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Einrichtung zum Schutze von in Reihe mit dem Netz liegenden Apparaten
gegen Überspannungen Apparate, die mit einem Netz in Reihe, geschaltet sind können
sehr leicht durch an ihnen auftretende Überspannungen. beschädigt werden. Das gilt
insbesondere für Reihenkondensatoren, wie sie häufig zur Leistungsfaktorverbess.erung
oder zur Oberwellenbefreiung benutzt werden. Tritt in dem Netz, beispielsweise infolge
,eines Kurzschlusses, ein Überstrom auf, so hat .das zur Folge, daß an dem Kondensator
die Spannung ansteigt, wodurch unter Umständen ein Dur chschlag seines Dielektrikum.s,
hervorgerufen werden kann.
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Gemäß der Erfindung werden deshalb zum Schutz des mit dein Netz in
Reihe liegenden Apparates diese Gas- oder Dampfentladungs-Strecken- mit lichtbogenartiger
Entladung parallel geschaltet, die unter der Einwirkung der mit der Spannungserhöhung
an dem zu schützenden Apparat einhergehenden Stromerhöhung in der betreffenden Netzleitung
mit Hilfe von ständig mit der Kathodenflüssigkeit in leitender Verbindung stehenden
Zündelektroden gezündet werden. Es ist an sich bereits bekannt, einem Apparat zum
Schutz gegen Überspannungen Entladungsstrecken in Form von Glimmlampen parallel
zu schalten. Dabei muß die Zündung der Glimmlampe durch die an dem zu schützenden
Apparat auftretende überäpannung selbst erfolgen. Nun besteht aber nvischen der
Zünd- und der
Löschspannung einzr Glimni@entladungsstrecke ein beträchtlicher
Unterschied. Anderseits muß gefordert werden, daß .die Entladungsstrecke wieder
-erlischt, wenn die überspannun- beseitigt ist und die Spannung an dem zu schützenden
Apparat auf ihren normalen Wert zurückkommt. Diese Forderung führt im Verein mit
dem vorher erwähnten Unterschied zwischen Zünd- und Löschspannung bei Glimmlampen
zu der Notwendiglwit, die Zündspannung wesentlich höher zu wählen als die normale
Betriebsspannung, d.h. also, eine nicht unbeträchtliche Spannungserhöhung an dem
Apparat zuzulassen, ohne daß die Glimmlampen ansprechen. Es kommt hinzu., daß Glimmlampen,
selbst wenn ihre Entladung in eine lichtbogen artige Entladung umschlägt, nur begrenzte
Ströme führen können, so daß sie für den Schutz von Starkstromanlagen hoher Leistung
nicht in Betracht kommen.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
In allen Fällen ist angenommen, daß es sich bei, dem zu schützenden Apparat um einen
Kondensator i handelt, der mit dem Netz in Reihe geschaltet ist. In Fig. i sind
mit diesem Kondensator i zwei Impedanzen 5 hintereinandergeschaltet, die als Ohmsche
Widerstände ausgebildet sein mögen. Als Parallelpfad für den zu schützenden Kondensator
dient ein Quecksilberdampfentladungsgefäß 2, welches zwei Quecksilberelektroden
7 hat und somit imstande ist, in beiden Richtungen Strom durchzulassen. Zur Zündung
dieses Entladungsgefäße,s dienen Zündelektroden 6, die ständig in das Elektrodenquecksilber
eintauchen und@die aus einem halbleitenden oder aus Widerstandsmaterial bestehen.
Die Stromkreise: dieser Zündelektroden, die sich über die QuecksilberelektrOden
7 schließen, sind an die Klemmen der Widerstände 5 angeschlossen. Die Zündung des
Entladungsgefäßes 2 hängt nun von zwei Größen ab. Zunächst einmal m:uß der Strom
in den Widerständen 5 so groß sein, daß die in den Zündelektrodenstromkr?isen auftretenden
Spannungen zur Bildung :eines emittierenden Kathodenfleckes ausreichen; gleichzeitig
ruß aber auch die Spannung an dem Kondensator i so groß sein, daß der so gebildete
Kathodenfleck das Einsetzen der Entladung zur Folge hat.
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Die Wirkungsw eise der @erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung möge an
Hand der Fig. 5 näher .erläutert werden. Wenn in denn Stromkreis -, in den
der Kondensator i eingeschaltet ist, ein normaler Strom fließt, wie er in Fig. 5
durch die Kurve i i dargestellt wird, so entsteht an den Klemmen des Kondensators
eine Spannung io von ebenfalls normaler Größe, die dem Strom. i i um 9o° nacheilt.
Steigt jedoch aus irgendeinem Grunde der Strom entsl>reclr:end dem Kurvenast 13
plötzlich auf einett übernormalen Wert an, so wächst auch die an deni Kondensator
auftretende Spannung, wie durch den Kurvenast 12 angedeutet, in entsprechendem Maße.
Das Anwachsen des Stromes, ruft dabei einen erhöhten Spannungsabfall an den Widerständen
5 hervor, wodurch auf den Elektroden 7 des Entladungsgefäßes e!missio@n,sfälii#,-;e
Kathodenflecke gebildet werden, s.o daß die an .dem Kondensator auftretende Überspannung
sich :ohne weiteres über die dadurch gezündete Entl.adungsstreckc aus--],eichen
kann.
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In Fig. 2 sind die in den Zündstromkreisen liegenden Ohmschen Widerstände
ersetzt durch Indtuktivitäten 15. Außerdem sind an Stelle des in beiden Richtungen
durchlässigen Entladungsgefäßes in Fig. i zwei nur einseitig durchlässige, jedoch
gegeneinander antiparallel beschaltete Entladungsgefäße vorgesehen.
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Für gewisse Arten von Zündelektroden, meist abhängig von deren
Material, ist es zuve:ckmäßig, eine höhere Zündspannung zu verwenden, .als sie normalerweise
an den in Reihe mit d:en1 Kondensator geschalteten Impedanzen 5 bzw. 15 auftreten
kann. Aus diesem Grunde sind in Fig. 3 noch zweiTransformatoren 16 vorgesehen, welche
die an den Widerständen 5 auftretenden Spannungen für die Zündelektroden 6 heraufsetzen.
Außerdem sind in Fig. 3 in die Zündele@ktrodenkreise nach Entladungsstrecken 2o
neingeschaltet, die einen Stro:mfluß nur in Richtung von der Zündelektrode 6 zur
Quecksilberkathode 7 zulassen. Auf diese Art lassen sich unerwünschte . Zündungen
durch die umgekehrte Stromrichtung vermeiden.
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Anstatt auf beiden Seiten des Kondensators i eine Impedanz zur Speisung
des Zündstromkreises vorzusehen, genügt unter Umständen auch eine einzige derartige
Impedanz auf einer Seite des Kondensators, wie es in Fig. 4. ,
dargestellt
ist. Die beiden Zündstromkreise für die Entladung sgef.äße 3 und q. werden hier
durch den Transformator 17 bespeist, der für den Zündstromkreis jedes Entladungsgefäßes
eine besondere Sekundärwicklung 18 b.zw. 19
enthält.
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In vielen Fällen wäre es wünschenswert, den Strom in den Zündstromkreisen
so lange zu sperren, bis tatsächlich die Zündung in einem Störungsfall erfolgen
soll. Zu diesem Zweck sind in Fig. q. den Zündelektroden 6 Ent. ladungsgefäße 21,
z. B. Glimmentladungsgefäße, vorgeschaltet, welche die Eigenschaft haben, daß sie
erst bei Überschreitung einer ganz bestimmten Spannung stromdurchlässig «--erden.
Den gleichen Effekt kann man auch durch Wahleines entsprechenden, Gitterpotentials
mit Hilfe der Entladungsgefäße 2o bei der Anordnung nach Fig.3 erhalten.