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Tö schfunkenstrecke für Übersph nnungsableiter.
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Bei Uberspannungsableitern,
insbesondere für Niederspannung (Betriebsspannung etwa 250 bis 600 V) und Mittelspannung
(Betriebsspannung etwa 1 bis 30 kV) ist es erwünscht, daß der Stoffaktor möglichst
wenig über 1 liegt. Als Stoßfaktor bezeichnet man das Verhältnis der Ansprechstoßspannung
zur Ansprechwechselspa.nnung (bei Netzfrequenz), also den Ausdruck
Bei einem Niederspannungs-Ableiter für z.B. 300 V Betriebsspannung
soll die Ansprechstoßspannung Ua Stoß unter 2000 V liegen (bei einer Stoßwelle reit
einer Anstiegsdauer von flus und einer Halbwertsdauer von 501us). Die Ansprechwechselspannung
Ua`r soll möglichst nicht wesentlich niedriger als die Xnsprechstoßspannung sein,
da sie die Löschfähigkeit der Funkenstrecke bestimmt; die wiederkehrende Spannung
hat nämlich wegen des ohmschen Stromkreises die Niederfrequenz des NetOes, also
z.B. 50 lIz.
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Bei den üblichen Ableitern für Niederspannung (mit nur einer Löschfunkenstrecke)
liegt der Stoßfaktor f bei 1,3 bis 1,6, bei Mittelspannungs-Ableitern (mit mehreren
Löschfunkenstrekken) bei 1,2 bis 1,4. Das ist im Hinblick auf die erstrebte Schutzwirkung
unerwünscht hoch.
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Es ist bekannt, zwischen den Elektroden einer Löschfunkenstrecke eine
Isolierstoff-Ringscheibe anzuordnen, die in den von den Elektroden begrenzten Zwischenraum
hineinragt (z.B. S 1 013 351).
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Löschfunkenstrecke 'ür Uberspannungsableiter,
bei der zwischen zwei metallischen Elektroden eine Isolierstoff-Ringscheibe liegt,
die in den von den Elektroden begrenzten Zwischenraum hineinragt. Sie besteht darin,
daß die Isolierstoff-Ringscheibe beiderseits mit metallischen BclLigen versehen
ist, die von dem inneren Rand der Scheibe verschieden weit entfernt sind. Bei der
Löschfunkenstrecke nach der Er-
Findung besteht innerhalb des Elektroden-Zwischenrauaes
eine Gleitanordnung, die dadurch gebildet wird, daß auf den beiden Seiten der Isolierstoff-Ringscheibe
eine große metallische Fläche einer kleineren gegenüberliegt. Infolgedessen wird
bei Stoßbeanspruchung der,Zöschfunkenstrecke, deren Dauer und Steilheit einer Frequenz
von 10 bis 200 kHz entspricht, an der Isolierstoff-Ringscheibe eine Gleitentladung
erzeugt; durch die die Trennstrecke.vorionisiert und damit die Ansprechstoßspannung
herabgesetzt vrird. Bei der niedrigen Frequenz der vriederkehrenden Spannung entsteht
jedoch keine Gleitentladung, so daß die durch die Dimensionen der Funkenstrecke
bestimmte Ansprechwechselspannung unverändert bleibt. Die Erfindung ermöglicht es
daher, den Stoßfaktor des -Überspannungsableiters um 10 bis 30 ;% herabzusetzen
und damit die Schutzwirkung des Ableiters auf einfache Weise zu verbessern, und
zwar vregen der verbliebenen guten.Zöschfähigkeit ohne Einschränkung seiner Haltbar
keit .
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Die metallischen Beläge der Isolierstoff-Ringscheibe können als haftende
Beläge ausgebildet sein; sie können also z.B. auf die Isolierotoff-Ringscheibe aufgespritzt
(aufgeschoopt), aufgedruckt oder als Metallfolien aufgeklebt sein. Tran kann jedoch
auch die beiden Elektroden derart ausbildcn, daß sie selbst die unterschiedlichen
metallischen Beläge der Isolierstoff-Ringscheibe bilden. Zur Verstärkung der Gleitfunken
kann der von inneren Rand der Isolierstoff-Ringscheibe weiter -entfernte Belag nach
innen gerichtete Spitzen aufweisen. _
Die Figuren 1 bis 4 zeigen
Ausführungsbeispiele der Erfindung. In Figur 1 ist eine Löschfunkenstrecke nach
der Erfindung im Schnitt dargestellt. Die Löschfunkenstrecke umfasst zwei Elektroden
1 und 2, die aus -:massivem Metall, z.B. Kupfer oder Messing, bestehen; ihre Stirnflächen
sind symmetrisch ausgebildet. Der Funkenspalt liegt an der Stelle 3. Zwischen den
Elektroden 1 und 2 ist eine Isolierstoff-Ringscheibe 4 angeordnet. Die Scheibe 4
weist zwei ebenfalls ringförmige, metallische Beläge 5 und 6 auf, die mit den Elektroden
1 bzw. 2 in elektrischem Kontakt stehen. Eine Draufsicht auf die Isolierstoff-Ringscheibe
4 mit der oberen metallischen Belag 5 und der gestrichelt gezeichneten inneren Grenze
des unteren Belages 6 ist in Figur 2 dargestellt. -Die Beläge 5 und 6 können beispielsweise
aus I#letallfolien bestehen, die auf die Isolierstoff-Ringscheibe 4 aufgeklebt sind;
sie können aber auch aufgespritzt (aufgeschoopt) oder aufgedruckt sein. Wie aus
den Figuren 1 und 2 hervorgeht, ragt der innere Teil der Isolierstoff-Ringscheibe
in den von den Elektroden 1 und 2 gebildeten, freien Zwischenraum hinein. Aus den
Figuren ergibt sich ferner, daß der untere metallische Belag 6 eine geringere Entfernung
vorn. inneren Rand 4-a der Scheibe 4 hat als der obere Belag 5. Infolgedessen entsteht
bei einer Stoß-Beanspruchung der Löschfunkenstrecke, die einer Frequenz von etwa
10
bis 200 kHz entspricht, an dem inneren Teil der Isolierstoff-Ringscheibe 4 zwischen
den Belägen 5 und 6 eine Gleitentladung. Aus dieser Entladung dringen Tonen und
Photonen in den Funkenspalt 3, so daß die Funkenstrecke gezündet wird: Dabei iat=aie
Ansprechstoßspannung gegenüber demjenigen Viert, de.k sich ohne Vorionisierung allein
aus den Dimensionen des Funkenspaltes 3 ergeben-würde, erheblich herabgesetzt. Nach
Läschur@g der Funkenstrecke, die in an sich bekannter Weise. durch mit ihr in Reihe
liegende nichtlineare Widerstände bewirkt wird, wird die Löschfunkenstrecke durch
die wiederkehrende Spannung beansprucht, die die niedrige Netzfrequerz9
7,-B-
50 kHz, hat. Bei dieser Frequenz bildet sich zwischen den Re-'
lägen 5 und 6 keine Gleitentladung aus, so daß die Anspreohvrechselspannung hoch
bleibt. aus Figur 2 hervorgeht, kann der Belag 5 nach innen geriohtete Spitzen 5a
aufweisen, die die Gleitentladung frühzeitig einleiten und verstärken. Hei aec":
Ausführungsbeispiel nach den Figuren. 1 und -2 sind die Beläge 5 und 6 mit der Isolierstoff-Ringscheibe
4 durch Eaftung vereinigt. Demgegenüber zeigen die Figuren 3 und $ Ausführung sbeispiele,
bei denen die Beläge der IsolierStOff-Ring-Scheibe durch unsymmetrisch geformte
Elektroden gebildet sind. In Figur 3 sind die Elektroden mit 11 und 12, die zwischen
ihnen angeordnete Isolierstoff-Ringscheibe mit 13 bezeichnet.
Die
obere Elektrode 11 liegt an der leolierstoff-Ringscheibe 13 nür mit einer schmalen,
ringförmigen Fläche 11a an, die untere Elektrode 12 dagegen. mit einer breiten Ringfläche
12a. Infolgedessen ergeben. sich bei Stoß-Beanspruchung der Löschfunkenstrecke an
der Oberfläche der Isolierstoff-Ringscheibe 13 in der geschilderten Weise Gleitentladungen,
die die Ansprechstoßspannung herabsetzen. Die Elektroden 11 und 12 sind derart mit
verschiedenen Stirnflächen ausgebildet, daß sich oberhalb und unterhalb der dargestellten
Löschfunkenstrecke weitere Funkenstrecken in gleicher Anordnung unmittelbar anschließen
lassen. Figur 4 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Figur 5;. im Unterschied zu Figur
3 bestehen jedoch die Elektroden 15 und 16 nicht aus, massiven Metallscheiben mit
geprägten Stirnflächen, sondern aus gedrückten Blechen. Die Elektroden sind auch
hier derart ausgebildet, daß die an der Isolier stoff-Ringscheibe 13 anliegende
Elektrodenfläche 16a einen geringerer. Abstand vom innoren Rand der Scheibe 13 aufweist
als die anliegende Fläche 15a der oberen Elektrode 15. Die Funktion ist die gleiche
wie bei den vorher geschilderten Ausführungsbeispielen.