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Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzeinrichtung,
mit einer ersten Elektrode, mit einer zweiten Elektrode, mit einer
zwischen den beiden ersten Elektroden existenten bzw. wirksamen Luft-Durchschlag-Funkenstrecke,
mit einer dritten Elektrode und mit einem die Elektroden aufnehmenden
Gehäuse,
wobei beim Zünden
der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke ein Lichtbogen zwischen der ersten
Elektrode und der zweiten Elektrode entsteht.
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Elektrische, insbesondere aber elektronische
Meß-,
Steuer-, Regel- und Schaltkreise, vor allem auch Telekommunikationseinrichtungen
und -anlagen, sind empfindlich gegen transiente Uberspannungen,
wie sie insbesondere durch atmosphärische Entladungen, aber auch
durch Schalthandlungen oder Kurzschlüsse in Energieversorgungsnetzen
auftreten können.
Diese Empfindlichkeit hat in dem Maße zugenommen, in dem elektronische
Bauelemente, insbesondere Transistoren und Thyristoren, verwendet
werden; vor allem sind zunehmend eingesetzte integrierte Schaltkreise
in starkem Maße
durch transiente Überspannungen
gefährdet.
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Elektrische Stromkreise arbeiten
mit der für sie
spezifizierten Spannung, der Nennspannung, normalerweise störungsfrei.
Das gilt dann nicht, wenn Überspannungen
auftreten. Als Überspannungen
gelten alle Spannungen, die oberhalb der oberen Toleranzgrenze der
Nennspannung liegen. Hierzu zählen
vor allem auch die transienten Überspannungen,
die aufgrund von atmosphärischen
Entladungen, aber auch durch Schalthandlungen oder Kurzschlüsse in Energieversorgungsnetzen
auftreten können
und galvanisch, induktiv oder kapazitiv in elektrische Stromkreise
eingekoppelt werden können.
Um nun elektrische oder elektronische Stromkreise, insbesondere
elektronische Meß-,
Steuer-, Regel- und Schaltkreise, vor allem auch Telekommunikationseinrichtungen
und -anlagen, wo auch immer sie eingesetzt sind, gegen transiente Überspannungen
zu schützen,
sind Überspannungsschutzeinrichtungen
entwickelt worden und seit mehr als zwanzig Jahren bekannt.
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Wesentlicher Bestandteil von Überspannungsschutzeinrichtung
der hier in Rede stehenden Art ist mindestens eine Funkenstrecke,
die bei einer bestimm ten Überspannung,
der Ansprechspannung, ansprechen und damit verhindert, daß in dem
durch eine Überspannungsschutzeinrichtung
geschützten Stromkreis
Uberspannungen auftreten, die größer als
die Ansprechspannung der Funkenstrecke sind.
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Eingangs ist ausgeführt worden,
daß die
erfindungsgemäße Uberspannungsschutzeinrichtung eine
zwischen den beiden ersten Elektroden existente bzw. wirksame Luft-Durchschlag-Funkenstrecke aufweist.
Mit Luft-Durchschlag-Funkenstrecke ist ganz allgemein eine Durchschlag-Funkenstrecke
gemeint; umfaßt
sein soll damit also auch eine Durchschlag-Funkenstrecke, bei der
nicht Luft, sondern ein anderes Gas zwischen den Elektroden vorhanden ist.
Neben Überspannungsschutzeinrichtungen
mit einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke gibt es Überspannungsschutzeinrichtungen
mit einer Luft-Überschlag-Funkenstrecke,
bei denen beim Ansprechen eine Gleitentladung auftritt. Überspannungsschutzeinrichtungen
mit einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke haben gegenüber Überspannungsschutzeinrichtungen
mit einer Luft-Überschlag-Funkenstrecke den
Vorteil einer höheren
Stoßstromtragfähigkeit,
jedoch den Nachteil einer höheren – und auch
nicht sonderlich konstanten – Ansprechspannung.
Deshalb sind bereits verschiedene Überspannungsschutzeinrichtungen
mit einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke vorgeschlagen worden, die
in bezug auf die Ansprechspannung verbessert worden sind. Dabei
sind im Bereich der Elektroden bzw. der zwischen den Elektroden
wirksamen Luft-Durchschlag-Funkenstrecke in verschiedener Weise
Zündhilfen
realisiert worden, z. B. dergestalt, daß zwischen den Elektroden mindestens
eine Gleitentladung auslösende
Zündhilfe
vorgesehen worden ist, die zumindest teilweise in die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke hineinragt,
stegartig ausgeführt
ist und aus Kunststoff besteht.
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Aus der
DE 195 10 181 C1 ist eine Überspannungsschutzeinrichtungen
mit einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke bekannt, bei der eine zweite Luft-Durchschlag-Funkenstrecke,
bestehend aus zwei weiteren Elektroden, als Zündhilfe für die erste Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
vorgesehen ist. Die zweite Luft-Durchschlag-Funkenstrecke ist dazu
parallel zur ersten Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
angeordnet, wobei die als Zündhilfe
dienende zweite Luft-Durchschlag-Funkenstrecke eine wesentlich kleinere
Ansprech spannung als die den größten Teil des
Ableitstroms führende
erste Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
aufweist.
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Eine Überspannungsschutzeinrichtung
der eingangs beschriebenen Art ist aus der
DE 27 07 335 C2 bekannt.
Bei dieser Uberspannungsschutzeinrichtung dient die dritte Elektrode
als Kurzschlußelektrode,
die direkt mit Masse verbunden ist und eine zu große Lichtbogenspannung
verhindern soll. Die Kurzschlußelektrode
ist deshalb bei der bekannten Überspannungsschutzeinrichtung
durch eine zwischen der zweiten Elektrode und der Kurzschlußelektrode
angeordnete Abschirmung vor einem direkten Lichtbogenüberschlag
von der ersten Elektrode zur Kurzschlußelektrode geschützt.
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Eine Überspannungsschutzeinrichtung
mit zwei Elektroden und einer zwischen den Elektroden wirksamen
Luft-Durchschlag-Funkenstrecke ist aus der
DE 44 02 615 C2 bekannt.
Die bekannte Uberspannungsschutzeinrichtung weist zwei schmale Elektroden
auf, die jeweils winkelförmig
ausgebildet sind und jeweils ein Funkenhorn und einen davon abgewinkelten
Anschlußschenkel
aufweisen. Darüber hinaus
sind die Funkenhörner
der Elektroden in ihren an die Anschlußschenkel angrenzenden Bereichen mit
einer Bohrung versehen. Die in den Funkenhörnern der Elektroden vorgesehenen
Bohrun-, gen sorgen dafür,
daß im
Augenblick des Ansprechens des Überspannungsschutzelements,
also des Zündens, der
entstandene Lichtbogen durch eine thermische Druckwirkung "in Fahrt
gesetzt wird", also von seiner Entstehungsstelle wegwandert. Da
die Funkenhörner der
Elektroden V-förmig
zueinander angeordnet sind, wird somit die von dem Lichtbogen zu überbrückende Strecke
beim Herauswandern des Lichtbogens vergrößert, wodurch auch die Lichtbogenspannung
ansteigt.
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Beim Zünden der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
entsteht durch den sich bildenden Lichtbogen eine niederimpedante
Verbindung zwischen den beiden Elektroden. Hierdurch folgt bei anliegender
Netzspannung ein unerwünschter
Netzfolgestrom über die Überspannungsschutzeinrichtung,
so daß man bestrebt
ist, den Lichtbogen möglichst
schnell nach abgeschlossenem Ableitvorgang zu löschen. Eine Möglichkeit
zur Erreichung dieses Ziels besteht darin, die Lichtbogenlänge und
damit die Lichtbogenspannung zu vergrößern. Diese Möglichkeit
ist bei der Überspannungsschutzeinrichtung,
wie sie aus der
DE
44 02 615 C2 bekannt ist, realisiert. Nachteilig ist dabei,
daß die
geometrischen Abmessungen der Elektroden entsprechend groß werden
und damit diese Beeinflussung an bestimmte Geometrievorgaben gebunden
ist.
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Eine weitere Möglichkeit, den Lichtbogen zu löschen, besteht
in der Kühlung
des Lichtbogens durch die Kühlwirkung
von Isolierstoffwänden
sowie die Verwendung von Gas abgebenden Isolierstoffen. Dabei ist
eine starke Strömung
des Löschgases
notwendig, was einen hohen konstruktiven Aufwand erfordert.
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Aus der
DE 198 17 063 A1 ist eine
Uberspannungsschutzeinrichtung bekannt, bei der eine innere Elektrode
in einer äußeren Elektrode
angeordnet ist. Um einen schädlichen
Abbrand an der Stelle der Elektroden, an der der Lichtbogen entsteht,
möglichst
zu vermeiden wird bei der bekannten Überspannungsschutzeinrichtung
die Lichtbogenwanderung durch Beblasung des Lichtbogens mit einem Gas
beschleunigt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es nun, eine Überspannungsschutzeinrichtung
der in Rede stehenden Art anzugeben, die sich durch ein hohes Netzfolgestromlöschvermögen auszeichnet, trotzdem
jedoch konstruktiv einfach realisiert werden kann.
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Die erfindungsgemäße Überspannungsschutzeinrichtung,
bei der die zuvor hergeleitet und aufgezeigte Aufgabe gelöst ist,
ist nun zunächst
und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode der
ersten Elektrode und der zweiten Elektrode derart zugeordnet ist,
daß zwischen
der ersten Elektrode und der dritten Elektrode eine zweite Luft-Durchschlag-Funkenstrecke existent
bzw. wirksam ist, daß die
zweite Elektrode direkt mit dem Bezugspotential verbunden ist, während die
dritte Elektrode über
mindestens eine Impedanz, insbesondere einen Varistor, direkt oder
indirekt mit dem Bezugspotential verbunden ist und daß nach dem Ableiten
des Stoßstromes über die
erste Elektrode, die erste Luft-Durchschlag-Funkenstrecke und die zweite
Elektrode der verbliebenen Lichtbogen von der ersten Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
zur zweiten Luft-Durchschlag-Funkenstrecke verbringbar ist, insbesondere
durch pneumatische oder magnetische Beblasung.
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Wie im Stand der Technik, so liegt
auch die erfindungsgemäße Überspannungsschutzeinrichtung
in der Regel parallel zum Eingang des zu schützenden Stromkreises bzw. der
zu schützenden
Anlage bzw. des zu schützenden
Gerätes.
Die – zweipolige – Überspannungsschutzeinrichtung
ist also elektrisch, und zwar galvanisch, mit den Leitungen bzw. Anschlüssen verbunden,
zwischen denen betriebsmäßig die
Betriebsspannung ansteht. Nachfolgend werden, wie nicht unüblich, die
erste Leitung bzw. der erste Anschluß auch mit spannungsführend beschrieben,
während
die zweite Leitung bzw. der zweite Anschluß auch mit Masse bezeichnet
wird. Unter Verwendung dieser Therminologie wird dann als Regelfall
davon ausgegangen, daß die
erste Elektrode der Überspannungseinrichtung
mit der spannungsführenden
Leitung bzw. dem spannungsführenden Anschluß und die
zweite Elektrode der Überspannungseinrichtung
mit Masse zu verbinden sind bzw. verbunden sind. Selbstverständlich kann
auch der Anschluss der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung
umgekehrt erfolgen und selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Überspannungsschutzeinrichtung
nicht nur zum Schutz von Stromkreisen verwendet werden, bei denen
als Betriebsspannung eine Wechselspannung vorliegt, vielmehr ist
die erfindungsgemäße Überspannungsschutzeinrichtung
ohne weiteres auch dann einsetzbar, wenn die Betriebsspannung des
zu schützenden Stromkreises
eine Gleichspannung ist.
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Im Bezug auf die Überspannungsschutzeinrichtung
hat es zuvor geheißen,
daß die
dritte Elektrode über
mindestens eine Impedanz direkt oder indirekt mit dem Bezugspotential
verbunden ist. Mit einer direkten Verbindung ist gemeint, daß die dritte Elektrode
innerhalb der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung
mit dem Bezugspotential und damit auch mit der zweiten Elektrode
verbunden ist. Unter einer indirekten Verbindung der dritten Elektrode
mit dem Bezugspotential ist zu verstehen, daß diese Verbindung außerhalb
der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung
zu realisieren ist bzw. realisiert ist, z. B. dadurch, daß die Überspannungsschutzeinrichtung
dreipolig ist und sowohl die zweite Elektrode als auch die dritte
Elektrode auf Masse zu legen sind bzw. auf Masse liegen.
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Bei der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung
zündet
die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke bei Anliegen der Ansprechspannung,
sowie im Stand der Technik üblich,
zwischen der ersten und der zweiten Elektrode. Dabei kann zur Verbesserung
der Ansprechcharakteristik der Überspannungsschutzeinrichtung – wie im
Stand der Technik bekannt – im
Bereich der Elektroden bzw. der zwischen den Elektroden wirksamen
Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
eine bekannte Zündhilfe
realisiert sein. Über
die gezündete
Funkenstrecke wird nun – ebenfalls
wie bekannt – der
Stoßstrom
abgeleitet. Zur Unterdrückung
eines möglichen
Netzfolgestroms bzw. zum Löschen
eines aufgetretenen Netzfolgestroms wird nun erfindungsgemäß der verbliebene
Lichtbogen von der ersten Luft-Durchschlag-Funkenstrecke zur zweiten
Luft-Durchschlag-Funkenstrecke verbracht. Dadurch, daß die dritte
Elektrode nicht wie die zweite Elektrode direkt, sondern über mindestens
eine Impedanz, insbesondere einen Varistor, mit Masse verbunden
ist, wird jetzt für
die Überspannungsschutzeinrichtung
eine schlagartig erhöhte
Impedanz wirksam, so daß ein Netzfolgestrom
verhindert bzw. ein existenter Netzfolgestrom zum Erlöschen gebracht
wird. Durch die der dritten Elektrode nachgeschaltete Impedanz liegt zwischen
der ersten Elektrode bzw. der spannungsführenden Leitung bzw. dem spannungsführenden Anschluß und Masse
ein Spannungsteiler, der dafür sorgt,
daß bei
anliegender Netzspannung die zwischen der ersten Elektrode und der
dritten Elektrode anstehende Teilspannung geringer ist als die Brennspannung
des Lichtbogens, diese Teilspannung somit nicht mehr ausreicht,
um den Lichtbogen aufrechtzuerhalten.
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Die Art und Weise, wie der nach dem
Ableiten des Stoßstroms
verbliebene Lichtbogen von der ersten Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
zur zweiten Luft-Durchschlag-Funkenstrecke bzw. von der ersten Elektrode
und der zweiten Elektrode zur ersten Elektrode und der dritten Elektrode
verbracht wird, kann durch unterschiedliche Maßnahmen realisiert werden,
insbeson dere, wie bereits ausgeführt,
durch pneumatische oder magnetische Beblasung. Eine pneumatische
Beblasung kann dadurch realisiert werden, daß der aus der Thermik des Lichtbogens resultierende
Gas- bzw. Plasmastrom gezielt geführt wird. Eine diese Maßnahme realisierende
bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, daß das
Gehäuse
und/oder die dritte Elektrode mindestens eine Öffnung aufweisen bzw. aufweist,
durch die Öffnung
ein Druckausgleich entsteht und der Druckausgleich eine gezielte
Ausbreitung des Gas- bzw.
Plasmastroms von der zweiten Elektrode zur dritten Elektrode bewirkt.
Mit der Ausbreitung des Gas- bzw. Plasmastroms von der zweiten Elektrode
in Richtung auf die dritte Elektrode wird der Fußpunkt des Lichtbogens von
der zweiten Elektrode zur Dritten Elektrode verbracht.
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Die bereits angesprochene magnetische
Beblasung kann dadurch realisiert sein, daß in bekannter Weise die elektrischen
Anschlüsse
der Überspannungsschutzeinrichtung
derart zueinander angeordnet sind, daß der Stoßstrom ein solches Magnetfeld erzeugt,
daß den
Lichtbogen von der ersten Luft-Durchschlag-Funkenstrecke zur zweiten Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
bzw. von der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zur ersten
Elektrode und der dritten Elektrode verbringt.
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Es ist selbstverständlich,
daß bei
erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtungen
auch sowohl eine pneumatische als auch eine magnetische Beblasung
des verbliebenen Lichtbogens realisiert sein können.
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Die Lehre der vorliegenden Erfindung
ist grundsätzlich
unabhängig
von der konkreten Ausgestaltung der Überspannungsschutzeinrichtung,
insbesondere von der Art und der Form der Elektroden, der Ausgestaltung
der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
oder der Verwendung von Zündhilfen.
Dennoch sollen nachfolgend zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung
kurz angegeben werden.
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Ein erstes bevorzugtes Ausführungssbeispiel
der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine
im wesentlichen zylindrische Form aufweist, daß die erste Elektrode als stabförmige Mittelelektrode
ausgeführt
ist, daß die
zweite Elektrode und die dritte Elektrode als zylindrische Außenelektroden
ausgebildet und konzentrisch um die erste Elektrode angeordnet,
sind und das die zweite Elektrode und die dritte Elektrode mit axialem
Abstand zueiander angeordnet sind, – so daß ein Teil der ersten Elektrode
von der zweiten Elektrode und ein anderer Teil der ersten Elektrode
von der dritten Elektrode umgeben ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung
wird der Lichtbogen dann parallel zur Längserstreckung der ersten Elektrode
von der zweiten Elektrode zur dritten Elektrode geblasen, z. B.
dadurch, daß in
der dritten Elektrode oder am Übergang
der dritten Elektrode zum Gehäuse
mindestens eine radiale Öffnungen
vorgesehen ist.
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Ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Elektrode als flache Kreisscheibe ausgebildet ist, daß die zweite
Elektrode und die dritte Elektrode der ersten Elektrode gegenüberliegend
angeordnet sind und daß die
zweite Elektrode mittig zur ersten Elektrode und die dritte Elektrode
konzentrisch um die zweite Elektrode angeordnet ist. Durch eine
derartige Ausgestaltung und Anordnung der Elektroden ist eine Überspannungsschutzeinrichtung
mit einer sehr geringen Bauhöhe
realisierbar. Vorzugsweise ist im übrigen die dritte Elektrode
nicht kreisringförmig, sondern
kreisringsegmentförmig,
insbesondere halbkreisförmig,
ausgebildet, so daß die
dritte Elektrode die zweite Elektrode nur teilweise konzentrisch
umschließt.
Weiter vorteilhaft ist es bei einer derartigen Ausführung einer
erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung,
wenn der axiale Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten
Elektrode geringer ist als der axiale Abstand zwischen der ersten
Elektrode und der dritten Elektrode. Dies kann durch unterschiedliche
Bauhöhen
oder Anordnungen der zweiten Elektrode bzw. der dritten Elektrode
realisiert werden. Dadurch, daß der
Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode
geringer ist als der Abstand zwischen der ersten Elektrode und der
dritten Elektrode, wird sichergestellt, daß zunächst die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
zwischen der ersten Elektrode ünd
der zweiten Elektrode zündet
und der Stoßstrom über diese
Luft-Durchschlag-Funkenstrecke, also über die erste Elektrode und
die zweite Elektrode, abgeleitet wird. Im einzelnen gibt es nun
eine Vielzahl von Möglichkeiten,
die erfindungsgemäße Überspannungsschutzeinrichtung
auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits
auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits
auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
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1 eine
Darstellung des Funktionsprinzips der Anordnung der Elektroden bei
einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung,
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2 eine
Prinzipsskizze eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung,
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3 eine
Darstellung der Elektrodenanordnung bei der Ausführung der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung
gemäß 2, teilweise im Schnitt,
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4 eine
Prinzipsskizze eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung,
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5 eine Überspannungsschutzeinrichtung
gemäß dem zweiten
Ausfiihrurigsbeispiel im Schnitt und
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6 eine
Draufsicht auf eine Überspannungsschutzeinrichtung
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt
das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung, welche
zunächst
aus einer ersten Elektrode 1 und einer zweiten Elektrode 2 und
einer zwischen den Elektroden 1, 2 wirksamen Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 besteht.
Eine derartige Überspannungsschutzeinrichtung
wird zum Schutz elektrischer Stromkreise bzw. von Anlagen oder Geräten verwendet.
Tritt eine transiente Überspannung
auf, die größer als
die Ansprechspannung der Uberspannungsschutzeinrichtung ist, spricht
diese an, d. h., die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 wird
gezündet,
es ent steht zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 ein
Lichtbogen 4.
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Durch den Lichtbogen 4 entsteht
eine relativ niederohmige Verbindung zwischen der ersten Elektrode 1 und
der zweiten Elektrode 2, so daß bei anliegender Betriebsspannung
ein unerwünschter
Netzfolgestrom über
die Überspannungsschutzeinrichtung
fließen
kann.
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Bei der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung
wird nun ein Netzfolgestrom dadurch verhindert bzw. ein aufgetretener
Netzfolgestrom dadurch zum Erlöschen
gebracht, daß der
ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 eine
dritte Elektrode 5 zugeordnet ist und zwischen der ersten
Elektrode 1 und der dritten Elektrode 5 eine zweite
Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 6 existent bzw. wirksam
ist, daß die
dritte Elektrode 5 über
mindestens eine Impedanz, vorliegend über einen Varistor 7, direkt
oder indirekt mit der zweiten Elektrode 2 verbunden ist
und daß nach
dem Ableiten des Stoßstroms über die
erste Elektrode 1, die erste Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 und
die zweite Elektrode 2 der verbliebene Lichtbogen 4 von
der ersten Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 zur zweiten
Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 6 bzw.
von der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 zur ersten
Elektrode 1 und der dritten Elektrode 5 verbringbar
ist, insbesondere durch pneumatische oder magnetische Beblasung.
Ist der Lichtbogen von der ersten Elektrode 1 und der zweiten
Elektrode 2 zur ersten Elektrode 1 und der dritten
Elektrode 5 verbracht, so fällt ein Teil der anliegenden
Betriebsspannung über
dem Varistor 7 ab bzw. wird ein zum Ausbilden eines Lichtbogens
erforderlicher Stromfluß unterdrückt und
durch eine geeignete Dünensionierung des
Varistors 7 kann dafür
gesorgt werden, daß die Spannung
zwischen der ersten Elektrode 1 und der dritten Elektrode 5 bzw.
der Stromfluß nicht
mehr ausreicht, den Lichtbogen 4 aufrechtzuerhalten.
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Die 2 und 3 zeigen Teile einer ersten vorteilhaften
Ausgestaltung der Überspannungsschutzeinrichtung,
bei der die erste Elektrode 1 als stabförmige Mittelelektrode ausgeführt ist
und die zweite Elektrode 2 und die dritte Elektrode 5,
als zylindrische Außenelektroden
ausgebildet und konzentrisch um die erste Elektrode 1 angeordnet
sind. Die zweite Elektrode 2 und die dritte Elektrode 5 sind
dabei mit axialem Abstand zueinander angeordnet.
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Die dritte Elektrode 5 weist
eine radiale Öffnung 9 auf,
durch die ein Druckausgleich entsteht, wobei der Druckausgleich
eine Ausbreitung des Plasmastroms aus dem Bereich zwischen der ersten Elektrode 1 und
der zweiten Elektrode 2 in den Bereich zwischen der ersten
Elektrode 1 und der dritten Elektrode 5 bewirkt.
Die Richtung dieses Plasmastromes ist in 2 mit P gekennzeichnet. Durch diesen durch
den Druckausgleich hervorgerufenen Plasmastrom wird ein zwischen
der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 anstehender
Lichtbogen 4 bzw. der Fußpunkt 8 des Lichtbogens 4 von
der zweiten Elektrode 2 zur dritten Elektrode 5 getrieben.
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Der 2 und
insbesondere der 3 ist darüber hinaus
zu entnehmen, daß die
zweite Elektrode 2 und die dritte Elektrode 5 durch
ein ringförmiges
Abstandselement 10 voneinander getrennt sind. Der radiale
Abstand zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten
Elektrode 2 bzw. der dritten Elektrode 5 wird
durch zwei ringförmige
Trägerelemente 11, 12 sichergestellt,
wobei die Trägerelemente 11, 12 einen
radialen Abschnitt 13 und einen axialen Abschnitt 14 aufweisen.
Der axiale Abschnitt 14 der Trägerelemente 11, 12 dient
dabei zusammen mit dem ringförmigen
Abstandselement 10 als Auflager für die zweite Elektrode 2 bzw.
die dritte Elektrode 5. Sowohl das ringförmige Abstandselement 10 als
auch die Trägerelemente 11, 12 sind
bevorzugt aus Kunststoff hergestellt, wobei der Kunststoff auch
eine bestimmte Leitfähigkeit
haben kann. Nicht dargestellt ist in den 2 und 3 ein
die Elektroden 1, 2, 5 insgesamt aufnehmendes
Gehäuse.
Ein solches Gehäuse
ist dann ebenso wie die Anordnung der Elektroden 1, 2, 5 im
wesentlichen zylindrisch ausgebildet.
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Die 4 bis 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung,
wobei in der 4 entsprechend
zu der 2 zur Verdeutlichung
der Funktion der Überspannungsschutzeinrichtung
die Beschaltung der dritten Elektrode 5 mit einem Varistor 7 angedeutet
ist. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist die erste Elektrode 1 als flache Kreisscheibe ausgebildet,
wobei in 6 nur ein Teil
der ersten Elektrode 1 dargestellt ist. Die zweite Elektrode 2 und
die dritte Elektrode 5 sind der ersten Elektrode 1 gegenüberliegend
angeordnet, wobei die zweite Elektrode 2 mittig zur ersten
Elektrode 1 und die dritte Elektrode 5 konzentrisch
um die zweite Elektrode 2 angeordnet ist.
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In 5 erkennt
man, daß der
Abstand zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten
Elektrode 2 kleiner als der Abstand zwischen der ersten Elektrode 1 und
der dritten Elektrode 5 ist. Dadurch wird sichergestellt,
daß zunächst die
Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 zwischen der ersten Elektrode 1 und
der zweiten Elektrode 2 zündet und der Stoßstrom über die
zweite Elektrode 2 abgeleitet wird. In die 5 ist darüber hinaus ein aus einem Gehäuseoberteil 15 und
einem Gehäuseunterteil 16 bestehendes
Gehäuse
der Überspannungsschutzeinrichtung
dargestellt. An das Gehäuseunterteil 16 schließt sich
ein Isolierteil 17 aus Kunststoff an. Im Inneren des Gehäuses befindet
sich ein topfförmiges Aufnahmeelement 18 für die zweite
Elektrode 2 und die dritte Elektrode 5, welches
ebenfalls aus Kunststoff besteht. Ein mit den topfförmigen Aufnahmeelement 18 einstückig ausgebildetes
Abstandselement 19 sorgt für die Trennung der zweiten
Elektrode 2 von der dritten Elektrode 5.
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Wie aus der 6 ersichtlich ist, ist die zweite Elektrode 2 kreisförmig und
die dritte Elektrode 5 halbkreisringförmig ausgebildet. In dem Gehäuseunterteil 16 sind
in der Nähe
des Gehäuseoberteils 15 mehrere Öffnungen 20 vorgesehen,
wobei sich diese Öffnungen 20 auf
der der dritten Elektrode 5 zugewandten Seite des Gehäuseunterteils 16 befinden. Die Öffnungen 20 sind
somit in dem Bereich des Gehäuseunterteils 16 vorgesehen,
der benachbart zur Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 6 zwischen
der ersten Elektrode 1 und der dritten Elektrode 5 ist.
Korrespondierend zu den Öffnungen 20 in
dem Gehäuseunterteil 16 sind
im Gehäuseoberteil 15 Ausnehmungen 21 vorgesehen,
durch welche der durch den Plasmastrom erzeugte Überdruck abgebaut werden kann.
Durch die Öffnungen 20 und
die Ausnehmungen 21 entsteht ein Druckausgleich, wobei
der Druckausgleich eine Ausbreitung des Plasmastromes aus dem Bereich
zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 in
den Bereich zwischen der ersten Elektrode 1 und der dritten
Elektrode 5 bewirkt.