglichst schnell in Tätigkeit treten zu lassen.
An Stelle der Stromwandler ,z,, :, und z;, kann man auch. Widerstü.ride verwenden. zu denen die Aus lösespulen<I>D,, D,</I> und D3 im Nebenschluss liegen, oder aber man kann auch diese Spu len selbst unmittelbar in die nach dem ge meinsamen Erdungspunkt führenden Leitun- gen legen.
Die Schutzvorrichtung nach der Erfin dung kommt nicht nur für Dreipliasensysteine in Betracht, sondern bietet allgemein für jede Mehrphasenanlage den Vorteil, da.ss beim Ansprechen der Funkenstrecke das Auftreten eines heftigen Stromstosses bezw. eines Kurz schlusses der Anlage nach Möglichkeit ver mieden wird.
Die Fig. !) und 10 stellen weitere Aus- führungsfornien der Erfindung dar. Zum Verständnis derselben möge anhand. des in Fig. R dargestellten Diagramme., erläutert werden, wie solche Selintzeinrichtung-en be schaffen sein müssen. uni den auftretenden Gefahren Rechnung zu tragen.
Die aus irgendwelchen Ursachen auftre tende Überspannung, beispielsweise auf der Niederspannungsseite eines von einem Ge nerator gespeisten Transformators, besitze die Spannungsstirn -n, von der in der Zeichnung der Genüge halber nur ein Bruchteil dar gestellt ist. Der Mazixnalwert der normalen Betriebsspannung habe den Wert V, wäh rend die Ordinate V, die momentane Durch schlagsspannung der Generatorisolation an gebe.
Soll nun der Clberspannungsschutz durch die Funkenstrecke wirksam !sein, so ist Bedingung. dass die Spannung V, selbst bei sehr steiler Wellenstirn, nicht erreicht wird.
Dieses Ziel ist nun bei der Verwendung von Funkenstrecken bisher nicht mit Sicher heit erreicht worden, Lind zwar aus folgen den Gründen: 1', sei die Durchschla,-I@sspannung der Funkenstrecke, das heisst diejenige Spannung, welche bei langsamem Anstieg zum Durch schlag der Funkenstrecke gerade ausreü:
ht. Die wirkliche @urchsehia.gssp < ^.nnung beim Auftreten einer Überspannungswelle mit s der tel Her Funkenstrecke Stirn ist dann eine n -,rösser gewisse als Zeitverzöge- V, <B>-</B> weil in rung auftritt.
Die Grösse dieser Zeitverzöge rung b.;i.rigt unter anderem von der Form der Elektroden ab und kann so bedeutend sein, dass V, erreicht wird, bevor ein Durchschlag stattfindet. Dies ist der Fall, wenn die Zeit verzögerung gleich oder grösser als Ti ist.
Bedingung für die Erreichung des ge steckten Ziels ist demnach die Ausbildung der Funkenstrecke mit einer derartig klei nen Zeitverzögerung T,', da,ss der Durch schlag unter allen Umständen bei einer Spannung V<B>.</B> ' erfolgt, welche kleiner ist als G",. Bekannte illittel zur Verringerung der Zeitverzögei-uxig bestehen in der Ver- -endung eines homögenen elektrischen Feldes zwischen den. Elektroden und künstlicher lonisierun- durch Bestrahlung und ähnliche Mittel.
Die Erfüll@u@r@ dieser Bedingung ist je doch noch keine ausreichende Sicherheit gegen ein Ansteil,en der Spannung über den Wert V.' lrinaLxs. Aus bekannten Gründen werden nämlich die Elektroden der Funken- streeken -über Dämpfungswiderstände mit- einander bezw. mit Erde verbunden, in de nen die Energie der Überspannung vernichtet und so ein Spannungsabfall erzeugt.
wird, und es hängt offenbar von der Steilheit der Wellenfront v ab, ob bei einer gegebenen Anordnung unmittelbar nach erfolgtem Durchschlag ein Sinken oder aber zunächst ein weiteres Steigen der Spannung eintreten wird. Ist das letztere der Fall, so kann der Spannungsverlauf der Kurve 2v entsprechen, und es tritt trotz erfolgten Durchschlages der Funkenstrecke noch eine Beschädigung der Isolation ein, weil die höch,te erreichte Span nung V3 den Wert V1 überschreitet.
Da die @,Vellenstirn v erfahrungsgemäss ausserordent lich steil sein kann, so kann man sich gegen einen Spannungsverlauf entsprechend der Kurve w nur dadurch sichern, dass man den Dämpfungswiderstand praktisch gleich Null macht, das heisst die zu schützenden Anlage teile beim Durchschlag der Funkenstrecke unmittelbar an Erde legt.
Dieses ist demnach die zweite Bedingung für das erfolgreiche Arbeiten der Funken strecke. Die Erfüllung dieser zweiten Be dingung bedeutet, dass im Augenblick des Durchschlages ein Kurzschluss eintritt. Die zu schützenden Anlageteile müssen daher kurzschlusssicher gebaut werden.
In Fig. 9 ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ein Generatorschutz gewählt. Die Bezeichnungen entsprechen im wesentlichen denen der früheren Figuren.
Der Generator a. ist kurzschlusssicher ausgeführt. In dem beim Durchschlagen der Funkenstrecke g in Wirksamkeit tretenden Ausgleichkreis sind entgegen den bisher üblichen Schutzanordnungen gegen über spannungen besondere Dämpfungswiderstände nicht eingeschaltet, so dass vom ersten Mo ment des Überschlages der Funkenstrecke g an eine nennenswerte Potentialdifferenz zwi schen den Enden der zu schützenden Wick lung und Erde nicht besteht.
Handelt es sich, wie bei der Anordnung nach Fig. 9 beabsichtigt ist, um den Schutz der Isolation des Generators a gegen Über- spannung, die etwa aus Anlass des Übertrittes der Hochspannung es Transformators in den Niederspannungskreis entstehen kann, dann wird die Funkenstrecke an die Ver bindung zwischen Maschine bezw. Appara ten und dem Transformator angeschlossen.
Es kann aber auch wünschenswert sein, die Wicklung f der Oberspannungsseite des Transformators gegen Überspannungen zu schützen, das heisst gegen Überspannungen, die vom Netz kommen und höhere Wexe aufweisen als die normale Klemmenspan nung auf der Hochspannungsseite des Trans formators.
In solchem Falle wird man ausser der Funkenstrecke g eine weitere an die Ver bindung zwischen den Hochspannungsklem men des Transformators und dem Haupt schalter üb anschliessen, wobei diese weitere Funkenstrecke bei einem höheren, der Über spannung auf 'der Hochspannungsseite. des Transformators angepassten Wert anspricht, sonst aber genau so beschaffen ist wie die Funkensirecke g, das heisst ohne besondere Dämpfungswiderstände im Ausgleichkreis und mit homogener Gestaltung des elektri schen Feldes.
Besitzt die eintretende Überspannungs- welle eine sehr steile Stirn, so könnte die zu schützende Wicklung, da die Zeitverzögerung Ti der Funkenstrecke zwar ausserordentlich kurz, aber nicht gleich Null ist, von einer sehr kurzen Welle gefährlicher Höhe getrof fen werden.
Um auch gegen derartige Überspannungen genügenden Schutz zu haben, können zwi schen Anschlussstelle der Funkenstrecke und den Klemmen. der zu schützenden Maschine oder des Apparates Reaktanzspulen angeord net werden. Diese reflektieren die über die Anschlussstelle der Funkenstrecke hinaus eilende Überspannungswelle und hindern sie, bis zu den zu schützenden Teilen der Anlage vorzudringen. In Fig. 10 ist ein Bei spiel für eine solche Anordnung dargestellt.
Zwischen den Klemmen des Generators a und der Niederspannungswicklung e sind be sondere Reaktanzspulen H eingeschaltet, und an die @'erlündung zwischen H lind r 1,l- diE Fnii1-i-n,trei-lze g angeschlossen.
Der Ein- 1i-,Iu v(1,i Ri@alaanzspulen zwischen Generator und Transformator erfolgt häufig zu dein Zweck. den Generator gegen Kurzsclilüssf@ im Netz zai schützen, ihn also knr7scliluss- sicher lii,zial'iiliren. In solchen F;
ill-en kön nen diese Drosselspulen gleichzeitig die er- wähnte scliützende Wirkung gegen übear- spannungswellen sehr steiler, Stirn ausüben. wenn man die Funkenstrecke zwischen jenen Reaktanzen und dem Transformator. also wie Fig. 10 zei ,t, anschliesst.
Aus älinlic#lien Überlegungen kann man zwischen die Lei- tringen, welche die Klemmen der zii schüt zenden Wicklun- mit den Anschlussstellen der Funkenstrecke verbinden, oder statt des sen oder ausserdem zwischen jene Leitungen und Erde Kapazitäten schalten, indi,in inaii Beispielsweise diese Leitungen in Gestalt län gerer Kabel ausführt.
Bei der Verwendung einer Funkenstrecke entsprechend der Erfindung muss zur Ver- meidnn1 neuer Überspannungen unter allen Umständen vermieden werden, dass ein zwi schen den Elektroden einanal entstandener Lichtbogen wieder abreisst.
Zu diesem Zweck kann die Funkenstrecke nach erfolg¯tein Überschlag durch eine Nurzsehhissvorricb- tung sofort automatisch kurzgesplilos,en werden, wodurch gleichzeitig ein Verbren- iien der Elektroden vermieden wird.
Der Erfindnii--,4gedanke ist natürlich nicht wir bei den in der Zeichnun-- dargestellten Systemen anwendbar, sondern allgeniciii dort. wo es sich um den Sehntz elektrischer Maschinen oder Apparate @@e_ren Beschädi gung durch ifiberspannungen unter Anwen dung von Funkei i,lrei@ken handelt. Gleieli- giiItig ist dabei.
ob jene Maschinen odt@r <B>A</B>p parate mit Transformatoren verbiini',cri 41-1(l oder nicht und aus welchen Urs;ieli < @n die t'liersparinungen entstehen.