DE10230827A1 - Spark gap capable of carrying lightning current - Google Patents

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DE10230827A1
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Jan Prof. Dr.-Ing. Meppelink
Michael Benzin
Jürgen Trinkwald
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Obo Bettermann GmbH and Co KG
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01T2/00—Spark gaps comprising auxiliary triggering means
    • H01T2/02—Spark gaps comprising auxiliary triggering means comprising a trigger electrode or an auxiliary spark gap
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/16—Overvoltage arresters using spark gaps having a plurality of gaps arranged in series

Abstract

A lightning conductive spark gap comprises a series of spark gaps (FS1-FSN) switched by impedances (C2-CN) giving successive through switching. The second and subsequent gaps are brought directly to a reference potential, reducing the voltage and at least one electrode has a switching trigger potential.

Description

Die Erfindung betrifft eine blitzstromtragfähige Funkenstrecke mit mehreren in Reihe geschalteten Funkenstrecken, wobei die Funkenstrecke aus n-Teilfunkenstrecken besteht, deren Lichtbogenbrennspannung durch Reihenschaltung der Teilfunkenstrecken auf den n-fachen Wert der Lichtbogenbrennspannung einer Teilfunkenstrecke gebracht ist, wobei die Teilfunkenstrecken mit Ausnahme der im Blitzstromereignisfall ersten ansprechenden Funkenstrecke durch Impedanzen beschaltet sind, so dass sie sukzessive durchschalten, wobei die zweite und die weiteren Funkenstrecken über die Impedanzen direkt an ein gemeinsames Bezugspotential, insbesondere an die freie Elektrode der letzten Funkenstrecke als Bezugselektrode gelegt sind, wobei ferner die Impedanzen vorzugsweise durch Kapazitäten gebildet sind.The invention relates to a spark gap capable of carrying lightning current with several spark gaps connected in series, the spark gap from n-part spark gaps exists, the arc voltage by series connection of Partial spark gaps at n times Arcing voltage of a partial spark gap brought is, the partial spark gaps with the exception of those in the event of lightning current first responsive spark gap are connected by impedances, so that they switch through successively, the second and the others Spark gaps over the impedances directly to a common reference potential, in particular to the free electrode of the last spark gap as a reference electrode are placed, wherein the impedances are preferably formed by capacitances are.

Eine derartige Funkenstrecke ist aus der DE 197 42 302 A1 sowie der DE 197 55 082 A1 bekannt.Such a spark gap is from the DE 197 42 302 A1 as well as the DE 197 55 082 A1 known.

Solche Blitzstromableiter mit Mehrfachfunkenstrecke haben sich in der Praxis bewährt, jedoch ergeben sich bei der Anwendung einige Nachteile.Such lightning arresters with multiple spark gaps have proven themselves in practice, however, there are some disadvantages to use.

Die Ansprechspannung kann nämlich bei Mehrfachfunkenstrecken nicht beliebig klein eingestellt werden. Der Grund hierfür ist das sukzessiver Durchzünden der einzelnen Teilfunkenstrecken der Mehrfachfunkenstrecke und die nach unten begrenzte Einstellung der Schlagweite der Teilfunkenstrecken der Mehrfachfunkenstrecke. Zudem ist die Abhängigkeit der Ansprechspannung von der Spannungssteilheit der anliegenden Spannung (auch als Stoßkennlinie bekannt) durch den Entladeverzug der Teilfunkenstrecken der Mehrfachfunkenstrecke bedingt.The response voltage can namely with multiple spark gaps cannot be set arbitrarily small. The reason for this is that successive ignition of the individual partial spark gaps, the multiple spark gap and the downward adjustment of the striking distance of the partial spark gaps the multiple spark gap. In addition, the response voltage is dependent the voltage steepness of the applied voltage (also as a surge characteristic known) by the discharge delay of the partial spark gaps of the multiple spark gap conditionally.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Blitzstromleiter gattungsgemäßer Art derart zu verbessern, dass die Ansprechspannung reduziert wird.Based on this state of the art the invention has for its object a lightning conductor of the generic type to improve in such a way that the response voltage is reduced.

Die Lösung ist in den Patentansprüchen angegeben.The solution is specified in the claims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den 2 bis 13 gezeigt und nachstehend näher erläutert.Embodiments of the invention are in the 2 to 13 shown and explained in more detail below.

In 1 ist eine Funkenstrecke gemäß Stand der Technik gezeigt.In 1 a spark gap according to the prior art is shown.

Die in 1 gezeigte Schaltung gemäß Stand der Technik weist eine Mehrfachfunkenstrecke mit einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Funkenstrecken FS1 bis FSN auf. Die Teilfunkenstrecken sind mit Ausnahme der im Blitzstromereignisfall ersten ansprechenden Funkenstrecke FS1 durch Impedanzen C2 bis CN beschaltet, so dass sie sukzessive durchschalten. Die zweite und die weiteren Funkenstrecken sind über die Impedanzen direkt an ein gemeinsames Bezugspotential B, beispielsweise an die freie Elektrode der letzten Funkenstrecke FSN als Bezugselektrode gelegt. Die Impedanzen C2 bis CN sind vorzugsweise durch Kapazitäten in Form von Kondensatoren gebildet. Parallel zu jeder Funkenstrecke ist noch eine Parallelkapazität CP1 bis CPN angegeben. Bei diesen Parallelkapazitäten handelt es sich um die Eigenkapazität jeder Funkenstrecke. Bei A ist der Anschluss der Funkenstrecke an einen Leiter eines Stromversorgungsnetzes oder dergleichen zu schützenden Leiter angegeben. Sofern eine solche Funkenstrecke zum Zwecke der Simulation des Ansprechverhaltens an einen Hybridgenerator angeschlossen wird, der üblicherweise zur Verifikation der Performance eines Blitzstromableiters verwendet wird, ergibt sich folgendes Bild. Der Hybridgenerator liefert im Leerlauf eine Blitzstoßspannung von 1,2/50 μs und bei durchgeschalteter Funkenstrecke einen Stoßstrom der Form 8/20 μs. Bei Anschluss des Hybridgenerators an die Funkenstrecke zeigt sich das sukzessive Ansprechen der Teilfunkenstrecke der Mehrfachfunkenstrecke. Nach dem vollständigen Durchzünden aller Teilfunkenstrecken der Mehrfachfunkenstrecke stellt sich an der Mehrfachfunkenstrecke der aus Anoden- und Kathodenfall aller Teilfunkenstrecken der Mehrfachfunkenstrecke gebildete Spannungsfall ein. Der Stromfluss durch die Mehrfachfunkenstrecke beginnt bereits bei der ersten Zündung der ersten Teilfunkenstrecke und ist durch die kapazitive Steuerung bestimmt. Der eigentliche Stoßstrom beginnt mit dem Durchzünden der gesamten Mehrfachfunkenstrecke.In the 1 The circuit shown according to the prior art has a multiple spark gap with a plurality of spark gaps FS1 to FSN connected in series. The partial spark gaps are connected by impedances C2 to CN, with the exception of the first spark gap FS1 that responds in the event of a lightning current, so that they switch through successively. The second and the further spark gaps are connected via the impedances directly to a common reference potential B, for example to the free electrode of the last spark gap FSN as the reference electrode. The impedances C2 to CN are preferably formed by capacitors in the form of capacitors. A parallel capacitance CP1 to CPN is specified in parallel with each spark gap. These parallel capacities are the intrinsic capacities of each spark gap. At A the connection of the spark gap to a conductor of a power supply network or the like conductor to be protected is specified. If such a spark gap is connected to a hybrid generator for the purpose of simulating the response behavior, which is usually used to verify the performance of a lightning current arrester, the following picture results. The idle generator delivers a lightning impulse voltage of 1.2 / 50 μs and a surge current of the form 8/20 μs when the spark gap is switched on. When the hybrid generator is connected to the spark gap, the successive response of the partial spark gap of the multiple spark gap becomes apparent. After all partial spark gaps of the multiple spark gap have fully ignited, the voltage drop formed on the multiple spark gap is formed from the anode and cathode case of all partial spark gaps of the multiple spark gap. The current flow through the multiple spark gap already begins with the first ignition of the first partial spark gap and is determined by the capacitive control. The actual surge current begins with the ignition of the entire multiple spark gap.

Die Ansprechspannung einer Mehrfachfunkenstrecke kann durch eine kleinere Schlagweite der Teilfunkenstrecken bis zu einer unteren Grenze reduziert werden, die durch die Toleranzen bei der Herstellung gegeben ist. Als Nebenbedingung ist dabei zu beachten, dass ein Blitzstromableiter ständig an der Netzspannung am Einbauort liegt und daher für die entsprechend vorgesehene Prüfwechselspannung ausgelegt werden muss.The response voltage of a multiple spark gap can be reduced by a smaller range of the partial spark gaps to be reduced to a lower limit by the tolerances is given in the manufacture. The constraint is too note that a lightning current arrester is constantly connected to the mains voltage on the Installation location is and therefore for the correspondingly provided AC test voltage must be interpreted.

Die Erfindung schlägt einen neuen Weg zur Absenkung der Ansprechspannung vor. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass mindestens eine, vorzugsweise alle Teilfunkenstrecken der Mehrfachfunkenstrecke durch Anlegen einer Triggerspannung an die Elektroden der Teilfunkenstrecken zum Durchschalten gebracht wird. Durch die entsprechende Triggerung kann die Ansprechspannung nahezu beliebig klein eingestellt werden, was für die Funktion der Mehrfachfunkenstrecke äußerst vorteilhaft ist.The invention strikes one new way to lower the response voltage. The essence of the invention consists in that at least one, preferably all, partial spark gaps the multiple spark gap by applying a trigger voltage to the Electrodes of the partial spark gaps is brought through. With the appropriate triggering, the response voltage can be almost can be set arbitrarily small, which is extremely advantageous for the function of the multiple spark gap is.

In den Patentansprüchen 2 bis 13 sind teils nebengeordnete Lösungen angegeben, die auf dem Prinzip gemäß Anspruch 1 beruhen.In claims 2 to 13 are partly secondary solutions specified, which are based on the principle of claim 1.

In 2 ist eine erste Realisierung der Erfindung gezeigt. Hierbei wird die Triggerspannung mit Hilfe einer parallel zur Mehrfachfunkenstrecke geschalteten Hilfsfunkenstrecke erzeugt, deren Ansprechspannung kleiner als die Ansprechspannung einer Teilfunkenstrecke der Mehrfachfunkenstrecke ist und eine flache Stoßkennlinie aufweist. Bei dem Schaltungsprinzip nach 2 erfolgt die Triggerung durch eine Hilfsfunkenstrecke HFS1 und Anschluss von Teilfunkenstrecken FS1 bis FSN über ein passives Netzwerk aus Widerständen W1 bis WN. Simuliert man bei einer solchen Schaltungsanordnung das Verhalten im Vergleich zu einer ungetriggerten Mehrfachfunkenstrecke an einem Hybridgenerator, so ist festzustellen, dass die Hilfsfunkenstrecke HFSl auf eine Ansprechspannung weit unterhalb der Ansprechspannung der Teilfunkenstrecken FS1 bis FSN eingestellt ist. Da diese Hilfsfunkenstrecke HFS1 jedoch keinen Blitzstrom führen muss, kann eine bekannte Edelgas gefüllte Funkenstrecke verwendet werden, die sich durch eine geringe Ansprechblitzstoßspannung von 700 Volt und eine flach verlaufende Stoßkennlinie auszeichnet. Nach dem Zünden der Hilfsfunkenstrecke HFS1 wird über die Strombegrenzungswiderstände W1 bis WN ein Spannungsimpuls gleichzeitig an die angeschlossenen Teilfunkenstrecken FS1 bis FSN geschaltet. Zwischen den Spannungsanschlüssen liegen immer zwei Teilfunkenstrecken FS. An der letzten Teilfunkenstrecke FSN, die gegen Bezugspotential oder Erdpotential geschaltet ist, liegt ebenfalls der Spannungsimpuls an. Die Steuerkondensatoren C2 bis CN werden über die Strombegrenzungswiderstände W1 bis WN aufgeladen. Hierdurch verlangsamt sich der Spannungsanstieg etwas. Zudem wird hierdurch aber das Durchzündverhalten aufgrund der Stoßkennlinie der Teilfunkenstrecken FS1 bis FSN günstiger, was sich in einer geringeren Ansprechspannung zeigt. Dieser Effekt ist auch dadurch zu erkennen, dass hieraus eine größere Durchzündzeit der Mehrfachfunkenstrecke resultiert. Die Strombegrenzungswiderstände können so eingestellt werden, dass der Blitzstrom nicht über die Hilfsfunkenstrecke HFS1 fließt, sondern durch alle Teilfunkenstrecken FS1 bis FSN der Mehrfachfunkenstrecke.In 2 is a first realization of the Erfin shown. The trigger voltage is generated using an auxiliary spark gap connected in parallel to the multiple spark gap, the response voltage of which is smaller than the response voltage of a partial spark gap of the multiple spark gap and has a flat surge characteristic. According to the circuit principle 2 the triggering is carried out by an auxiliary spark gap HFS1 and connection of partial spark gaps FS1 to FSN via a passive network of resistors W 1 to W N. If the behavior compared to an untriggered multiple spark gap on a hybrid generator is simulated in such a circuit arrangement, it can be seen that the auxiliary spark gap HFS1 is set to a response voltage far below the response voltage of the partial spark gaps FS1 to FSN. Since this auxiliary spark gap HFS1 does not have to carry lightning current, a known noble gas-filled spark gap can be used, which is characterized by a low response lightning impulse voltage of 700 volts and a flat surge characteristic. After the auxiliary spark gap HFS1 has been ignited, a voltage pulse is simultaneously connected to the connected partial spark gaps FS1 to FSN via the current limiting resistors W 1 to W N. There are always two partial spark gaps FS between the voltage connections. The voltage pulse is also present at the last partial spark gap FSN, which is connected to the reference potential or ground potential. The control capacitors C2 to CN are charged via the current limiting resistors W 1 to W N. This slows down the voltage rise somewhat. In addition, however, this improves the ignition behavior due to the surge characteristic of the partial spark gaps FS1 to FSN, which is reflected in a lower response voltage. This effect can also be recognized from the fact that this results in a longer ignition time of the multiple spark gap. The current limiting resistors can be set so that the lightning current does not flow through the auxiliary spark gap HFS1, but through all partial spark gaps FS1 to FSN of the multiple spark gap.

In 3 ist die Schaltung nach 2 durch die zusätzliche Einschaltung eines Varistors oder mehrerer Varistoren V1, V2 ergänzt. Die Schaltung mehrerer Varistoren in Serienschaltung verringert die in der Serienschaltung wirksame Kapazität der Varistoren und wirkt sich demzufolge vorteilhaft auf die Spannungsverteilung bei Wechselspannung, insbesondere bei Prüfwechselspannung aus.In 3 is the circuit after 2 supplemented by the additional activation of a varistor or a plurality of varistors V 1 , V 2 . The connection of several varistors in series connection reduces the capacitance of the varistors effective in the series connection and consequently has an advantageous effect on the voltage distribution in the case of AC voltage, in particular in the case of AC test voltage.

In 4 ist eine Variante einer entsprechenden Schaltung gezeigt. Hierbei wird ein elektronischer Schwellwertschalter, vorzugsweise ein Schmitt-Trigger eingesetzt, der bei einem frei wählbaren Spannungswert den Schalttransistor T durchschaltet. Dadurch ist es möglich, auch Spannungen unterhalb der bei edelgas-gefüllten Funkenstrecken gegebenen Grenze von etwa 700 Volt zu schalten und die nachteiligen Wirkungen der Stoßkennlinie einer edelgasgefüllten Funkenstrecke zu vermeiden. Analog der Ausführungsform nach 2 und 3 sind auch hierbei wieder Strombegrenzungswiderstände und Steuerkapazitäten vorgesehen.In 4 a variant of a corresponding circuit is shown. Here, an electronic threshold switch, preferably a Schmitt trigger, is used, which switches on the switching transistor T at a freely selectable voltage value. This makes it possible to switch voltages below the limit of approximately 700 volts for spark-gap filled with noble gas and to avoid the disadvantageous effects of the surge characteristic of a spark gap filled with noble gas. Analogous to the embodiment 2 and 3 current limiting resistors and control capacitors are again provided.

In 5 ist eine Weiterbildung dieser Schaltung gezeigt, wobei wiederum mehrere Varistoren V1, V2 eingeschaltet sind, wie in 5 ersichtlich. Die Verwendung mehrerer Varistoren in Serienschaltung verringert die in der Serienschaltung wirksame Kapazität der Varistoren und wirkt sich daher vorteilhaft auf die Spannungsverteilung bei Wechselspannung, insbesondere bei Prüfwechselspannung aus.In 5 A further development of this circuit is shown, with a plurality of varistors V 1 , V 2 again being switched on, as in FIG 5 seen. The use of several varistors in series connection reduces the capacitance of the varistors effective in the series connection and therefore has an advantageous effect on the voltage distribution in the case of AC voltage, in particular in the case of AC test voltage.

Bei den Ausführungsformen nach 4 und 5 erfolgt also eine Triggerung durch eine Anordnung eines Schwellwertschalters SW und eines Schalttransistors T über ein passives Netzwerk aus Widerständen (Strombegrenzungswiderständen).In the embodiments according to 4 and 5 So there is a trigger by an arrangement of a threshold switch SW and a switching transistor T via a passive network of resistors (current limiting resistors).

Bei dem Ausführungsbeispiel, welches in 6 dargestellt ist, erfolgt die Triggerung durch eine Hilfsfunkenstrecke HFS1 mit Impulstransformator TRA und Anschluss von Teilfunkenstrecken über ein passives Netzwerk aus Widerständen (Strombegrenzungswiderständen).In the embodiment which in 6 is shown, the triggering is carried out by an auxiliary spark gap HFS1 with pulse transformer TRA and connection of partial spark gaps via a passive network of resistors (current limiting resistors).

In 6 ist eine Schaltung mit einer Hilfsfunkenstrecke HFS1 gezeigt, deren Funktion bereits am Ausführungsbeispiel gemäß 2 erläutert wurde. Die Hilfsfunkenstrecke HFS1 ist hierbei in Serie mit einem Transformator TRA zur Erzeugung eines höheren Spannungsimpulses zur Triggerung der Teilfunkenstrecken FS1 bis FSN der Mehrfachfunkenstrecke geschaltet. Der Serienwiderstand im Zweig der Primärwicklung (in der Zeichnung oben rechts) des Transformators TRA dient zur Strombegrenzung und damit. zum Schutz des Transformators. Die Sekundärspannung der Sekundärwicklung (in der Zeichnung oben linke Wicklung) liegt in gleicher Weise wie bei den anderen Ausführungsbeispielen beschrieben, an den Teilfunkenstrecken FS1 bis FSN der Mehrfachfunkenstrecke an. Der Transformator TRA ist so geschaltet, dass die Polarität umgekehrt wird. Dies bedeutet, dass beim Zünden der Hilfsfunkenstrecke HFS1 bei einer positiven Spannung am Ausgang der Sekundärseite des Transformators TRA gegenüber Bezugspotential oder Erdpotential eine negative Spannung anliegt, die sich entsprechend vorteilhaft auf das Durchzünden der Teilfunkenstrecken der Mehrfachfunkenstrecke auswirkt.In 6 A circuit with an auxiliary spark gap HFS1 is shown, the function of which is already shown in the exemplary embodiment 2 was explained. The auxiliary spark gap HFS1 is connected in series with a transformer TRA for generating a higher voltage pulse for triggering the partial spark gaps FS1 to FSN of the multiple spark gap. The series resistance in the branch of the primary winding (top right in the drawing) of the transformer TRA serves to limit the current and thus. to protect the transformer. The secondary voltage of the secondary winding (left winding in the drawing above) is applied to the partial spark gaps FS1 to FSN of the multiple spark gap in the same way as described in the other exemplary embodiments. The transformer TRA is switched so that the polarity is reversed. This means that when the auxiliary spark gap HFS1 is ignited with a positive voltage at the output of the secondary side of the transformer TRA, there is a negative voltage with respect to reference potential or earth potential, which has a correspondingly advantageous effect on the ignition of the partial spark gaps of the multiple spark gap.

In 7 ist in Weiterbildung die Triggerung durch eine Hilfsfunkenstrecke HFS1 mit mehreren Impulstransformatoren TR1 bis TRN und Anschluss von Teilfunkenstrecken FS1 bis FSN über ein passives Netzwerk aus Widerständen W1 bis WN (Strombegrenzungswiderstände) gezeigt. Hierbei sind die Transformatoren TR1 bis TRN mit Ausnahme der ersten Teilfunkenstrecke FS1 an jeder Teilfunkenstrecke der Mehrfachfunkenstrecke angeordnet. Auch hier sind die Transformatoren TR1 bis TRN so geschaltet, dass die Polarität umgekehrt wird, das heißt beim Zünden der Hilfsfunkenstrecke HFS1 bei einer positiven Spannung liegt am Ausgang der Sekundärseite der Transformatoren TR1 bis TRN gegenüber Bezugspotential beziehungsweise Erdpotential eine negative Spannung an. Zwischen Hilfsfunkenstrecke HFS1 und dem Netzwerk von Transformatoren TR1 bis TRN ist noch ein Strombegrenzungswiderstand eingeschaltet.In 7 In a further development, triggering by an auxiliary spark gap HFS1 with several pulse transformers TR1 to TRN and connection of partial spark gaps FS1 to FSN via a passive network of resistors W 1 to W N (current limiting resistors) is shown. With the exception of the first partial spark gap FS1, the transformers TR1 to TRN are arranged on each partial spark gap of the multiple spark gap. Here too, the transformers TR1 to TRN are switched in such a way that the polarity is reversed, that is to say when the auxiliary spark gap HFS1 is ignited at one positive voltage there is a negative voltage at the output of the secondary side of the transformers TR1 to TRN compared to the reference potential or ground potential. A current limiting resistor is also connected between the auxiliary spark gap HFS1 and the network of transformers TR1 to TRN.

Eine weitere mögliche Schaltungsanordnung ist in 8 gezeigt. Hierbei erfolgt die Triggerung durch Hilfsfunkenstrecken HFS1 und HFS2 mit Erzeugung einer schwingenden Stossspannung und Anschluss von Teilfunkenstrecken FS1 bis FSN über ein passives Netzwerk aus Widerständen (Strombegrenzungswiderständen).Another possible circuit arrangement is in 8th shown. The triggering is carried out by auxiliary spark gaps HFS1 and HFS2 with generation of an oscillating surge voltage and connection of partial spark gaps FS1 to FSN via a passive network of resistors (current limiting resistors).

In 8 ist eine entsprechende Schaltung mit zwei Hilfsfunkenstrecken HFS1 und HFS2 gezeigt, die zur Erzeugung eines höheren Spannungsimpulses zur Triggerung der Teilfunkenstrecken FS1 bis FSN der Mehrfachfunkenstrecke dienen. Die anliegende Stromspannung an der Mehrfachfunkenstrecke zündet zunächst die Hilfsfunkenstrecke HFS1, die den Kondensator CS auflädt, bis die Zündspannung der Hilfsfunkenstrecke HFS2 erreicht ist. Dabei zündet die Hilfsfunkenstrecke HFS2 und schaltet den geladenen Kondensator CS über die Spule der Induktivität L auf den Kondensatore CB, an dem etwa die doppelte Spannung des Kondensators CS auftritt. Dadurch verbessert sich aufgrund der höheren Triggerspannung das Zündverhalten gegenüber der Schaltung beispielsweise nach 2.In 8th a corresponding circuit with two auxiliary spark gaps HFS1 and HFS2 is shown, which are used to generate a higher voltage pulse for triggering the partial spark gaps FS1 to FSN of the multiple spark gap. The current voltage present at the multiple spark gap initially ignites the auxiliary spark gap HFS1, which charges the capacitor CS until the ignition voltage of the auxiliary spark gap HFS2 is reached. The auxiliary spark gap HFS2 ignites and switches the charged capacitor C S via the inductor L coil to the capacitors C B , on which approximately twice the voltage of the capacitor C S occurs. This improves the ignition behavior compared to the circuit, for example, due to the higher trigger voltage 2 ,

In diesem Schwingkreis weist der Kondensator CS etwa die 10-fache Kapazität des Kondensators CB auf.In this resonant circuit, the capacitor C S has approximately 10 times the capacitance of the capacitor C B.

Bei der Schaltungsanordnung nach 9 kann auf die zweite Hilfsfunkenstrecke und den Kondensator CS verzichtet werden.With the circuit arrangement after 9 the second auxiliary spark gap and the capacitor C S can be dispensed with.

Analog kann auch bei der Schaltung gemäß 8 und 9 ein Schmitt-Trigger als Schwellwertschalter eingesetzt werden, der bei einem frei wählbaren Spannungswert den Schalttransistor durchschaltet, wodurch es möglich ist, auch Spannungen unterhalb der bei edelgasgefüllten Funkenstrecken gegebenen Grenze von etwa 700 Volt zu schalten und die nachteiligen Wirkungen der Stoßkennlinie einer edelgasgefüllten Funkenstrecke zu vermeiden.Analog can also be used in the circuit according to 8th and 9 a Schmitt trigger can be used as a threshold switch, which switches on the switching transistor at a freely selectable voltage value, which makes it possible to switch voltages below the limit of approximately 700 volts for spark gap filled with inert gas and to avoid the adverse effects of the surge characteristic of a spark gap filled with inert gas ,

Analog der Schaltung nach 7 ist gemäß 10 eine Anordnung von Transformatoren TR1 bis TRN vorgesehen, wobei die Triggerspannung jeweils an metallische Elektroden innerhalb der Isolierung zwischen den Elektroden einer jeden Teilfunkenstrecke FS1 bis FSN der Mehrfachfunkenstrecke angelegt wird. In 11 ist ein Beispiel für eine ähnliche Triggerschaltung mit Anschluss über Widerstände W1 bis WN an die metallische Elektrode innerhalb der Isolierung zwischen den Elektroden jeder Teilfunkenstrecken FS1 bis FSN der Mehrfachfunkenstrecke gezeigt.Analogous to the circuit 7 is according to 10 an arrangement of transformers TR1 to TRN is provided, the trigger voltage being applied to metallic electrodes within the insulation between the electrodes of each partial spark gap FS1 to FSN of the multiple spark gap. In 11 an example of a similar trigger circuit with connection via resistors W 1 to W N to the metallic electrode within the insulation between the electrodes of each partial spark gaps FS1 to FSN of the multiple spark gap is shown.

Der Aufbau einer solchen Funkenstrecke mit metallischer Triggerelektrode ist in 12 und 13 gezeigt. Die beiden Elektroden der Funkenstrecke FS sind mit E1 und E2 bezeichnet. Zwischen diesen ist eine Isolierung I angeordnet, innerhalb derer die metallische Triggerelektrode T angeordnet ist. An diese Triggerelektrode kann die entsprechende Triggerspannung angelegt werden. Im Ausführungsbeispiel sind die Elektroden E1 und E2 kreisrunde flache Scheiben, während die Isolierung I ein Ringkörper aus Isolierstoff ist und ebenso die metallische Triggerelektrode T ein metallisches Ringteil ist.The construction of such a spark gap with a metallic trigger electrode is shown in 12 and 13 shown. The two electrodes of the spark gap FS are designated E1 and E2. An insulation I is arranged between them, within which the metallic trigger electrode T is arranged. The corresponding trigger voltage can be applied to this trigger electrode. In the exemplary embodiment, the electrodes E1 and E2 are circular flat disks, while the insulation I is an annular body made of insulating material and the metallic trigger electrode T is also a metallic annular part.

Die Erfindung ist anhand der Ausführungsbeispiele verdeutlicht, wobei die Ausführungsbeispiele keine Beschränkung bedeuten. Hinsichtlich der bildlichen Darstellungen in den Ausführungsbeispielen wird darauf verwiesen, dass die entsprechende Schaltungsanordnung aus diesen zeichnerischen Darstellungen eindeutig ersichtlich ist, so dass eine weitergehende Erläuterung der Schaltung entbehrlich ist.The invention is based on the exemplary embodiments clarifies, the embodiments no limit mean. With regard to the pictorial representations in the exemplary embodiments reference is made to the corresponding circuit arrangement it can be clearly seen from these graphic representations, so a more detailed explanation the circuit is unnecessary.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Gesamtoffenbarung vielfach variabel.The invention is not limited to the exemplary embodiments limited, but variable in the context of the overall disclosure.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.All new, in the description and / or drawing disclosed individual and combination features are essential to the invention considered.

Claims (14)

Blitzstromtragfähige Funkenstrecke mit mehreren in Reihe geschalteten Funkenstrecken, wobei die Funkenstrecke aus n-Teilfunkenstrecken (FS) besteht, deren Lichtbogenbrennspannung durch Reihenschaltung der Teilfunkenstrecken (FS) auf den n-fachen Wert der Lichtbogenbrennspannung einer Teilfunkenstrecke gebracht ist, wobei die Teilfunkenstrecken (FS) mit Ausnahme der im Blitzstromereignisfall ersten ansprechenden Funkenstrecke (FS1) durch Impedanzen (C2-CN) beschaltet sind, so dass sie sukzessive durchschalten, wobei die zweite und die weiteren Funkenstrecken (FS2-FSN) über die Impedanzen direkt an ein gemeinsames Bezugspotential, insbesondere an die freie Elektrode der letzten Funkenstrecke (FSN) als Bezugselektrode gelegt sind, wobei ferner die Impedanzen (C2-CN) vorzugsweise durch Kapazitäten gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens an die Elektroden einer der Teilfunkenstrecken (FS1-FSN) eine Triggerspannung angelegt ist, mittels derer die Teilfunkenstrecke zum Durchschalten gebracht wird.Spark gap capable of carrying lightning current with several spark gaps connected in series, the spark gap consisting of n partial spark gaps (FS), the arc voltage of which is brought to n times the arcing voltage of a partial spark gap by connecting the partial spark gaps (FS) in series, the partial spark gaps (FS) being included Exception of the spark gap (FS1), which responds first in the event of a lightning current, is connected by impedances (C2-CN), so that they switch through successively, the second and the further spark gaps (FS2-FSN) via the impedances directly to a common reference potential, in particular to the free electrode of the last spark gap (FSN) are laid as a reference electrode, the impedances (C2-CN) preferably being formed by capacitances, characterized in that at least one trigger voltage is applied to the electrodes of one of the partial spark gaps (FS1-FSN) by means of of which the partial spark gap to Durc switch is brought. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Triggerspannung eine Hilfsfunkenstrecke (HFS1) parallel zur Mehrfachfunkenstrecke geschaltet ist, deren Ansprechspannung kleiner ist als die Ansprechspannung einer Teilfunkenstrecke (FS) der Mehrfachfunkenstrecke und die vorzugsweise eine flache Stoßkennlinie aufweist.Spark gap according to claim 1, characterized in that an auxiliary spark gap (HFS1) to generate the trigger voltage is connected in parallel to the multiple spark gap, the response voltage is less than the response voltage of a partial spark gap (FS) the multiple spark gap and preferably a flat shock characteristic having. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Triggerspannung ein Schwellwertschalter (SW), insbesondere ein Schmitt-Trigger, mit Schalttransistor (T) parallel zur Mehrfachfunkenstrecke geschaltet ist.Spark gap according to claim 1, characterized ge indicates that a threshold switch (SW), in particular a Schmitt trigger, with a switching transistor (T) is connected in parallel to the multiple spark gap to generate the trigger voltage. Funkenstrecke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchschaltspannung kleiner einstellbar ist, als die Ansprechspannung einer Teilfunkenstrecke der Mehrfachfunkenstrecke und keine Stoßkennlinie aufweist.Spark gap according to claim 3, characterized in that the switch-on voltage can be set smaller than the response voltage a partial spark gap of the multiple spark gap and no surge characteristic having. Funkenstrecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zur Hilfsfunkenstrecke (HFS1) ein Transformator (TRA) geschaltet ist.Spark gap according to claim 2, characterized in that a transformer (TRA) is connected in series with the auxiliary spark gap (HFS1) is. Funkenstrecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zur Hilfsfunkenstrecke (HFS1) mehrere Transformatoren (TR1-TRN) geschaltet sind, wobei mit Ausnahme der ersten Teilfunkenstrecke (FS1) parallel zu jeder Teilfunkenstrecke (FS2-FSN) der Mehrfachfunkenstrecke ein Transformator (TR1-TRN) geschaltet ist.Spark gap according to claim 2, characterized in that several transformers (TR1-TRN) in series with the auxiliary spark gap (HFS1) are switched, with the exception of the first partial spark gap (FS1) parallel to each partial spark gap (FS2-FSN) of the multiple spark gap a transformer (TR1-TRN) is connected. Funkenstrecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zur Hilfsfunkenstrecke (HFS1) ein Schwingkreis mit zwei Kondensatoren (CS, CB) und einer Spule (L) zur Erzeugung einer schwingenden Stoßspannung geschaltet ist, wobei in den Schwingkreis in Reihe zur Spule (L) eine zweite Hilfsfunkenstrecke (HFS2) geschaltet ist.Spark gap according to Claim 2, characterized in that an oscillating circuit with two capacitors (C S , C B ) and a coil (L) for generating an oscillating surge voltage is connected in series with the auxiliary spark gap (HFS1), the oscillating circuit being connected in series with the coil (L) a second auxiliary spark gap (HFS2) is connected. Funkenstrecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zur Hilfsfunkenstrecke (HFS1) ein Schwingkreis mit einer Spule (L) und einem Kondensator (CB) zur Erzeugung einer schwingenden Stoßspannung geschaltet ist.Spark gap according to Claim 2, characterized in that an oscillating circuit with a coil (L) and a capacitor (C B ) for generating an oscillating surge voltage is connected in series with the auxiliary spark gap (HFS1). Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Triggerspannung über Strombegrenzungswiderstände (W1-WN) an die Elektroden der Teilfunkenstrecken angelegt ist.Spark gap according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the trigger voltage is applied to the electrodes of the partial spark gaps via current limiting resistors (W 1 -W N ). Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilfunkenstrecke (FS) aus zwei Elektroden (E1, E2) und dazwischen angeordnetem Ring aus Isolationsmaterial (I) besteht, wobei in das Isolationsmaterial (I) eine vorzugsweise ringförmige und insbesondere metallische Triggerelektrode (T) eingebracht ist, an der die Triggerspannung anliegt.Spark gap according to one of claims 1 to 9, characterized in that a partial spark gap (FS) from two electrodes (E1, E2) and intermediate ring made of insulation material (I), wherein in the insulation material (I) a preferably annular and in particular metallic trigger electrode (T) is introduced which is the trigger voltage. Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Anschlüssen der Teilfunkenstrecken (FS1-FSN), an denen Triggerspannung anliegt, jeweils zwei Teilfunkenstrecken (FS) liegen.Spark gap according to one of claims 1 to 10, characterized in that between the connections the partial spark gaps (FS1-FSN) to which trigger voltage is applied, there are two partial spark gaps (FS). Funkenstrecke nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der letzten gegen Erdpotential oder Bezugspotential geschalteten Teilfunkenstrecke (FSN) Triggerspannung anliegt.Spark gap according to claim 11, characterized in that at the last one connected to earth potential or reference potential Partial spark gap (FSN) trigger voltage is present. Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zu dem die Triggerspannung erzeugenden Element mindestens ein Varistor (V1, V2) geschaltet ist.Spark gap according to one of claims 1 to 12, characterized in that at least one varistor (V 1 , V 2 ) is connected in series with the element generating the trigger voltage. Funkenstrecke nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Varistoren (V1, V2) in Serie geschaltet sind.Spark gap according to claim 13, characterized in that two varistors (V 1 , V 2 ) are connected in series.
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