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Funkenstrecke.
Für Überspannungsableiter mit Funkenstrecken ist die Aufgabe gestellt, dass einerseits die
Funkenstrecke der Betriebsspannung möglichst überschlagssicher standhält, dass aber anderseits bei irgendwelchen Störungen eine gefährliche Überspannung sofort über die Funkenstrecke abgeleitet wird. Zur Lösung dieser Aufgabe kann man sich die Erscheinung zunutze machen, dass die Über- spannungen in der Regel stossartig auftreten, also mit einer steilen Spannungsstirn, die einer erheblich höheren Frequenz als der Betriebsfrequenz entspricht (die bei Gleichstrom Null ist), auftreten.
Auf dieser Grundlage ist bereits eine Funkenstrecke vorgeschlagen, bei der bei normaler Frequenz die ganze Elektrodenoberfläche möglichst gleichmässig von Feldlinien beaufschlagt ist, während bei höheren Frequenzen die Feldlinien sich auf bestimmte Stellen konzentrieren und dadurch einen ver- zerrten Feldlauf hervorbringen, der an diesen Stellen einen Überschlag und damit die Ableitung der Überspannung zur Folge hat.
Nach der Erfindung erhält man eine besonders günstige Ausführungsform hiefür, wenn zu dieser mit Vorteil mehrstufigen Funkenstrecke koaxial diese übergreifend eine oder mehrere ringförmige Elektroden angeordnet werden, die'über einen Ohmschen Widerstand mit hohem Widerstandswert mit den Enden der Funkenstrecke verbunden sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Hochspannungs-Überspannungsableiters ist in der Zeichnung in Fig. 1 dargestellt. Mit 1 ist ein Plattenstapel dargestellt, der innerhalb eines rillenartig ausgebildeten Isolierkörpers untergebracht ist und einen Widerstand darstellt, der mit der Funkenstrecke 2 in Reihe geschaltet ist und bei einem Überschlag strombegrenzend wirkt. Die Funkenstrecke 2 besteht aus einer Reihe von Elektroden, die innerhalb eines rillenartigen Isolierkörpers 3 in geeignetem Abstand isoliert voneinander gehalten sind. Koaxial umgreifend sind zwei Ringe 4 und 5 angeordnet, die von Porzellanträgern 6 gehalten sind, die innen mit einem schlecht (schwach) leitenden Überzug, z.
B. einem Karbowidüberzug versehen und dadurch halbleitend gemacht sind und auf diese Weise die elektrische Verbindung mit den beiden Endelektroden der Funkenstrecke herstellen. Dadurch, dass die beiden Ringelektroden wesentlich näher aneinandergezogen sind als die Endelektroden, wirken diese als Schirmelektroden.
Bei normaler Betriebsfrequenz ist der kapazitive Strom, der die Funkenstrecke selbst durchfliesst, vernachlässigbar. Bei dem Kreis über die Schirmelektroden ist der kapazitive Widerstand des durch die beiden Schirmelektroden gebildeten Kondensators bei dieser Frequenz gleichfalls sehr hoch im Vergleich zu dem Widerstand der Verbindungsleitung mit der Funkenstrecke, so dass praktisch die ganze Spannung zwischen den beiden Schirmelektroden liegt, wodurch sich ein annähernd homogenes Feld über die Gesamtanordnung einstellt.
Bei einem Spannungsstoss, dessen Wellenstirn sehr steil ist und damit einer ganz erheblich höheren Frequenz entspricht, wird der kapazitive Widerstand im Vergleich zu den hohen Ohmschen Widerständen sehr klein, wodurch die Schirmelektroden für die Feldverteilung praktisch wirkunglos werden und sich eine sehr starke Feldkonzentration an den Enden der Funkenstrecke einstellt.
Dieser hohen Konzentration zufolge wird zunächst ein Überschlag zwischen den ersten beiden Elektroden der Funkenstrecke eintreten, dadurch verschiebt sich die Feldkonzentration auf die nächste
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Streckeusw., d. h. die Funkenstrecke wird der Reihe nach durchschlagen und leitet damit den Überspannungsstoss ab.
Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Es ist beispielsweise nicht wesentlich, dass an beiden Seiten der Funkenstrecke eine derartige Schirmelektrode angeordnet ist, da eine Schirmelektrode etwa an einem Ende grundsätzlich dieselbe Wirkung zur Folge hat, die sich bei der Ausführung von zwei Elektroden gewissermassen spiegelbildlich wiederholt.
Es ist auch möglich, die Schirmelektrode mit der halbleitenden Verbindung zu einer pilzartigen, etwa das obere Ende der Funkenstrecke umgreifenden Schale aus halbleitendem Material, wie Zement oder Schiefer oder anderem halbleitenden Material zusammenzuziehen.
Durch die neue Ausbildung wird ein besonders einfacher Aufbau der Überspannungsableiter erreicht, der sich insbesondere auch für sehr hohe Spannungen gut eignet, ohne dass hiebei eine grosse Anzahl von Verbindungen zu Widerständen od. dgl. erforderlich wäre. Auch ist der bei Betriebsfrequenz fliessende Strom auf einen praktisch vernachlässigbaren Mindestwert herabgesetzt, so dass keinerlei unzulässige Erwärmung und dadurch mögliche Beeinträchtigung der Anordnung zu befürchten ist. Ausserdem tritt dank der Frequenzabhängigkeit der Überschlag schon bei sehr geringen Überspannungswerten ein, so dass ein sehr wirksamer Überspannungsschutz gegeben ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Funkenstrecke für Überspannungsableiter, die bei normaler Frequenz eine möglichst gleichförmige Feldlinienverteilung aufweist, bei hochfrequenten Ausgleiclsvorgängen dagegen eine Konzentration der Feldlinien auf bestimmte Teile der Funkenstrecke zur Einleitung des Überschlags bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass ein System einer mehrstufigen Funkenstrecke wenigstens einseitig von einer das System annähernd koaxial übergreifenden Schirmelektrode umgeben ist, die über einen hohen Ohmschen Widerstand mit der zugehörigen Endelektrode der Funkenstreeke verbunden ist.