CN1225522A - 过压保护系统和用于过压保护系统的过压保护元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一具有过压保护元件的过压保护系统和一由此过压保护元件触发的辅助点火装置,其中该过压保护元件含有两个主电极和在其之间起作用的空气击穿火花间隔。本发明的过压保护系统体如下方式实现,其具有较小的—也是恒定的—吸合电压,并且作为辅助点火装置点火电路具有一个点火电压输出端,过压保护元件含有一个在主电极之间起作用的点火火花间隔,其具有至少一个点火电极,并且点火电极连接在点火电路的点火电压输出端。

Description

过压保护系统和用于过压保护 系统的过压保护元件

本发明涉及一个具有过压保护元件的过压保护系统和一个释放过压保护元件的辅助点火设备，其中该过压保护元件含有两个主电极和一个在两个主电极之间起作用的空气击穿火花间隙。

电气的，尤其是电子的测量、控制、调节装置和电路，也有通信装置和设备对于瞬间的过压是敏感的，例如该装置能够通过气体放电灯，也可以通过供能网络的通断和短路而出现。此敏感性已经应用在电子器件，尤其是晶体管和晶闸管中，首先在所应用的集成电路中通过瞬间的过压产生了较强的后果。

现在电气的，尤其是电子的测量、控制、调节装置和电路，也有通信装置和设备的完全的问题是：其中一直所使用的电子器件相对于瞬间的过压保护是过压保护元件和过压保护系统所要发展的。并且20多年以来公知了许多技术(例如德国的公开文本或者说明书27 18 188,29 34 236,31 01 354,36 39 533,37 16 997,38 12 058,38 37 051,39 05 427,39 10 435,41 41 681,41 41 682,42 36 584,42 44 051,44 02 615,44 35 968和44 39 730)。

过压保护系统的主要部分是至少一个过压保护元件，其在某一确定的过压时(吸合电压)启动，并且以此避免了过压出现在此过压保护元件所保护的区域，此过压大于过压保护元件的吸合电压。

属于过压保护系统的过压保护元件另一个意思也是气体填充的泄电器、电感、电阻和变阻器(以及具有类似的非线性特性曲线的器件)，该过压保护系统作为混合的电路表示(参见德国公开文本42 36 584)。以混合的电路形式起作用过压保护系统也可以是输入侧的检测保护元件和输出侧的精细保护元件(参见德国公开说明书39 05 427)。人们可以利用一侧的“检测保护元件”和另一侧“精细保护元件”之间的差异，在存在属于本发明的过压保护系统的过压保护元件的情况下，处理检测保护元件。

如开头所述，属于本发明的过压保护系统的过压保护元件含有两个主电极和在两个主电极之间起作用的空气击穿火花间隙(参见德国公开说明书或者专利说明书37 16 997,41 41 681,41 41 682,42 44 051,44 02615,44 35 968和44 39 730)。在具有空气击穿火花间隙的过压保护元件旁边是具有空气闪络火花间隙的过压保护元件，在此在吸合时还会出现一个滑动放电(参见德国公开说明书27 18 188,29 34 236和31 01 354)。

具有空气击穿火花间隙的过压保护元件相对于具有空气闪络火花间隙的过压保护元件具有的优点是：高的干扰电流承受能量，然而缺点是高的并且也是不特别稳定吸合电压。接下来已经改进了具有空气击穿火花间隙的过压保护元件，其在吸合电压方面被改善了(参见德国公开说明书41 41681,41 41 682,42 44 051,44 02 615,44 35 968和44 39 730)。在主电极以及在主电极之间起作用的空气击穿火花间隙的范围内，以不同的方式实现了辅助点火，-例如，在主电极之间含有至少一个激发滑动放电的辅助点火装置，该装置部分地伸入到空气击穿火花间隙中，桥形地构成并且由塑料组成(参见德国公开说明书41 41 681,41 41 682,42 36 584和44 02 615)，其中该各主电极具有孔，其能够在过压保护元件吸合的瞬间，也可以在启动时使产生的电弧通过热和/或电和/或磁压力和力作用在孔的附近产生，也可以使其远离其产生地点(参见德国公开说明书44 02615)。在已知的过压保护元件中含有一个能够同时作为“被动的辅助点火装置”标明的先被吸合的辅助点火装置，“被动的辅助点火装置”是不能自己“主动的”吸合的，而是通过一个在主电极上出现的过电压进行吸合动作。

本发明的目的不只是具有过压保护元件的过压保护系统，本发明的目的是比此还多的过压保护元件，其能够用在开头所述的过压保护系统中，还能够应用在其他的过压保护系统中。

另外如上所示出的，具有空气击穿火花间隙的过压保护元件具有相对高的和不特别稳定的吸合电压。这自然也存在于具有此过压保护元件的过压保护系统中。因此本发明的目的是给出一个所述技术的具有此过压保护元件的过压保护系统和这样的过压保护元件。

解决上述任务的本发明的过压保护系统首先的和重要的特征在于，点火电路作为辅助点火装置具有一个点火电压输出端，该过压保护元件含有一个在主电极之间起作用的具有至少一个点火电极的点火火花间隙，并且点火电极连接在点火电路的点火电压的输出端。另外如上所述，在现有技术中所知的过压保护系统和过压保护元件只含有一个“被动的辅助点火装置”的情况下，按照本发明只实现了一个“主动的辅助点火装置”，-“主动的辅助点火装置”-附加的对于空气击穿火花间隙-因此含有一个点火火花间隙，其主动地点火，即依赖于点火电路的点火电压输出端上的点火电压进行吸合。

在此装置中存在不同的可能性，在此，构成和改进按照本发明的过压保护系统中的点火电路。

对于属于本发明的过压保护系统的过压保护元件首先重要的是：其含有两个主电极和在两个主电极之间起作用的空气击穿火花间隙，并且-根据本发明的教导-在主电极之间，也在空气击穿火花间隙的范围内含有一个具有至少一个点火电极的点火火花间隙。

在属于本发明的过压保护系统的过压保护元件中只含有一个点火电极，所以其自然的-基本必需两个点火电极-起位于另外含有的点火电极和两个主电极之一之间的点火火花间隙的作用。在此具有三个电极的此过压保护元件中，一个电极既是一个主电极也是一个点火电极；一个电极在功能上既作为空气击穿火花间隙也作为点火火花间隙。

现有技术的不同的观点的特别有利的过压保护元件首先描述在德国公开说明书44 02 615中，对此的结构和改进能够在德国公开说明书44 35 968和44 39 730中得到。德国公开说明书44 02 615、44 35 968和44 39 730的内容在此的作用是避免在此发明的范围内的公开内容的重复和叙述。

本发明的过压保护系统以及属于本发明的过压保护系统的过压保护元件的优选实施例示出了，例如从德国公开说明书44 02 615中所知，首先的特征在于，每一个主电极含有一个连接脚和一个在尖端角的下面的向连接脚延伸的火花角，其中两个主电极的火花角-以一定距离设置-共同构成空气击穿火花间隙。

另外实现了对于属于本发明的过压保护系统的过压保护元件-另外对于两个主电极-强制的只含有一个点火电极。优选的是属于本发明的过压保护系统的过压保护元件含有两个点火电极，以使两个主电极只设置了空气击穿火花间隙，两个点火电极只设置了点火火花间隙。

在本发明的过压保护系统中，辅助点火装置的点火火花间隙的部分作为“主动的功能部分”还属于点火电路。因此点火火花间隙相对于-通过两个主电极构成的-空气击穿火花间隙如此实现，点火火花间隙已经启动，空气击穿火花间隙启动。点火火花间隙的启动导致了在空气击穿火花间隙中的空气的离子化，以致于-以冲击的形式-在点火火花间隙的启动之后，空气击穿火花间隙启动。

作为点火火花间隙和空气击穿火花间隙之间的功能性的必要性的解释是，以个别的形式是如此实现的，点火火花间隙-至少部分的，优选是全部-实现在空气击穿火花间隙内，该点火电极是设置在主电极之间的。

另外如上所述，存在单一的不同的可能性，构成和改进属于本发明的过压保护系统的点火电路。另外在实现本发明的过压保护系统以及本发明的过压保护元件的点火火花间隙中存在构成和改进的不同的可能性。点火电路以及点火火花间隙的可能的构成和改进一方面示出在随后的权利要求书的权利要求1中，另一方面示出在优选的实施例中，该实施例结合附图随后进行详细描述。

在附图中示出了

图1本发明的过压保护系统的原理草图，

图2只具有一个示意性描述的过压保护元件的本发明的过压保护系统的实施例，

图3三个不同的从图2的实施例引出的属于本发明的过压保护系统的点火电路的输入电路，

图4属于本发明的过压保护系统的过压保护元件的主电极和本发明的点火电极的透视的优选的实施形式，

图5本发明的过压保护系统示意性的和透视的两个具体的实现可能性。

在图1中示出了本发明的原理的结构。一个过压保护元件1和一个辅助点火装置属于本发明的过压保护系统。该过压保护元件1含有两个主电极2、3和在两个主电极2、3之间起作用的空气击穿火花间隙4。该过压保护元件1能够单一的如此实现，一方面如德国公开说明书44 02 615、44 35 968和/或44 39 730所述，另一方面如PHOENIX产品简介“TRABTECH过压保护”98/99，印刷物批注：TNR5081956/0.0-30.9.790，第3、6、7、8和12至17页所述。为了避免重复，上述德国公开说明书的内容和Phoenix接触有限公司，Flachsmarktstrasse8-28,32825 Blomberg，的产品简介所共同公开的内容被用于解释本发明。

本发明的过压保护系统现在如图2所示含有一个作为辅助点火装置的具有点火电压输出端6的点火电路5，该过压保护元件1含有一个在主电极2、3之间起作用的具有至少一个点火电极8的点火火花间隙7，并且火电极8连接在点火电路5的点火电压输出端6。在此点火电路5单一的含有一个点火电容10、点火开关元件11和一个点火变压器12。点火变压器12一般含有一个初级线圈13和一个次级线圈14，并且点火变压器的次级线圈14示出为点火电路5的点火电压输出端6。

如图2所示，一个输入电路15属于点火电路5，该点火电容10属于该输入电路。

在图2的实施例中，输入电路15由点火电容10和预接电容16组成，该由点火电容10和预接电容16组成的输入电路15也是一个容性的分压器。其也存在于图3a)所示的输入电路15的实施例中。图3a)的输入电路15与图2的输入电路15的区别仅仅在于点火电容10是可调的。

在图2和3a)所示的输入电路15的实施例中，属于本发明的过压保护系统的点火电路5是一个容性的分压器，输入电路15在图3b)和3c)的实施例中作为容性的分压器起作用。首先在图3b)的实施例中，类似于图2的实施例，含有一个预接电容16。点火电容10和预接电容16分别含有一个并联电阻17、18，其中与点火电容10并联的电阻17是可调的。在图3c)的实施例中，类似于图3b)的实施例，点火电容10设置有一个并联电阻17。在图3c)的实施例中，由点火电容10和并联电阻7组成的并联电路串联有一个变阻器19。

图2中的点火电路5的功能方式对于技术人员是容易理解的，其也存在图3a)、图3b)和图3c)的变换。

一旦点火电路5的输入电路15上的电压达到一确定值，点火开关元件11，在此例如是由气体填充的开关火花间隙，能够冲击形式的吸合。结果是点火电容10冲击形式的通过导通的点火开关元件11和点火变压器12的初级线圈13进行放电。在点火变压器12的初级线圈13中存在的快速上述的电流脉冲在点火变压器12的次级线圈14中感应出一个相对高的电压，该电压引起了点火火花间隙7的吸合，该存在于过压保护元件1的空气击穿火花间隙4之内的吸合-至少部分的，优选是全部所引起的点火火花间隙7使空气击穿火花间隙内的空气离子化，以致在点火火花间隙7的吸合之后，空气击穿火花间隙4也是冲击形式的吸合。

如上所解释的，本发明的过压保护系统和属于本发明的过压保护系统的过压保护元件1具有相对低的也是恒定的-吸合电压。从本发明的教导可知，属于过压保护元件1的空气击穿火花间隙4不再直接通过所出现的过压进行吸合。多数情况是一个出现的过压就引起了属于点火电路5的点火开关元件11的吸合。此点火开关元件11，例如是气体填充的开关火花间隙具有相对低的-也是恒定的-吸合电压。因为点火开关元件11的吸合-在相对低的也是恒定的吸合电压的情况下-过压保护元件1的空气击穿火花间隙4的吸合被触发，过压保护元件1的空气击穿火花间隙4的吸合是在相对低的也是恒定的吸合电压的情况下实现。在试验的过程中显示了，在本发明的过压保护系统中，过压保护元件1的空气击穿火花间隙4已经在大约600V时进行吸合。

图2和图3a)、图3b)和图3c)中的点火电路5的输入电路15的实施例具有不同的优点。图2的实施例是尤其简单的并且允许吸合电压的不必调节。此调节在图3a)、图3b)和图3c)的实施例中是可能的，-在图3a)的实施例中通过可调点火电容10，在图3b)的实施例中通过可调并联电阻17并且在图3c)的实施例中通过可调点火电容10和可调并联电阻17。

图2和图3a)、图3b)和图3c)的点火电路5输入电路15的实施例根据器件公差的吸合电压的关系是不同的。因为-在每种情况下相对经济的-电容具有低于20％的器件公差，而图2和3a)的实施例很少是合适的，因为其不只实现了相对低的吸合电压，而且能够给出相对精确的起作用的吸合电压。

在点火电容10和预接电容16或者在点火电容10不敏感的情况下，图3b)和3c)的实施例与器件公差有关，因为在此实施例中此器件公差通过并联电阻17和18或者并联电阻17的基本较小的器件公差进行相对化。

在图3a)、图3b)和图3c)的实施例中的输入电路15的范围的可调性、图3a)的实施例的可调点火电容10、图3b)的实施例中的可调并联电阻17以及图3c)中的实施例的可调点火电容10和可调并联电阻17给出了一种可能性，工作一侧的器件公差是通过相应的调节消除的。

尤其有利的是在图3c)中描述的用于点火电路5的输入电路15的实施例，也就是在该实施例中，一个变阻器19与由点火电容10和并联电阻17所组成的并联电路进行串联连接。在此实施例中器件公差实际上能够被忽略，并且在较小的保护电平的情况下，其可以是相对高的工作电压。

在图3c)的实施例中，点火电容10是可调的，并且一个可调的并联电阻与可调的点火电容10并联。此实施例能够被进一步简化，应用不可调的点火电容10并且省去并联电阻17。此相对图3c)简化的实施例只是由不可调的点火电容10和变阻器19的串联电路组成。

本发明的过压保护系统与点火电极8结合进行解释；在图2的实施例中只标出了一个点火电极8。优选的本发明的过压保护系统，如图4所示，过压保护元件1-附加的对于两个主电极2和3-具有两个点火电极8、9。

图4所示的电极系统-两个主电极2、3和两个点火电极8、9-出自于一个过压保护元件，一方面如德国公开说明书44 02 615、44 35 968和/或44 39 730所述，另一方面如PHOENIX产品简介“TRABTECH过压保护”98/99，印刷物批注：TNR5081956/0.0-30.9.790，第3、6、7、8和12至17页所述。在此每一个主电极2、3具有一个连接脚20、21并且分别在尖端角的下面分别含有一个向连接脚20、21延伸的火花角22、23，其中-以一定距离设置的-两个主电极2、3的火花角22、23一起构成了空气击穿火花间隙4。在图4所示的实施例中，两个点火电极8、9能够如主电极2、3的可比较的实现；如火花角22、23属于主电极2、3，火花角24、25属于点火电极8、9。在每种情况下点火电极8、9相对于主电极2、3排列，在图4中没有进一步示出，由点火电极8、9组成的点火电极系统相对于由主电极2、3组成的主电极系统旋转90°。

从上述实施例中可以看出，本发明的过压保护系统由已知的然而变化的过压保护元件1和附加的由单独解释的点火电路5组成。此点火电路5能够整体的实现在电路板26上，该电路板能够设置在过压保护元件1的外部轮廓的上面或者侧面。这示出在图5中-图5a)是第一个替换方案，图5b)是第二个替换方案。两个方案各有优缺点。第一个替换方案在相同的器件宽度的情况下具有较大的器件高度。第二个替换方案在具有相同的器件高度的情况下具有较大的器件宽度。

结合本发明的过压保护系统的点火电路5的输入电路15的不同的实施例示出了，在图3a)、图3b)和图3c)的实施例中含有可调器件的情况下，-图3a)的实施例含有可调的点火电容，图3b)的实施例含有可调的并联电阻，并且在图3c)的实施例中含有可调的点火电容10和可调的并联电阻17。此实施例应该是这样实现的，其自然必需考虑的是各个可调器件能够从外侧进行调节。本发明的过压保护系统整体所含的外壳也必需具有应该调节开口27，可调器件的调节能够通过一个旋钮进行。优选的还能够含有一个没有表示的刻度盘，以使本发明的过压保护系统的使用者借助于此刻度盘调节吸合电压。

Claims (13)

1．具有一个过压保护元件(1)和一个由过压保护元件(1)触发的辅助点火装置的过压保护系统，其中该过压保护元件(1)含有两个主电极(2、3)和一个在两个主电极(2、3)之间起作用的空气击穿火花间隙(4)，其特征在于，作为辅助点火装置，一个点火电路(5)具有一个点火电压输出端(6)，该过压保护元件(1)具有一个在主电极(2、3)之间起作用的含至少一个点火电极(8)的点火火花间隙(7)，并且点火电极(8)连接到点火电路(5)的点火电压输出端(6)。

2．如权利要求1的过压保护系统，其特征在于，该点火电路(5)含有一个点火电容(10)、一个点火开关元件(11)和一个点火变压器(12)。

3．如权利要求2的过压保护系统，其特征在于，该点火电路(5)含有一个具有点火电容(10)的输入电路(15)。

4．如权利要求3的过压保护系统，其特征在于，该输入电路(15)含有一个点火电容(10)和一个与点火电容(10)串联的预接电容(16)。

5．如权利要求3的过压保护系统，其特征在于，该输入电路(15)含有一个点火电容(10)、一个与点火电容(10)串联的预接电容(16)、一个与点火电容(10)并联的电阻(17)和一个与预接电容(16)并联的电阻(18)。

6．如权利要求3的过压保护系统，其特征在于，该输入电路(15)含有一个点火电容(10)和一个与点火电容(10)串联的变阻器(19)。

7．如权利要求3的过压保护系统，其特征在于，该输入电路(15)含有一个点火电容(10)、一个与点火电容(10)并联的电阻(17)和一个与由点火电容(10)和并联电阻(17)所组成的并联电路串联的变阻器(19)。

8．如权利要求3到7之一的过压保护系统，其特征在于，该点火电容(10)和/或与点火电容(10)并联的电阻(17)是可调的。

9．如权利要求2到8之一的过压保护系统，其特征在于，含有一个作为点火开关元件(11)的气体填充的开关火花间隙。

10．如权利要求1到9之一的过压保护系统，其特征在于，该过压保护系统(1)含有两个点火电极(8、9)。

11．如权利要求10的过压保护系统，其特征在于，由两个点火电极(8、9)构成的点火火花间隙(7)-其内至少部分的，优选为全部-通过两个主电极(2、3)构成的空气击穿火花间隙(4)实现。

12．如权利要求10或者11的过压保护系统，其特征在于，每一个主电极(2、3)含有一个连接脚(20、21)和一个在尖端角下面的向连接脚(20、21)延伸的火花角(22、23)，两个-以一定距离设置的-主电极(2、3)的火花角(22、23)共同构成了空气击穿火花间隙，并且该点火电极(8、9)含有相应于主电极(2、3)的火花角(22、23)的火花角(24、25)。

13．如权利要求10到12之一的过压保护系统，其特征在于，由点火电极(8、9)组成的点火电极系统相对于由主电极(2、3)组成的主电极系统旋转90°。

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