DE2007293C3 - Wiederzündende Funkenstrecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine während eines Ableitvorgangs mehrfach zündende Funkenstrecke gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine Funkenstrecke mit diesen Merkmalen ist bekannt aus der DT-OS 14 63 264.

Bei der aus der DT-OS 14 63 264 bekannten wiederzündenden Funkenstrecke dient zur Zündung eine Hilfsfunkenstrecke, an der nur dann eine Spannung auftritt, wenn ein Ladestrom über einen zur Funkenstrecke parallelgeschalteten Kondensator fließt. Die Spannungsfestigkeit der Hauptfunkenstrecke beträgt ein Vielfaches der Nennspannung des zu schützenden Gerätes. Die Hauptelektroden der bekannten Funkenstrecke sind als im wesentlichem konzentrische Halbkreise ausgebildet, wobei sich der Abstand zwischen den beiden Halbkreisen von der Ziindstelle aus vergrößert. Der Lichtbogen läuft von der Zündstelle bis zwischen das Ende der beiden halbkreisförmigen Elektroden, wo er stehenbleibt und infolge seiner Länge erlischt.

Das Erlöschen des Lichtbogens führt zu einem erneuten Ladestromstoß über den zur Funkenstrecke parallelgeschalteten Kondensator, so daß die Funkenstrecke erneut zündet. Bei jeder Wiederzündung liegt an der Funkenstrecke eine Spannung, die im wesentlichen genauso groß ist wie die Spannung, bei der die Erstzündung erfolgte.

Aus der GB-PS 10 36 874 ist eine Funkenstrecke bekannt, bei der zwei mit Ausnehmungen versehene und aufeinandergelegte Scheiben eine Löschkammer bilden, in der am peripheren Bereich etwa längs einer Sehne der kreisförmigen Löschkammer zwei Elektroden angeordnet sind. Die den Auslaufwegen dieser Elektroden abgewandten Seiten der Elektroden liegen fest gegen eine Wand an. Um die eigentliche Löschkammer herum ist in den beiden Platten ein kreisförmiger Kanal eingearbeitet. Dieser Kanal ist mit der Löschkammer einerseits an der den Elektroden gegenüberliegenden Seite verbunden und andererseits dort, wo die Elektroden angeordnet sind. Der Zweck dieser Anordnung besteht darin, daß ein Druckausgleich zwischen beiden Seiten des Lichtbogens herbeigeführt wird, so

ίο daß die Verlängerung und damit das Erlöschen des Lichtbogens erleichtert wird.

Bei Überspannungsableiter^ die zum Schutz von Anlagen dienen, bei denen langzeitige Überspannungen auftreten können, ist es vorteilhaft, eine Funkenstrecke zu verwenden, die während des Ableitungsverlaufs einen niedrigen Spannungsabfall hat, da so die Erwärmung der Funkenstrecke niedrig gehalten werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Funkenstrecke mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Merkmalen in der Weise fortzuentwickeln, daß die mit einfacheren Mitteln unter Verringerung des Spannungsabfalles an Wiederzündung des Lichtbogens der Funkenstrecke erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Bei der erfindungsgemäßen Funkenstrecke wird unter Einwirkung der Funkenlöschspule der Lichtbogen verlängert und eine Wiederzündung der Funkenstrecke verursacht. Der neu gezündete Lichtbogen hat einen niedrigeren Spannungsabfall als der stark verlängerte Lichtbogen. Das führt dazu, daß der bereits verlängerte Lichtbogen erlischt und der neu gezündete Lichtbogen die Stromführung übernimmt. Diese Erscheinung wiederholt sich, bis der Strom so niedrig ist, daß die Ionisierung der Funkenstrecke für eine Neuzündung nicht mehr ausreicht.

Im Gegensatz zu der aus der DT-OS 14 63 264 bekannten Funkenstrecke ist für die Wiederzündung der Funkenstrecke infolge des im Zündbeieich vorhandenen ionisierten Gases eine bedeutend kleinere Zündspannung erforderlich, als bei der Erstzündung. Ferner brennt bei der Funkenstrecke nach der Erfindung in jedem Augenblick mindestens ein Lichtbogen, während bei der genannten bekannten Funkenstrecke eine Neuzündung erst erfolgt, nachdem der vorher vorhandene Lichtbogen erloschen ist. Die Funkenstrecke nach der Erfindung hat keine Zündelektrode.

Zwei Ausführungsbeispiele einer Funkenstrecke gemäß der Erfindung sind im folgenden an Hand der

SS Zeichnung beschrieben, sie unterscheiden sich nur in der Anordnung eines Durchströmungskanals.

Die Funkenstrecke ist in bekannter Weise auf einer kreisförmigen Platte 1 aus keramischem Material montiert. Die Platte hat einen vertieften Teil 2, der eine Löschkammer bildet. Die Funkenstrecke besteht aus zwei Elektroden 3 und 4, von denen jede aus einem Befestigungsteil S und einem Funkenstreckenteil 6 besteht. Die Funkenstreckenteile divergieren von der Zündstelle 7 ab. Ihre einander gegenüberliegenden

6s Flächen bilden Auslaufwege 8 und 9 für die Fußpunkte 11 und 12 des zwischen den Elektroden auftretenden Lichtbogens 10. Die voneinander abgewandten Flächen der Funkenstreckenteile bilden Rücklaufwege 13 und 14

für die Fußpunkte des Lichtbogens, wenn der Lichtbogen unter Einwirkung der Funkenlöschspule so weit verlängert worden ist, daß seine Fußpunkte Il und 12 die Spitzen der Elektroden 3 und 4 passiert haben.

Zwischen dem Rücklaufweg und dem Auslaufweg jeder Elektrode liegt ein Kanal 15 bzw 16, der einen Durchströmkanal für das ionisierte Gas des Lichtbogens bildet. Der Kanal kann als Rinne in der Platte 1 ausgeführt sein, er wird dabei auf einer Seite von dem Funkenstreckenteil 6 überdeckt, oder nach einer anderen Ausführungsform kann er aus einer Bohrung in jeder Elektrode bestehen, so daß der Kanal ganz in dem Elektrodenmaterial liegt. F i g. 1 zeigt, dab der Kanal in der oder in unmittelbarer Nähe der Zündstelle 7 mündet, wo der Lichtbogen gezündet wird, wenn ein Überschlag eintritt, und Fig. 2 zeigt einei. Kanal, der weiter oberhalb der Zündstelle 7 mündet. Die Wieder/ündslel-Ic ist mit 17 bezeichnet.

Die Funkenstrecke arbeitet auf folgende Weise:

Wenn die Spannung über die Zündspannung der Funkenstrecke steigt, erfolgt ein Überschlag zwischen den Elektroden an der Zündstelle 7. Unter Einwirkung des magnetischen Flusses der Löschspule, der senkrecht zu der Plattenebene wirkt, wird der Lichtbogen nach oben bewegt und nimmt an Länge zu. Wenn der Strom ausreichend lange anhält, verschieben sich die Fußpunkle des Lichtbogens an den Flächen 8 und 9 aufwärts, passieren die Enden der Funkenstreckenteile 6 und gehen weiter auf den Rücklaufwegen 13 bzw. 14. Die ganze Zeit preßt der Lichtbogen ionisiertes, heißes Gas vor sich her. Wenn die Fußpunkte des Lichtbogens in die Nähe der Kanäle 15 bzw. 16 kommen, strömt Gas in die Kanäle und zu den Kanalmündungen auf den Auslaufwegen. In dieser Lage hat die Länge des Lichtbogens und damit auch der Lichtbogenspannungsabfall zugenommen.

Wenn das heiße und ionisierte Gas zu der Zündstelle 7 bzw. der Wiederzündstelle 17 gelangt, sinkt die Spannungsfestigkeit dort auf einen Wert, der niedriger ist als der Lichtbogenspannungsabfall. Die Folge davon ist, daß die Funkenstrecke 7 neu zündet, der Strom geht dann durch den neu gezündeten Lichtbogen, wobei der primäre, ausgedehnte Lichtbogen erlischt und der zweite auf dieselbe Art zunimmt wie der zuerst gezündete Lichtbogen. Dieser Verlauf wiederholt sich, bis der Strom auf einen so niedrigen Wert gesunken ist, daß der Gasstrom durch den Kanal 15 nicht mehr groß genug ist, um eine Neuzündung zu verursachen, der Bogen erlischt und der Strom wird definitiv unterbrochen.

Aus obigen Ausführungen geht hervor, daß die

ίο Funktion der Funkenstrecke von dem durchgehenden Strom gesteuert wird. Bei hohem Strom wird ein kräftiger Gasstrom von dem Lichtbogen durch den Gaskanal zur Zündstelle getrieben, und die Strecke wird schnell neu gezündet. Bei niedrigeren Strömen wird der Gasstrom schwächer und schließlich zu schwach, um eine Neuzündung zu verursachen, so daß der Lichtbogen eriöschen und den restlichen Strom unterbrechen kann.

In gewissen Fällen kann es ausreichend sein, nur an der einen Elektrode einen Rückströmungskana! anzuordnen. Eine solche Funkenstrecke hat eine weniger schnelle Neuzündung, da die Zündstelle nur von einer Seite Gas erhält. Für gewisse Belastungsfälle kann jedoch eine solche Funkenstrecke geeigneter sein. Bei einer solchen Funkenstrecke können beide Elektroden gleich sein, wie in den Figuren gezeigt, oder es kann bei einer Elektrode der Rücklaufweg fehlen, so daß der eine Fußpunkt des Lichtbogens bei dieser Elektrode auf der Spitze der Elektrode liegenbleibt und nur der andere Fußpunkt auf einem Rücklaufweg wandert und die Neuzündung verursacht.

Eine wiederzündende Funkenstrecke gemäß der Erfindung ergibt einen niedrigen Spannungfall bei großem Ableitungsstrom, d. h., die Strecke nimmt nur unbedeutende Energie auf. Da zudem der Lichtbogen in ständiger Bewegung ist, wird das Löschvermögen der Funkenstrecke auch bei langen Funktionszeiten aufrechterhalten. Man erhält eine weitere Verbesserung der angestrebten Wirkung der Funkenstrecke, wenn dieser bzw. aus solchen bestehenden Gruppen spannungsabhängige Widerstände in Reihen- oder Parallelschaltung zugeordnet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Wiederzündende Funkenstrecke für Überspannungsableiter mit einer Funkenlöschspule und mit zwei auf einer isolierenden Unterlage angeordneten Elektroden solcher Form, daß jede einen in einer Löschkammer liegenden Funkenstreckenteil bildet, beide Funkensireckenleile von der Zündstelle der Funkenstrecke aus divergieren und ihre einander gegenüberliegenden Flächen Auslaufwege für die Fußpunkte des zwischen den Elektroden auftretenden Lichtbogens bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3,4) hörnerförmig ausgebildet sind, daß zumindest eine der beiden voneinander abgewandten Flachen der Funkenstreckenteile (6) einen Rücklaufweg (13, 14) für den Fußpunkt des Lichtbogens bildet, wobei jeder Rücklaufweg (13, 14) einen Endpunkt hat, der im wesentlichen gegenüber der Ziindstelle (7) liegt, und daß ein Kanal (15, 16) den Auslaufweg in der Nähe oberhalb der Zündstelle min dem Rücklaufweg verbindet.

2. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (15, 16) im Elektrodenmaterial ausgebildet ist.

i. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (15, Ift) in der isolierenden Unterlage (Platte I) ausgebildet ist.

4. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (15,16) teils von der isolierenden Unterlage (Platte 1) und teils vom Elektrodenmaterial begrenzt ist.