CN1257586C - 过电压保护元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于分路瞬时过电压的过电压保护元件，它具有两个电极(3、4)、一个在该两电极(3、4)之间作用的空气击穿火花间隙(5)和一个容纳电极(3、4)的外壳(6)，各电极(3、4)带有一电流接线端(1、2)。按照本发明，提供了一种带有空气击穿火花间隙(5)的过电压保护元件，它以特殊的方式满足了触发电压、瞬间脉冲电流-负荷量比、网络续电流-负荷量比及网络续电流-熄弧比的当今要求，其中电极(3、4)是彼此平行的。

Description

过电压保护元件
技术领域
本发明涉及一种用于分路瞬时过电压的过电压保护元件，它具有两个电极、一个在该两电极之间作用的空气击穿火花间隙和一个容纳所述电极的外壳，各电极带有一个电流接线端。
背景技术
电子测量电路、控制电路、调节电路和开关电路等电路以及电信装置和电信设备主要容易出现瞬时过电压，例如特别是当它们在大气中放电时，比如因为雷电的原因，在电网断路和配电操作时也会出现瞬时过电压。由于晶体管和可控硅等电子器件的使用，这种可能性越来越大；主要是由于多年来大规模使用集成电路而更增大了瞬时过电压的危险。
除了本发明从其出发的过电压保护元件外，即除了带有空气击穿火花间隙的过电压保护元件(参见DE3716997C2)以外，还有带有空气火花放电间隙的过电压保护元件。故名思意，这种过电压保护元件在触发时会产生表面放电现象(参见DE2718188A1、DE2934236A1和DE3101354A1)。
作为本发明出发点的这种过电压保护元件，即带有空气击穿火化间隙的过电压保护元件与带有空气火花放电间隙的过电压保护元件相比的优点是脉冲电流的承受能力高，缺点是又高又不特别稳定的触发电压。
目前已经研制出不同的具有空气击穿火花间隙的过电压保护元件，它改善了触发电压(参见DE4141681A1、DE4141682A1、DE4244051A1和DE4402615A1)。
从DE4402615A1中知道的过电压保护元件已经在实践中取得了相当大的价值，即本申请人已将其投入生产，并以FLASHTRAB FLT的名称经销(参见FirmaPhoenix Contact GMbH & Co.公司的98/99目录，分目录7“TRABTECH过电压保护”，以及在那里提供的过电压保护的说明书，特别是3页-5页和12页-17页)。在这种公知的过电压保护元件中，各电极带有一个接线脚和一个火花角，该火花角为一个延伸到接线脚的尖角，两电极的火花角一同构成了空气击穿火花间隙。在两电极接线脚的彼此相对端之间是一个触发表面放电的辅助点火件。此外，从DE4402615A1中可以看出，如果电极火花角的邻近接线脚区域有孔是有利的。
上述在DE4402651中公开的过电压保护元件在实践中是这样实施的，一方面其脉冲电流承受能力为100kA，另一方面，为了网络续电流的熄弧，适合于高达100A的范围。
发明内容
本发明的基本任务是提供一种具有空气击穿火花间隙的过电压保护元件，其在触发电压、瞬息脉冲电流负荷量比、网络续电流负荷量比和网络续电流熄弧比方面的性能均有改进。
上述任务的一个技术方案是一种用于分路瞬时过电压的过电压保护元件，它具有两个纵向延伸的电极、一个在所述两电极之间作用的空气击穿火花间隙和一个容纳所述电极的外壳，所述电极相互平行地设置并各带有一个电流接线端和各带有一纵向轴线，其中，所述电极彼此平排地设置，使得所述电极的纵轴彼此分隔开，其中，为了预先规定应该起到空气击穿火花间隙作用的区域，所述电极在其长度上具有不同的横截面。
上述任务的另一技术方案在于一种用于分路瞬时过电压的过电压保护元件，它具有两个纵向延伸的电极、一个在所述两电极之间作用的空气击穿火花间隙和一个容纳所述电极的外壳，所述电极相互平行地设置并各带有一个电流接线端和各带有一纵向轴线，其中，所述电极彼此平排地设置，使得所述电极的纵轴彼此分隔开，所述容纳电极的外壳被设计成封闭、气密而耐压的结构，其中，所述外壳具有一个圆柱形外壳罩和两个分开的外壳凸缘，其中一个外壳凸缘是为圆柱形外壳罩的一端而设置，另一个外壳凸缘为圆柱形外壳罩的另一端而设置，该外壳被设置在一个外部的耐压圆柱体中，该耐压圆柱体具有一个耐压套筒，该耐压套筒的一侧具有外螺纹，其另一侧具有一个内凸的凸缘，一个锁紧螺母拧在耐压套筒上。
首先，本发明的过电压保护元件的基本特征是电极彼此平行地设置。电极可以为圆柱形并具有圆形、椭圆形和/或矩形横截面。特别有利的是，在电极的纵向上具有不同的横截面。不同的横截面不仅指不同的几何形状，即圆形、椭圆形和矩形，而且还指不同的尺寸；因此，电极的纵向可以以横截面来分级，所以，应该起到空气击穿火花间隙的区域可以以特殊的方式定位。
对于本发明的过电压保护元件的工作能力特别有利的是，电极成圆柱形，并具有一个矩形横截面，其中，所述电极在其棱区内成圆形。
对于本发明的过电压保护元件的工作能力特别有利的是，容纳电极的外壳内腔是加衬的，衬层优选由POM-聚四氟乙烯构成。
在现有技术中，特别是在从DE4402615中公知的过电压保护元件中，一般将空气击穿火花间隙设计成熄弧火花间隙。与此不同地，本发明的另一个具有特殊意义的方面是，在按照本发明的过电压保护元件中，容纳电极的外壳是封闭且耐压的。
确切地说，存在着各种改进和设计本发明的过电压保护元件的方案。为此，下面要结合附图详细描述一个特别优选的实施例。
附图说明
图1是按照本发明的过电压保护元件的一个特别有利的实施例的纵剖面图，
图2示出了如图1所示的过电压保护元件，图中示出了容纳原外壳的耐压圆柱体开启时的情况，
图3示出了如图1和图2所示的过电压保护元件外壳开启的情况。
具体实施方式
在附图中示出的按照本发明的过电压保护元件用于分路瞬时过电压并用于限制脉冲电流且特别是瞬时脉冲电流，它还用于网络续电流的熄弧；它可分路高达100kA的瞬时过电流并对典型为3kA至4kA且最大25kA或甚至50kA的网络续电流熄弧。本发明的过电压保护元件的基本结构由两个电极3、4和一个在电极3、4之间作用的空气击穿火花间隙5以及一个容纳电极3、4的外壳6构成，各电极3、4具有一个电流接线端1、2。
如图所示，电极3、4相互平行且并列地设置，它们的纵轴彼此分隔开。在图示的实施例中，电极3、4成圆柱形，它们具有圆形横截面。
如图1和图3所示，适合于如图所示的本发明过电压保护元件的实施例的是，电极3、4在其长度上具有不同的横截面；电极3、4因此具有电极段3a、3b、3c、3d、3e以及及4a、4b、4c、4d、4e。电极段3c和4c的直径最大。因此，在电极段3c、4c之间的间距最小。所以，空气击穿火花间隙5设计在电极段3c、4c之间。
在本发明的过电压保护元件中，两电极的电流接线端可以在同一侧。但在图示的实施例中，两电极3、4的电流接线端1、2在相对两侧上。从图中直接可以看出，它们彼此平行延伸。但是也可以想到，两电极的电流接线端以锐角相对延伸。
对按照本发明的过电压保护元件的功能特别有利的是，容纳电极3、4的外壳6的内部带有衬层，这在图中未示出，衬层优选地由POM-聚四氟乙烯构成。
对图示的本发明过电压保护元件特别有利的是，封闭容纳电极3、4的外壳6并使其耐压。确切地说，容纳电极3、4的外壳6由一个圆柱形外壳罩7和两个分别在外壳罩一端上的外壳凸缘8、9构成。
在图示的实施例中，在前面示出的容纳电极3、4的外壳6的结构中，与一个外耐压圆柱体10有关地实现了外壳6的耐压。更具体地说，耐压圆柱体10具有一个耐压套筒11，耐压套筒11的一侧有外螺纹12而另一侧有内凸凸缘13，一个锁紧螺母14拧在耐压套筒11上。
本发明过电压保护元件的生产，即部件的生产和这些部件的组装都是很简便且低成本的。电流接线端1、2和电极3、4和外壳6的部件即外壳罩7和外壳凸缘8、9以及外耐压圆柱体10的部件、耐压套筒11和锁紧螺母14都是旋转对称部件，或者可以直接利用现成的部件生产，或者可以在目前的机床上成批生产。
如特别在图1中示出的那样，各外壳凸缘8不仅带有一个透孔15、16，而且带有一个盲孔17、18。因此，这样构成的外壳凸缘8、9不仅能够允许电流接线端1、2穿过，而且允许电极3、4分别(在另一侧)支撑在端侧上，即支承在电极段3e、4e区域内。
适合于上述的本发明过电压保护元件的特别有利实施例的是，可以密封地并借助外耐压圆柱体10即通过将锁紧螺母14拧在耐压套筒11上而将外壳凸缘8、9绷紧在圆柱形外壳罩7上。
在按照本发明的过电压保护元件中，在容纳电极3、4的外壳6中可作为熄弧气体地含有空气，但是也可以通入其它公知的熄弧气体如通入SF6。此外，在容纳电极3、4的外壳6中的熄弧气体可以处在大气压下，而在所述的容纳电极3、4的外壳6的密封耐压实施例中，还可以考虑熄弧气体处于非大气压的压力下。

Claims (15)

1.一种用于分路瞬时过电压的过电压保护元件，它具有两个纵向延伸的电极(3、4)、一个在所述两电极(3、4)之间作用的空气击穿火花间隙(5)和一个容纳所述电极(3、4)的外壳(6)，所述电极(3、4)相互平行地设置并各带有一个电流接线端(1、2)和各带有一纵向轴线，其中，所述电极(3、4)彼此平排地设置，使得所述电极(3、4)的纵轴彼此分隔开，其特征在于，为了预先规定应该起到空气击穿火花间隙(5)作用的区域，所述电极(3、4)在其长度上具有不同的横截面。
2.如权利要求1的过电压保护元件，其特征在于：所述电极(3、4)成圆柱形。
3.如权利要求1的过电压保护元件，其特征在于：所述电极(3、4)成圆柱形，并具有一个圆形横截面。
4.如权利要求2的过电压保护元件，其特征在于：所述电极(3、4)成圆柱形，并具有一个椭圆形横截面。
5.如权利要求2的过电压保护元件，其特征在于：所述电极(3、4)成圆柱形，并具有一人矩形横截面。
6.如权利要求1的过电压保护元件，其特征在于：两电极的电流接线端位于同一侧。
7.如权利要求1的过电压保护元件，其特征在于：两电极(3、4)的电流接线端(1、2)位于对反侧。
8.如权利要求1的过电压保护元件，其特征在于：两电极(3、4)的电流接线端(1、2)彼此平行或以锐角相对延伸。
9.如权利要求1的过电压保护元件，其特征在于：容纳电极(3、4)的外壳(6)的内腔是加衬的。
10.如权利要求1的过电压保护元件，其特征在于：容纳电极(3、4)的外壳(6)的内腔由POM-聚四氟乙烯加衬。
11.一种用于分路瞬时过电压的过电压保护元件，它具有两个纵向延伸的电极(3、4)、一个在所述两电极(3、4)之间作用的空气击穿火花间隙(5)和一个容纳所述电极(3、4)的外壳(6)，所述电极(3、4)相互平行地设置并各带有一个电流接线端(1、2)和各带有一纵向轴线，其中，所述电极(3、4)彼此平排地设置，使得所述电极(3、4)的纵轴彼此分隔开，所述容纳电极(3、4)的外壳(6)被设计成封闭、气密而耐压的结构，其特征在于：所述外壳(6)具有一个圆柱形外壳罩(7)和两个分开的外壳凸缘(8、9)，其中一个外壳凸缘(8)是为圆柱形外壳罩(7)的一端而设置，另一个外壳凸缘(9)为圆柱形外壳罩(7)的另一端而设置，该外壳(6)被设置在一个外部的耐压圆柱体(10)中，该耐压圆柱体(10)具有一个耐压套筒(11)，该耐压套筒(11)的一侧具有外螺纹(12)，其另一侧具有一个内凸的凸缘(13)，一个锁紧螺母(14)拧在耐压套筒(11)上。
12.如权利要求1或11的过电压保护元件，其特征在于：在容纳电极(3、4)的外壳(6)内作为熄弧气体地含有空气。
13.如权利要求1或11的过电压保护元件，其特征在于：在容纳电极(3、4)的外壳(6)中作为熄弧气体地含有SF6。
14.如权利要求1或11的过电压保护元件，其特征在于：在容纳电极(3、4)的外壳(6)内含有熄弧气体，该熄弧气体处于大气压下。
15.如权利要求1或11的过电压保护元件，其特征在于：在容纳电极(3、4)的外壳(6)内含有熄弧气体，该熄弧气体处于一个非大气压的压力下。
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