DE19543022C1 - Überspannungsschutzelement - Google Patents
ÜberspannungsschutzelementInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzelement
in Form einer Funkenstrecke mit zwei Elektroden mit
elektrischer Zuleitung und Ableitung und einer zwischen
diesen befindlichen Isolierschicht, die zwischen den
Elektroden der Funkenstrecke eine Überschlagstrecke bildet,
wobei die Isolierschicht aus einem Isolierstoff besteht.
Ein derartiges Überspannungsschutzelement ist
beispielsweise aus der DE 29 34 238 A1 oder auch aus der
DE 42 40 138 A1 bekannt.
Solche Überspannungsschutzelemente dienen zu dem Zweck,
beispielsweise Blitzströme oder andere
Überspannungsereignisse abzuleiten, wobei nach Erreichen
des Schutzpegels die im Stromimpuls enthaltene Energie
gezielt abzuleiten ist und die nachgeschalteten Anlagen
und Geräte somit geschützt sind. Der beim Ansprechen der
Funkenstrecke entstehende Netzfolgestrom soll im nächsten
Stromnulldurchgang sicher gelöscht werden. Dabei bestehen
sich zum Teil widersprechende Anforderungen. Zum einen
soll die Ansprechspannung der Funkenstrecke möglichst
niedrig sein, was in der Regel über einen kleinen Abstand
der Elektroden der Funkenstrecke voneinander erreicht
wird. Für die sichere Löschung des Kurzschlußstromes ist
eine möglichst hohe Brennspannung des Lichtbogens an der
Überschlagstrecke günstig, die aber am besten über einen
großen Elektrodenabstand realisiert werden kann, der aber
eine Erhöhung der Ansprechspannung zur Folge hat.
Aus der DE 41 41 682 A1 ist ein Überspannungsschutzelement
zur Ableitung von transienden Überspannungen bekannt,
bei dem zwei zylindrische Elektroden angeordnet sind.
Dabei ist die innere Elektrode von der äußeren Elektrode
mantelförmig umgeben und zwischen den Elektroden eine
Luftdurchschlagfunkenstrecke wirksam. Bei der dort
beschriebenen Ausführung sind die beiden Elektroden
exzentrisch zueinander angeordnet. Auch solche
Überspannungsschutzelemente dienen zum Schutz von
elektrischen und elektronischen Geräten gegen Überspannung.
In der angegebenen Druckschrift soll das
Überspannungsschutzelement im Bezug auf das Löschverhalten
verbessert werden. Bei der angegebenen Lösung mag eine
Verbesserung bezüglich des Löschverhaltens erreicht sein,
jedoch besteht nach einer gewissen Wanderungsstrecke der
Lichtbogen auf einem Fußpunkt, der so aufgeheizt wird,
daß er ständig genügend Elektronen freisetzt, so daß das
Löschverhalten ungünstig ist. Der endgültige Fußpunkt
wird in wenigen Microsekunden erreicht.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, ein Überspannungsschutzelement zu
schaffen, bei dem trotz niedriger Ansprechspannung ein
günstiges Löschverhalten erreicht wird.
Eine erste Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1
bezeichnet. Eine zweite Lösung dieser Aufgabe ist in
Anspruch 2 bezeichnet.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß
wesentliche Bedingungen für einen guten Überspannungsschutz
und für einen guten Ableiter folgende Bedingungen sind:
Niedrige Ansprechspannung, die mit kürzeren Stirnzeiten nicht wesentlich ansteigt
Löschen möglichst hoher Netzfolgeströme.
Niedrige Ansprechspannung, die mit kürzeren Stirnzeiten nicht wesentlich ansteigt
Löschen möglichst hoher Netzfolgeströme.
Ersteres kann erreicht werden, wenn die Funkenstrecke
als tatsächliche Gleitfunkenstrecke aufgebaut ist. Dazu
ist es erforderlich, auf der Oberfläche der Isolierstrecke
eine solche Ladungsverteilung zu erreichen, daß die
Kapazitäten von dem einem Leiter zu jedem Punkt der freien
Oberfläche mit der Entfernung abnehmend und wesentlich
kleiner sind als die Kapazität von diesem zum anderen
Leiter. Es bildet sich dann auf der Oberfläche der
Isolierung eine Ladungsverteilung aus, die eine wesentlich
niedrigere Überschlagspannung zur Folge hat als die bei
einer linearen Verteilung. Die Überschlagspannung nimmt
mit zunehmender Steilheit ab. Dies wird allerdings durch
die geringe Anzahl und statistischen Verteilung der freien
Ionen in der Luft zum Teil wieder aufgehoben oder sogar
überkompensiert. Eine solche Verteilung kann entweder
durch eine flache oder konzentrische Anordnung der
Elektroden und dazwischen befindlichen Isoliermaterial
mit hoher Dielektrizitätskonstante und hohem
Isolationswiderstand erreicht werden.
Bei einer Ausbildung der Elektroden als flache Scheiben
ist die Elektrode, die auf der Eingangsseite liegt, kleiner
im Durchmesser als die Scheibe aus Isoliermaterial. Diese
liegt auf einer größeren Scheibe als ausgangsseitige
Elektrode. Beim Auftreten einer Spannung teilt sich die
Spannung auf Luft und Isoliermaterial umgekehrt im
Verhältnis der Dielektrizitätskonstanten auf. Entlang
der Oberfläche des Isoliermaterials wird ein steiler
Gradient auftreten, der zum Überschlag führt.
Auch eine konzentrische Anordnung der Elektroden ist
möglich und unter Umständen vorteilhaft, wobei dann
anstelle der scheibenförmigen Elektroden stutzenartige
Elektroden vorgesehen sind und die Isolierstoffschicht
durch ein Rohrstück oder dergleichen gebildet ist.
Das Löschverhalten des Folgestromes hängt im wesentlichen
von der Kühlung des Lichtbogens bzw. dessen Fußpunkten
ab. Hilfreich ist auch eine Verlängerung des Bogens und
eine Aufteilung auf mehrere hintereinandergeschaltete
Lichtbögen, bei denen noch eine entsprechende
Vervielfachung des Kathodenfalles auftritt. Eine solche
Vielfachanordnung ist beispielsweise aus der Eingangs
bezeichneten Druckschrift bekannt.
Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen, bei denen nach
einer gewissen Wanderungsstrecke der Lichtbogen auf einem
bestimmten Fußpunkt steht, wird gemäß Erfindungsvorschlag
eine während der gesamten Dauer des Stromflusses
andauernde Wanderung des Fußpunktes erreicht. Gemäß
Erfindungsvorschlag sind vorzugsweise kreisrunde Elektroden
vorgesehen, bei denen die Länge des Lichtbogens etwa
konstant bleibt. Der erste Überschlag wird zwischen zwei
benachbarten Punkten der beiden Elektroden stattfinden,
dann aber schnell zu der Kante der zweiten Elektrode
wandern. Dort würde er stehenbleiben und während der
gesamten Stromflußzeit verbleiben. Der Fußpunkt würde
schon bei kleinen Strömen stark erhitzt, so daß viele
freie Elektronen in der Schaltstelle verbleiben, so daß
der Lichtbogen bei Wiederkehr der Netzspannung zünden
kann.
Der Erfindungsvorschlag geht dahin, ein Magnetfeld zu
erzeugen, welches eine Kraft auf den Stromfluß und damit
auf den Lichtbogen ausübt, die diesen zwingt, weiter zu
wandern. Bei der vorgeschlagenen konzentrischen Anordnung
der Elektroden würde der Lichtbogen um die entsprechende
Achse rotieren.
Um eine entsprechende Kraft zu erzeugen, muß ein Magnetfeld
in Richtung quer zum Stromfluß erzeugt werden. Dazu ist
vorgeschlagen, die Zu- bzw. Ableitung je in einem Bogen
von etwa 180° verlaufen zu lassen. Es kann auch eine
Verlaufsanordnung von 360° vorgesehen sein. Damit ergibt
sich im Zusammenwirken eine Spule mit einer Windung
(bei zwei 180° Windungen) von Zu- bzw. Ableitung oder
zwei Windungen, bei einem 360° Verlauf der Windungen von
Zu- und Ableitung. Das hierdurch entstehende Magnetfeld
hat eine Richtung im wesentlichen senkrecht zum Stromfluß
und übt auf ihn eine Kraft aus, die senkrecht zum
Lichtbogen und zum Magnetfeld steht. Bei der
vorgeschlagenen Anordnung wird der Lichtbogen um die Achse
der Elektrodenanordnung rotieren. Durch diese Bewegung
wird der Lichtbogen nicht nur gut gekühlt, sondern erhält
auch immer einen neuen Fußpunkt, der zur Freisetzung von
Elektronen aufgeheizt werden muß und dadurch dem Bogen
Energie entzieht.
Durch die Bildung von einer oder zwei Windungen entsteht
eine zusätzliche Induktivität und damit bei Stromänderung
ein Spannungsfall. Dieser wird aber bei den üblichen
Steilheiten kleiner sein als die Zündspannung, auf
jeden Fall kleiner als an den üblichen Anschlußleitungen.
Ob besser eine Spulenausbildung mit einer Windung oder
mit zwei Windungen (Zu- und Ableitungsverlauf über jeweils
180° oder 360°) vorteilhaft sind, kann bei einer
Optimierung der Kennwerte entschieden werden. Bei der
Ausbildung von zwei Windungen werden höhere
Bogengeschwindigkeiten und damit ein besseres
Löschverhalten bei hohen Strömen erzeugt. Bei der Anordnung
einer Windung bringt diese einen niedrigeren Spannungsfall.
Positive Ausbildungen des Überspannungsschutzelementes
können wie folgt vorgenommen werden. Bezüglich der
Gleitfunkenstrecke ist die Funkenstrecke als Gleitanordnung
ausgebildet, bei der die Isolierung zwischen den beiden
leitenden Elektroden eine Oberfläche hat, die nicht in
Richtung der kürzesten Verbindung zwischen den beiden
leitenden Teilen (Elektroden) liegt. Die Überschlagstrecke
kann radial, axial oder geneigt zur kürzesten Verbindung
ausgerichtet sein. Die Überschlagstrecke kann glatt oder
gestuft sein. Das Dielektrikum zwischen den beiden
leitenden Teilen (Elektroden) der Funkenstrecke kann eine
geeignet gewählte Dielektrizitätskonstante haben. Diese
kann je nach Anwendungsverhalten niedrig, mittel oder
auch hoch sein. Die Elektroden der Funkenstrecke sind
vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet. Sie können
auch so ausgebildet sein, daß der Überschlag
voraussichtlich an einer bestimmten Stelle gezündet wird.
Bezüglich der Löscheinrichtung ist vorteilhaft, daß der
nach der Zündung des Überschlages entstehende Lichtbogen
durch ein Magnetfeld von der Zündstelle zu anderen Punkten
der Elektroden bewegt wird. Durch die Bewegung wird er
stärker gekühlt, und es findet eine geringere Aufheizung
der Fußpunkte statt. Der Lichtbogen kann unmittelbar
zwischen den Elektroden brennen oder auch zwischen
Metallplatten, die mit den Elektroden der Funkenstrecke
verbunden sind. Diese Metallplatten können rund oder auch
polygonal sein, die runden Platten können gleichen oder
auch unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Ein
geeignetes Magnetfeld wird durch die geeignete Führung
der Anschlußleitungen erzeugt. Die Anschlußleitungen bilden
eine Magnetspule, wobei die so entstandene Spule aus einer
oder mehreren Windungen bestehen kann. Die Spule kann
ebenso wie das gesamte Überspannungsschutzelement in ein
Gehäuse eingebettet sein.
Das entsprechende Gehäuse ist vorzugsweise mit einer
Öffnung zum Austritt des durch den Lichtbogen erhitzten
Gases versehen. Die Austrittsöffnung kann vorzugsweise
gegen eine Montageplatte gerichtet sein, um Beschädigungen
der
Umgebung zu vermeiden. In die Austrittsöffnung können
vorteilhafter Weise Kühlbleche zur Kühlung des Gases
eingesetzt sein.
Diese und weitere vorteilhafte Ausbildungen werden durch
die in den Unteransprüchen angegebenen Besonderheiten
realisiert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 ein Überspannungsschutzelement in Seitenansicht;
Fig. 2 Einzelelemente des Überspannungsschutzelementes
in Draufsicht;
Fig. 3 bis 8 eine weitere Ausführungsform im
Mittellängsschnitt, in Draufsicht, im Quer
schnitt sowie in Einzelteilen.
In den Zeichnungen ist ein Überspannungsschutzelement
in Form einer Funkenstrecke mit zwei Elektroden 1, 2, 1′, 2′
mit elektrischer Zuleitung 3, 4, 3′, 4′ und einer zwischen
den Elektroden befindlichen Isolierschicht 5, 5′ gezeigt,
die zwischen den Elektroden der Funkenstrecke eine
Überschlagstrecke 6, 6′ bildet. Die Isolierschicht 5, 5′
besteht aus Isolierstoff mit geeigneter
Dielektrizitätskonstante.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 sind die
Elektroden 1, 2 als flache Scheiben ausgebildet, die unter
Zwischenanordnung der Isolierschicht 5 übereinander
angeordnet sind. Die eingangsseitige Elektrode 1 weist
eine kleinere Flächenabmessung als die ausgangsseitige
Elektrode 2 auf. Die Isolierschicht 5 überragt die
eingangsseitige Elektrode 1 in Richtung parallel zur
Flächenerstreckung und liegt hinter der ausgangsseitigen
Elektrode 2 zurück.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 bis 8 sind die
Elektroden 1′, 2′ als konzentrisch angeordnete Stutzen
ausgebildet, wobei der eingangsseitige Stutzen 1′ einen
im Querschnitt kleiner bemessenen Mantel als der
ausgangsseitige Stutzen 2′ aufweist. Der eingangsseitige
Stutzen 1′ ist mit seinem freien Stirnende in den Hohlraum
zielend gerichtet, der von dem ausgangsseitigen Stutzen
2′ umgeben ist. Zwischen den Stutzen (1′, 2′) ist die
Isolierschicht 5′ angeordnet, die den Innenmantel des
größeren Stutzens (2′) abdeckt und dessen freies
Stutzenende, das zum anderen Stutzen (1′) gerichtet ist,
überragt sowie das Stirnende und einen Teil der axialen
Erstreckung des Außenmantels des kleineren Stutzens (1′)
abdeckt. Auf diese Weise ist die Funkenstrecke als
Gleitanordnung ausgebildet, bei der die Isolierschicht
5 bzw. 5′ als Unterbrechung der kürzesten geradlinigen
Verbindung zwischen den Elektroden 1, 2 bzw. 1′, 2′ liegt.
Wie insbesondere aus den Fig. 2, 4 und 5 ersichtlich,
ist die elektrische Zuleitung 3, 3′ und die elektrische
Ableitung 4, 4′ jeweils bogenförmig parallel zu den
scheibenförmigen Elektroden 1, 2 (mit Luftspalt zu diesen)
oder um die Mittelachse der stutzenförmigen Elektroden
1′, 2′ (ebenfalls mit Luftspaltabstand) geführt und jeweils
an die zugehörige Elektrode 1 bzw. 2 oder 1′ bzw. 2′
angeschlossen. Hierdurch entsteht bei Stromdurchfluß durch
Zu- und Ableitung 3, 4 bzw. 3′, 4′ um den jeweiligen Leiter
ein Magnetfeld, mittels dessen der im Überspannungsfall
auftretende Lichtbogen in eine Wanderungsbewegung entlang
der umlaufenden Überschlagszone der Isolierschicht 5
versetzt wird.
Die scheibenförmigen Elektroden 1, 2 und die dazwischen
befindliche Isolierschicht 5 sind sämtlich als etwa
konzentrische Kreisscheiben ausgebildet. Bei der
Ausführungsform nach Fig. 3 bis 8 sind die als Stutzen
ausgebildeten Elektroden 1′, 2′ als Rohrabschnitte und
die Isolierschicht 5 als Hülsenelement aus Isolierstoff
ausgebildet. Dabei sind die Stutzen (1′, 2′) jeweils mit
einem Stirnende an einer Metallplatte 7, 8 fixiert und
elektrisch verbunden, wobei die Metallplatten 7, 8 etwa
konzentrische kongruente kreisförmige Scheiben sind. Mittig
von diesen Metallplatten 7, 8 ragen die entsprechenden
Stutzen (1′, 2′) zueinandergerichtet ab, wobei sie
voneinander auf Abstand gehalten sind. Die
Isolierstoffschicht 5′, die insbesondere als Hülsenelement
ausgebildet ist, ist in den durchmessergrößeren
Stutzen (2′) eingesteckt und der durchmesserkleinere
Stutzen (1′) ist in das eine Abstufung aufweisende
Hülsenelement eingesteckt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 ist die
elektrische Zuleitung 3 bzw. 4 in Form eines elektrischen
Leiters, (beispielsweise aus Stahl) an die der
Isolierschicht abgewandten Seite der Platte 1 bzw. 2
angeschlossen. Jeder der beiden Leiter 3, 4 beschreibt
etwa einen Halbkreisbogen, so daß in der Einbau-Sollage
beide Leiter 3, 4 zusammen eine vollständige Windung einer
spulenähnlichen Ausbildung bewirken. Die Leiter sind an
den Elektrodenaußenseiten angeschweißt und dann parallel
zur rückwärtigen Fläche der Elektroden jeweils geführt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 bis 8 ist die
elektrische Zuleitung 3′ in Form eines Leiters
beispielsweise aus Stahl an das der Isolierschicht 5′
abgewandte Ende des durchmesserkleineren Stutzens (1′)
unmittelbar oder an die mit dem Stutzen (1′) verbundenen
Metallplatte 7 angeschweißt und konzentrisch zum Stutzen
(1′) um dessen Ende oder um die Metallplatte 7 mit
Luftspalt um etwa 360° gewunden. Die elektrische
Ableitung 8 ist in analoger Weise mit gegensinniger Windung
am Durchmesser größeren Stutzen (2′) bzw. dessen
Metallplatte 8 angeschlossen und gewunden.
Bei der Ausbildung nach Fig. 1 und 2 wird quasi eine
Spule mit einer Windung gebildet, während bei der
Ausbildung nach Fig. 3 bis 8 eine Spule mit zwei
Windungen erzeugt ist.
Wie insbesondere aus den Fig. 3 bis 8 verdeutlicht,
kann das gesamte Überspannungsschutzelement in einem
Isolierstoffgehäuse 9 eingebettet angeordnet sein. Das
Isolierstoffgehäuse 9 kann zudem eine Austrittsöffnung 10
für heiße Gase aufweisen, in welche vorzugsweise
Kühllamellen 11 eingesetzt sind.
Bei der Ausbildung gemäß Fig. 1 und 2 ist eine im
wesentlichen radiale Überschlagstrecke 6 ausgebildet.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 bis 8 ist eine im
wesentlichen axiale Überschlagstrecke 6 gebildet. Bei
der Ausführungsform gemäß Fig. 3 bis 8 kann beispielsweise
die Zuleitung 3′ und Ableitung 4′ aus Stahl bestehen und
mit der jeweiligen Elektrodenplatte (Platte 7 bzw. 8)
verschweißt werden. Diese Einheit kann dann in ein Element
12 bzw. 13 aus Isolierstoff eingebettet werden. Zwischen
die Platten 7, 8 wird der für die Zündung aktive Teil
(stutzenartige Elektroden 1′, 2′) eingespannt werden. Dieser
Teil besteht aus den beiden konzentrischen Zylindern in
bzw. auf dem Isolierstoffteil 5′, welches aus einem
Isolierstoff mit einer hohen Dielektrizitätskonstante
besteht. An den Elementen 12, 13 ist im Mittelbereich ein
stutzenartiger Vorsprung 14, 15 angeformt, so daß diese
Teile ineinandersteckbar und in die hülsenförmige Elektrode
1′ bzw. das hülsenartige Isolierstoffelement 5′ einsteckbar
sind und mittels eines Nietes 16 zu einer kompletten
Gehäuseeinheit verbindbar sind, wobei ein
Gehäusemittelteil 17 zwischen den Elementen 12 und 13
eingespannt ist.
Wie insbesondere aus Fig. 3 veranschaulicht, entsteht
der Lichtbogen im Überschlagsbereich 6′, wobei der
Lichtbogen dann an den Außenrand der Platten 7, 8 wandern
kann und dort rotieren kann. Die Gleitfunkenstrecke wird
hierdurch geschont, so daß die Kennlinie sich bei
wiederholtem Ansprechen nicht nennenswert verändert.
Die Gehäuseteile 12, 13, 17 aus Isolierstoff bilden ein
geschlossenes Gehäuse, welches lediglich die
Austrittsöffnung 10 für die heißen Gase freiläßt. Die
Austrittsöffnung 10 wird vorzugsweise in Richtung einer
Montageplatte oder dergleichen gerichtet, so daß die heißen
Gase keine Schäden an umgebenden Bauteilen verursachen.
In den Fig. 6 bis 8 sind Einzelheiten der Fig. 3
bis 5 gezeigt. Fig. 6 zeigt im Prinzip die komplette
Funkenstrecke, die aus dem hülsenförmigen Teil aus
Isolierstoff 5′ und den beiden die Elektroden 1′ und 2′
bildenden Rohrstücken aus Stahl oder anderem leitenden
Material besteht. Der Lichtbogen 6′ entsteht als
Gleitfunken zwischen den beiden Elektroden 1′, 2′. Diese
Funkenstrecke gemäß Fig. 6 ist zwischen den
Anschlußstücken fest eingespannt. Ein solches Anschlußstück
ist in Fig. 7 gezeigt. Das andere ist analog ausgebildet
und in Fig. 3 ersichtlich. Jedes dieser
Anschlußstücke (12) besteht aus Kunststoff, in welches
die Zuleitung 3′ bzw. die Ableitung 4′ eingegossen ist.
Mit der Zuleitung oder Ableitung verbunden ist die
Metallplatte 7 bzw. 8. Die Platte 7 bzw. 8 stellt
einerseits den Anschluß an die Funkenstrecke her und ist
andererseits die "Laufbahn" des Lichtbogens, der an der
Außenkontur der Platte 7 bzw. 8 rotieren wird.
In Fig. 8 ist der Körper des Gehäuses gezeigt. Er wird
ebenso wie die Funkenstrecke gemäß Fig. 6 zwischen den
beiden Anschlußstücken gemäß Fig. 7 eingeklemmt und durch
die zentrale rohrförmige Niete 16 fixiert. Das Teil 17
kann in Zeichnungsfigur 8 unten ein Befestigungselement
zum Aufschieben auf übliche Hutschienen aufweisen.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird ein
Überspannungsschutzelement zur Verfügung gestellt, welches
bei niedriger Ansprechspannung ein gutes Löschverhalten
aufweist, wobei sich die Kennlinie des jeweiligen
Überspannungsschutzelementes auch nach mehrmaligen
ansprechen nicht oder nur unwesentlich verändert.
Claims (9)
1. Überspannungsschutzelement in Form einer
Funkenstrecke mit zwei Elektroden (1, 2) mit elektrischer
Zuleitung (3) und elektrischer Ableitung (4) und einer
zwischen diesen befindlichen Isolierschicht (5), die
zwischen den Elektroden der Funkenstrecke eine
Überschlagstrecke bildet, wobei die Isolierschicht
(5) aus einem Isolierstoff besteht, wobei die Elektroden
(1, 2) als flache Scheiben ausgebildet sind, die
unter Zwischenanordnung der Isolierstoffschicht (5)
übereinander angeordnet sind, die eine, vorzugsweise
die eingangsseitige Elektrode (1) eine kleinere Flächen
abmessung als die andere, vorzugsweise die
ausgangsseitige Elektrode (2), hat und die Isolier
schicht (5) die eine, insbesondere die eingangsseitige
Elektrode (1) in Richtung parallel zur Flächener
streckung überragt und hinter der anderen, insbesondere
der ausgangsseitigen Elektrode (2), zurückliegt, so
daß die Funkenstrecke als Gleitanordnung ausgebildet
ist, bei der die Isolierschicht (5) als Unterbrechung
der kürzesten geradlinigen Verbindung zwischen den
Elektroden (1, 2) liegt, und wobei die Isolierschicht
(5) aus Isolierstoff mit geeigneter die Elektrizität
konstante und hohem Isolationswiderstand besteht, die
elektrische Zuleitung (3) und die elektrische Ableitung
(4) bogenförmig parallel zu den scheibenförmigen
Elektroden (1, 2) geführt ist, so daß bei Stromdurchfluß
durch Zu- und Ableitung (3, 4) um den jeweiligen Leiter
ein Magnetfeld entsteht, mittels dessen der im
Überspannungsfall auftretende Lichtbogen (6) in eine
Wanderungsbewegung entlang der umlaufenden Über
schlagszone versetzbar ist.
2. Überspannungsschutzelement in Form einer Funkenstrecke
mit zwei Elektroden (1′, 2′) mit einer elektrischen
Zuleitung (3′) und Ableitung (4′) und einer zwischen
diesen befindlichen Isolierschicht (5′), die zwischen
den Elektroden der Funkenstrecke eine Überschlagstrecke
bildet, wobei die Isolierschicht aus einem Isolierstoff
besteht, die Elektroden (1′, 2′) als konzentrisch
angeordnete Stutzen ausgebildet sind, wobei vorzugsweise
der eingangsseitige Stutzen einen im Querschnitt kleiner
bemessenen Mantel als der ausgangsseitige Stutzen hat,
der eingangsseitige Stutzen mit seinem stirnseitigen
Ende in den Hohlraum zielend gerichtet ist, der von
dem ausgangsseitigen Stutzen umgeben ist, zwischen
den Stutzen die Isolierschicht (5′) angeordnet ist,
die den Innenmantel des größeren Stutzens abdeckt und
dessen freies Stutzenende überragt sowie das Stirnende
und einen Teil der axialen Erstreckung des Außen
mantels des kleineren Stutzens abdeckt, so daß die
Funkenstrecke als Gleitanordnung ausgebildet ist,
bei der die Isolierschicht (5′) als Unterbrechung der
kürzesten geradlinigen Verbindung zwischen den
Elektroden (1′, 2′) liegt, die Isolierstoffschicht
(5′) aus Isolierstoff mit geeigneter Dielektrizitäts
konstante und hohem Isolationswiderstand besteht,
die elektrische Zuleitung (3′) und die elektrische
Ableitung (4′) bogenförmig um die Mittelachse der
stutzenförmigen Elektroden (1′, 2′) geführt ist,
so daß bei Stromdurchfluß durch Zu- und Ableitung
(3′, 4′) um den jeweiligen Leiter ein Magnetfeld
entsteht, mittels dessen der im Überspannungsfall
auftretende Lichtbogen (6′) in eine Wanderungs
bewegung entlang der umlaufenden Umschlagszone versetz
bar ist.
3. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Elektroden
(1, 2) und die dazwischen befindliche Isolierschicht
(5) als konzentrische Kreisscheiben ausgebildet sind.
4. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die als Stutzen ausgebildeten
Elektroden (1′, 2′) als Rohrabschnitte und die
Isolierschicht (5′) als Hülsenelement ausgebildet sind.
5, Überspannungsschutzelement nach Anspruch 2 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stutzen mit einem
Stirnende jeweils mit einer Metallplatte (7, 8),
insbesondere kreisförmigen Scheibe, vorzugsweise mittig,
elektrisch verbunden sind, die Metallplatten (7, 8) mit
zueinander koaxial abragenden Stutzen voneinander auf
Abstand gehaltert sind, die Isolierstoffschicht (5′),
insbesondere das Hülsenelement, in den
durchmessergrößeren Stutzen eingesteckt und der
durchmesserkleinere Stutzen in das eine Abstufung
aufweisende Hülsenelement eingesteckt ist.
6. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 1 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Zuleitung
(3) in Form eines Leiters an die der Isolierschicht
(5) abgewandte Plattenseite der durchmesserkleineren
Platte randnah angeschlossen ist und in mindestens
Halbkreisbogen oder auch in mindestens einer ganzen
Windung parallel zur Platte geführt ist und die
elektrische Ableitung (4) in gleicher Weise, aber
gegensinniger Windung an der der Isolierschicht (5)
abgewandten Plattenseite der durchmessergrößeren Platte
angeschlossen und parallel zu dieser gewunden ist.
7. Überspannungsschutzelement gemäß Anspruch 2, 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Zuleitung
(3′) in Form eines Leiters an das der Isolierschicht
(5′) abgewandte Ende des durchmesserkleineren Stutzens
oder an die mit dem Stutzen verbundene Metallplatte
(7) angeschlossen und konzentrisch zum Stutzen um dessen
Ende oder die Metallplatte (7) um mindestens 180°
gewunden ist und die elektrische Ableitung (4′) analog
mit gegensinniger Windung am durchmessergrößeren Stutzen
bzw. dessen Metallplatte (8) angeschlossen und gewunden
ist.
8. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche
1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß das
Überspannungsschutzelement in einem Isolierstoffgehäuse
(9) eingebettet angeordnet ist.
9. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 8 dadurch
gekennzeichnet, daß das Isolierstoffgehäuse (9) eine
Austrittsöffnung (10) für heiße Gase aufweist, in die
vorzugsweise Kühllamellen (11) eingesetzt sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995143022 DE19543022C1 (de) | 1995-11-18 | 1995-11-18 | Überspannungsschutzelement |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1995143022 DE19543022C1 (de) | 1995-11-18 | 1995-11-18 | Überspannungsschutzelement |
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Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE1995143022 Expired - Fee Related DE19543022C1 (de) | 1995-11-18 | 1995-11-18 | Überspannungsschutzelement |
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EP (1) | EP0774811A1 (de) |
DE (1) | DE19543022C1 (de) |
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