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ECLATEUR A CHAMBRES MULTIPLES POUE LIMITEUB DE
SURTENSIONS
Pour les limiteure de surtension destinés aux installations à courant tort et comportant une résis- tance fonction de la tension appliquée, on sait que l'on utilise pour 1* étouffèrent des étincelles des 'ci.tours, qui se composent d'un grand nombre d'éclateur* séparés montés en série et qui pour cette raison, sont appelés éclateurs à chambres multiples, Dans un type très répandu d'éclateur de ce genre, les électrodes sont la plus sou- vent constituées par des plaques métalliques de forme cir- cuiaire qui pour provoquer ¯ 'allumage en des pointe bien déterminés,
sont muniao de portubérances rapportées ou bien embouties, les plaques étant ensuite empilées les -unes sur les autres. Les protubérances raccourcissent la
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distance entre les plaquée, de telle manière que les Drue s'amorcent entre une des protubérances et. celle qui se trouve juste en face su- ''autre plauqe
Il est également connu, quo portant la durAe d'allumage de l'arc, on veut chacser l'are, du point où il s'est amorcé. en 'disant agir un champ dagnétique.
Par ce procéda, on abtientune augmentation ia a pasio-
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Çage et de la tension résiduelle du '..jar t'.'l:' a<' tlu.rt'.H1Alo# par rapport à sa tension nominale.
La présente invention se r porte à un éula- teur à chambres multiples avec des éleceroder en forge de plaques et des protubérances, éclateur dans lequel, la champ magnétique de soufflage est produit pa- le courant même qui traverse l'éclateur. Dans ce @ il est connu que l'on peut décaler les protubérant @ sur rapport à l'axe médian de l'éclateur, de telle manière, que le trajet du courant à travers la pile de plaque.- devient sinueux.
Le champ magnétique qui est concentré dans leo différentes boucles à tendance à s'élargir, de sorte que l'arc est forcé de se déplacer vers l'extérieur sur le bord de la @ plaque.
Cependant, dans les éclateurs à plaques du type décrit ci-dessus, par suite de la répartition de l'arc sur de larges surfaces, entre les protubérances, la tendance de l'arc à se déplacer n'est pas très marquée.
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Quand les électrodes en forme de plaques pianos ou bien bombées symétriquement par rapport au centre, ou bien oa- dulées, ne portent pas de protubérances, on sait que l'on peut prévoir des fentes disposées raialement qui sugmen- tent la densité du courant sur les plaques entre le pont d'alimentation, qui peut également être le pied d'un arc d'arrivée du courant, et le pied de l'arc de ortie du courant. Cependant, par ce moyen, l'arc n'est pas toujours soufflé avec une puissance suffisante du point où il s'est amorcé.
Le but de l'invention est d'améliorer les propriété@ des éclateurs à plaques du type connu, en par- ticulier d'augmenter leur pouvoir extincteur, de manière à améliorer la tension d'amorçage et la tension résiduelle des limiteurs de surtensions.
Suivant l'invention, ceci est obtenu par une disposition plus favorable; des tentes, de manière à rétrécir fortement le trajet suivi par le courant entre les protubérance, en s'aidant des tentes disposées dans les plaques-électrodes (2) et en plaçant entre les électrodes des disques en métal, en particulier en métal ferromagnétique, disposée suivant des plans pa- rallèles et parallèlement aux électrodes, disques qui pré- sentent une ouverture située sur le trajet suivi par l'arc..
Alors qu'avec les plaques-électrodes du type connu, sans protubérances, par suite de l'indétermination des points d'allumage de l'arc, il n'y a que les filète @ de courant qui se propagent le plus loin sur les électro- des, qui peuvent être interrompus par les fentes - mais il apparaît toujours des fileta de grande largeur - au contraire, en disposant des tentes dans des claques munies i de protubérances, on arrive à obtenir des fileta de cou- rant très étroits, qui sont alignés exactement sur les protubérances. L'efficacité du soufflage est alors forte- .
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ment augmentée.
Sans la prêtent* inventies, le pouvoir ex- tiaséeur est fortement amélioré, en étroite connexion avec l'augmentation de l'efficacité du soufflage, par l'emploi l'un modèle de chambre d'extrinetien, munie aux pointa d'allumage, de tales parallèles pourvues d'une ouverture.
L'are qui est perpendiculaire aux tôles, est fractionné en entrant entre les tôles, fortement refroidi et rapide- ment éteint. Des tôles d'extinction ferromagnétiques, sont particulièrement avantageuses. D'une part, elles étirent l'are entre les tôles et d'autre part, elles empochent l'arc de sortir des tôles d'extinction, ce qui réduirait à néant le fractionnement de l'arc, si les chambres d'ex- tinction n'étaient pas obturées dans la direction du souf- flage, par une matière isolante.
Quoique des tôles de ce genre pour l'extinc- tion de l'arc soient déjà connues dans la construction des interrupteur., et déjà utilisées dans les limiteurs de surtensions avec éclateurs à cornes, leur utilisation dans les éclateurs à plaques ne paraissait pas possible, car dans les réalisations connues jusqu'ici, l'arc ne se déplace pas ou seulement très lentement et sans suivra un trajet bien déterminé. Par conséquent il ne fallait pas s'attendre à voir pénétrer l'arc entre les tôles d'ex- tinction avec force suffisante.
L'invention consiste donc dans la combinaison de plaques-électrodes, munies de pro- tubérances d'amorçage et de fontes judicieusement disposées avec des tôles d'extinction, l'un ou l'autre de ces deux moyens utilisé seul ne pouvant donner qu'une faible frac- tion de l'effet total obtenu.
En ce qui concerne le tracé des fautes dans les électrodes, avec des disques circulaires munis chacun d'une protubérance dirigée vers le bas et d'une autre
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dirigée vers le haut, on a trouvé avantageux,! de disposer les tentée perpendiculairement à la ligne qui joint ra- dialement les milieux des protubérances, et de les subdi- viser suivant un T ,dont la branche supérieure est tan- gente aux deux protubérances. De cette manière, les deux moitiés du disque ne sont reliées antre elles que par une bande étroite, limitée par les deux tangentes aux pretu- bérancea, ce qui provoque une forte concentration du cou- rant.
Il est également possible de donner aux fentes d'ar- rêt de l'arc une forme courbée. En disposât d'une manière dissymétrique les tentes par rapport & la droite qui joint les milieux des protubérances, on obtient en outre. que l'arc puisse se déplacer sur une trajectoire courbe à par- tir de protubérance sur laquelle il s'est amorcé, ce qui peut ^tre utilisé pour augmenter la longueur de cette tra- jectoire. Les fentes seront avantageusement recouvertes ou remplies de matière isolante pour que l'arc ne puisse pas, en passant par ces fentes, venir s'allumer dans la chambre suivante.
Une autre extension de l'invention consiste à rétrécir en forme de coin l'ouverture prévue dans lea tôles d'extinction, dans la direction suivie par l'arc au cours de son déplacement (dans le prolongement des milieux des protubérances), et à la continuer par une fente à bords parallèles, qui cependant se termine avant d'arriver au bord du disque. Par suite de la forme donnée à l'ouver- ture, l'arc est tout d'abord chassé des protubérances des électrodes entre lea borda des tôles et finalement éteint quand,à l'extrémité de la fente, il pénètre dans jeu la- .elles d'extinction. La distance entre les lamelles sera avantageusement choisie de telle manière, que ces demie-' res divisent la distance entre les plaques-électrodes en parties égales.
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Pour assurer une répartition uniforme de la tension totale appliquée aur les différentes chambres de l'éclateur, on propose en outre, de remplir, au moyen d'une matière isolante à constante diélectrique élevée. l'espace compris entre les plaques-électrodes ou bien en- tre les disques métalliques ou ferromagnétiques correspou- dants,à 2 'exception de la %-,ne qui aéra rraisemblablement balayée' par l'arc.. Oc renforce ainsi notablement. les avan- tages présentée par la nature même de l'éclateur à plaquas.
c'est-à-dire son effet capacitif sur la répartition du po- tentiel, qui se fait sentir surtout dans les limiteurs de surtensions, dont les différentes chambres alternent avec des disques formant résistances. Dans les limiteurs de surtensions, qui sont composés d'éléments indépendants, il est nécessaire de placer entre les électrodes - au lieu d'un diélectrique (ou éventuellement en complément) - des résistances de contrôle.
L'invention va être expliquée en détail à l'aide du dessin.
La fig.1 représente en coupe (suivant la droite AA de la tig.2) une portion de la pile constituée par les chambres d'éclateur et montre deux chambres complètes.
La fig.2 représente en perspective les quatre pièces prin- cipales de l'éclateur suivant l'invention.
La fig.3 est une variante de l'éclateur de la fig.1 avec une modification de la forme des bords. Dans les différen- tes figures, les mêmes pièces portent les mêmes indices de repérage.
Dans la fig.1, les plaques-électrodes, en laiton, cuivre ou matière analogue, sont repérées par le chiffre 2. Entre deux de ces plaques, on a chaque fois deux tôles d'extinction 3, qui sont maintenues à distance les unes des autres au moyen des anneaux d'écartement 4,
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en matière Isolante, par exemple du presspahn. Tout l'em- pilage est entouré d'un cylindre isolant 1, qui sert éga- lement à assurer le centrage. Pour augmenter :La capacité, on prévoit entre les plaques-électrodes ou bien entre les tôles d'extinction, un isolant 10 A constante ! diélectrique élevée, (par ex. un matériau céramique) en laissant vide la surface qui vraisemblablement sera balayée'par l'are.
La fig.2 représente les pièces détachées, les unes au-dessus des autres, dans l'ordre où elles doi- vent se placer. La couche intercalaire en matière isolante, a à peu près la forme d'un talon de soulier d'homme. La plaque-électrode présente deux protubérances obtenues par .abouti.sage. dont l'une est dirigée vers le haut et l'au- tre 15, vers le bas, Les tentes sont repérées en 16 et 17 et sont dirigées de l'extérieur vers l'intérieur, suivant la perpendiculaire élevée au milieu de la droite qui joint les centres des protubérances,
puis se subdivisent en deux branches de manière à obtenir des formes en T dont les barres supérieures sont parallèles entre elles et sont tangentes aux deux protubérances L'arc passe ainsi d'une protubérance à l'autre, tout en étant obligé de rester sur la bande délimitée par les deux tangentes. La fig.2 montre en outre la forme de l'ouverture dans la tôle d'ex- tinction 3. Dans la direction du prolongement de la droite qui joint les centres des protubérances, l'ouverture se rétrécit en forme de coin puis se prolonge par une fente
18.
Le fonctionnement va être expliqué en s'aidant de la fig.1; dans celle-ci, le courant pénètre dans la pi- le d'éclateurs par la protubérance marquée par la flèche 5 et en sort suivant la flèche 9. Les arcs qui éclatent aux pointa d'amorçage sont marqués 6 et l'on obtient ainsi une boucle de courant dans chaque chambre de l'éclateur. Peu
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de tempe après l'amorçage, les arcs sont chassés des pro- tubérances et s'allongent comme on peut le voir en 7. En pénétrant dans les talon d'extinction, les arcs sont frac- tionnés en trois parties égales 8, ce qui provoque leur extinction.
La variante représenté* par la fig.3 se dis- tingue du modèle de la fig.1 par une augmentation de la distance de fuite entre les différentes talon métalliques* Les anneaux d'écartement ont ici une largeur plus grande et un diamètre extérieur qui dépasse celui des plaques métalliques. Autour des plaques-électrodes et des tôles d'extinction, on place des anneaux isolants 11 et 12 de môme diamètre extérieur, de telle sorte que vue de l'exté- rieur, on obtient des anneaux séparés qui forment un cy- lindre isolant. Le cylindre isolant est ensuite avanta- geusement entouré d'un tube de centrage 1.
La chambre d'extinction de l'arc peut égale- ment être ouverte suivant la direction du soufflage de l'arc, 31 les tôles d'extinction sont réalisées en un ma- tériau ferromagnétique, ce qui empêche l'arc de sortir des tôles d'extinction. On peut également prévoir des ou- vertures de passage dans le tube de centrage Il. aux en- droits où se fait le soufflage.
Les différentes pièces qui constituent l'écla- teur doivent, au moment du montage, être maintenues de ma- nière à les empêcher de tourner, l'une par rapport à l'au- tre, autour de l'axe de l'éclateur. Ceci peut se faire au moyen de deux tiges, que l'on introduit au montage dans des trous disposés l'un en face de l'autre et qui sont prévus dans les tôles 2 et 3 qui servent d'électrodes ou pour l'extinction de l'arc (diamètre des troua 1 - 2 mm).
Il est également possible de prévoir sur les brods des tôles métalliques 2 et 3, des entailles où viennent se
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loger des tenons disposés sur les anneaux isolant! 11 et 12, ces anneaux isolante portant alors des marques de re- pérage sur leur bord extérieur.
REVENDICATIONS
1.- Eclateur à chambres suitiples pour liai- teur de surtensions, à résistance fonction de la tension, constitué par un empilage d'électrodes en forze de plaques, qui portent des fentes et des pointa d'amorcée bien défi- nis formés par des protubérances, de manière à obtenir pour le passage de l'arc un parcours sinueux à travers la pile d'éclateur.
et ainsi un effet de soufflage de l'arc, caractérisé en ce que, le trajet suivi par l'arc, entre les protubérance., est fortement rétréci à l'aide des fontes prévues dans les plaques-électrodes (2) et en ce que, on dispose entre les plaques-électrodes,parallèle- ment à celles-ci et dans des plans parallèles entre eux des disques (3) en métal - en particulier en un métal ferromagnétique - qui, dans la zone où se produit l'amor- çage, présente une ouverture.
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MULTI-CHAMBERS SPLITTER LIMIT UNDER
OVERVOLTAGES
For surge suppressors intended for installations with wrong current and having a resistance dependent on the applied voltage, it is known that the sparks are used for suppressing sparks, which consist of a large number of sparks. separate spark gaps * connected in series and which for this reason are called multiple-chamber spark gaps. In a very widespread type of spark gap of this kind, the electrodes are most often formed by circular metal plates. cuiaire which to cause ¯ 'ignition at well-defined peaks,
are provided with portubérances reported or stamped, the plates then being stacked -one on top of the others. The protuberances shorten the
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distance between the plates, in such a way that the Drue start between one of the protuberances and. the one that is right in front of the other plauqe
It is also known, that taking the duration of ignition of the arc, one wants to chase the are, from the point where it is struck. saying to act a dagnetic field.
By this procedure, we obtain an increase ia a pasio-
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tance from ".c 9} to ft.'J.: tt7rlv 1" * # "#? '.t',., rt ':: .. 1, bzz.') r ..
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Cage and the residual voltage of the '..jar t'. 'L:' a <'tlu.rt'.H1Alo # compared to its nominal voltage.
The present invention is directed to a multi-chamber eruator with plate forge eleceroders and protrusions, in which the blast magnetic field is produced by the same current flowing through the spark gap. In this @ it is known that the protuberants @ can be shifted relative to the central axis of the spark gap, in such a way that the current path through the plate stack becomes sinuous.
The magnetic field which is concentrated in the different loops tends to widen, so that the arc is forced to move outward on the edge of the plate.
However, in plate spark gaps of the type described above, owing to the distribution of the arc over large areas between the protuberances, the tendency of the arc to move is not very marked.
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When the electrodes in the form of piano plates, either convex symmetrically with respect to the center, or alternatively curved, do not bear protuberances, it is known that it is possible to provide slits arranged raially which suggest the density of the current on the plates between the supply bridge, which can also be the foot of an incoming current arc, and the foot of the current nettle arc. However, by this means, the arc is not always blown with sufficient power from the point where it is struck.
The aim of the invention is to improve the properties of plate spark gaps of the known type, in particular to increase their extinguishing power, so as to improve the starting voltage and the residual voltage of the surge arresters.
According to the invention, this is obtained by a more favorable arrangement; tents, so as to sharply narrow the path followed by the current between the protuberances, by using tents arranged in the electrode plates (2) and by placing metal discs, in particular of ferromagnetic metal, between the electrodes, arranged in parallel planes and parallel to the electrodes, discs which have an opening located on the path followed by the arc.
While with the plates-electrodes of the known type, without protuberances, owing to the indeterminacy of the points of ignition of the arc, it is only the threads of current which propagate the farthest on the electrodes, which can be interrupted by the slits - but very wide threads always appear - on the contrary, by placing the tents in slats provided with protuberances, we can obtain very narrow current threads, which are aligned exactly with the protrusions. The efficiency of the blowing is then strong.
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ment increased.
Without the invented loan, the excitation power is greatly improved, in close connection with the increase in the efficiency of the blowing, by the use of a model of extrusion chamber, provided with the ignition points, parallel tales provided with an opening.
The are, which is perpendicular to the sheets, is split up when entering between the sheets, strongly cooled and quickly extinguished. Ferromagnetic extinguishing sheets are particularly advantageous. On the one hand, they stretch the are between the sheets and on the other hand, they pocket the arc from coming out of the extinguishing sheets, which would negate the splitting of the arc, if the ex chambers - extinction were not blocked in the direction of the blowing by an insulating material.
Although plates of this kind for extinguishing the arc are already known in the construction of switches, and already used in surge arresters with horn spark gaps, their use in plate spark gaps did not seem possible. , because in the embodiments known so far, the arc does not move or only very slowly and without following a well determined path. Therefore, one should not expect to see the arc penetrate between the extinguishing plates with sufficient force.
The invention therefore consists in the combination of plate-electrodes, provided with ignition protuberances and cast iron judiciously arranged with extinguishing plates, one or the other of these two means used alone being able to give only a small fraction of the total effect obtained.
Regarding the tracing of faults in the electrodes, with circular discs each provided with a protuberance directed downwards and another
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directed upwards, we found advantageous! to arrange the tents perpendicular to the line which radically joins the centers of the protuberances, and to subdivide them along a T, the upper branch of which is tangent to the two protuberances. In this way, the two halves of the disc are only connected to each other by a narrow band, limited by the two tangents to the pretuberance, which causes a high concentration of the current.
It is also possible to give the arc stop slits a curved shape. By arranging the tents in an asymmetrical manner with respect to the straight line which joins the mediums of the protuberances, we also obtain. that the arc can move on a curved path starting from the protuberance on which it has struck, which can be used to increase the length of that path. The slits will advantageously be covered or filled with insulating material so that the arc cannot, passing through these slits, come to light in the next chamber.
Another extension of the invention consists in narrowing the opening provided in the extinguishing sheets in the form of a wedge, in the direction followed by the arc during its movement (in the extension of the middle of the protuberances), and in continue with a slit with parallel edges, which however ends before reaching the edge of the disc. As a result of the shape given to the opening, the arc is first driven from the protuberances of the electrodes between the edges of the sheets and finally extinguished when, at the end of the slot, it enters the gap. extinction. The distance between the lamellae will advantageously be chosen such that these halves divide the distance between the electrode plates in equal parts.
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To ensure a uniform distribution of the total voltage applied to the various chambers of the spark gap, it is further proposed to fill, by means of an insulating material with a high dielectric constant. the space between the electrode plates or between the corresponding metallic or ferromagnetic discs, with the exception of the% -, which will probably be swept by the arc. Oc thus considerably reinforces. the advantages presented by the very nature of the plate spark gap.
that is to say, its capacitive effect on the distribution of the potential, which is felt especially in surge protectors, the different chambers of which alternate with discs forming resistors. In surge protectors, which are composed of independent elements, it is necessary to place between the electrodes - instead of a dielectric (or possibly in addition) - control resistors.
The invention will be explained in detail with the aid of the drawing.
Fig.1 represents in section (along line AA of tig.2) a portion of the battery constituted by the spark gap chambers and shows two complete chambers.
FIG. 2 shows in perspective the four main parts of the spark gap according to the invention.
Fig.3 is a variant of the spark gap of Fig.1 with a modification of the shape of the edges. In the various figures, the same parts bear the same registration marks.
In fig. 1, the electrode plates, made of brass, copper or similar material, are identified by the number 2. Between two of these plates, there are each time two extinguishing plates 3, which are kept at a distance from each other. the others by means of the spacer rings 4,
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in Insulating material, for example presspahn. The entire stack is surrounded by an insulating cylinder 1, which also serves to ensure centering. To increase: The capacity, between the electrode plates or between the extinguishing plates, a constant 10 A insulator is provided! high dielectric, (eg ceramic material) leaving empty the surface which is likely to be swept by the are.
Fig. 2 shows the individual parts, one above the other, in the order in which they should be placed. The interlayer of insulating material has roughly the shape of a man's shoe heel. The electrode plate has two protuberances obtained by .abouti.sage. one of which is directed upwards and the other 15, downwards, The tents are marked 16 and 17 and are directed from the outside to the inside, following the perpendicular raised in the middle of the right which joins the centers of the protuberances,
then are subdivided into two branches so as to obtain T-shapes whose upper bars are parallel to each other and are tangent to the two protuberances The arc thus passes from one protuberance to the other, while being obliged to remain on the strip delimited by the two tangents. Fig. 2 also shows the shape of the opening in the extinguishing plate 3. In the direction of the extension of the straight line which joins the centers of the protuberances, the opening narrows in the form of a wedge and then continues through a slit
18.
The operation will be explained with the help of fig.1; in this, the current enters the spark gap cell through the protuberance marked by arrow 5 and leaves it following arrow 9. The arcs which burst at the initiation points are marked 6 and one thus obtains a current loop in each spark gap chamber. Little
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temple after initiation, the arcs are driven out of the protuberances and elongate as can be seen in 7. By entering the extinguishing heels, the arcs are split into three equal parts 8, which causes their extinction.
The variant shown * in fig. 3 differs from the model in fig. 1 by an increase in the leakage distance between the different metal heels * The spacer rings here have a greater width and an outer diameter which exceeds that of metal plates. Insulating rings 11 and 12 of the same outside diameter are placed around the electrode plates and extinguishing plates, so that when viewed from the outside, separate rings are obtained which form an insulating cylinder. The insulating cylinder is then advantageously surrounded by a centering tube 1.
The arc extinguishing chamber can also be opened according to the direction of the arc blowing, 31 the extinguishing plates are made of a ferromagnetic material, which prevents the arc from coming out of the plates. extinction. It is also possible to provide passage openings in the centering tube II. at the places where the blowing takes place.
The various parts that make up the spark gap must, during assembly, be held in such a way as to prevent them from rotating, one with respect to the other, around the axis of the spark gap. . This can be done by means of two rods, which are introduced during assembly in holes arranged one opposite the other and which are provided in the plates 2 and 3 which serve as electrodes or for extinction. of the arc (hole diameter 1 - 2 mm).
It is also possible to provide on the embroidery of the metal sheets 2 and 3, notches where come
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fit tenons arranged on the insulating rings! 11 and 12, these insulating rings then bearing locating marks on their outer edge.
CLAIMS
1.- Multiple-chamber spark gap for overvoltage linker, with resistance as a function of the voltage, consisting of a stack of electrodes in the form of plates, which carry well-defined slots and initiation points formed by protrusions, so as to obtain for the passage of the arc a sinuous path through the spark gap.
and thus an arc blowing effect, characterized in that, the path followed by the arc, between the protuberances., is greatly narrowed with the aid of the cast iron provided in the electrode plates (2) and in this that, between the electrode plates, parallel to them and in planes parallel to each other, discs (3) made of metal - in particular of a ferromagnetic metal - are arranged which, in the zone where the ignition occurs - cement, has an opening.