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Technisches Gebiet:
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blitzschutzvorrichtung mit Mehrfach-Funkenstrecken, insbesondere eine Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken sowie deren Stromkreisaufbau, und betrifft das technische Gebiet der Blitzsch utzvorrichtu ngen.
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Stand der Technik:
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Im Zuge der raschen Entwicklung der Kommunikationsbranche, angesichts des unmittelbar bevorstehenden 5G-Zeitalters sowie angesichts der raschen Entwicklung von mobilen Endgeräten und mobilen Internet-Diensten bestehen gegenwärtig erhöhte Herausforderungen in Hinblick auf die Performance mobiler Netze. Um die intelligente Ausgestaltung mit Hochgeschwindigkeit für die Kommunikation erreichen zu können, bedarf es mobiler Basisstationen höherer Verdichtung. Diese zahlreichen mobilen Basisstationen unterliegen Anforderungen bezüglich der Errichtungspositionen und weisen die Merkmale hoher Dünnheit, Miniaturisierung, einfacher Montage, einfacher Herstellung und hoher Funktionseigenschaften auf. Daher werden unaufhörlich miniaturisierte Basisstationsprodukte mit immer mehr Tiefenabdeckung, leichter Einrichtung und geringem Energieverbrauch hervorgebracht. Miniaturisierte auf Platten vorgesehene Blitzschutzvorrichtungen (im Folgenden kurz „SPD“ genannt) sind hierbei ein Teil davon.
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Es ist allgemein bekannt, dass bei früheren mobilen Basisstationen zumeist SPD mit Steckmontage auf Führungsschienen Verwendung finden, wobei diese SPD auf spannungsempfindlichen Widerständen, Funkenstrecken und Gasentladungsröhren beruhen und die Besonderheiten hoher Stromdurchleitungskapazität, Funktionsstatusanzeige und einfachen Wechsels aufweisen, wobei allerdings zugleich Beschränkungen hinsichtlich Konstruktion und Komponenten bestehen. Gleichzeitig sind enorme Abmessungen gegeben. Im Zuge der weiteren Entwicklung der Kommunikationsbranche wurden die SPD mit Einsteckmontage auf Führungsschienen allmählich durch PCB-montierte SPD kleinerer Abmessungen ersetzt. Bei den auf PCB gelöteten Produkten erfolgt nach wie vor die Anwendung einer Konzeption mit spannungsempfindlichen Widerständen und Gasentladungsröhren, wobei die Führungsschienen und der Basissockel entfallen. Die Praxis hat gezeigt, dass PCB-montierte SPD die Anforderungen an die Miniaturisierung erfüllen können. Im Zuge der Anwendung von Gleichstrom hoher Spannung in der Kommunikationsbranche besteht bezüglich der gegenwärtigen PCB-Montage infolge der durch die spannungsempfindlichen Widerstände und die Gasentladungsröhren als solcher gegebenen Beschränkungen die Anforderung, dass die Abmessungen der spannungsempfindlichen Widerstände für höhere Stromdurchleitung und höhere Betriebsspannung größer und dicker werden müssen, während die Abmessungen der Gasentladungsröhren ebenfalls eine Vergrößerung im Zuge des erhöhten Stromdurchleitung erfahren. Somit werden herkömmliche spannungsempfindliche Widerstände und Gasentladungsröhren den Anforderungen an eine Miniaturisierung nur schwerlich gerecht.
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Bei SPD mit PCB-Montage nach dem Stand der Technik handelt es sich um auf spannungsempfindlichen Widerständen und Gasentladungsröhren basierende Produkte, wobei die Fläche der spannungsempfindlichen Widerstände in proportionalem Verhältnis zur Stromdurchleitung steht, während die Dicke im proportionalen Verhältnis zur elektrischen Spannung steht. Bei höherer elektrischer Spannung und höherer Stromdurchleitung sind dickere und größere spannungsempfindliche Widerstände erforderlich, um die Anforderungen bezüglich der Parameter erfüllen zu können. Bei den Gasentladungsröhren handelt es sich normalerweise um Gasentladungsröhren mit Einzel-Funkenstrecke, deren hauptsächlicher Nachteil in Problemen bezüglich Bogenlöschung und der Unterbrechung von Folgestrom besteht. Bei Systemen mit Wechselstrom kann die Bogenlöschung normalerweise bei Wechselstrom über null durchgeführt werden. Bei Systemen mit Gleichstrom ist die Bogenspannung nach Durchleitung der Einzel-Funkenstrecke sehr gering (normalerweise nur über zehn Volt), so dass der Gleichstrom-Folgestrom nicht unterbrochen werden kann, was eine nachhaltige Durchleitung der Gasentladungsröhre bei geringem Widerstand bewirkt und Beschädigungen infolge von Überwärmung herbeiführt. Ein Stromkreis mit in Serie gekoppelten spannungsempfindlichen Widerständen und Gasentladungsröhren kann den Folgestrom unter gewissen Bedingungen unterbrechen, wobei die Fähigkeit zur Beständigkeit gegen elektrische Spannung und Stromdurchleitung allerdings Beschränkungen bezüglich der Dicke und Fläche der spannungsempfindlichen Widerstände unterliegen, welche daher nicht mit zu kleinen Abmessungen vorgesehen sein dürfen.
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Basierend auf den erfolgten Erläuterungen und unter Berücksichtigung der komplexen Anschlussleitungen vor Ort sind bei dem Stromkreis der Blitzschutzvorrichtung mit Zwischenelektrode zwischen sämtlichen elektrischen Leitern sämtlich zwei symmetrisch vorgesehene Blitzschutzteile in Serie gekoppelt vorgesehen, wobei dies für SPD bei Wechsel- und Geleichstromsystemen immer bedeutender ist. Daher besteht für die Kommunikationsbranche die Anforderung, dass durch die SPD in Umgebungen mit kleinen Abmessungen die Anforderungen bezüglich vergleichsweise hoher Stromdurchleitung, vergleichsweise hoher elektrischer Betriebsspannung, Symmetrie der Anschlussleitungen (dies bedeutet, dass L/+/N- austauschbar vorgesehen sind), Funktionsanzeige und Anwendung für Wechsel- und Gleichstromsysteme besser erfüllt werden.
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Inhalt der Erfindung:
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Zur Lösung des vorstehend aufgeführten technischen Problems besteht die Zielsetzung der vorliegenden technischen Konzeption in der Überwindung dieser Probleme durch die Entwicklung einer Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken, wobei Mehrfach-Funkenstrecken unterschiedlicher Abmessungen zu einer Y-förmigen symmetrischen Struktur angeordnet werden, wobei jeder gebildete Stromrückkreis zwischen den mehreren Gruppen kleiner Mehrfach-Funkenstrecken und der Gruppe großer Mehrfach-Funkenstrecken in Serie gekoppelte Stromkreise umfasst, wobei Verbindung zu einem von elektrischen Kapazitäten gebildeten Auslösungsstromkreis und Zusammenwirken mit einer Doppel-Freigabevorrichtung besteht, so dass schnelle thermische Freigabe und Unterbrechung, Statusanzeige im Sichtfenster und Verpolungsschutzfunktion verwirklicht werden. Es erfolgt eine effektive Lösung des Problems, wie auf einer PCB-Platte das Vorsehen von superdünnen und superkleinen Anwendungen mit hoher Stromdurchleitung, universelle Anwendung für Wechsel- und Gleichstrom, Vermeidung von Folgestrom und Verpolung sowie Bestehen einer Funktionsanzeige verwirklicht werden können, so dass eine bessere Eignung für die Anforderungen an den Blitzschutz bei moderner Kommunikation besteht.
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Die Zielsetzung der vorliegenden technischen Konzeption wird durch die nachstehend aufgeführte technische Lösung verwirklicht:
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Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken, umfassend ein Außengehäuse, einen Basissockel, einen elektrischen Leiter L/+/N/-, eine kleine Mehrfach-Funkenstrecke, eine große Mehrfach-Funkenstrecke, einen Schutzerdungsleiter PE, eine Schraube, eine Auslösungsleiterplatte, ein Klemmhalteteil, eine Trennplatte, eine Feder, ein Freigabeteil und einen elektrischen Streifen, wobei die vorstehend bezeichnete kleine Mehrfach-Funkenstrecke und die große Mehrfach-Funkenstrecke jeweils von der Elektrode der kleinen Funkenstrecke und der kleinen Isolationsplatte, der Elektrode der großen Funkenstrecke und der großen Isolationsplatte gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch Schichtung mehrerer Gruppen kleiner Mehrfach-Funkenstrecken und eine Gruppe entsprechender großen Mehrfach-Funkenstrecken gebildete Y-förmige Schichtstruktur auf dem Basissockel montiert ist, wobei eine an der Schnittstelle zwischen der Elektrode der großen Funkenstrecke und der Elektrode der kleinen Funkenstrecke beziehungsweise zwischen den entsprechenden Isolationsplatten befindliche Elektrode der großen Funkenstrecke eine Zwischenelektrode bildet, wobei an beiden Seiten der vorstehend bezeichneten kleinen Mehrfach-Funkenstrecke und der entsprechenden großen Mehrfach-Funkenstrecke ein Klemmhalteteil vorgesehen ist, wobei der obere Teil eine Auslösungsleiterplatte aufweist, wobei der vorstehend bezeichnete elektrische Leiter L/+/N/- und der vorstehend bezeichnete Schutzerdungsleiter PE mittels einer Schraube an beiden Enden des Klemmhalteteils befestigt sind, wobei durch die Trennplatte, die Feder, das Freigabeteil und den elektrischen Streifen eine Freigabevorrichtung gebildet ist, wobei das mit einer Gleitrille versehene Freigabeteil mittels einer Klemme an einem Ende des Klemmhalterungsteils befestigt ist, wobei mehrere Federn nach Kompression in die Gleitrille des Freigabeteils einfassen, wobei in dem vorstehend bezeichneten Freigabeteil ein entsprechender elektrischer Streifen vorgesehen ist, wobei zwischen dem elektrischen Streifen und dem Freigabeteil außerdem die Trennplatte vorgesehen ist, wobei ein Ende des vorstehend bezeichneten elektrischen Streifens unter Verwendung von Niedrigtemperatur-Lötzinn mit dem elektrischen Leiter L/+/N/- verlötet ist, während das andere Ende aus dem Elektrodenanschluss-Pin geführt ist, wobei die vorstehend bezeichnete Auslösungsleiterplatte mittels Schraube an dem Stützteil des Basissockels befestigt ist, wobei der vorstehend bezeichnete elektrische Leiter L/+/N/- mit der Oberfläche der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke einen thermischen Freigabepunkt der Lötverbindung bildet, wobei, nachdem an irgendeinem Betriebsstromrückkreis zwischen dem vorstehend bezeichneten elektrischen Leiter L/+/N/- und dem Schutzerdungsleiter PE eine Überlast zu übermäßiger Erwärmung führt, die Wärme an den thermischen Freigabepunkt der Lötverbindung übertragen wird, wobei nach Erreichen der Schmelzpunkttemperatur des thermischen Freigabepunkts der Lötverbindung das Lötzinn des thermischen Freigabepunkts der Lötverbindung schmilzt und sich der vorstehend bezeichnete elektrische Streifen unter Wirkung von dessen Eigenelastizität von dem elektrischen Leiter L/+/N/- löst, wobei gleichzeitig die vorstehend bezeichnete Trennplatte unter Wirkung der Feder entlang der Gleitrille des Freigabeteils nach oben gleitet und den elektrischen Leiter L/+/N/- von dem elektrischen Streifen isoliert, wobei eine Unterbrechung und sichere Trennung des Stromkreises erfolgt und wobei an der Oberfläche des Außengehäuses außerdem eine Sichtfensteröffnung vorgesehen ist.
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Das vorstehend bezeichnete Freigabeteil umfasst ein Gehäuse in Form zweier symmetrischer Rillen mit versetztem Zentrum, wobei an den beiden Seitenflächen des Freigabeteils zwei halbkreisbogenförmige Gleitrillen vorgesehen sind, wobei mehrere Federn nach Kompression in die Gleitrille des Freigabeteils einfassen, wobei an der Außenseite der Gleitrille außerdem eine Klemme vorgesehen ist.
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Das vorstehend bezeichnete Klemmhalteteil weist eine U-förmige Rillengestalt auf, wobei an der Innenseite Luftspalte mit stufenförmigen Strukturen vorgesehen sind, wobei die beiden Enden des Klemmhalteteils Befestigungsschraubenöffnungen aufweisen, welche der Befestigung des elektrischen Leiters L/+/N/- dienen.
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Für eine weitere Zielsetzung der vorliegenden Erfindung sieht die technische Konzeption außerdem einen Stromkreisaufbau einer Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken vor:
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Stromkreisaufbau einer Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass durch den elektrischen Leiter L/+, den elektrischen Leiter N/- und den Schutzerdungsleiter PE sowie durch mehrere Strompfade der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke und einen Strompfad der großen Mehrfach-Funkenstrecke eine Stromkreisverbindung in Y-Form besteht und eine Zwischenelektrode gebildet ist, wobei zwischen dem vorstehend bezeichneten elektrischen Leiter L/+, dem elektrischen Leiter N/- und den mehreren Strompfaden der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke entsprechende Freigabevorrichtungsstrompfade vorgesehen sind, wobei jeder Stromrückkreis zwischen elektrischem Leiter L/+ bis elektrischem Leiter N/-, elektrischem Leiter L/+ bis Schutzerdungsleiter PE, elektrischem Leiter N/- bis Schutzerdungsleiter PE sämtlich die Durchführung der Überbrückung durch die Zwischenelektrode umfasst, so dass mehrere in Serie gekoppelte Stromkreise gebildet sind, wobei zwischen den Strompfaden der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke und dem Strompfad der großen Mehrfach-Funkenstrecke außerdem die durch die elektrischen Auslösungskapazitäten gebildeten und den elektrischen Leiter L/+ bis elektrischem Leiter N/-, den elektrischen Leiter L/+ bis Schutzerdungsleiter PE und den elektrischen Leiter N/- bis Schutzerdungsleiter PE umfassenden Auslösungsstromkreise umfasst sind.
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Die technische Konzeption nach der vorliegenden Erfindung bietet die folgenden Vorteile:
- 1. Die vorliegende technische Konzeption sieht für eine Blitzschutzvorrichtung im Schaltertyp das Prinzip einer Konzeption mit Elektroden der Mehrfach-Funkenstrecken und deren Funkenstrecken vor. Es erfolgt die Nutzung von Besonderheiten wie geringer Kosten, einfacher Herstellung, Beständigkeit gegen hohe Temperaturen usw. der Elektroden der Funkenstrecken unter angemessener Anpassung der Parameter der Mehrfach-Funkenstrecken, so dass ein Stoßwellenschutz gegen unterschiedliche elektrische Spannungsklassen ohne Auftreten von Folgestrom verwirklicht werden kann.
- 2. Innerhalb der Blitzschutzvorrichtung erfolgt eine Konzeption mit Mehrfach-Funkenstrecken unterschiedlicher Abmessungen, also großer und kleiner Mehrfach-Funkenstrecken, wobei ein Y-förmiger symmetrischer Stromkreis vorgesehen ist, wobei zwischen L/+ und N/- sowie jeweils bei L/+ und N/- gegen Erde zwischen jedem Leiter jeweils eine serielle Kopplung zweier Mehrfach-Funkenstrecken vorgesehen ist. Nach der Durchleitung jeder Mehrfach-Funkenstrecke sinkt die Bogenspannung um mehr als zehn Volt, wobei nach der Durchleitung mehrerer in Serie gekoppelter Mehrfach-Funkenstrecken die Bogenspannung der gesamten Blitzschutzvorrichtung um mehr als das Doppelte des Standard-Spannungsbeständigkeitswerts der Mehrfach-Funkenstrecken sinkt. Nach Anliegen von elektrischer Spannung über der Standard-Betriebsspannung entsteht bei der Blitzschutzvorrichtung kein Folgestrom, so dass die Funktion von nicht bestehendem Folgestrom sowohl bei Wechsel- als auch bei Gleichstrom besteht. Gleichzeitig wird Verpolungsschutz bereitgestellt, was bedeutet, dass durch Verpolungsschutz von Plus und Minus und der stromführenden Leiter vermieden wird, dass infolge von Verpolung bei Anwendung oder Test Beschädigungen der Blitzschutzvorrichtung auftreten.
- 3. Bei der technischen Konzeption nach der vorliegenden Erfindung erfolgt die Konzeption eines Stromkreises mit Y-förmiger symmetrischer Anordnung sowie einer symmetrischen Doppel-Freigabevorrichtung. Bei Überwärmung der Blitzschutzvorrichtung und Verschlechterung der Funktionseigenschaften beziehungsweise bei Beschädigung kann die genannte Freigabevorrichtung bewirken, dass die Blitzschutzvorrichtung vom Stromkreis getrennt wird, wobei das Signal der thermischen Freigabevorrichtung über die Gehäuseoberfläche in einem Sichtfenster als Warnhinweissignal ausgegeben wird. Es ist eine schnelle thermische Freigabe mit Unterbrechung mit Statusanzeigefunktion in einem Fenster vorgesehen.
- 4. Bei der technischen Konzeption nach der vorliegenden Erfindung sind die Ausgabe-Pins PCP-verlötet vorgesehen, so dass die Anforderungen an die Integration, Miniaturisierung und Serienherstellung mit Lötverbindung erfüllt werden. Das gesamte Produkt ist von vergleichsweise kleinem Volumen, starker Stromdurchleitungskapazität, schnellem Starten des Stromkreises und hoher Empfindlichkeit bei superkleiner und superdünner Konzeption.
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Nachstehend aufgeführt erfolgt anhand der beigefügten Abbildungen zu den praktischen Ausführungsbeispielen eine weitere Erläuterung konkreter praktischer Ausführungsbeispiele, um ein besseres Verständnis der vorliegenden technischen Konzeption der zu ermöglichen.
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Erläuterung der Abbildungen:
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Bei handelt es sich um eine Darstellung der Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken gemäß der vorliegenden technischen Konzeption nach erfolgter Montage.
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Bei handelt es sich um die Darstellung der Montage der Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken gemäß der vorliegenden technischen Konzeption.
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Bei handelt es sich um eine Darstellung der Konstruktion der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke der Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken gemäß der vorliegenden technischen Konzeption.
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Bei handelt es sich um eine Darstellung der Konstruktion der großen Mehrfach-Funkenstrecke der Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken gemäß der vorliegenden technischen Konzeption.
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Bei handelt es sich um die Darstellung der Konstruktion des Freigabeteils der Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken gemäß der vorliegenden technischen Konzeption.
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Bei handelt es sich um eine Darstellung der Konstruktion des Klemmhalteteils der Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken gemäß der vorliegenden technischen Konzeption.
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Bei handelt es sich um eine Darstellung der Konstruktion der Trennplatte der Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken gemäß der vorliegenden technischen Konzeption.
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Bei handelt es sich um eine Darstellung des Prinzips des Stromkreisaufbaus der Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken gemäß der vorliegenden technischen Konzeption.
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Bei handelt es sich um eine erste Darstellung des Auslösungsstromkreises des Stromkreisaufbaus der Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken gemäß der vorliegenden technischen Konzeption.
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Bei handelt es sich um eine zweite Darstellung des Auslösungsstromkreises des Stromkreisaufbaus der Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken gemäß der vorliegenden technischen Konzeption.
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Bei handelt es sich um eine dritte Darstellung des Auslösungsstromkreises des Stromkreisaufbaus der Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken gemäß der vorliegenden technischen Konzeption.
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Bei handelt es sich um eine Darstellung des Betriebsprinzips des Auslösungsstromkreises des Stromkreisaufbaus der Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken gemäß der vorliegenden technischen Konzeption.
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Praktische Ausführungsbeispiele
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Wie in den - gezeigt, ist bei der Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken eine durch Schichtung mehrerer Gruppen kleiner Mehrfach-Funkenstrecken 4 und einer Gruppe großer Mehrfach-Funkenstrecken 5 gebildete Y-förmige Schichtstruktur auf dem Basissockel 2 montiert, wobei die vorstehend bezeichnete kleine Mehrfach-Funkenstrecke 4 und die große Mehrfach-Funkenstrecke 5 jeweils von der Elektrode der kleinen Funkenstrecke 41 und der kleinen Isolationsplatte 42, der Elektrode der großen Funkenstrecke 51 und der großen Isolationsplatte 52 gebildet sind, beziehungsweise die zwischen den entsprechenden Isolationsplatten befindliche Elektrode der großen Funkenstrecke 51 eine Zwischenelektrode 51' bildet, wobei ein Paar von U-förmigen isolierenden Klemmhalteteilen 9 die mehreren Gruppen kleiner Mehrfach-Funkenstrecken 4 und die eine Gruppe großer Mehrfach-Funkenstrecken 5 befestigt, wobei innerhalb des Klemmhalteteils 9 eine stufenförmige Strukturrille 91 vorgesehen ist, wobei die beiden Enden des vorstehend bezeichneten Klemmhalteteils 9 Befestigungsschraubenöffnungen aufweisen, wobei oben an der großen Mehrfach-Funkenstrecke 5 und der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke 4 außerdem eine Auslösungsleiterplatte 8 vorgesehen ist, wobei die vorstehend bezeichneten elektrischen Leiter L/+/N/- 3 und der Schutzerdungsleiter PE 6 durch die Schraube 7 an beiden Enden des Klemmhalteteils 9 befestigt sind, wobei durch die Trennplatte 10, die Feder 11, das Freigabeteil 12 und den elektrischen Streifen 13 eine Freigabevorrichtung gebildet ist, wobei das an beiden Seiten mit einer Gleitrille versehene Freigabeteil 12 mittels einer Klemme 31 der Seitenwand an einem Ende des Klemmhalterungsteils 9 befestigt ist, wobei mehrere Federn 11 nach Kompression in die Gleitrille 32 des Freigabeteils 12 einfassen, wobei in dem vorstehend bezeichneten Freigabeteil 12 ein entsprechender elektrischer Streifen 13 vorgesehen ist, wobei zwischen dem elektrischen Streifen 13 und dem Freigabeteil 12 außerdem die Trennplatte 10 vorgesehen ist, wobei ein Ende des vorstehend bezeichneten elektrischen Streifens 13 unter Verwendung von Niedrigtemperatur-Lötzinn mit dem elektrischen Leiter L/+/N/- 3 verlötet ist, während das andere Ende aus dem Elektrodenanschluss-Pin geführt ist, wobei die vorstehend bezeichnete Auslösungsleiterplatte 8 mittels Schraube an dem Stützteil des Basissockels 2 befestigt ist, wobei der vorstehend bezeichnete elektrische Leiter L/+/N/- 3 mit der Oberfläche der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke 4 einen thermischen Freigabepunkt der Lötverbindung bildet, wobei, nachdem an irgendeinem Betriebsstromrückkreis zwischen dem vorstehend bezeichneten elektrischen Leiter L/+/N/- 3 und dem Schutzerdungsleiter PE 6 eine Überlast zu übermäßiger Erwärmung führt, die Wärme an den thermischen Freigabepunkt der Lötverbindung übertragen wird, wobei nach Erreichen der Schmelzpunkttemperatur des thermischen Freigabepunkts der Lötverbindung das Lötzinn des thermischen Freigabepunkts der Lötverbindung schmilzt und sich der vorstehend bezeichnete elektrische Streifen 13 unter Wirkung von dessen Eigenelastizität von dem elektrischen Leiter L/+/N/- 3 löst, wobei gleichzeitig die vorstehend bezeichnete Trennplatte 10 unter Wirkung der Feder entlang der Gleitrille 32 des Freigabeteils 12 nach oben gleitet und den elektrischen Leiter L/+/N/- 3 von dem elektrischen Streifen 13 isoliert, wobei eine Unterbrechung und sichere Trennung des Stromkreises erfolgt und wobei an der Oberfläche des Außengehäuses 1 außerdem eine Sichtfensteröffnung vorgesehen ist, wobei die Darbietung eines roten Warnhinweises anzeigt, dass Wirkungsverlust mit erforderlichem Austausch besteht.
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Weiter ist vorgesehen, dass für das Außengehäuse 1, den Basissockel 2 und das Freigabeteil 12 sämtlich Isolationsmaterial der industriellen Brandschutzklasse verwendet wird, weil solches Material vielfältige Formbarkeit sowie Stoßfestigkeit aufweist und gleichzeitig bei der Verwendung des Produkts gewährleistet ist, dass zwischen der Leiterplatte und den benachbarten elektronischen Komponenten die elektrische Spezifikation vollständiger Isolation gegeben ist.
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Bei dem Material für die vorstehend bezeichnete Elektrode der großen Funkenstrecke (51) und der Elektrode der kleinen Funkenstrecke (41) handelt es sich um Graphit oder metallisches Material beziehungsweise um Metalllegierungsmaterial, wobei die Anzahl der vorstehend bezeichneten Elektroden der großen Funkenstrecke (51), der Elektroden der kleinen Funkenstrecke (41) sowie der entsprechenden großen Isolationsplatten (52) und kleinen Isolationsplatte (42) gemäß den Parametern oder den räumlichen Anforderungen angepasst werden kann.
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Bei dem vorstehend bezeichneten elektrischen Leiter L/+/N/- 3 handelt es sich um den stromführenden Leiter beziehungsweise den Nullleiter des Wechselstromkreises des Stromrückkreises, beziehungsweise handelt es sich um den Pluspol und Minuspol des Gleichstromkreises.
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Wie in gezeigt umfasst das vorstehend bezeichnete Freigabeteil 12 ein Gehäuse in Form zweier symmetrischer Rillen mit versetztem Zentrum, wobei an den beiden Seitenflächen des Freigabeteils 12 zwei halbkreisbogenförmige Gleitrillen 32 vorgesehen sind, wobei mehrere Federn 11 nach Kompression in die Gleitrille 32 des Freigabeteils 12 einfassen, wobei an der Außenseite der Gleitrille 32 außerdem eine Klemme 31 vorgesehen ist.
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Wie in gezeigt, weist das vorstehend bezeichnete Klemmhalteteil 9 eine U-förmige Rillengestalt auf, wobei an der Innenseite mehrere Luftspalte mit stufenförmigen Strukturrillen 91 verteilt sind, wobei die beiden Enden des Klemmhalteteils 9 Befestigungsschraubenöffnungen aufweisen, welche der Befestigung des elektrischen Leiters L/+/N/- 3 dienen.
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Zwischen der Auslösungsleiterplatte 8 und der großen Mehrfach-Funkenstrecke 5 sowie der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke 4 kann auf irgendeine Weise, wie durch eine elastische Metallplatte, eine Metallstiftleiste, einen Metallfederstift usw., die Verbindung verwirklicht werden, wobei die vorstehend bezeichnete Auslösungsleiterplatte 8 durch Verwendung einer Schraube 7 oder durch Nieten an dem Basissockel 2 befestigt ist.
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Am dem vorstehend bezeichneten Basissockel 2 ist ein Stützteil vorgesehen, wobei an den beiden Seitenflächen des Stützteils mehrere stufenförmige Rillen vorgesehen sind, wobei die vorstehend bezeichnete kleine Mehrfach-Funkenstrecke 4 durch entsprechendes Einfassen in die stufenförmige Rille befestigt ist und wobei an dem oberen Teil des Stützteils eine Schraubenöffnung vorgesehen ist.
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Wie in gezeigt, handelt es sich bei der vorstehend bezeichneten Trennplatte 10 um ein bogenförmiges Konstruktionsteil mit an beiden Seiten vorgesehenen Ösen, wobei hinter den Ösen befindlich außerdem eine Befestigungsstangenachse zur Montage der Feder 11 vorgesehen ist.
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An der Oberfläche des vorstehend bezeichneten Gehäuses 1 ist ein Sichtfenster vorgesehen, welches bei Wirkungsverlust einen roten Warnhinweisbereich darbietet.
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Basierend auf den erfolgten Erläuterungen betrifft die vorliegende Erfindung, wie in gezeigt, außerdem einen Stromkreisaufbau einer Universal-Blitzschutzvorrichtung für Wechsel- und Gleichstrom in symmetrischer Ausführung mit Mehrfach-Funkenstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass:
- durch den elektrischen Leiter L/+ 201, den elektrischen Leiter N/- 202 und den Schutzerdungsleiter PE 102 sowie durch mehrere Strompfade der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke (101, 101') und einen Strompfad der großen Mehrfach-Funkenstrecke 103 eine Stromkreisverbindung in Y-Form besteht und eine Zwischenelektrode 104 gebildet ist, wobei zwischen dem vorstehend bezeichneten elektrischen Leiter L/+ 201, dem elektrischen Leiter N/- 202 und den mehreren Strompfaden der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke (101, 101') entsprechende Freigabevorrichtungsstrompfade (105, 105') vorgesehen sind, wobei jeder Stromrückkreis zwischen elektrischem Leiter L/+ 201 bis elektrischem Leiter N/- 202, elektrischem Leiter L/+ 201 bis Schutzerdungsleiter PE 102, elektrischem Leiter N/- 201 bis Schutzerdungsleiter PE 102 sämtlich die Durchführung der Überbrückung durch die Zwischenelektrode 104 umfasst, so dass mehrere in Serie gekoppelte Stromkreise gebildet sind, wobei zwischen den Strompfaden der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke (101, 101') und dem Strompfad der großen Mehrfach-Funkenstrecke 103 außerdem die durch die elektrischen Auslösungskapazitäten (CL1-CLn, CPE1-CPEn, CN1-CNn) gebildeten und den elektrischen Leiter L/+ 201 bis elektrischem Leiter N/- 202, den elektrischen Leiter L/+ 201 bis Schutzerdungsleiter PE 102 und den elektrischen Leiter N/- 202 bis Schutzerdungsleiter PE 102 umfassenden Auslösungsstromkreise (301, 302, 303) umfasst sind.
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Wie in gezeigt, ist weiterhin eine erste Betriebsstromkreiskurve 110 vorgesehen, wobei im Falle einer elektrischen Überspannung und Überschreitung der Durchleitungsspannung von vorstehend bezeichnetem elektrischem Leiter L/+ 201 und elektrischem Leiter N/- 202 es zur Durchleitung zwischen dem elektrischen Leiter L/+ 201 und dem elektrischen Leiter N/- 202 kommt und ein Stromrückkreis mit Fluss von dem Punkt mit hohem elektrischem Potential zu dem Punkt mit niedrigem elektrischem Potential gebildet wird, wobei der elektrische Strom durch den elektrischen Leiter L/+ 201, den Freigabevorrichtungsstrompfad 105, den Strompfad der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke 101, die Zwischenelektrode 104, den Strompfad der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke 101', den Freigabevorrichtungsstrompfad 105' und den elektrischen Leiter N/- 202 fließt, wobei nunmehr die Blitzschutzvorrichtung die Überstromspannung innerhalb ihres ausgelegten Schutzniveaus hält, so dass die Vorrichtung ihre Schutzwirkung für elektrischen Leiter L/+ 201 bis elektrischen Leiter N/- 202 erfüllt.
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Wie in und gezeigt, sind eine zweite und dritte Betriebsstromkreiskurve 120, 120' vorgesehen. Bei elektrischer Überspannung zwischen dem vorstehend bezeichneten elektrischen Leiter L/+ 201, dem elektrischen Leiter N/- 202 und dem Schutzerdungsleiter PE 102, ebenso wie bei Durchleitung zwischen dem elektrischen Leiter L/+ 201, dem elektrischen Leiter N/-202 und dem Schutzerdungsleiter PE 102 der Stromrückkreiskreis von dem Punkt mit hohem elektrischem Potential zu dem Punkt mit niedrigem elektrischem Potential führt, wobei der elektrische Strom jeweils beziehungsweise gleichzeitig durch den elektrischen Leiter L/+ 201, den Freigabevorrichtungsstrompfad 105, den Strompfad der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke 101, die Zwischenelektrode 104, den Strompfad der großen Mehrfach-Funkenstrecke 103 und den Schutzerdungsleiter PE 102 fließt, Freigabevorrichtungsstrompfad 105' und den elektrischen Leiter N/- 202 fließt, beziehungsweise durch den elektrischen Leiter N/- 202, den Freigabevorrichtungsstrompfad 105', den Strompfad der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke 101', die Zwischenelektrode 104, den Strompfad der großen Mehrfach-Funkenstrecke 103 und den Schutzerdungsleiter PE 102 fließt, wobei die Blitzschutzvorrichtung gleichzeitig die Überstromspannung innerhalb ihres ausgelegten Schutzniveaus hält, so dass die Vorrichtung ihre Schutzwirkung für elektrischen Leiter L 201 bis Schutzerdungsleiter PE 102 und elektrischen Leiter N/-202 bis Schutzerdungsleiter PE erfüllt.
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Die erste Betriebsstromkreiskurve 110 sowie die zweite und dritte Betriebsstromkreiskurve 120, 120' können unabhängig voneinander oder gemeinsam auftreten.
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Weiter ist vorgesehen, dass zwischen den vorstehend bezeichneten Strompfaden der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke (101, 101') und dem Strompfad der großen Mehrfach-Funkenstrecke 103 außerdem ein aus mehreren elektrischen Auslösungskapazitäten bestehender Auslösungsstromkreis 303 zwischen elektrischem Leiter L/+ 201 bis elektrischem Leiter N/- 202, ein Auslösungsstromkreis 301 zwischen elektrischem Leiter L/+ 201 bis Schutzerdungsleiter PE 102 und ein Auslösungsstromkreis 302 zwischen elektrischem Leiter N/- 202 bis Schutzerdungsleiter PE 102 umfasst ist.
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Konkret ist vorgesehen, dass der vorstehend bezeichnete Auslösungsstromkreis 303 von elektrischem Leiter L/+ 201 und elektrischem Leiter N/- 202 aus den elektrischen Auslösungskapazitäten (CL1-CLn), der elektrischen Auslösungskapazität CPE1 an der Zwischenelektrode 104 und den elektrischen Auslösungskapazitäten (CL1-CLn) besteht, wobei der Auslösungsstromkreis 301 von elektrischem Leiter L/+ 201 und elektrischem Schutzerdungsleiter PE 102 aus den elektrischen Auslösungskapazitäten (CL1-CLn) und den elektrischen Auslösungskapazitäten (CPE1-CPEn) besteht, während der Auslösungsstromkreis 302 von elektrischem Leiter N/- 202 und Schutzerdungsleiter PE 102 aus den elektrischen Auslösungskapazitäten (CL1-CLn) und den elektrischen Auslösungskapazitäten (CPE1-CPEn) besteht.
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Weiter ist zu erwähnen, dass in die Auslösungsprinzipien für Auslösungsstromkreis 303 von elektrischem Leiter L/+ 201 und elektrischem Leiter N/- 202, Auslösungsstromkreis 301 von elektrischem Leiter L/+ 201 und elektrischem Schutzerdungsleiter PE 102 sowie Auslösungsstromkreis 302 von elektrischem Leiter N/- 202 und Schutzerdungsleiter PE 102 dargestellt sind.
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Hierbei sind zwischen den Schichtungen von Strompfad der großen Mehrfach-Funkenstrecke 103 und den Strompfaden der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke (101, 101') sämtlich Isolationsplatten vorgesehen, wobei die Dicke dieser Isolationsplatten die Durchschlagspannung der Funkenstrecken bestimmt. Gleichzeitig erfolgt hinsichtlich der Spannungsverteilung zwischen der elektrischen Kapazität und der elektrischen Auslösungskapazität jeder Isolationsplatte normalerweise eine Konzeption, bei der die elektrische Kapazität zwischen jeder Isolationsplatte einige bis einige zig pF beträgt. Die Auswahl der elektrischen Auslösungskapazität von über dem zehnfachen der elektrischen Kapazität der Isolationsplatten bewirkt, dass die Isolationsplatten mindestens 90 % der elektrischen Spannung ableiten. Bei elektrischer Überspannung zwischen dem vorstehend bezeichneten elektrischen Leiter L/+ 201 und dem elektrischen Leiter N/- 202, dem elektrischen Leiter L/+ 201 und dem Schutzerdungsleiter PE 102 sowie dem elektrischen Leiter N/- 202 und dem Schutzerdungsleiter PE 102 kann die elektrische Spannung zwischen der elektrischen Kapazität der Elektrode der Mehrfach-Funkenstrecke 701 und der Elektrode der Mehrfach-Funkenstrecke 702 sowie der Auslösungskapazität C1 ansteigen, wobei das Prinzip der in Serie gekoppelten Stromkreise zur Spannungsaufteilung eine geringe elektrische Kapazität mit hoher Spannungsaufteilung bewirkt. Bei hoher elektrischer Kapazität und geringer Spannungsaufteilung erfolgt eine Konzentration der Überspannung zwischen der Elektrode der Mehrfach-Funkenstrecke 701 und der Elektrode der Mehrfach-Funkenstrecke 702. Wenn eine elektrische Spannung mit Durchschlagen der Isolationsplatte erreicht ist, erfolgt Durchschlagen mit Stromdurchleitung zwischen der Elektrode der Mehrfach-Funkenstrecke 701 und der Elektrode der Mehrfach-Funkenstrecke 702. Die elektrische Spannung des Hauptstromkreises wird zwischen der Elektrode der Mehrfach-Funkenstrecke 702, der Elektrode der Mehrfach-Funkenstrecke 703 und der elektrischen Auslösungskapazität C2 übertragen. Ebenso erfolgt Stromdurchleitung zwischen der Elektrode der Mehrfach-Funkenstrecke 702 und der Elektrode der Mehrfach-Funkenstrecke 703 usw., bis Stromdurchleitung zwischen elektrischem Leiter N/-1 und der Elektrode der n Mehrfach-Funkenstrecke erfolgt. Die elektrische Spannung des Hauptstromkreises wird durch Isolation auf einem sicheren Niveau gehalten und auf diese Weise ist gewährleistet, dass jede Schutzunterleitung mehrere Funkenstrecken aufweist. Es ist allgemein bekannt, dass eine höhere Anzahl von Isolationsplatten eine größere Fähigkeit zur Unterbrechung von Folgestrom bedeutet, so dass bei ausreichender Anzahl von Schichten und Restspannung über der Systembetriebsspannung das Auftreten von Folgestrom vermieden werden kann.
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Gleichzeitig ist zur Gewährleistung der Unterbrechung von Überspannung und Überstrom sowie zur Ausgabe eines Warnsignals vorgesehen, dass zwischen dem vorstehend bezeichneten elektrischen Leiter L/+ 201, dem elektrischen Leiter N/- 202 und den mehreren Strompfaden der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke (101, 101') entsprechende Freigabevorrichtungsstrompfade (105, 105') vorgesehen sind, wobei unter Nutzung des Schmelzens nach Erreichen der Schmelzpunkttemperatur des bei den Freigabevorrichtungsstrompfaden (105, 105') an der Oberfläche der Strompfade der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke (101, 101') gebildeten thermischen Freigabepunkts der Lötverbindung die Freigabevorrichtungsstrompfade (105, 105') den elektrischen Leiter L/+ 201, den elektrischen Leiter N/- 202 und die mehreren Strompfade der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke (101, 101') zur thermischen Freigabe und zur Überstromfreigabetrennung veranlassen, so dass die Blitzschutzvorrichtung unverzüglich den Stromkreis unterbricht, eine Funktionsanzeige erfolgt und ein Kommunikationswarnsignal bereitgestellt wird.
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Schließlich ist zu erwähnen, dass es sich bei den vorstehend aufgeführten Erläuterungen lediglich um einen der konkreten Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung handelt. Im Verlauf der praktischen Anwendung können gemäß den konkreten Gegebenheiten äquivalente Komponenten gewählt werden, ohne eine Beschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung zu bedeuten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Außengehäuse
- 2
- Basissockel,
- 3
- Elektrischer Leiter L/+/N/-,
- 4
- Kleine Mehrfach-Funkenstrecke,
- 5
- Große Mehrfach-Funkenstrecke,
- 6
- Schutzerdungsleiter PE,
- 7
- Schraube,
- 8
- Auslösungsleiterplatte,
- 9
- Klemmhalteteil,
- 10
- Trennplatte,
- 11
- Feder,
- 12
- Freigabeteil,
- 13
- Elektrischer Streifen,
- 31
- Klemme,
- 32
- Gleitrille,
- 41
- Elektrode der kleinen Funkenstrecke,
- 42
- Kleine Isolationsplatte,
- 51
- Elektrode der großen Funkenstrecke,
- 52
- Große Isolationsplatte,
- 91
- Stufenförmige Strukturrille.
- 201
- Elektrischer Leiter L/+,
- 202
- Elektrischer Leiter N/-,
- (101, 101')
- Strompfade der kleinen Mehrfach-Funkenstrecke,
- 102
- Schutzerdungsleiter PE,
- 103
- Strompfad der großen Mehrfach-Funkenstrecke,
- 104
- Zwischenelektrode,
- (105, 105')
- Freigabevorrichtungsstrompfade,
- 110, 120, 120')
- Stromrückkreis,
- (301, 302, 303)
- Auslösungsstromkreis,
- (CL1-CLn, CPE1-CPEn, CN1-CNn, C1-CN/1)-
- Elektrische Auslösungskapazität,
- (701, 702, 703, 704, 705, 706)-
- Elektrode der Mehrfach-Funkenstrecke.
