DE102013225835A1 - Range radio link - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist eine Reihenfunkenstrecke mit zumindest einer ersten Funkenstrecke (FS1) mit einer ersten Hauptelektrode (FSA1) und einer zweiten Hauptelektrode (FSA2) und einer zweiten Funkenstrecke (FS2) mit einer ersten Hauptelektrode (FSA3) und einer zweiten Hauptelektrode (FSA4), wobei die zweite Hauptelektrode (FSA2) der ersten Funkenstrecke (FS1) mit der ersten Hauptelektrode (FSA3) der zweiten Funkenstrecke (FS2) in Reihe geschaltet ist, wobei jede der Funkenstrecken (FS1, FS2) über eine Zündhilfselektrode (H1, H2) verfügt, wobei die Zündhilfselektroden (H1, H2) über einen Schaltkreis (ZK) miteinander verbunden sind, wobei die erste Hauptelektrode (FSA1) der ersten Funkenstrecke (FS1) und die zweite Hauptelektrode (FSA4) der zweiten Funkenstrecke (FS2) als Anschlüsse (A1, A2) für die Reihenfunkenstrecke zur Verfügung stehen.The invention relates to a series spark gap having at least one first spark gap (FS1) with a first main electrode (FSA1) and a second main electrode (FSA2) and a second spark gap (FS2) with a first main electrode (FSA3) and a second main electrode (FSA4), wherein the second main electrode (FSA2) of the first spark gap (FS1) is connected in series with the first main electrode (FSA3) of the second spark gap (FS2), each of the spark gaps (FS1, FS2) having an auxiliary starting electrode (H1, H2), wherein the auxiliary ignition electrodes (H1, H2) are interconnected via a switching circuit (ZK), the first main electrode (FSA1) of the first spark gap (FS1) and the second main electrode (FSA4) of the second spark gap (FS2) being terminals (A1, A2 ) are available for the series spark gap.
Description
Die Erfindung betrifft eine Reihenfunkenstrecke. The invention relates to a series spark gap.
Hintergrund der Erfindung Background of the invention
In zahlreichen Anwendungen elektrischer Einrichtungen stellen Impulse, insbesondere hochenergetische Impulse, wie sie bei Blitzen auftreten, eine ernst zu nehmende Gefährdung dar. In many applications of electrical devices impulses, especially high-energy pulses, such as those that occur in lightning, represent a serious risk.
Um diesen Gefahren zu begegnen, werden in zunehmender Zahl Überspannungsschutzgeräte verwendet. Insbesondere für hochenergetische Impulse hat sich die Ableitung mittels Funkenstrecken bewährt. Zwar sind prinzipiell auch Varistoren verwendbar, es hat sich jedoch gezeigt, dass Funkenstrecken gegenüber einer Varistor basierten Lösung eine bessere Absenkung der Restspannung nach dem Zünden der Funkenstrecken auf einen wünschenswert niedrigen Pegel bereitstellen. In order to counter these dangers, more and more surge protection devices are used. In particular, for high-energy pulses, the derivative has proven by means of spark gaps. Although varistors are also usable in principle, it has been found that spark gaps provide a better reduction of the residual voltage after ignition of the spark gaps to a desirably low level compared with a varistor-based solution.
Sobald eine Funkenstrecke gezündet hat, wird eine leitfähige Verbindung über die Lichtbogenstrecke hergestellt und der Impuls hierüber abgeleitet. Zur Zündung stehen verschiedene Mechanismen zur Verfügung. Beispielsweise kann durch einen gezielten Einsatz eines Hochspanungsimpulses ein Durchschlag zwischen den Elektroden einer Funkenstrecke herbeigeführt werden. Allerdings ist die Bereitstellung eines solchen gezielten Hochspannungsimpulses nur mit aufwändiger Beschaltung möglich. Once a spark gap has ignited, a conductive connection is made across the arc gap and the pulse is dissipated therefrom. Various mechanisms are available for ignition. For example, by a targeted use of a high-voltage pulse, a breakdown between the electrodes of a spark gap can be brought about. However, the provision of such a targeted high-voltage pulse is possible only with complex wiring.
Eine kostengünstigere Alternative ist mittels Hilfselektroden möglich, wie sie beispielsweise in der
Insbesondere an leistungsstarken (Gleichspannungs- als auch Wechselspannungs-)Netzen muss eine der zu schaltenden Leistung entsprechende Folgestromlöschfähigkeit bereitgestellt werden. In particular on high-performance (direct voltage as well as alternating voltage) networks, it is necessary to provide a sequence current extinguishing capability corresponding to the power to be switched.
Um diese Folgestromlöschfähigkeit in Systemen mit hohen Nennspannungen, d.h. Spannungen über 230 bzw. über 400 V bereitzustellen, werden aus Kostengründen üblicherweise Reihenschaltungen eingesetzt. Die Spannung über der Reihenschaltung aus Funkenstrecken teilt sich somit auf zwei oder mehr Funkenstrecken auf. In
Bei den bekannten Varianten von Reihenschaltung von Funkenstrecken kann bedingt durch die unabhängigen Zündkreise nicht sichergestellt werden, dass beide Funkenstrecken gleichzeitig zünden. Dies ist beispielsweis in
D.h. durch eine serielle Zündung der Funkenstrecken bleibt die Restspannung länger auf einem hohen Pegel, was unerwünscht ist. Darüber hinaus wird bei einer verzögerten Zündung eines weiteren Zündkreises dieser länger und somit stärker belastet. Somit muss der Zündkreis für eine höhere Belastung ausgelegt werden, um eine zeitverzögerte Zündung bereitzustellen, was wiederum zu höheren Kosten führt. Wird der Zündkreis nicht entsprechend für eine höhere Belastung ausgelegt, droht wiederum Gefahr. That by a serial ignition of the spark gaps, the residual voltage remains at a high level for a longer time, which is undesirable. In addition, in a delayed ignition of another ignition circuit this longer and thus more heavily loaded. Thus, the ignition circuit must be designed for a higher load to provide a delayed ignition, which in turn leads to higher costs. If the ignition circuit is not designed accordingly for a higher load, again threatens danger.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Anordnung zur Verfügung zu stellen, die zum einen kostengünstig und zum anderen eine schnelle und sichere Absenkung der Restspannung zur Verfügung stellt. The object of the invention is to provide an improved arrangement which, on the one hand, provides cost-effective and, on the other hand, rapid and reliable lowering of the residual voltage.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. The object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings with reference to preferred embodiments.
Es zeigen Show it
Die Reihenfunkenstrecke weist zumindest eine erste Funkenstrecke FS1 mit einer ersten Hauptelektrode FSA1 und einer zweiten Hauptelektrode FSA2 auf. Weiterhin weist die Reihenfunkenstrecke zumindest eine zweite Funkenstrecke FS2 ebenfalls mit einer ersten Hauptelektrode FSA3 und einer zweiten Hauptelektrode FSA4 auf. Ohne weiteres können auch noch weitere Funkenstrecken in der Reihenschaltung vorgesehen sein. The series spark gap has at least one first spark gap FS 1 with a first main electrode FSA 1 and a second main electrode FSA 2 . Furthermore, the series spark gap has at least one second spark gap FS 2 likewise with a first main electrode FSA 3 and a second main electrode FSA 4 . Of course, even more spark gaps can be provided in the series circuit.
Die zweite Hauptelektrode FSA2 der ersten Funkenstrecke FS1 ist mit der ersten Hauptelektrode FSA3 der zweiten Funkenstrecke FS2 in Reihe geschaltet. The second main electrode FSA 2 of the first spark gap FS 1 is connected in series with the first main electrode FSA 3 of the second spark gap FS 2 .
Jede der Funkenstrecken FS1, FS2 verfügt über zumindest eine Zündhilfselektrode H1, H2. Die Zündhilfselektroden H1, H2 sind über einen Schaltkreis ZK miteinander verbunden, wobei die erste Hauptelektrode FSA1 der ersten Funkenstrecke FS1 und die zweite Hauptelektrode FSA4 der zweiten Funkenstrecke FS2 als Anschlüsse A1, A2 für die Reihenfunkenstrecke zur Verfügung stehen. Each of the spark gaps FS 1 , FS 2 has at least one auxiliary starting electrode H 1 , H 2 . The Zündhilfselektroden H 1 , H 2 are connected to each other via a circuit ZK, wherein the first main electrode FSA 1 of the first spark gap FS 1 and the second main electrode FSA 4 of the second spark gap FS 2 are available as connections A 1 , A 2 for the series spark gap ,
D.h. die in Reihe geschalteten Funkenstrecken FS1, FS2 werden mit einer gemeinsamen Zündkreisbeschaltung ZK versehen. Durch die Anordnung wird sichergestellt, dass die Funkenstrecken zeitgleich schalten. That is, the series spark gaps FS 1 , FS 2 are provided with a common Zündkreisbeschaltung ZK. The arrangement ensures that the spark gaps switch at the same time.
Dies ist beispielsweise in
D.h. mittels der vorgestellten Reihenschaltung wird eine verbesserte Anordnung zur Verfügung gestellt, die zum einen kostengünstig und zum anderen eine schnelle und sichere Absenkung der Restspannung zur Verfügung stellt. That By means of the presented series connection, an improved arrangement is made available which, on the one hand, is cost-effective and, on the other hand, provides a rapid and reliable lowering of the residual voltage.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden für die Erfindung Funkenstrecken mit Hilfselektroden, wie in
Natürlich können auch andere Funkenstrecken mit anderen Hilfselektroden alternativ eingesetzt werden. Of course, other spark gaps with other auxiliary electrodes can alternatively be used.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Schaltkreis ZK einen Gasableiter GDT1 auf. D.h. auch hier kann das vorteilhafte Schaltverhalten von Gasableitern für den Zündkreis sinnvoll verwendet werden. Der Gasableiter GDT1 stellt die Isolation im Normalzustand her. Die Zündspannung des Gasableiters GDT1 liegt in einer vorteilhaften Ausgestaltung unterhalb der Zündspannung der Funkenstrecken, d.h. der Gasableiter GDT1 zündet sinnvollerweise vor der Hauptfunkenstrecke. In an embodiment of the invention, the circuit ZK has a gas arrester GDT 1 . That is, here too, the advantageous switching behavior of gas discharge tubes can be usefully used for the ignition circuit. The GDT 1 gas arrester produces the insulation in the normal state. The ignition voltage of the gas discharge line GDT 1 is in an advantageous embodiment below the ignition voltage of the spark gaps, ie the gas discharge GDT 1 ignited usefully before the main spark gap.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Schaltkreis ZK einen Varistor VAR1 aufweist. D.h. auch hier kann das vorteilhafte Schaltverhalten von Varistoren für den Zündkreis sinnvoll verwendet werden. In yet another embodiment of the invention, the circuit ZK has a varistor VAR 1 . This means that the advantageous switching behavior of varistors for the ignition circuit can also be usefully used here.
Natürlich kann der Schaltkreis ZK auch weitere Bauteile aufweisen, es hat sich jedoch gezeigt, dass das Schaltverhalten besonders günstig ist, wenn der Schaltkreis ZK sowohl einen Varistor VAR1 als auch eine Gasableiter GDT1 aufweist. Of course, the circuit ZK may also have other components, but it has been shown that the switching behavior is particularly favorable when the circuit ZK has both a varistor VAR 1 and a gas discharge GDT 1 .
Bei einem Ableitereignis zündet zunächst der Gasableiter GDT1 im Schaltkreis ZK. Der sich einstellende Strom fließt über beide Hilfselektroden H1 und H2. Erst wenn die Ionisation beider Funkenstrecken FS1 und FS2 im Wesentlichen abgeschlossen ist kommutiert der Strom auf die Funkenstrecke FSA1 und FSA2 bzw. FSA3 und FSA4 als Hauptableitpfad. Die Belastung (Stromintegral) des Schaltkreis ZK entspricht dem einer Einzelfunkenstrecke gleichen Bautyps, d.h. es muss nur eine geringere Belastung berücksichtigt werden, da es nicht zu einem verspäteten Zünden kommt. In the event of a discharge event, the gas discharger GDT 1 first ignites in the circuit ZK. The self-adjusting current flows through both auxiliary electrodes H 1 and H 2 . Only when the ionization of both spark gaps FS 1 and FS 2 is essentially completed does the current commute to the spark gap FSA 1 and FSA 2 or FSA 3 and FSA 4 as the main leakage path. The load (current integral) of the circuit ZK corresponds to that of a single spark gap of the same construction type, ie only a smaller load has to be taken into account, as it does not lead to a delayed ignition.
In der vorgestellten Schaltungsvariante sind die beiden Funkenstrecken FS1 und FS2 über eine „isolierte“ Elektrode verbunden. D.h. die Verbindung der beiden Funkenstrecken zwischen FSA2 und FSA3 ist Potenzial ungebunden. Hierdurch wird das gemeinsame Zünden sichergestellt. In the presented circuit variant, the two spark gaps FS 1 and FS 2 are connected via an "insulated" electrode. That is, the connection of the two spark gaps between FSA 2 and FSA 3 is unbound potential. This ensures the common ignition.
D.h. bei einem Ableitereignis zündet zunächst der Gasableiter GDT1 im Schaltkreis ZK. Der sich einstellende Strom fließt über beide Hilfselektroden H1 und H2. Erst wenn die Ionisation beider Funkenstrecken FS1 und FS2 im Wesentlichen abgeschlossen ist, kommutiert der Strom auf die Funkenstrecke FSA1 und FSA2 bzw. FSA3 und FSA4 als Hauptableitpfad. In other words, in the event of a discharge event, the gas discharger GDT 1 first ignites in the circuit ZK. The self-adjusting current flows through both auxiliary electrodes H 1 and H 2 . Only when the ionization of both spark gaps FS 1 and FS 2 is essentially completed, the current commutes to the spark gap FSA 1 and FSA 2 or FSA 3 and FSA 4 as the main leakage path.
In einer besonders kostengünstigen Variante sind die für die Reihenfunkenstrecke verwendeten einzelnen Funkenstrecken FS1 und FS2 im Wesentlichen baugleich. In a particularly cost-effective variant, the individual spark gaps FS 1 and FS 2 used for the series spark gap are essentially identical.
Mittels der vorgestellten Erfindung ist es somit möglich eine Zündverzugszeit kleiner oder gleich der Zündverzugszeit einer einzelnen Funkenstrecke zu erzielen. Die Restspannung wird dabei frühzeitig stark minimiert, d.h. stärker als bei einer normalen Reihenschaltung von Funkenstrecken. By means of the presented invention, it is thus possible to achieve an ignition delay time less than or equal to the ignition delay time of a single spark gap. The residual stress is thereby greatly minimized early, i. stronger than a normal series connection of spark gaps.
Ohne weiteres kann die Reihenschaltung auch in einem gemeinsamen Gehäuse G, wie in
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- FS1, FS2 FS 1 , FS 2
- Funkenstrecke radio link
- FSA1, FSA2, FSA3, FSA4 FSA 1 , FSA 2 , FSA 3 , FSA 4
- Hauptelektrodemain electrode
- H1, H2 H 1 , H 2
- Zündhilfselektrode auxiliary ignition
- ZKZK
- Schaltkreiscircuit
- A1, A2 A 1 , A 2
- Anschlüsse connections
- GDT1, GDT2 GDT 1 , GDT 2
- Gasableiter gas arrester
- VAR1, VAR2 VAR 1 , VAR 2
- Varistor varistor
- GG
- Gehäusecasing
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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