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Die
Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzeinrichtung,
mit einer ersten Elektrode, mit einer zweiten Elektrode und mit
einer zwischen beiden Elektroden wirksamen Durchschlag-Funkenstrecke, wobei
beim Zünden
der Durchschlag-Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden ein
Lichtbogen entsteht.
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Elektrische,
insbesondere aber elektronische Meß-, Steuer-, Regel- und Schaltkreise,
vor allem auch Telekommunikationseinrichtungen und -anlagen, sind
empfindlich gegen transiente Überspannungen,
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 bestimmten Überspannung,
der Ansprechspannung, anspricht und damit verhindert, daß in dem
durch eine Überspannungsschutzeinrichtung
geschützten Stromkreis Überspannungen
auftreten, die größer als
die Ansprechspannung der Funkenstrecke sind.
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Eingangs
ist ausgeführt
worden, daß die
erfindungsgemäße Überspannungsschutzeinrichtung zwei
Elektroden und eine zwischen den beiden Elektroden. wirksame Durchschlag-Funkenstrecke
aufweist. Mit 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 Durchschlag-Funkenstrecke gibt es Überspannungsschutzeinrichtungen
mit einer Überschlag-Funkenstrecke, bei
denen beim Ansprechen eine Gleitentladung auftritt.
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Überspannungsschutzeinrichtungen
mit einer Durchschlag-Funkenstrekke haben gegenüber Überspannungsschutzeinrichtungen
mit einer 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 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
Durchschlag-Funkenstrecke in verschiedener Weise Zündhilfen
realisiert worden, z. B. dergestalt, daß zwischen den Elektroden mindestens
eine eine Gleitentladung auslösende
Zündhilfe
vorgesehen worden ist, die zumindest teilweise in die Durchschlag-Funkenstrecke
hineinragt, stegartig ausgeführt
ist und aus Kunststoff besteht (vgl. z. B. die
DE 41 41 681 A1 oder
DE 44 02 615 A1 ).
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Die
bei den bekannten Überspannungsschutzeinrichtungen
vorgesehenen, zuvor angesprochenen Zündhilfen können gleichsam als "passive Zündhilfen" bezeichnet werden, "passive Zündhilfen" deshalb, weil sie
nicht selbst "aktiv" ansprechen, sondern
nur durch eine Überspannung
ansprechen, die an den Hauptelektroden auftritt.
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Aus
der
DE 198 03 636
A1 ist ebenfalls eine Überspannungsschutzeinrichtung
mit zwei Elektroden, mit einer zwischen den beiden Elektroden wirksamen
Durchschlag-Funkenstrecke
und einer Zündhilfe
bekannt. Bei dieser bekannten Überspannungsschutzeinrichtung
ist die Zündhilfe,
im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen, eine Gleitentladung auslösenden Zündhilfen,
als "aktive Zündhilfe" ausgebildet, nämlich dadurch,
daß neben
den beiden Elektroden – dort
als Hauptelektroden bezeichnet – noch zwei
Zündelektroden
vorgesehen sind. Diese beiden Zündelektroden
bilden eine zweite, als Zündfunkenstrecke
dienende Durchschlag-Funkenstrecke. Bei dieser bekannten Überspannungsschutzeinrichtung gehört zu der
Zündhilfe
außer
der Zündfunkenstrecke
noch ein Zündkreis
mit einem Zündschaltelement.
Bei Anliegen einer Überspannung
an der bekannten Überspannungsschutzeinrichtung
sorgt der Zündkreis
mit dem Zündschaltelement
für ein
Ansprechen der Zündfunkenstrecke.
Die Zündfunkenstrecke
bzw. die beiden Zündelektroden
sind in bezug auf die beiden Hauptelektroden derart angeordnet,
daß dadurch,
daß die
Zündfunkenstrecke
angesprochen hat, die Durchschlag-Funkenstrecke zwischen den beiden
Hauptelektroden, Hauptfunkenstrecke genannt, anspricht. Das Ansprechen
der Zündfunkenstrecke
führt zu
einer Ionisierung der in der Durchschlag-Funkenstrecke vorhandenen
Luft, so daß – schlagartig – nach Ansprechen
der Zündfunkenstrecke
dann auch die Durchschlag-Funkenstrecke
zwischen den beiden Hauptelektroden, also die Hauptfunkenstrecke,
anspricht.
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Bei
den bekannten, zuvor beschriebenen Ausführungsformen von Überspannungsschutzeinrichtungen
mit Zündhilfen
führen
die Zündhilfen
zu einer verbesserten, nämlich
niedrigeren und konstanteren Ansprechspannung.
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Bei
Uberspannungsschutzeinrichtungen der in Rede stehenden Art – mit oder
ohne Verwendung einer Zündhilfe – entsteht
beim Zünden
der Durchschlag-Funkenstrecke durch den entstehenden Lichtbogen
eine niederimpedante Verbindung zwischen den beiden Elektroden. Über diese
niederimpedante Verbindung fließt
zunächst – gewollt – der abzuleitende
Blitzstrom. Bei anliegender Netzspannung folgt dann jedoch über diese
niederimpedante Verbindung der Überspannungsschutzeinrichtung ein
unerwünschter
Netzfolgestrom, 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.
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Eine
Möglichkeit,
den Lichtbogen nach dem Ableitvorgang zu löschen, nämlich die Lichtbogenlänge und
damit die Lichtbogenspannung zu vergrößern, ist bei der Überspannungsschutzeinrichtung, wie
sie aus der
DE 44 02
615 A1 bekannt ist, realisiert. Die aus der
DE 44 02 615 A1 bekannte Überspannungsschutzeinrichtung
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
Bohrungen 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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Eine
weitere Möglichkeit,
den Lichtbogen nach dem Ableitvorgang 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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Ist
bei Überspannungsschutzeinrichtungen der
in Rede stehenden Art der Lichtbogen gelöscht, so ist zwar zunächst die
niederimpedante Verbindung zwischen den beiden Elektroden unterbrochen, der
Raum zwischen den beiden Elektroden, d. h. der Bereich der Durchschlag-Funkenstrecke,
ist jedoch noch fast vollständig
mit Plasma gefüllt.
Durch das vorhandene Plasma ist jedoch die Ansprechspannung zwischen
den beiden Elektroden derart herabgesetzt, daß es bereits bei anliegender
Betriebsspannung zu einem erneuten Zünden der Durchschlag-Funkenstrecke
kommen kann. Dieses Problem tritt besonders dann auf, wenn die Überspannungsschutzeinrichtung
ein gekapseltes oder halboffenes Gehäuse aufweist, da dann ein Abkühlen oder Verflüchtigen
des Plasmas durch das im wesentlichen geschlossene Gehäuse verhindert
wird.
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Um
ein erneutes Zünden
der Überspannungsschutzeinrichtung,
d. h. der Durchschlag-Funkenstrecke,
zu verhindern, sind bisher verschiedene Maßnahmen getroffen worden, um
die ionisierte Gaswolke von den Zündelektroden wegzutreiben oder abzukühlen. Hierzu
sind konstruktiv aufwendige Labyrinthe und Kühlkörper verwendet worden, wodurch sich
die Herstellung der Überspannungsschutzeinrichtung
verteuert.
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Aus
der deutschen Patentschrift 174 502 ist eine Überspannungsschutzeinrichtung
bekannt, bei der ein erneutes Ansprechen der Durchschlag-Funkenstrecke
nach dem Ableitvorgang wirkungsvoll verhindert wird, die gleichwohl
konstruktiv einfach realisiert werden kann. Bei dieser bekannten Überspannungsschutzeinrichtung
handelt es sich um eine solche mit einer Hauptfunkenstrecke, mit
einer die Hauptfunkenstrecke zündenden
Nebenfunkenstrecke und mit einem die Hauptfunkenstrecke und die Nebenfunkenstrecke
aufnehmenden Gehäuse,
wobei die Hauptfunkenstrecke eine erste Hauptelektrode, eine zweite
Hauptelektrode und eine zwischen den Hauptelektroden existente bzw.
wirksame Durchschlag-Funkenstrecke aufweist und beim Zünden der
Durchschlag-Funkenstrecke ein Lichtbogen zwischen der ersten Hauptelektrode
und der zweiten Hauptelektrode entsteht, wobei die Nebenfunkenstrecke
eine erste Nebenelektrode, eine zweite Nebenelektrode und eine zwischen
den Nebenelektroden existente bzw. wirksame zweite Durchschlag-Funkenstrecke
aufweist und ein Zünden
der zweiten Durchschlag-Funkenstrecke zu einem Zünden der ersten Durchschlag-Funkenstrecke
führt und wobei
die zweite Nebenelektrode über
mindestens eine Impedanz, direkt oder indirekt, mit der zweiten Hauptelektrode
verbunden ist.
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Aus
der
DE 198 56 939
A1 ist eine Schaltungsanordnung zum Schutz von elektrischen
Installationen gegen Überspannungen
bekannt, bei der ein in Reihe zu der Durchschlag-Funkenstrecke angeordneter
scheibenförmiger
Varistor vorgesehen ist, der direkt kontaktierend auf einer Elektrodenplatte aufgelegt
ist. Dadurch ist eine besonders kompakte Bauform erzielbar.
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Die
DE 42 44 051 A 1 offenbart
eine Überspannungsschutzeinrichtung
zur Ableitung von transienten Überspannungen,
mit einer zwischen zwei Elektroden wirksamen Durchschlag-Funkenstrecke, bei
der zwischen den Elektroden eine eine Gleitentladung auslösende Zündhilfe
in Form einer Hilfs-Überschlag-Funkenstrecke
integriert ist.
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Eine
eingangs beschriebene Überspannungsschutzeinrichtung
ist schließlich
auch aus der
DE 195
10 181 C1 bekannt. Bei dieser Überspannungsschutzeinrichtung
sind zwei Funkenstrecken zueinander parallel geschaltet. Die erste
Funkenstrecke, der eine Impedanz in Reihe geschaltet ist, und die
eine geringer Ansprechspannung als die zweite Funkenstrecke aufweist,
dient dabei der Zündung
der Überspannungsschutzeinrichtung.
Durch das Zünden
der ersten Funkenstrecke entsteht eine Vorionisation der zweiten
Funkenstrecke, so daß es
dann auch zu einem Zünden
der zweiten Funkenstrecke kommt. Die beiden Funkenstrecken und die
Impedanz sind dabei so bemessen, daß der bei Zündung der ersten Funkenstrecke
der an der ersten Funkenstrecke und der in Reihe geschalteten Impedanz
entstehende Spannungsabfall größer als
die Ansprechspannung der zweiten Funkenstrecke ist. Hierdurch erfolgt
eine Funktionstrennung in der Weise, daß die erste Funkenstrecke nur
die Zündung
der Anordnung übernimmt,
während
die zweite Funkenstrecke nach erfolgter Zündung den größten Teil
des Stoßstromes bzw.
des Netzfolgestromes führt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überspannungsschutzeinrichtung
der eingangs beschriebenen Art in besonders einfacher Weise mit einer
besonders einfach wirkenden Zündhilfe
zu versehen.
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Die
erfindungsgemäße Überspannungsschutzeinrichtung,
bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen
den beiden Elektroden die Reihenschaltung eines Spannungsschaltelements
und eines Zündelements
angeschlossen ist, daß die
Ansprechspannung des Spannungsschaltelements unterhalb der Ansprechspannung
der Durchschlag-Funkenstrecke liegt, daß an der Kontaktstelle zwischen
dem Zündelement
und der dem Zündelement
zugeordneten Elektrode ein Übergangswiderstand
gegeben ist, und daß beim
Ansprechen des Spannungsschaltelements zunächst ein Ableitstrom über das
Zündelement
fließt,
wobei das Zündelement
derart ausgebildet ist, daß bei
größeren Ableitströmen wegen
des Übergangswiderstandes
an der Kontaktstelle Entladungen entstehen, die zu einer Vorionisierung
des die Kontaktstelle umgebenden Kontaktbereichs führen.
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Damit
ist eine völlig
neue Überspannungsschutzeinrichtung
mit einer Zündhilfe
bzw. eine völlig neue
Zündhilfe
in einer Überspannungsschutzeinrichtung
realisiert, wie sich aus der folgenden Funktionsbeschreibung ergibt:
Das
Spannungsschaltelement ist so gewählt bzw. dimensioniert, daß es bei
der Ansprechspannung der Überspannungsschutzeinrichtung
leitend wird, also "schaltet". Als Spannungsschaltelement
kann ein Varistor, eine Suppressordiode oder ein gasgefüllter Spannungsableiter
vorgesehen sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, als Spannungsschaltelement eine
Kombination eines Varistors und einer Suppressordiode, eine Kombination
eines Varistors und eines gasgefüllten Überspannungsableiters,
eine Kombination einer Suppressordiode und eines gasgefüllten Überspannungsableiters
oder Kombination eines Varistors, einer Suppressordiode und eines gasgefüllten Überspannungsableiters
vorzusehen. Für
das Zündelement
gilt vorzugsweise, daß es
aus einem elektrisch leitfähigen
Material besteht und lichtbogenbeständig ist; außerdem muß sichergestellt
sein, daß das
Zündelement
nicht mit der ihm zugeordneten Elektrode, also mit der Elektrode,
mit der es in elektrisch leitendem Kontakt steht, verschweißen oder
verschmelzen kann. Vorzugsweise besteht das Zündelement oder/und die dem
Zündelement
zugeordnete Elektrode aus einem elektrisch leitfähigen keramischen Material,
aus einem nicht verschweißenden
metallischen Material oder/und aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff.
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Tritt
an der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung
eine Überspannung
auf, die gleich oder größer als
die durch das Spannungsschaltelement vorgegebene Ansprechspannung
ist, so spricht das Spannungsschaltelement an, so daß über die
Reihenschaltung erste Elektrode – Spannungsschaltelement – Zündelement – zweite
Elektrode ein Ableitstrom zu fließen beginnt; Überspannungen
mit geringem Energiegehalt werden also über die zuvor beschriebene
Reihenschaltung abgeleitet. Wenn der Energiegehalt der an der Überspannungsschutzeinrichtung
anstehenden Überspannung
größer ist,
fließt
ein entsprechend größerer Strom.
Dieser Strom führt
an der Kontaktstelle zwischen dem Zündelement und der zugeordneten
Elektrode wegen des Übergangswiderstandes
an der Kontaktstelle zu Entladungen, die zu einer Vorionisierung
des Kontaktbereiches führen,
so daß sich
ein Lichtbogen ausbildet, der die Kontaktstelle überbrückt. Wegen des nicht unerheblichen
Widerstands des Zündelements
wandert der Lichtbogen am Zündelement
entlang, um dessen Widerstand zu überbrücken. Dieser Mechanismus führt dann
dazu, daß die
Durchschlag-Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden zündet, also
zwischen den beiden Elektroden ein Lichtbogen entsteht.
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Im
Unterschied zu der aus der
DE
195 10 181 C1 bekannten Überspannungsschutzeinrichtung entsteht
die erste Entladung aufgrund des bereits über das Zündelement fließenden Ableitstroms
und nicht aufgrund eines Überschreitens
der Ansprech spannung der Durchschlag-Funkenstrecke. Die Entladung
entsteht dabei aufgrund des Übergangswiderstandes
an der Kontaktstelle bzw. aufgrund des Überschreitens der Stromtragfähigkeit
der Kontaktstelle.
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Erfindungsgemäß ist also
eine Überspannungsschutzeinrichtung
mit einer Zündhilfe
entstanden, bei der auf einfache Weise die Ansprechspannung in weiten
Grenzen mit geringen Toleranzen eingestellt werden kann, nämlich durch
die Auswahl bzw. Dimensionierung des Spannungsschaltelements. Dabei
ist von besonderer Bedeutung, daß die Zündhilfe bei der erfindungsgemäßen Überspannungseinrichtung
unempfindlich ist gegen mechanische und thermische Beanspruchungen
und direkt im Inneren der durch die beiden Elektroden gebildeten Funkenstrecke
eingesetzt werden kann. Von Bedeutung ist ferner, daß bei der
erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung
eine "passive Zündhilfe" realisiert worden
ist, es also eines zusätzlichen Zündkreises – mit einer
Zündimpulserzeugung – nicht
bedarf.
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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
Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung
und
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2 eine
Prinzipskizze eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung.
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In
den 1 und 2 ist jeweils eine erfindungsgemäße Überspannungsschutzeinrichtung
nur hinsichtlich ihres prinzipiellen Aufbaus dargestellt. Zu den
dargestellten Überspannungsschutzeinrichtungen
gehören
jeweils eine erste Elektrode 1, eine zweite Elektrode 2 und
eine zwischen den beiden Elektroden 1 und 2 existente
bzw. wirksame Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3. Für die erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtungen
gilt, wie für
die Überspannungsschutzeinrichtungen,
von denen die Erfindung ausgeht, daß beim Zünden der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 zwischen
den beiden Elektroden 1 und 2 ein – nicht
dargestellter – Lichtbogen
entsteht.
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Erfindungsgemäß ist an
die beiden Elektroden 1 und 2 die Reihenschaltung
eines Spannungsschaltelements 4 und eines Zündelements 5 angeschlossen.
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In
den 1 und 2 ist das Spannungsschaltelement 4 nur
schematisch dargestellt. Als Spannungsschaltelement 4,
mit dem die Ansprechspannung der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung
vorgegeben wird, kann ein Varistor, eine Surpressordiode oder gasgefüllter Überspannungsableiter
vorgesehen sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, als Spannungsschaltelement 4 eine
Kombination eines Varistors und einer Surpressordiode, eine Kombination
eines Varistors und eines gasgefüllten Überspannungsableiters,
eine Kombination einer Surpressordiode und eines gasgefüllten Überspannungsableiters
oder eine Kombination eines Varistors, einer Surpressordiode und
eines gasgefüllten Überspannungsableiters
vorzusehen.
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Wie
das Spannungsschaltelement 4, so ist in den in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispielen
erfindungsgemäßer Überspannungsschutzeinrichtungen
auch das Zündelement 5 nur
schematisch dargestellt. Das Zündelement 5 besteht
aus einem Material, das elektrisch leitfähig und lichtbogenbeständig ist.
Darüber
hinaus muß sichergestellt
sein, daß das
Zündelement 5 an
der Kontaktstelle 6 zur Elektrode 2 mit der Elektrode 2 nicht
verschweißen
kann. Vorzugsweise besteht das Zündelement 5 oder/und
die dem Zündelement 5 zugeordnete
Elektrode 2 aus einem elektrisch leitfähigen keramischen Material,
aus einem nicht verschweißenden
metallischen Material oder/und aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff.
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Im übrigen ist
zwischen dem Zündelement 5 und
der dem Zündelement 5 zugeordneten
Elektrode 2 dauerhaft ein Übergangswiderstand gegeben;
die Kontaktstelle 6 hat also dauerhaft einen Übergangswiderstand.
Dieser Übergangswiderstand
kann durch eine geeignete Wahl der elektrischen Leitfähigkeit der
Materialien des Zündelements 5 oder/und
der dem Zündelement 5 zugeordneten
Elektrode 2 realisiert sein, vorzugsweise durch eine geeignete
Wahl des Materials des Zündelements 5.
Der an der Kontaktstelle 6 dauerhaft gegebene Übergangswiderstand
kann statt durch eine geeignete Wahl der elektrischen Leitfähigkeiten
der Materialien des Zündelements 5 oder/und
der Zündelement 5 zugeordneten Elektrode 2 oder
zusätzlich
durch eine geeignete geometrische Ausbildung des Zündelements 5 an
der Kontaktstelle 6 zur zugeordneten Elektrode 2 oder/und
durch eine geeignete geometrische Ausbildung der Elektrode 2 an
der Kontaktstelle 6 zum Zündelement 5 realisiert
sein, vorzugsweise durch eine geringe Kontaktfläche.
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Die
Kontaktstelle 6 zwischen dem Zündelement 5 und der
zugeordneten Elektrode 2 hat besonders dann eine geringe
Kontaktfläche,
wenn das Zündelement 5 an
seinem der Elektrode 2 zugeordneten Ende schneidenförmig oder
punktförmig
und die Elektrode 2 an ihrer dem Zündelement 5 zugewandten
Seite konvex ausgebildet ist. Bei der geometrischen Realisierung
der Kontaktstelle 6 zwischen dem Zündelement 5 und der
Elektrode 2 ist jedoch darauf zu achten, daß der sich
an die Kontaktstelle 6 anschließende Luftspalt zwischen dem
Zündelement 5 und
der Elektrode 2 erfindungsgemäß in elektrischer Hinsicht
zwei Kriterien genügen
muß. Einerseits
muß der
Luftspalt so groß sein,
daß bei
einer Überspannung
mit geringem Energiegehalt der Ableitstrom nur über die Kontaktstelle 6 fließt, also
der die Kontaktstelle 6 umgebende Kontaktbereich noch keine
Vorionisierung erfährt.
Andererseits muß der Luftspalt
so klein sein, daß dann,
wenn der Energiegehalt der Überspannung
größer ist,
der fließende Strom
zu einer Vorionisierung des die Kontaktstelle 6 umgebenden
Kontaktbereiches führt.
Eine Lösung, die
beiden Kriterien gerecht wird, ist bei den dargestellten Ausführungsbeispielen
realisiert. Dabei ist das der Elektrode 2 zugewandte Ende
des Zündelements 5 kegelförmig-konvex
und die dem Zündelement 5 zugewandte
Seite der Elektrode 2 kegelförmig-konkav ausgeführt.
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Die 1 und 2 zeigen
insoweit bevorzugte Ausführungsbeispiele
erfindungsgemäßer Überspannungsschutzeinrichtungen,
als der Kontaktdruck zwischen dem Zündelement 5 und der
zugeordneten Elektrode 2 einstellbar ist. In den Ausführungsbeispielen
ist das durch eine auf das Zündelement 5 einwirkende
Druckfeder 7 realisiert; mit Druckfedern 7 unterschiedlicher
Federarten können unterschiedliche
Kontaktdrücke
realisiert werden. Es besteht aber auch die in den Figuren nicht
dargestellte Möglichkeit,
den Kontaktdruck zwischen dem Zündelement 5 und
der zugeordneten Elektrode 2 durch ein mechanisch reversibel
deformierbares Material des Zündelements 5 oder/und
mindestens einer Elektrode, vorzugsweise der dem Zündelement 5 zugeordneten
Elektrode 2, einstellbar zu machen.
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Weiter
oben ist ausgeführt,
daß bei
den erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtungen
zwischen den beiden Elektroden 1 und 2 die Reihenschaltung
eines Spannungsschaltelements 4 und eines Zündelements 5 vorgesehen
ist. Das ist elektrisch, nicht unbedingt mechanisch bzw. räumlich bzw.
geometrisch gemeint.
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In
dem Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung, das
in 1 schematisch dargestellt ist, sind sowohl das
Spannungsschaltelement 4 als auch das Zündelement 5 räumlich zwischen
den beiden Elektroden 1 und 2 vorgesehen. Demgegenüber zeigt
die 2 ein Ausführungsbeispiel,
bei dem das Spannungsschaltelement 4 räumlich außerhalb des Bereiches zwischen
den beiden Elektroden 1 und 2 vorgesehen ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist das räumlich außerhalb
des Bereiches zwischen den beiden Elektroden 1 und 2 vorgesehene
Spannungsschaltelement 4 einerseits über ein äußeres Verbindungselement 8 mit
der Elektrode 1 und andererseits über einen Verbindungsstift 9 mit
der – elektrisch
leitenden – Druckfeder 7 und
damit mit dem Zündelement 5 verbunden.