DE2128138A1

DE2128138A1 - Spark gap arrangement

Info

Publication number: DE2128138A1
Application number: DE19712128138
Authority: DE
Inventors: Bengt Nilsson Erland Ludvika Johansson (Schweden) P
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1970-06-11
Filing date: 1971-06-05
Publication date: 1971-12-16
Also published as: FR2096189A5; GB1310783A; DE2128138B2; CH536560A; CA929590A; SE352489B

Description

Spark gap arrangement

Die Erfindung betrifft eine Funkenstreckenanordnung, vorzugsweise für Ventilableiter mit magnetischer Löschung der zwischen den Funkenstreckenelektroden auftretenden Lichtbögen, bestehend aus mindestens zwei, vorzugsweise runden und mit Abstand voneinander angeordneten Scheiben aus lichtbogenbeständigem Isoliermaterial und mit in dem Raum zwischen den Scheiben derart angeordneten metallischen Elektroden, daß sich zwischen diesen einmal Funkenstrecken und zum anderen Wege für die an den Elektroden gezündeten Lichtbögen bilden.The invention relates to a spark gap arrangement, preferably for valve arresters with magnetic quenching between the spark gap electrodes, consisting of arcs of at least two, preferably round and spaced-apart panes made of arc-resistant Insulating material and with metallic electrodes arranged in the space between the panes in such a way that between These form spark gaps on the one hand and paths for the arcs ignited on the electrodes on the other.

Bei einem Überspannungsschutz in Form von Ventilableitern werden Funkenstrecken verwendet, die aus zwei auf einer runden Scheibe aus lichtbogenbeständigem Isoliermaterial angeordneten Elektroden bestehen. Von einer Zündstelle zwischen den beiden Elektroden divergieren die Elektrodenflächen und bilden .für den Lichtbogen eine Auslaufstrecke mit zunehmender Länge. Der Ventilableiter ist in der Regel mit Funkenlöschspulen versehen, die von dem Ableitungsstrom durchflossen werden und ein axial ausgerichtetes Magnetfeld durch den Ableiter erzeugen.In the case of surge protection in the form of valve arresters, spark gaps are used that consist of two on a round disc consist of arc-resistant insulating material arranged electrodes. From an ignition point between the two Electrodes diverge from the electrode surfaces and form a run-out path with increasing length for the arc. The valve arrester is usually provided with spark extinguishing coils through which the discharge current flows and enters Generate an axially aligned magnetic field through the arrester.

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Das Magnetfeld bewirkt eine kräftige Verlängerung der Lichtbogen und eine entsprechende Zunahme der Lichtbogenresistanz, was eine Drosselung des Stroms durch den Ableiter zur Folge hat. Das Löschen des Lichtbogens wird dadurch erleichtert, daß der Lichtbogen während der Verlängerung in die Löschkammer gepreßt und abgekühlt wird. Ein schnelles und sicheres Löschen des Licht- , bogens erfordert einmal eine schnelle Verlängerung des Lichtbogens und zum anderen ein schnelles Entfernen des Lichtbogens ^ von der Zündstelle, so daß diese entionisiert und die Wiederzündungsgefahr eliminiert werden kann.The magnetic field causes the arc to be lengthened considerably and a corresponding increase in arc resistance, which results in a throttling of the current through the arrester. That Extinguishing the arc is facilitated by the fact that the arc is pressed into the extinguishing chamber during the extension and is cooled. A quick and safe extinguishing of the arc requires a quick lengthening of the arc and on the other hand, a quick removal of the arc from the ignition point, so that it is deionized and the risk of reignition can be eliminated.

Aufgabe der Erfindung ist die Ausbildung einer Funkenstrecke der einleitend beschriebenen Art, die die genannten Forderungen eines Ventilabieiters erfüllt. Zu diesem Zweck ist eine solche Anordnung erfindungsgemäß so ausgebildet, daß in dem Raum zwischen zwei Scheiben längs des Umfanges der Scheiben eine Zwischenelektrode und vor dieser paarweise angeordnete Zündelektroden angeordnet sind, wobei sowohl die Zwischenelektrode " als auch jedes Zündelektrodenpaar symmetrisch zu einem Durchmesser der Scheiben angeordnet sind, und daß die Elektroden so geformt sind, daß die von einer Zündstelle zwischen zwei Elektroden ausgehenden Laufwege zunächst nach außen zum Außenrande der Scheibe im wesentlichen parallel mit dem Durchmesser verlaufen und sich danach um einen Winkel zwischen 90° und 180° drehen, gleichzeitig erweitern und in einem als Löschkammer geformten Raum zwischen den Scheiben enden.The object of the invention is to create a spark gap of the type described in the introduction, which meets the stated requirements of a valve drain. For this purpose there is such a Arrangement according to the invention designed so that in the space between two disks along the circumference of the disks one Intermediate electrode and ignition electrodes arranged in pairs are arranged in front of this, with both the intermediate electrode "as well as each pair of ignition electrodes symmetrically to a diameter of the discs are arranged, and that the electrodes are shaped so that the of an ignition point between two Electrode outgoing routes first to the outside to the outer edge of the disc run essentially parallel to the diameter and then at an angle between 90 ° and 180 ° turn, expand at the same time and end in a space shaped as an arcing chamber between the panes.

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Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben, in dieser zeigen :Three exemplary embodiments of the invention are based on the following the attached drawing, in which show:

Fig. 1, 2 lind 3 drei Varianten der Erfindung,- wobei Fig. ein Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 4 ist, undFig. 1, 2 and 3 three variants of the invention, - with Fig. is a section along the line III-III in Fig. 4, and

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3.FIG. 4 shows a section along the line IV-IV in FIG. 3.

Fig. 1 zeigt eine Scheibe 1 aus lichtbogenbeständigem Isoliermaterial, auf der eine Funkenstrecke angeordnet ist. Ein zentraler Teil 2 der Scheibe trägt zwei Zündelektroden 3 und 4, die an ihrem oberen Ende einen kleinerwerdenden Abstand voneinander haben, so daß sich eine Zündstelle 5 bildet. Die Scheibe 1 hat an ihrem Umfang einen erhöhten Rand 6. Längs eines Teiles dieses Randes ist eine Zwischenelektrode 7 angeordnet. Die Zwischenelektrode hat eine Ausbuchtung 8, die der Zündstelle 5 zugewandt ist. Die beiden Zündelektroden sind an der Scheibe befestigt. Zu diesem Zweck sind ihre Enden zu einer Öse gebogen, von denen jede einen Vorsprung 9 bzw. 10 auf dem zentralen Teil 2 der Scheibe 1 umschließt. Von der Ausbuchtung 8 erstreckt sich die Zwischenelektrode nach rechts und links mit zwei Elektrodenteilen 11 bzw. 12, die am inneren Rand 6 der Scheibe entlanglaufen. Die Räume, die zwischen den Zündelektroden und den gegenüberliegenden Teilen der Zwischenelektrode liegen, bilden Laufwege für die Lichtbogen, die an der Zündstelle 5 gezündet und von dem Magnetfeld gegen den Umfang der ScheibeFig. 1 shows a disc 1 made of arc-resistant insulating material, on which a spark gap is arranged. A central part 2 of the disc carries two ignition electrodes 3 and 4, which have a decreasing distance from one another at their upper end, so that an ignition point 5 is formed. the Disk 1 has a raised edge 6 on its circumference. An intermediate electrode 7 is arranged along part of this edge. The intermediate electrode has a bulge 8 which faces the ignition point 5. The two ignition electrodes are on attached to the disc. For this purpose, their ends are bent into an eyelet, each of which has a projection 9 and 10 on the central part 2 of the disc 1 encloses. The intermediate electrode extends from the bulge 8 to the right and left with two electrode parts 11 and 12, which run along the inner edge 6 of the disc. The spaces between the ignition electrodes and the opposite parts of the intermediate electrode lie, form paths for the arcs that ignited at the ignition point 5 and by the magnetic field against the circumference of the disc

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gepreßt werden. Somit bildet sich ein Laufweg 13 zwischen der Zündelektrode 3 und dem Elektrodenteil 11 und ein zweiter Laufweg 14 zwischen der Zündelektrode 4 und dem Elektrodenteil 12. Die beiden Laufwege, die in dem Bereich direkt über der Zündstelle sozusagen zusammenfallen, verlaufen erst zum Umfang der Scheibe, aber sobald der Lichtbogen in Kontakt mit der Zwischenelektrode kommt,, wird er in zwei Teile geteilt und jeder Teil wandert in einer eigenen Bahn, die von dem Bereich zwischen der Zündstelle und der Ausbuchtung 8 in einem Winkel zwischen 90° und 180° abbiegt, sich erweitert und in einer Löschkammer 15 bzw. 16 endet.be pressed. Thus, a pathway 13 is formed between the Ignition electrode 3 and the electrode part 11 and a second path 14 between the ignition electrode 4 and the electrode part 12. The two paths that coincide, so to speak, in the area directly above the ignition point, only run towards the circumference of the disc, but as soon as the arc comes into contact with the intermediate electrode, it is divided into two parts and each part travels in its own path, that of the area between the ignition point and the bulge 8 at an angle turns between 90 ° and 180 °, expands and ends in an extinguishing chamber 15 or 16.

Wenn ein Lichtbogen an der Zündstelle 5 entstanden ist, wird er erst nach oben gepreßt, während die Fußpunkte auf den Zündelektroden liegen. Sowie der Lichtbogen in Kontakt mit der Ausbuchtung 8 der Zwischenelektrode kommt, teilt er sich, die beiden Teile laufen in verschiedener Richtung weiter, mit dem einen . Fußpunkt fortwährend auf einer Zündelektrode und dem anderen ψ Fußpunkt auf einem Teil der Zwischenelektrode, und werden auf bekannte Weise in je eine Löschkammer gepreßtx Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß es möglich ist, innerhalb des begrenzten Gebiets der Scheibe 1 einen verhältnismäßig langen Gesamtlaufweg von der Zündstelle zur Löschkammer anzuordnen. Der lange Laufweg und auch dessen Drehung bringt mit sich, daß die Zündstelle gegen den Lichtbogen geschützt wird und Zeit zum Entionisieren bekommt. Das hat zur Folge, daß derIf an arc has arisen at the ignition point 5, it is first pressed upwards while the base points are on the ignition electrodes. As soon as the arc comes into contact with the bulge 8 of the intermediate electrode, it divides, the two parts continue in different directions, with one. Base point continuously on one ignition electrode and the other ψ base point on part of the intermediate electrode, and are pressed in a known manner into an extinguishing chamber each the ignition point to the extinguishing chamber. The long travel path and also its rotation mean that the ignition point is protected against the arc and has time to deionize. As a result, the

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Spannungsfall im Lichtbogen schnell gesteigert werden kann, ohne Wiederzündungen an der Zündstelle zu riskieren. Dies gilt besonders bei größen Strömen, bei denen der Lichtbogen gern innerhalb des Raumes flackern will und eine kräftige Erosion verursacht. Bei kleinen Strömen iäb der Lichtbogenweg lang und verläuft an den Begrenzungen des Raumes. Hierdurch wird der aufgedrückte Strom gedrosselt und die Funkenstrecke hat auch nach Ableitung eines großen Stromes gute Löschfähigkeit.The voltage drop in the arc can be increased quickly without risking reignition at the ignition point. This is especially true with large currents, where the arc tends to flicker within the room and causes severe erosion. With small currents, the arc path is long and runs at the limits of space. This will make the pressed Current is throttled and the spark gap has good extinguishing capability even after a large current has been diverted.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungs5brm der Erfindung hat außer den beiden Zündelektroden 3 und 4 und der Zwischenelektrode 7 zwei zusätzliche Zündelektroden 20 und 21, von denen die eine, 20, zwischen der Zündelektrode 3 und der Zwischenelektrode 7 liegt, deren Ausbuchtung 8 bis zu dem zentralen Teil 2 der Scheibe 1 hin verlängert ist und an der die Zündelektrode 20 befestigt ist. Die Zündelektrode 21 liegt zwischen der Zündelektrode 4 und der Ausbuchtung der Zwischenelektrode 7. Auch die beiden zusätzlichen Zündelektroden sind an dem zentralen Teil 2 der Scheibe befestigt.The embodiment of the invention shown in FIG. 2 also has the two ignition electrodes 3 and 4 and the intermediate electrode 7 two additional ignition electrodes 20 and 21, one of which, 20, between the ignition electrode 3 and the intermediate electrode 7, the bulge 8 of which extends to the central part 2 of the Disk 1 is extended and to which the ignition electrode 20 is attached. The ignition electrode 21 lies between the ignition electrode 4 and the bulge of the intermediate electrode 7. The two additional ignition electrodes are also on the central one Part 2 of the disc attached.

Die Anordnung mit fünf Elektroden ergibt vier miteinander in Reihe geschaltete Zündstellen 22, 23, 24, 25, wie aus der Fig. hervorgeht. Auf dieselbe Weise wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben bilden die Räume zwischen den Elektroden Laufwege für die Lichtbögen, die an den vier Zündstellen gezündet werden. Zwischen der Zündelektrode 20 und der Zwischenelektrode 7 bzw..The arrangement with five electrodes results in four ignition points 22, 23, 24, 25 connected in series with one another, as shown in FIG. emerges. In the same way as described in connection with Fig. 1, the spaces between the electrodes form pathways for the arcs that are ignited at the four ignition points. Between the ignition electrode 20 and the intermediate electrode 7 or ..

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deren Elektrodenteil 11 bildet sich ein Laufweg für den an Zündstelle 23 gezündeten Lichtbogen. Auf dieselbe Weise bildet sich ein Laufweg 27 zwischen der Zündelektrode 21 und der Zwischenelektrode mit ihrem Elektrodenteil 12. Ein dritter Laufweg 28 bildet sich zwischen der Zündelektrode 3 und der Zündelektrode 20 und ein entsprechender Laufweg 29 zwischen der zweiten Zündelektrode 4 und der Zündelektrode 21. Sämtliche Laufwege erstrecken sich von der Zündstelle in der Figur aufwärts zur Außenkante der Scheibe, drehen sich danach um einen Winkel zwischen 90° und 180°, erweitern sich und enden in je einer Löschkammer 30, 31, 32 und 33. In der Figur ist gezeigt, daß der Lichtbogen 34, der sich zwischen der Zwischenelektrode 7 und der Zündelektrode 20 gebildet hat, in die Löschkammer 30 gezwungen worden ist, die sozusagen eine Fortsetzung des Laufweges 26 ist. Auf dieselbe Weise geht der Laufweg 28 in die Löschkammer 31 > der Laufweg 29 in die Löschkammer 32 und der Lauf weg 27 in die Löschkammer 33 über.the electrode part 11 of which forms a path for the Ignition point 23 ignited arc. In the same way, a path 27 is formed between the ignition electrode 21 and the intermediate electrode with her electrode part 12. A third walk 28 is formed between the ignition electrode 3 and the ignition electrode 20 and a corresponding path 29 between the second ignition electrode 4 and the ignition electrode 21. All routes extend upward from the ignition point in the figure to the outer edge of the disc, then rotate through an angle between 90 ° and 180 °, expand and each end in an extinguishing chamber 30, 31, 32 and 33. The figure shows that the arc 34, which has formed between the intermediate electrode 7 and the ignition electrode 20, into the quenching chamber 30 has been forced, which is a continuation of the path 26, so to speak. In the same way, the path 28 goes into the Quenching chamber 31> the path 29 into the quenching chamber 32 and the Run away 27 into the quenching chamber 33 over.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform kann so geändert werden, daß die Ausbuchtung 8, die etwas auf die Zündstelle 5 zugeht, verlängert wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, so daß man zwei reihengeschaltete Funkenstrecken zwischen der Zwischenelektrode und den beiden Zündelektroden 3 und 4 erhält.The embodiment shown in Fig. 1 can be modified so that the bulge 8, which goes slightly towards the ignition point 5, is extended, as shown in Fig. 2, so that there are two Series-connected spark gaps between the intermediate electrode and the two ignition electrodes 3 and 4 are obtained.

Die in Fig. 3 gezeigte Zündelektrode 4 besteht aus einem Metalldraht, der wie in der Figur gezeigt gebogen ist und an jedem Ende eine offene Öse hat. Die obere öse umschließt denThe ignition electrode 4 shown in Fig. 3 consists of a metal wire, which is bent as shown in the figure and has an open loop at each end. The upper eyelet encloses the

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Vorsprung 10 in Fig. 3, in Fig. 4 nicht gezeigt. Die Elektrode erstreckt sich durch einen Spalt 17 zu der Unterseite der Scheibe 1a, wo die andere Öse einen zweiten Vorsprung 18 auf der unter der Scheibe 1a liegenden Scheibe 19 in Fig. 4 umschließt. Fig. 4 zeigt, wie die Zündelektrode 3 den Vorsprung ur.'.schließt und sich durch einen Spalt 17 zu der über der Scheibe ia liegenden Scheibe 1b erstreckt und dort mit ihrer oberen Öse einen aufwärtsgerichteten Vorsprung 9b umschließt. Jede Zündelektrode wird somit dadurch an ihrem Platz gehalten, daß die eine Öse einen Vorsprung auf einer Scheibe und die andere ÖseProjection 10 in FIG. 3, not shown in FIG. 4. The electrode extends through a gap 17 to the underside of the disc 1a, where the other eyelet has a second projection 18 on the disk 19 located under the disk 1a in FIG. 4 shows how the ignition electrode 3 closes the projection and extends through a gap 17 to that above the disk ia lying disc 1b extends and there with its upper eyelet enclosing an upward projection 9b. Each ignition electrode is thus held in place that the one eyelet has a protrusion on a washer and the other eyelet

s
einen Vorsprung auf einer benachbarten Scheibe umschließt. s
enclosing a protrusion on an adjacent disc.

Aus Fig. 3 geht hervor, daß der zentrale Teil 2 der Scheibe aus zwei parallelen Teilen 2a und 2b besteht, die vom Rand 6 an der rechten Seite der Scheibe ausgehen, sich nach links erstrecken und mit den VorSprüngen 9 und 10 enden. Wenn eine zweite Scheibe auf die Scheibe gelegt wird, wird der Raum zwischen den beiden Teilen 2a und 2b vollkommen von den beiden Löschkammern 15 und 16 getrennt. Weiter wird der Lichtbogen, der entsteht, wenn die Funkenstrecke gezündet wird, von dem magnetischen Feld daran gehindert, in den genannten Raum zu kommen. Es besteht daher keine Gefahr, daß durch die Spalten 17 ein Überschlag von der einen Seite der Scheibe zu der anderen erfolgt.From Fig. 3 it can be seen that the central part 2 of the disc consists of two parallel parts 2a and 2b, which from the edge 6 go out on the right side of the disc, extend to the left and end with projections 9 and 10. If a second Disc is placed on the disc, the space between the two parts 2a and 2b completely separated from the two arcing chambers 15 and 16. Next, the arc that is created when the spark gap is ignited, prevented by the magnetic field from entering the said space. It exists therefore there is no risk of the gaps 17 causing a flashover from one side of the pane to the other.

Die erfindungsgemäße Funkenstreckenanordnung hat eine Reihe von Vorteilen, z.B. einen langen Lichtbogenweg zur Löschkammer, daThe spark gap arrangement according to the invention has a number of Advantages, e.g. a long arc path to the arcing chamber, there

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der Lichtbogen geteilt ist. Die Zündstelle ist vor dem Lichtbogen der Löschkammer geschützt, was die Gefahr für Wiederzündung des Lichtbogens beseitigt. Weiter kann eine Elektrode einfach und praktisch geformt werden, so daß sie von einer Zündstelle zur nächsten reicht, auch wenn die beiden Zündstellen in verschiedenen Räumen liegen. Die Elektroden können im voraus hergestellt und einfach auf der Scheibe montiert werden, indem sie auf einen der Vorsprünge gedrückt werden. Beide Elektroden einer W Funkenstrecke sind auf derselben Fläche fixiert, wodurch man die größtmögliche Sicherheit erhält, daß die Schlagweite der Funkenstrecke genau die gewünschte wird.the arc is split. The ignition point is protected from the arc of the arcing chamber, which eliminates the risk of the arc being re-ignited. Furthermore, an electrode can be shaped simply and practically so that it extends from one ignition point to the next, even if the two ignition points are in different rooms. The electrodes can be fabricated in advance and simply mounted on the disc by pushing them onto one of the protrusions. Both electrodes of a W spark gap are fixed on the same surface, which gives the greatest possible certainty that the striking distance of the spark gap is exactly the desired one.

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Claims

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.5 spark gap arrangement, preferably for valve arresters with magnetic quenching of the arcs occurring between the spark gap electrodes, consisting of at least two, preferably round and spaced-apart disks made of arc-resistant insulating material and with in the space between the panes so arranged metallic electrodes that spark gaps and on the other hand, form paths for the arcs ignited at the electrodes, characterized in that in the space between two disks (1) along the circumference of the disks an intermediate electrode (7) and ignition electrodes (3, 4; 20, 21) arranged in pairs are arranged in front of this, with both the intermediate electrode (7) and each pair of ignition electrodes are arranged symmetrically to a diameter of the disks, and that the Electrodes are shaped in such a way that the paths starting from an ignition point between two electrodes initially follow outside to the outer edge (6) of the disc (1) run essentially parallel to the diameter and then at an angle Rotate between 90 ° and 180 °, expand at the same time and in a space shaped as an extinguishing chamber (15, 16, 30, 31, 32, 33), end between the panes.

2. Spark gap arrangement according to claim 1 with two ignition electrodes, characterized in that the intermediate electrode (7)

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has a bulge (8) between the two ignition electrodes (3, 4) facing formed ignition point, and that the intermediate electrode on both sides of the bulge (8) each has an electrode part (11, 12).

3. Spark gap arrangement according to claim 1 with more than two Ignition electrodes and at least two ignition points, characterized in that the spark gaps are connected in series by

fc at least some of the electrodes (20, 7, 21) for two spark gaps are common.

4. spark gap arrangement according to claim 2, characterized in that that the bulge (8) of the intermediate electrode (7) is extended towards the center of the disc, where it is together with two ignition electrodes (20, 21) form two spark gaps.

5. spark gap arrangement according to claim 1, characterized in that that at least some of the electrodes (3, 4) are attached to the disc (1) because they resiliently have a projection (9, 10) enclose the disc.

6. spark gap arrangement according to claim 5, characterized in that that the projections (9, 10) are mainly exactly in front of an ignition point (5), so that the position of the electrodes is fixed in the ignition point.

7. spark gap arrangement according to claim 1, characterized in that that an ignition electrode (3, 4) from a spark gap on the

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one side of the disc to a spark gap on the other Side of the disc extends.

8. spark gap arrangement according to claim 1, characterized in that that the ignition electrodes (3, 4) made of wire-shaped material and bent so that they have an eyelet at each end, the one Enclose the projection (9, 10) on the disc (1).

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