DE287248C

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PATENTAMT.PATENT OFFICE.

KLASSE 21c. G RUPPE Ji-CLASS 21c. G GROUP Ji-

!Man hat schon vielfach versucht, die sehr! You have tried many times, very much

teuren selbsttätigen Hochspannungsschalter durch billigere Schmelzsicherungen zu ersetzen.replace expensive automatic high-voltage switches with cheaper fuses.

Diese Versuche waren indes vergeblich; es ist nicht einmal gelungen, Hochspannuhgsschmelz-These attempts were, however, in vain; it is did not even succeed in high voltage melting

-·.-■· Sicherungen für geringe Leistungen, beispielsweise für Schmelzstromstärken von wenigen Ampere bei einer Betriebsspannung von 30 000 Volt und darüber, zu bauen, die zu-' vorlässig wirkten. Fast unüberwindliche Schwierigkeiten bereitete die Aufgabe, ganz schwach belastete Hochspannungsleitungssysteme, beispielsweise Spannungstransformatoren, elektrostatische Spannungsmesser, vor den Folgen eines in /ihnen auftretenden Kurzschlusses zu sichern. Denn Schmelzsicherungen scheiden in solchen Fällen wegen der Kleinheit der Schmelzstromstärke von vornherein aus, während andere Sicherungsvorrichtungen, wie beispielsweise selbsttätige Schalter, viel zu teuer und umfangreich sind, als daß sie zum Schutz so kleiner Anlagen in Betracht gezogen werden könnten.- · .- ■ · Fuses for low power, for example for melting currents of a few amperes at an operating voltage of 30,000 volts and over to build, which seemed too provisional. Almost insurmountable difficulties prepared the task, very lightly loaded high-voltage line systems, for example voltage transformers, electrostatic Voltmeter, against the consequences of a short circuit occurring in / them to back up. Because fuses separate in such cases because of the small size of the Melting current from the outset, while other fuse devices, such as automatic switches are far too expensive and extensive to be used for protection so small plants could be considered.

Gemäß der Erfindung wird eine zuverlässige Sicherung von Hochspannungsleitungssystemen gegen Überlastung, insbesondere von solchen' für geringe elektrische Leistungen, dadurch erzielt, daß in der zu schützenden Leitung eine oder mehrere, vorzugsweise mit umgekehrten Polaritäten zueinander parallel geschaltete Vakuumröhren mit Heizelektroden angeordnet werden. ,According to the invention there is a reliable protection of high-voltage line systems against overload, especially of those 'for low electrical power, achieved thereby, that in the line to be protected one or more, preferably with the opposite Polarities are arranged in parallel connected vacuum tubes with heating electrodes will. ,

Legt man an eine Vakuumröhre, deren eine Elektrode auf eine hohe' Temperatur erhitzt wird, eine hohe Wechselspannung an, so treten durch die Röhre während derjenigen Halbperioden der Wechselspannung,. innerhalb derer die Heizelektrode Kathode und die nicht geheizte zweite Elektrode Anode ist, elektrische Stromstöße hindurch, während innerhalb der anderen Halbperioden, während welcher die Heizelektrode Anode ist, von der Röhre nur ganz schwache Stromstöße durchgelassen werden. Der Stromdurchgang während dieser zweiten Halbperiode kommt nämlich nur dadurch zustande, daß die Gasreste in der Vakuumröhre auf dem Wege des Ionenstoßes eine Ionisierung erfahren, während der Stromdurchgang innerhalb derjenigen Halbperioden, während welcher die Heizelektrode Kathode ist, zum überwiegenden Teil durch die von der Heizelektrode herrührende Thermoionisation bedingt ist.It is placed on a vacuum tube, one of which is heated to a high temperature If a high alternating voltage is present, then pass through the tube during those half-periods of the alternating voltage. within which the heating electrode is cathode and the unheated second electrode is anode, electrical Current surges through it, while within the other half-periods, during which the heating electrode is anode, only very weak current impulses are allowed to pass through the tube will. The passage of current during this second half period is only due to this comes about that the gas residues in the vacuum tube on the way of the ion impact experience ionization during the passage of current within those half-periods during which the heating electrode is the cathode, for the most part by that of Thermionization originating from the heating electrode is caused.

Schaltet man, wie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist, zwei solche Vakuumröhren V₁ und v₂ mit verkehrten Polaritäten zueinander parallel in eine ein System s speisende Wechselstromleitung L ein, und setzt man voraus, daß während der positiven Halbwellen des Wechselstromes die Heizelektrode A₁ der Vakuumröhre V₁ Kathode ist, während die Heizelek-* trode h₂ der Vakuumröhre V₂ es während der negativen Halbwellen des Wechselstromes ist, so werden die positiven Halbwellen des Wechselstromes durch die Röhre V₁ und die negativen Halbwellen durch die Röhre v₂ fließen.If, as shown, for example, in FIG. 1, two such vacuum tubes V ₁ and V ₂ with opposite polarities are connected in parallel to an alternating current line L feeding a system s, and it is assumed that the heating electrode A during the positive half-waves of the alternating current _{1 of} the vacuum tube V _{1 is the} cathode, while the heating electrode h _{2 of} the vacuum tube V ₂ is it during the negative half-waves of the alternating current, the positive half-waves of the alternating current through the tube V ₁ and the negative half-waves through the tube v ₂ flow.

Drückt man einer solchen Vakuumröhre bei unveränderter Temperatur der Heizelektrode eine anwachsende Spannung E auf, so nimmt die Starke / des durch die Vakuumröhre fließenden Stromes mit der zunehmenden Spannung E nach einer Kurve zu, die ähnlich der If an increasing voltage E is applied to such a vacuum tube while the temperature of the heating electrode remains unchanged, the strength / of the current flowing through the vacuum tube increases with the increasing voltage E according to a curve similar to the

Kurve a in Fig. 2 ist. Der Durchgang der Elektrizität in dem genannten Sinne ist näm-Curve a in FIG. The passage of electricity in this sense is namely

. licli einerseits durch die von der Heizelektrode hervorgerufene Thermoionisation, andererseits auch noch durch die Stoßionisierung bedingt, die einesteils durch die von der Heizelektrode nach der anderen Elektrode hin beweglichen. licli on the one hand by that of the heating electrode caused thermal ionization, on the other hand also caused by impact ionization, which on the one hand can be moved from the heating electrode to the other electrode

^: negativen Elektroden wie auch durch die im entgegengesetzten Sinne wandernden positiven ^: negative electrodes as well as by the positive migrating in the opposite sense

ίο Ionen bedingt ist. Erreicht nun die Spannung E den Wert, bei dem alle von der Hcizelektrode sekundlich ausgestoßenen Elektronen innerhalb einer Sekunde abgeführt werden, dann kann bei weiterer Steigerung der Spannung die Thermoionisation eine Zunahme der Stromstärke nicht mehr bewirken, und deren weitere Steigerung kann nur- dadurch' erfolgen, daß die Stoßionisation mit zunehmender Spannung wächst. Aber auch diese kann keine wesentliche Zunahme der Stromstärke / erzeugen, da sie gegenüber der Thermoionisation eine nur untergeordnete Rolle spielt.ίο ion is conditional. If the voltage E reaches the value to be dissipated in the all of the Hcizelektrode sekundlich ejected electrons within one second, then at a further increase of the voltage, the thermoionization can not cause an increase of the current strength, and its further enhancement can only- characterized 'done that the impact ionization increases with increasing voltage. But even this cannot generate a significant increase in the current strength /, since it only plays a subordinate role compared to thermionization.

Wählt man die Temperatur der Heizelektrode tiefer oder höher, als im vorhergehenden angenommen worden ist, so erhält man für die Stromstärke / als Funktion von E ähnliche Kurven, von denen jedoch die der niedrigen Temperatur entsprechende Stromkurve b unterhalb der Kurve α verläuft, während die der höheren Heiztemperatur entsprechende Stromkurve c über der Kurve α liegt.If the temperature of the heating electrode is chosen to be lower or higher than was assumed above, similar curves are obtained for the current intensity / as a function of E , of which, however, the current curve b corresponding to the low temperature runs below the curve α , while that of the higher heating temperature corresponding current curve c is above the curve α .

Schaltet man also entsprechend Fig. 1 zwei. Vakuumröhren mit Heizelektrode parallel in einen Stromkreis ein, dem eine Wechselspannung aufgedrückt ist, so besteht zwischen der ' mittleren Stärke des durch je eine Röhre .·■ hindurchtretenden gleichgerichteten Stromes ; und der mittleren Röhrenspannung ein dem in den Kurven nach Fig. 2 veranschaulichten; ähnlicher Zusammenhang. Wählt man nun die Temperatur der Heizelektroden so hoch, daß die für das zu schützende Leitungssystem höchste zulässige Stromstärke /,„ nahe demSo if you switch according to Fig. 1 two. Vacuum tubes with heating electrode parallel in a circuit to which an alternating voltage is applied, there is between the Average strength of the rectified current passing through each tube ; and the mean tube voltage at that illustrated in the curves of Figure 2; similar connection. If you now choose the temperature of the heating electrodes so high, that the highest permissible current strength for the line system to be protected /, "close to the

45- Knie der Kurve α liegt, so besteht die Gewißheit, daß der durch das Leitungssystem fließende Strom keine wesentliche Steigerung erfahren kann, auch wenn, beispielsweise im Falle eines Kurzschlusses in dem zu schützenden Leitungssystem, die Spannung an den Klemmen der Ventilröhren infolge des stärkeren ■ Stromflusses zunimmt.45- knee of the curve α , there is certainty that the current flowing through the line system cannot experience any significant increase, even if, for example in the event of a short circuit in the line system to be protected, the voltage at the terminals of the valve tubes as a result of the stronger ■ Current flow increases.

Ein vollkommener Schutz ist aber mit einer solchen Vakuumröhre noch nicht erreichbar,:However, complete protection cannot yet be achieved with such a vacuum tube:

da bei einer zu hohen Spannungssteigerung und der dadurch bedingten Stromsteigerung in der Röhre ein plötzliches Weichwerden der Röhre infolge unzulässiger Erhitzung der Elektroden, der Glasteile u. dgl. eintreten kann. because there is an excessively high voltage increase and the resulting increase in current in the tube a sudden softening of the tube as a result of inadmissible heating of the electrodes, the glass parts and the like can occur.

Das hat aber zur Folge, daß die Stromstärke in der Röhre plötzlich Beträge annimmt, die sowohl für die Anlage als auch für die Röhre selbst gefährlich sind.However, this has the consequence that the current strength in the tube suddenly assumes amounts that are dangerous for both the system and the tube itself.

Eine wesentliche Verbesserung wird erzielt, wenn die Vakuumröhren in ähnlicher Weise hoch evakuiert sind, wie dies beispielsweise bei den Coolidgeröntgenröhren der Fall ist. ßeträgt nämlich der Gasdruck in der Röhre weniger als ι μ oder sogar weniger als 0,1 μ, so kann man von der Existenz der in der Röhre noch verbliebenen Gasreste praktisch vollkommen absehen und annehmen, daß eine Stoßionisation nicht mehr zustande kommt. In solchem Falle verläuft die Stromstärke als Funktion der Spannung gemäß Fig. 3, d. h. es tritt bei Erreichung einer gewissen Mindestspannung E₁Ui_n an den Klemmen der Röhre j die Sättigungsstromstärke ein, und diese be- i hält ihren Wert unverändert, wie hoch auch i die Röhrenspannung E getrieben werden möge.A substantial improvement is achieved if the vacuum tubes are highly evacuated in a similar manner, as is the case, for example, with the Coolid x-ray tubes. If the gas pressure in the tube is less than ι μ or even less than 0.1 μ, one can practically completely disregard the existence of the gas residues remaining in the tube and assume that impact ionization no longer occurs. In such a case, the current intensity is a function of the voltage according to FIG. 3, ie when a certain minimum voltage E ₁ Ui _{n is reached} at the terminals of the tube j, the saturation current intensity occurs, and this remains unchanged, however high i the tube voltage E may be driven.

Mit solchen Vakuumröhren kann ein voll- ' kommen zuverlässiger Schutz des Hochspannungsleitungssystems erzielt werden. Es sind dafür die Röhren so zu bauen, daß zwischen ihren Elektroden die volle Netzspannung bestehen kann, ohne daß sich ein Überschlag außerhalb der Röhre durch die Luft von Elektrode zu Elektrode vollziehen kann. Dann kann selbst in dem Falle, daß das zu schützende Leitungssystem s (Fig. 1) vollkommen kurzgeschlossen und die Spannung an den Röhren demzufolge der Netzspannung gleich wäre, durch die Leitungen L kein stärkerer Strom als der Sättigungsstrom der Röhren zustande kommen.With such vacuum tubes, completely reliable protection of the high-voltage line system can be achieved. The tubes must be built in such a way that the full mains voltage can exist between their electrodes without a flashover outside the tube through the air from electrode to electrode. Then, even in the case that it would be protected line system S (Fig. 1) is completely short-circuited and the voltage across the tubes, consequently, the supply voltage are equal, no larger current coming through the lines L than the saturation current of the tubes about.

Solche Vakuumröhren eignen sich insbesondere gut für Wechselstromapparate geringer Leistung, zumal solche Röhren schon bisher für Sättigungsstromstärken ungefähr bis zu _;ioo Milliampere leicht gebaut werden konnten. Die Steigerung der Sättigungsstromstärke ist vornehmlich durch Vergrößerung der Heizelektrode und Erhöhung ihrer Temperatur erzielbar. Fig. 4 läßt eine derartige Vakuumröhre für größere Stromstärken erkennen. Die Röhre ist in Seitenansicht, dje Heizelektrode h noch besonders in Fig. 5 a in Vorderansicht gezeigt'. Für den Schutz größerer Anlagen kann man auch eine größere Anzahl von Ventilröhren zueinander parallel schalten.Such vacuum tubes are particularly well suited for low-power alternating current devices, especially since such tubes have already been used for saturation currents up to approximately _; 100 milliamps could easily be built. The increase in the saturation current strength can primarily be achieved by enlarging the heating electrode and increasing its temperature. Fig. 4 shows such a vacuum tube for larger currents. The tube is shown in a side view, the heating electrode h is shown especially in FIG. 5 a in a front view. To protect larger systems, a larger number of valve tubes can be connected in parallel to one another.

In vielen Fällen empfiehlt es sich, in den Heizstromkreis der Vakuumröhre einen Widerstand zu schalten, der zeitweilig von Hand oder selbsttätig (durch ein Maximalstrom- oder Minimalstromrelais) ganz oder teilweise kurzgeschlossen oder eingeschaltet werden kann, um die Sättigungsstromstärke für die Dauer gewisser Zeiträume zu verändern.In many cases it is advisable to put a resistor in the heating circuit of the vacuum tube to switch, which is temporarily by hand or automatically (by a maximum current or Minimum current relay) can be fully or partially short-circuited or switched on, to change the saturation current for a certain period of time.

Vorzüglich eignet sich auch der Gegenstand der Erfindung zum Schutz von Röntgenanlagen und Röntgenröhren, wobei die Vakuumröhre nicht .nur als Sicherung, sondern auch nochThe subject matter of the invention is also particularly suitable for protecting X-ray systems and X-ray tubes, whereby the vacuum tube is not only used as a backup, but also as a backup

für die Röhrefor the tube

wird erzielt,
ilieher Weise 65
beispielsweise
:1er Fall ist.
η der Röhre
;cr als 0,1 μ, is achieved
wise 65
for example
: 1 case is.
η of the tube
; cr as 0.1 μ,

der in der 70
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:n, daß eine
nde kommt,
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enstand
anlagen 120
linröhre
h nocharose
attachments 120
linröhre
h still

in ihrer Eigenschaft als Ventilröhre gute Dienste leistet'. Schaltet man mit einer Röntgenröhre eine solche Vakuumröhre in Reihe, aus der das Gas praktisch vollständig entfernt ist, und wählt man die Temperatur der Heizelektrode so hoch, daß die Sättigungsstromstärke der für die zu schützende Röntgenröhre zulässigen Höchststromstärke gleichkommt, so kann selbst in dem Falle, wenn -die Röntgenröhre im Be-serves well in its capacity as a valve tube '. If you switch with an X-ray tube such a vacuum tube in series, from which the gas is practically completely removed, and one chooses the temperature of the heating electrode so high that the saturation current strength of the for the X-ray tube to be protected equates to the maximum current strength allowed, then even in the event that -the X-ray tube is

triebe das Bestreben haben sollte, weich zushoots should strive to be soft

werden, kein stärkerer Strom in der Röhrebecome, no stronger current in the tube

zustande kommen, da dessen Anwachsen durchcome about because its growth through

die vorgeschaltete Vakuumröhre gehindert ist.the upstream vacuum tube is prevented.

Besonders empfehlenswert ist der SchutzProtection is particularly recommended

durch eine vorgeschaltete Vakuumröhre für eine Coolidgeröhre, die ohne; Anordnung von einem Gleichrichter an eine Wechselstromquelle angelegt ist. Bekanntlich weist die Coolidgeröhre, die an und für sich schon eine Vakuum-by an upstream vacuum tube for a coolid tube that is without; Arrangement of a rectifier is applied to an AC power source. As is well known, the Coolid tube, which in and of itself is a vacuum

röhre der beschriebenen Eigenschaften ist, eine starke Ventilwirkung auf, so daß sie bei unmittelbarem Anschluß an ein Wechselspannungsnetz von reinem Gleichstrom durchflossen wird. Diese Ventilwirkung besitzt die Coolidge-tube of the properties described is a strong valve effect, so that they are directly connected to an AC voltage network is flowed through by pure direct current. This valve effect has the Coolidge-

röhre aber nur so lange, als der Röhrenstrom nicht bestimmte Grenzen überschreitet und die Antikathode der Röntgenröhre keine zu hohe Temperatur annimmt. Dann kommt aber eine Thermoionisation auch durch; diebut only as long as the tube current does not exceed certain limits and the anticathode of the X-ray tube does not reach too high a temperature. But then thermionization also comes through; the

erhitzte Antikathode zustande, und durch dieheated anticathode, and through the

Röhre beginnt ein Wechselstrom zu fließen,An alternating current begins to flow in the tube,

der eine weitere Temperatursteigerung derof a further increase in temperature

Antikathode und unter Umständen die Zer-Anticathode and possibly the destruction

' störung der Röhre zur Folge hat. Diese Ge-'' causes the tube to malfunction. This ge

fahr für die Röhre ist behoben, wenn mit ihr in Iveihe eine Vakuumröhre geschaltet ist, .bei der--das ~Heißwerden der Anode durch entsprechende Mittel verhütet und die Temperatur der Heizelektrode so gewählt ist, daß driving for the tube is fixed if a vacuum tube is connected in series with it, .at the - the ~ heating of the anode by appropriate means prevented and the temperature of the heating electrode is chosen so that

der Sättigungsstrom gleich oder etwas niedriger als die für den Betrieb der Coolidgeröhre zulässige Höchststromstärke ist.the saturation current is equal to or slightly lower than that permitted for the operation of the coolid tube Maximum current is.

Um auch eine Ventil wirkung der als Sicherung dienenden Vakuumröhre zu erzielen und In order to also achieve a valve effect of the vacuum tube serving as a backup and

ferner, um die Spannung an den Klemmen dieser Röhre möglichst niedrig zu halten, ist sie mit einer Anode großer Oberfläche ausgestattet und diese in geringer Entfernung von der Kathode angeordnet.furthermore, in order to keep the voltage at the terminals of this tube as low as possible they are equipped with an anode of large surface area and this at a short distance from the cathode arranged.

Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei Ausführungsbeispiele derartiger Vakuumröhren, h ist die in Fig. 5 a in Seitenansicht gezeigte, als Heizspirale ausgeführte Kathode, α die in gerin-; gem Abstand davon angeordnete Anode. Bei5 and 6 show two exemplary embodiments of such vacuum tubes, h is the cathode shown in side view in FIG. 5 a, designed as a heating coil, α the in low; anode spaced from it. at

der ersten Ausführungsform sind Anode und Kathode eben, bei der zweiten kugelschalenförmig gestaltet. Die geringe Entfernung der beiden Elektroden, die beispielsweise nicht mehr als ι bis 2 cm beträgt, ist zu dem Behufe ge-In the first embodiment, the anode and cathode are flat, in the second embodiment they are spherical shell-shaped designed. The short distance between the two electrodes, for example, no longer than ι is up to 2 cm,

wählt, um die iSpannung zwischen den Elektroden möglichst niedrig zu halten. Die in der Heizspirale aufgewandte elektrische Leistung wird zweckmäßig groß gewählt, da da-: durch ebenfalls eine Herabsetzung der Spannung an den Klemmen der Vakuumröhre erzielt wird. 'selects to keep the voltage between the electrodes as low as possible. In the The electrical power expended on the heating coil is expediently chosen to be large, since: also achieved by reducing the voltage at the terminals of the vacuum tube will. '

Zur Speisung der Heizclektrode, die zweckmäßig eine aus Wolfram hergestellte Drahtspirale ist, kann eine Akkumulatorenbatterie, : ein Gleichstromgenerator oder noch besser ein 70 ' Transformator oder ein von einem Transformator gespeister Umformer benutzt werden. Der Transformator und der Transformator mit • Umformer bieten den Vorzug, daß die Regelung des Heizstromes ohne Gefährdung des 75' Betriebspersonals im Niederspannungskreis des Transformators vorgenommen werden kann. . Die Vakuumröhre kann weiter als Sicherung gegen Überspannungen und zum Ableiten von starken elektrischen Ladungen in Lcitungen benutzt werden. Man schaltet zu diesem Zweck zwischen eine Hochspannungsleitung .-.. und die Erde parallel zueinander mit umgekehrten Polaritäten zwei Vakuumröhren und ■ ' wählt die Temperatur der Heizelektroden so niedrig, daß der durch die Röhren von der Leitung nach der Erde abfließende Strom bei normalen Spannungen nur geringe Beträge annimmt, sich also weit unterhalb des Knies in den Kurven nach den Fig. 2 und 3 hält. Bi.i auftretender Überspannung wird dann eine starke, der Spannungssteigerung proportionale Steigerung des durch die Röhren nach der Erde abfließenden Stromes eintreten. Die Vakuumröhren wirken dann ähnlich wie ein Wasserwiderstand oder Carbosilitwiderstand o. dgl., jedoch mit dem Unterschied, daß vermöge der Charakteristik der Röhren die Gefahr vermieden ist, daß der Strom über einen gewissen Grenzwert, nämlich die Sättigungs-Stromstärke, ansteigt.To feed the Heizclektrode, the appropriate is a wire spiral made of tungsten, an accumulator battery can: a DC generator or better still a 70 'transformer or a transformer powered converter can be used. The transformer and the transformer with • converter offer the advantage that the heating current can be regulated without endangering the 75 ' Operating personnel in the low-voltage circuit of the transformer can be made. . The vacuum tube can also be used as a safeguard against overvoltages and for discharging be used by strong electrical charges in lines. One switches to this one Purpose between a high voltage line .- .. and the earth parallel to each other with reversed Polarities of two vacuum tubes and ■ 'selects the temperature of the heating electrodes in this way low that the current flowing through the tubes from the line to earth normal tension only assumes small amounts, i.e. well below the knee in the curves of FIGS. 2 and 3 holds. Bi.i occurring overvoltage is then a strong increase, proportional to the increase in voltage, through the tubes after the Earth flowing current enter. The vacuum tubes then act similarly to a Water resistance or carbosilite resistance or the like, but with the difference that it is possible the characteristic of the tubes avoids the risk of the current passing through one certain limit value, namely the saturation current strength, increases.

Da bei solchen zur Ableitung von Überspannungen dienenden Vakuumröhren der Gesichtspunkt, den Spannungsabfall in der Vakuumröhre gering zu halten, nicht in Frage kommt, vielmehr solche Röhren stets der Be- ^: triebsspannung und gegebenenfalls noch höheren Spannungen ausgesetzt sind, muß bei die- ' sen der Abstand der Kathode von der Anode sehr groß gewählt werden (Fig. 4). ;Since in such serving for discharging overvoltages vacuum tubes, to keep the point of the voltage drop in the vacuum tube small, does not come into question, but such tubes always the ^loading: operating voltage and are subjected, if appropriate, higher voltages must sen at DIE 'of the The distance between the cathode and the anode can be selected to be very large (FIG. 4). ;

Die Vakuumröhre kann auch als, zeitweise wirkende Überspannungssicherung benutzt werden, wenn man dafür Sorge trägt, daß die Heizelektrode stets nur im Fall auftretender ^: Uberspannungsgefahr erhitzt wird. So kann z. B. j die Einrichtung getroffen werden, daß jedesmal, bevor eine Fernleitung an das Hochspannungsnetz angeschlossen wird, durch die Einschaltbewegung des Hochspannungsschalters , oder durch das Lösen einer den Schalter sperrenden Vefricgelungsvorrichtung selbsttätig der Stromkreis der Heizelektrode geschlossen undThe vacuum tube can also be considered, at times acting surge protector be used when shall ensure that the heating electrode occurring only in the case ^always: overvoltage danger is heated. So z. B. j the device can be made that each time before a long-distance line is connected to the high-voltage network, automatically closed and closed by the switch-on movement of the high-voltage switch, or by releasing a Vefricgelungsvorrichtung locking the switch

dadurch die Vakuumröhre leitend wird, so daß sie zur Ableitung von Überspannungen gegen Erde befähigt ist.this makes the vacuum tube conductive, so that it can discharge overvoltages is capable against earth.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine solche Anordnung. Zwischen die eine der beiden Fernleitungen L₁, L₂, beispielsweise L₁, und Erde sind zwei Vakuumröhren V₁, V₂ zum Ableiten von Überspannungen parallel mit ungleicher Polarität angeschlossen. Die Heizspiralen h sind an Batterien b_v b₂ primärer oder sekundärer Elemente angeschlossen. Unter dem Einfluß eines momentan wirkenden Einschaltemagneten W₁ und eines Ausschaltemagneten JH₂ steht ein Schalthebel c, der Kontakte C₁, C₂ im Stromkreis der Batterien b_lt b₂ trägt. Solange die Fernleitung L₁, L₂ stromlos ist, ist der Schalter c geöffnet. Wird der Hauptschalters für den Anschluß der Fernleitungen an das Hochspannungsnetz N eingeschaltet, so wird in der ersten Phase seiner Bewegung ein Kontakt k_v k₂ geschlossen und dadurch der Einschaltemagnet JM₁ an das Niederspannungsnetz μ angeschlossen. Dieser Magnet bringt den Schalter c in die Einschaltestellung, in der er nunmehr vorläufig verbleibt. Dabei sind nicht nur die Heizstromkreise für die Kathodenspiralen h über die Kontakte C₁, C₂, C₃, C₄ geschlossen, sondern auch ein Kont.iktpaar ^₁, z₂ leitend überbrückt und dadurch die Wicklung eines Zeitrelais ζ mit dem Netz η verbunden. Das Zeitrelais läuft in einer Zeit, die ein Vielfaches der Einschaltezeit des Hauptschalters S beträgt, beispielsweise in einer halben Minute, ab und schließt dann den Strom- kreis des Auslösemagneten m₂, der nunmehr den Schalthebel c momentan wieder in die Ausschaltestellung bringt und damit die Heizstromkreise und auch den Stromkreis des Zeitlclais ζ öffnet. Die Heizspiralen der Vakuumröhren sind demnach für die Dauer der Tätigkeit des Zeitrelais ζ stromdurchflossen und die Röhren leitend. Somit liegt für eine gewisse Zeitdauer, innerhalb der sich die Einhchalteerscheinungen abspielen, ein Schutz ge-Fig. 7 shows an embodiment of such an arrangement. Between the one of the two long-distance lines L ₁ , L ₂ , for example L ₁ , and earth, two vacuum tubes V ₁ , V ₂ are connected in parallel with unequal polarity to divert overvoltages. The heating coils h are connected to batteries b _v b ₂ primary or secondary elements. Under the influence of a momentarily acting switch-on magnet W ₁ and a switch-off magnet JH _2, there is a switch lever c, which carries contacts C ₁ , C ₂ in the circuit of the batteries b _lt b _2. As long as the long-distance line L ₁ , L _{2 is} de-energized, the switch c is open. If the main switch for connecting the long-distance lines to the high-voltage network N is switched on, a contact k _v k _{2 is} closed in the first phase of its movement, thereby connecting the switch-on magnet JM ₁ to the low-voltage network μ. This magnet brings the switch c into the on position, in which it now remains for the time being. Not only are the heating circuits for the cathode coils h closed via contacts C ₁ , C ₂ , C ₃ , C ₄ , but also a pair of contacts ^ ₁ , z _{2 are} conductively bridged and thus the winding of a timing relay ζ with the network η tied together. The time relay runs in a time that is a multiple of the switch-on time of the main switch S, for example in half a minute, and then closes the circuit of the release magnet m ₂ , which now brings the switch lever c momentarily back into the switch-off position and thus the Heating circuits and also the circuit of the Zeitlclais ζ opens. The heating coils of the vacuum tubes are therefore current-carrying for the duration of the time relay ζ and the tubes are conductive. This means that there is protection for a certain period of time within which the compliance phenomena take place.

gen Überspannungen durch die Vakuumröhren vor. . ■ · ■':'■■gen overvoltages through the vacuum tubes. . ■ · ■ ':' ■■

Die Vakuumröhren treten auch für die Dauer des selbsttätigen Ausschaltens der ■Fernleitung L₁, L₂ in Wirkung. Sowie sich näm- lieh ein auf den Auslösemagneten α des Hauptschalters S einwirkendes Maxim alstromzeiticlais Z unter dem Einfluß eines Überstromes in Bewegung setzt, wird ein dem Kontaktpaar It₁, A₂ parallel geschaltetes Kontaktpaar (I₁, d₂ geschlossen, so daß der Einschaltemagnet JM₁ wieder Strom erhält, den Schaltarm c wieder in die Einschaltestellung bringt und die Heizstromkreise der Röhren schließt. Da auch das Zeitrelais ζ in Tätigkeit tritt, so sind die Heizspiralen abermals für die Ablaufdauer des Relais ζ stromdurchflossen und die Vakuumröhren während dieses Zeitintervallcs leitend und somit zur Ableitung von Überspannungen betriebsfähig. Naturgemäß muß die regelbare Zeit für den Ablauf des Zeitrelais i größer gewählt sein als die Ablaufzeit des Maximalstromzeitrelais Z. The vacuum tubes also come into effect for the duration of the automatic switching off of the ■ long-distance line L ₁ , L _2. As soon as a maximum current time Z acting on the tripping magnet α of the main switch S starts moving under the influence of an overcurrent, a contact pair (I ₁ , d ₂ connected in parallel to the contact pair It ₁ , A ₂ is closed, so that the switch-on magnet JM ₁ receives power again, brings the switching arm c back into the on position and closes the heating circuits of the tubes. Since the time relay ζ also comes into operation, the heating coils are again flowed through for the duration of the relay ζ and the vacuum tubes are conductive and during this time intervalcs The adjustable time for the expiry of the time relay i must of course be selected to be greater than the expiry time of the maximum current time relay Z.

Die Einrichtung kann auch so getroffen werden, daß die Heizspiralen zu zum Schutz gegen Wanderwellen benutzten Drosselspulen, Kapazitäten oder Widerständen oder zu einem Teil dieser parallel geschaltet sind, so daß dann, wenn eine gewisse Spannungssteigerung an jenen Schutzelementen auftritt, die Heizelektroden erhitzt und dadurch die zwischen Leitung und Erde geschalteten Vakuumröhren leitend gemacht werden.The device can also be made so that the heating coils to protect against Traveling waves used inductors, capacitors or resistors or to one Part of these are connected in parallel so that when there is a certain increase in voltage occurs on those protective elements that heats the heating electrodes and thereby the between Line and earth connected vacuum tubes are made conductive.

Auch kann bei Vakuumröhren, die zum Schutz gegen Überströme oder gegen Überspannungen dienen, die Einrichtung getroffen werden, daß durch ein auf Überströme oder ■Überspannungen ansprechendes Relais ein im Stromkreis der Heizspirale angeordneter Widerstand zeitweise eingeschaltet oder kurzgeschlossen wird, so daß der Sättigungsstrom entsprechend herabgemindert oder verstärkt wird. So empfiehlt es sich z. B. bei zum Schutz gegen Überströme dienenden Vakuumröhren für die Zeitdauer, wo beispielsweise ein Motor anläuft, die Stromstärke in der Heizspirale und dadurch die Sättigungsstromstärke zu vermehren.Vacuum tubes that protect against overcurrents or against overvoltages can also be used serve, the facility is made that a relay that responds to overcurrents or ■ overvoltages Circuit of the heating coil arranged resistor temporarily switched on or short-circuited is so that the saturation current is decreased or increased accordingly. So recommends it is z. B. in the case of vacuum tubes used to protect against overcurrents for the period of time when, for example, a motor is starting, to increase the current strength in the heating coil and thereby the saturation current strength.

Auch läßt sich eine zwischen eine Hochspannüngswechselstromleitung und Erde geschaltete Vakuumröhre mit einem zu ihr in Reihe geschalteten registrierenden Gleichstrommeßgerät zur Aufzeichnung des zeitlichen Verlaufes von Überspannungen benutzen. Dfenn solange der durch die Vakuumröhre bei normalen Spannungen hindurchtretende Strom einen kleinen Bruchteil der Sättigungsstromstärke bildet, stellt die Stärke des durch die Vakuumröhre fließenden gleichgerichteten Stromes eine eindeutige, bei ganz niedrigen Stromstärken sogar eine lineare Funktion der Röhrenspannung, also auch 'der Spannung zwischen der Wechselstromleitung und Erde dar. Durch Aufzeichnung des zeitlichen Verlaufes des Röhrenstromes gewinnt man also das Bild des zeitlichen Verlaufes der Spannung zwischen Leitung und Erde. Bei dieser Verwendungs-.: art der Vakuumröhre wählt man dementsprechend die Verhältnisse 50, daß die Stärke des bei normaler Spannung durch die Vakuumröhre fließenden Stromes einen kleinen Bruchteil der Sättigungsstromstärke bildet.One can also be placed between a high-voltage alternating current line and earth-connected vacuum tube with a recording direct current meter connected in series with it Use to record the temporal course of overvoltages. Dfenn as long as the current passing through the vacuum tube at normal voltages Forms a small fraction of the saturation current strength, represents the strength of the through which Vacuum tube flowing rectified current is a definite one, at very low currents even a linear function of the tube voltage, so also 'the voltage between the alternating current line and earth. By recording the course of the tube current over time one thus obtains the picture of the temporal course of the voltage between line and earth. With this usage: type of vacuum tube one chooses accordingly the proportions 50 that the strength of the a small fraction of the current flowing through the vacuum tube at normal voltage the saturation current strength forms.

Claims

; Patent Claims:

i. Securing high-voltage systems, characterized in that for protection against overcurrents in the to be protected Line and for protection against overvoltages between the line and earth

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Vacuum tubes are connected with a heating electrode, the gas pressure in the vacuum tubes expediently being less than the pressure of a mercury column of ι μ, preferably less than 0.1 μ, height.

2. Securing high-voltage systems according to claim 1, characterized in that that the temperature of the heating electrode by hand or automatically, for example by

^: Temporary change in resistance in the circuit of the electrically heated cathode, can be changed.

3. Securing high-voltage systems against overcurrents according to claim 1 or 2, characterized in that the appropriately consisting of a tungsten spiral Anode close to the heating electrode compared to the anodes the previously known vacuum tubes has a very large surface.

4. Securing high-voltage systems against overvoltages according to claim 1 or the subclaims, characterized in that the circuit for the electrical heating of the heating electrode at Switching the circuits to be protected on or off for a sequence of on and switch-off processes are closed automatically within a period of time.

5. Securing high-voltage systems against overvoltages according to claim 1, characterized in that with the vacuum tube 'in series a registering Ammeter switched to record the temporal course of the overvoltages is.

1 sheet of drawings.

igsan lagen, protective overpanels and earth 6ERLIN in the slush. ÖtfattUCKT IN DEIT PRINTING.