DE2060388B2 - Ueberspannungsableiter mit mehreren elektroden - Google Patents
Ueberspannungsableiter mit mehreren elektrodenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter mit mehreren in einem gasdichten Entladungsgefäß
einander elektrisch isoliert mit Abstand gegenüberstehenden Elektroden, wobei symmetrisch zu zwei
Hauptelektroden eine Erdelektrode angeordnet ist, welche zusammen mit den beiden Hauptelektroden
zwei Entladungsstrecken bildet.
Zum Schutz von elektrischen Anlagen, insbesondere Fernmeldeanlagen, ist es allgemein bekannt, gasgefüllte
Überspannungsableiter zu verwenden. Solche Überspannungsableiter bestehen gewöhnlich aus zwei
metallischen Elektroden, die in einem gasdichten Entladungsgefäß einadner elektrisch isoliert mit Abstand
gegenüberstehen.
Es sind darüber hinaus auch sogenannte Mehrstrekkenableiter bekannt, die mindestens drei Elektroden
enthalten, die mehrere Entladungsstrecken begrenzen (man vergleiche beispielsweise die deutschen Patentschriften
7 29 803 und 9 30 400). Bei diesen bekannten Mehrstreckenableitern haben alle Entladungsstrecken
im wesentlichen die gleiche Ansprechspannung. Der Zweck eines Mehrstreckenabieiters besteht dabei darin,
daß durch die bei der ersten Entladung entstehende Vorionisation der Gasfüllung des Ableiters die anderen
Strecken beschleunigt zünden.
Bei Beschallung von Fernmeldeleitungen mit Überspannungsableitern
wird jeweils ein Ableiter zwischen den einzelnen Leitungen, die vor Überspannungen
geschützt werden sollen, und Erde angeordnet. Da die Zündspannungen der Ableiter zumindest nicht genau
übereinstimmen und deshalb beim Auftreten einer Überspannung nicht gleichzeitig zünden, können zwischen
zwei paarweise zusammengehörigen Leitungen, wie der A- und B-Ader von Fernmeldeleitungen,
kurzzeitig Querspannungen auftreten. Um solche Querspannungen, die sich besonders schädlich in
Fernmeldeleitungen mit Transistorverstärkern auswirken, zu vermeiden, muß man auch für einen Ausgleich
der Spannungen zwischen den Leiterpaaren sorgen. Zu diesem Zweck sind Schutzschaltungen bekanntgeworden,
die alle mindestens drei Ableiter benötigen (deutsche Offenlegungsschrift 14 62 168).
Man hat auch versucht, das Auftreten von Querspannungen durch Verwendung von Mehrstreckenableitern
zu vermeiden. Mit den bekannten Mehrstreckenableitern lassen sich jedoch Querspannungen nicht völlig
ausschließen, da trotz der Vorionisation nach dem Zünden der ersten Entladungsstrecke die restlichen
Entladungsstrecken mit einer gewissen Zündverzögerung ansprechen. In der Praxis wird deshalb auch bei der
Beschallung von Fernmeldeleitungen mit Mehrstrekkenableitern zwischen die A- und ß-Adern ein weiterer
Ableiter mit niedriger Ansprechspannung, beispielsweise ein 90-V-Ableiter, eingeschaltet (CH-PS 1 47 270). Bei
dem bekannten Ableiter sind die beiden Hauptelektroden jeweils den A- und ß-Adern der Fernmeldeleitung
zugeordnet und der Erdelektrode auf ein festes Bezugspotential gelegt
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 14 63 149 ist an sich bereits eine Schutzfunkenstrecke mit zwei
stationären Hauptelektroden bekannt, die voneinander in einer unter hohem Vakuum stehenden Kammer
isoliert und von stationären Triggerelektroden umgeben sind. Dabei soll jedoch die eine Hauptelektrode mit
einer zu schützenden Leitung und die andere Hauptelektrode mit Erde verbindbar sein, so daß schon
deshalb diese bekannte Anordnung mit einem erfindungsgemäßen Überspannungsableiter, oei denen die
beiden Hauptelektroden elektrisch parallel zu einer Erdelektrode liegen, nicht vergleichbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Überspannungsableiter zu schaffen, der paarweise
zusammengehörige Leitungen sowohl vor Überspannungen als auch Querspannungen ohne das Erfordernis
weiterer Ableiter oder Schaltelemente schützt. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, einen
Überspannungsableiter der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß die beiden Hauptelektroden eine
Nebenentladungsstrecke und die Erdelektrode mit den beiden Hauptelektroden zwei Hauptentladungsstrecken
begrenzen, deren Ansprechspannung höher als die der Nebenentladungsstrecke ist.
Die Erfindung ermöglicht es, paarweise zusammengehörige Leitungen, auf denen Überspannungen zu
erwarten sind, mit einem einzigen Überspannungsableiter wirkungsvoll derart zu schützen, daß beim Auftreten
der Überspannungen zwischen den Leitungen schädliche Querspannungen vermieden werden. Ein erfindungsgemäßer
Überspannungsableiter ist insbesondere dazu bestimmt, in Fernmeldeanlagen eingesetzt zu
werden, die mit Transistoren bestückte Eingangs- und Zwischenverstärker aufweisen. Dabei werden die
beiden Hauptelektroden des Ableiters jeweils den A- und ß-Adern einer Fernmeldeleitung zugeordnet,
während die Erdelektrode geerdet ist. Sobald die Fernmeldeleitung eine unzulässig hohe Überspannung
erleidet, zündet eine der beiden Hauptentladungsstrekken. Falls nicht zufällig genau gleichzeitig auch die
zweite Hauptentladungsstrecke anspricht, werden Querspannungen zwischen der A- und ß-Ader des
betroffenen Leiterpaares über die Nebenentladungsstrecke mit der niedrigeren Ansprechspannung ausgeglichen,
wobei die erfolgte Zündung einer Hauptentladungsstrecke die Nebenentladungsstrecke durch Vorionisation
noch schneller zünden läßt.
Die Ansprechspannung eines Gasentladungsüberspannungsableiters hängt bekanntlich im wesentlichen
von den Elektrodenabständen, der Beschaffenheit der Elektrodenoberflächen und der Gasfüllung ab. Da die
Entladungsstrecken eines erfindungsgemäßen Überspannungsableiter alle im gleichen Entladungsgefäß
liegen, erzielt man die gewünschten unterschiedlichen Ansprechspannungen der Hauptentladungsstrecken
einerseits und der Nebenentladungsstrecken andererseits durch unterschiedliche Elektrodenabstände
und/oder verschiedenartige Elektrodenaktivierungen.
Damit der Zündvorgang einer Hauptentladungsstrekke nicht die Nebeneniladungsstiecke beeinflußt, empfiehlt
es sich, die Nebenentladungsstiecke von den Hauptentladungsstrecken räumlich zu trennen. Ein
nachteiliger Einfluß der Hauptentiadungsstrecken auf die Nebenentladungsstrecke muß insbesondere bei
Hochleistungsableitern beachtet werden, bei denen man zur Ableitung großer Stromstöße räumlich ausgedehnte
Hauptelektroden benötigt Zündet dabei die Hauptentladungsstrecke an einer Stelle, oie einen großen
Abstand von der Nebenentladungsstrecke hat, so muß aufgrund der Erwärmung des im Ableiter vorhandenen
Gases mit einer Druckwelle in Richtung auf die noch nicht gezündete Nebenentladungsstrecke gerechnet
werden. Diese Druckwelle könnte ohne räumliche Trennung von Haupt- und Nebenentladungsstrecke zu
einer Erhöhung der Ansprechspannung der Nebenentladungsstrecke führen. Eine Trennung der Entladungsstrecken ist ohne weiteres durch geeignete Elektrodenkonstruktion
erzielbar. Beispielsweise wird man bei einem Ableiter mit einem konzentrischen Aufbau, bei
der die Erdelektrode zwei stiftförmige Hauptelektroden koaxial umgibt, die Enden der die Nebenentladungsstrecke
zwischen sich einschließenden Hauptelektroden gegenüber den die Hauptentladungsstrecken begrenzenden
Mantelflächen verjüngen.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung nachstehend mit
weiteren Merkmalen näher erläutert werden. Dabei sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Es zeigt
F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgerr.äßen Überspannungsabieiters mit koaxialer
Elektrodenanordnung,
F i g. 2 einen erfindungsgemäßen Überspannungsableiter mit zungenförmigen Elektroden und
F i g. 3 die Ausbildung eines erfindungsgemäßen Überspannungsabieiters als sogenannter Knopfabieiter.
Der in F i g. 1 dargestellte Gasentladungsüberspannungsableiter enthält zwei zylindrische Stiftelektroden
1, die im folgenden Hauptelektroden genannt werden und sich auf einer gemeinsamen Achse mit ebenen
Stirnflächen gegenüberstehen. Die Hauptelektroden 1 sind von einer hohlzylindrischen, im folgenden Erdelektrode
genannten Elektrode 2 koaxial umgeben. Die Erdelektrode 2 bildet dabei zusammen mit zwei
ringförmigen Isolierstoffkörpern 3, die vorzugsweise aus Keramik bestehen, und metallischen Endkappen 4,
in die jeweils eine der stiftförmigen Hauptelektroden 1 eingesetzt ist, ein gasdichtes Entladungsgefäß. Das
Entladungsgefäß ist mit einem Gas, insbesondere Edelgas gefüllt. In Abhängigkeit von der Gasfüllung
findet beim Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Hauptelektroden 1 einerseits und der
Erdelektrode 2 andererseits beim Übersteigen eines bestimmten Betrages der elektrischen Spannung eine
Entladung in dem Ringspalt statt, der zwischen den Hauptelektroden t und der Erdelektroden 2 vorhanden
ist. Der Raum, in dem eine solche Entladung stattfindet, wird im folgenden als Hauptentladungsstrecke 5
bezeichnet. Eine weitere Entladungsstrecke, die Nebenentladungsstrecke 6 genannt wird, findet man dort, wo
die Hauptelektroden 1 einander genähert sind, also zwischen den einander gegenüberstehenden Enden der
stiftförmigen Hauptelektroden 1. Um eine gegenseitige Beeinflussung der Hauptentladungsstrecken 5 einerseits
und der Nebenentladungsstrecke 6 andererseits zu vermeiden, sind die einander gegenüberstehenden
Enden der stiftförmigen Hauptelektroden 1 von ihren den Ringspalt mit den Hauptentladungsstrecken 5
begrenzenden Mantelflächen, die mit einer die Elektronenemissionsfähigkeit fördernden Substanz (Aktivierungsschicht)
beschichtet sein können, abgesetzt.
Erfindungsgemäß sollen nun der die Nebenentladungsstrecke 6 begrenzende Abstand der Hauptelektroden
1 sowie dort angebrachte Elektrodenaktivierungsschichten 7, die aus einer Substanz hoher Elektronenemissionsfähigkeit
bestehen, so bemessen sein, daß die Ansprechspannung der Nebenentladungsstrecke 6 niedriger
ist als die Ansprechspannung der beiden Hauptentladungsstrecken 5, die sich im Raum zwischen
den Hauptelektroden 1 und der Erdelektrode 2 befinden. Beispielsweise wird man Jie Hauptentladungsstrecken
5 für eine Nennansprechspannung von 230 V und die Nebenentladungsstrecke 6 für eine
Ansprechspannung von 90 V dimensionieren. Falls ein solcher Überspannungsableiter mit seinen Hauptelektroden
1 zwischen die A- und ß-Adern einer Fernmeldeleitung eingeschaltet und die Erdelektrode 2
geerdet ist, findet über die Nebenentladungsstrecke 6 ein Ausgleich von schädlichen Querspannungen statt,
sobald beim Auftreten einer die Ansprechspannung der Hauptentladungsstrecken 5 übersteigenden Überspannung
eine der Hauptentladungsstrecken 5 gezündet hat. Auf diese Weise ist es möglich, die üblicherweise
zwischen die A- und ß-Adern einer Fernmeldeleitung
zusätzlich eingeschalteten Überspannungsableiter mit entsprechend niedriger Ansprechspannung, beispielsweise
90-V-Ableiter, fortzulassen.
Ein erfindungsgemäßer Überspannungsableiter braucht nicht einen koaxialen Aufbau gemäß Fig. 1 zu
haben. Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Überspannungsabieiters mit zungenförmigen Elektroden (sogenannter Zungenableiter).
Die Hauptelektroden 1 bestehen dabei aus zwei Zungen, die in ein Isolierstoffgehäuse 8, das aus Glas oder
Keramik besteht, eingesetzt sind und parallel nebeneinander verlaufen. In ihrem mittleren Bereich sind die
Zungen einander genähert, um eine Nebenentladungsstrecke 6 auszubilden. Eine Erdelektrode 2 in Form
einer weiteren Zunge ragt in den Flaum zwischen den zungenförmigen Hauptelektroden 1 hinein und begründet
zusammen mit diesen zwei Hauptentladtingsstrekken 5. Die Hauptentladungsstrecken 5 sowie die
Nebenentladungsstrecke 6 sind analog zur Beschreibung der Fig. 1 dimensioniert und wirken deshalb in
gleicher Weise wie dort. Vorzugsweise sind die Hauptelektroden einerseits und die Erdelektrode
andererseits an entgegengesetzten Enden des Isolierstoffgehäuses 8 aus diesem herausgeführt.
Die F i g. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Überspannungsableiter nach Art eines sogenannten Knopfableiters.
Bei dieser Ausführungsform sind die Hauptelektroden 1 in an sich bekannter Weise kegelstumpfförmige
Kappen, die in die Enden eines rohrförmigen Isolierstoffkörpers 9 gasdicht eingesetzt sind. Abweichend von
den bekannten Knopfableitern sind die Hauptelektroden 1 in ihrer Mit.'e nochmals napfartig ausgewölbt und
mit diesen Auswölbungen 10 einander zugekehrt, so daß sie dazwischen eine Nebenentladungsstrecke 6 mit
geringer Ansprechspannung bilden. Als Erdelektrode 2 dient eine metallische Ringscheibe, die den Isolierstoffkörper
9 in zwei spiegelbildliche Hälften unterteilt und in den Raum zwischen den Hauptelektroden 1
außerhalb der napfförmigen Auswölbung 10 eingreift. Dabei sind wieder Hauptentladungsstrecken 5 vorgesehen,
die sich zwischen gegenüberstehenden Flächen der Erdelektrode 2 und den Hauptelektroden 1 ergeben,
wobei diese Flächen zweckmäßigerweise, wie auch in den Fi g. 1 und 2, mit einer Substanz hoher Elektronenemissionsfähigkeit
beschichtet sind. Die Ansprechspannung der Hauptentladungsstrecken 5 soll wieder
geringer als die der Nebenentladungsstrecke 6 sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
5
Claims (10)
1. Überspannungsableiter mit mehreren in einem gasdichten Entladungsgefäß einander elektrisch
isoliert mit Abstand gegenüberstehenden Elektroden, wobei symmetrisch zu zwei Hauptelektroden
eine Erdelektrode angeordnet ist, welche zusammen mit den beiden Hauptelektroden zwei Entladungsstrecken bildet, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Hauptelektroden (1) eine Nebenentladungsstrecke (6) und die Erdelektrode (2) mit den
beiden Hauptelektroden (1) zwei Hauptentladungsstrecken (5) begrenzen, deren Ansprechspannung
höher als die der Nebenentladungsstrecke (6) ist
2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptelektroden
(I) zwei zylindrische Stifte sind, die sich auf einer gemeinsamen Achse mit ebenen Stirnflächen gegenüberstehen,
zwischen denen die Nebenentladungsstrecke (6) liegt, während die Erdeiektrode (2) in
Form eines Hohlzylinders die beiden Hauptelektroden (1) koaxial unter Bildung eines Ringspaltes
umgibt, der die Hauptentladungsstrecken (5) enthält.
3. Überspannungsableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberstehenden
Enden der stiftförmigen Hauptelektroden (1) von ihren den Ringspalt mit den Hauptentladungsstrecken (5) begrenzenden Mantelflächen
abgesetzt sind.
4. Überspannungsableiter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlzylindrische
Erdelektrode (2) zusammen mit ringförmigen Isolierstoffkörpern (3) und metallischen Endkappen
(4), die jeweils eine der stiftförmigen Hauptelektroden (1) tragen, das gasdichte Entladungsgefäß des
Ableiters bildet.
5. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptelektroden
(1) aus zwei in ein gasdichtes Isolierstoffgehäuse (8) eingesetzten, parallel nebeneinander verlaufenden
Zungen bestehen, die in ihrem mittleren Bereich zur Ausbildung der Nebenentladungsstrecke (6) einander
genähert sind und zwischen welche die Erdelektrode (2) in Form einer weiteren Zunge
hineinragt, die vor dem Bereich der Nebenentladungsstrecke (6) endet.
6. Überspannungsableiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptelektroden
(1) einerseits und die Erdelektrode (2) andererseits an entgegengesetzten Enden des gasdichten Isolierstoffgehäuses
(8) aus einem herausgeführt sind.
7. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptelektroden
(1) kegelstumpfförmige Kappen sind, die in ihrer Mitte nochmals napfartig ausgewölbt und mit diesen
Auswölbungen (10) einander zugekehrt in die Enden eines rohrförmigen Isolierstoff körpers (9) gasdicht
eingesetzt sind, der in seiner Mitte durch eine metallische Ringscheibe, welche die Erdelektrode (2)
bildet und in den Raum zwischen den Hauptelektroden (1) außerhalb der napfförmigen Auswölbungen
(10) eingreift, in zwei spiegelbildliche Hälften geteilt ist.
8. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüehe 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hohe
Ansprechspannung der Hauptentladungsstrecke mittels eines größeren Elektrodenabstandes als dem
Elektrodenabstand der Nebenentladungsstrecke erzielt ist.
9. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
einander genäherten, die Nebenentladungsstrecke (6) bildenden Flächen der Hauptelektroden im
Vergleich zu den die Hauptentladungsstrecken (5) begrenzenden Elektrodenteilen mit einer Substanz
höherer Elektronenemissionsfähigkeit beschichtet sind.
10. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Hauptelektroden des Ableiters jeweils den A- und ß-Adern einer Fernmeldeleitung zugeordnet
sind, während die Erdelektrode auf ein festes Bezugspotential gelegt ist
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8235 | Patent refused |