DE2355426A1 - Ueberspannungsableiter - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT 8 München 2* "6. NOV 19

Berlin und München Wittelsbacherplatz

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Überspannungsableiter

Die Erfindung bezieht sich auf einen Überspannungsableiter mit einem rohrförmigen Gehäuse, in dem Elektroden einander gegenüberstehen, die in die Enden des Gehäuses gasdicht eingesetzt sind.

Überspannungsableiter dieser Art sind allgemein bekannt (man vergleiche beispielsweise die DT-PS1 089 482). Die bekannten gasgefüllten Überspannungsableite.r bestehen im wesentlichen aus zwei Elektroden, die mit einem dazwischenliegenden Isolierkörper gasdicht verschmolzen sind. Als Atmosphäre wird im Entladungsraum vorteilhaft ein Edelgas verwendet, das mit den an der Entladung beteiligten Elektroden nicht reagiert. Die Ansprechspannung des Überspannungsabieiters ergibt sich aus dem Paschen-Gesetz bei gegebenem Gasdruck und Elektrodenabstand. Bei StoßSpannungsbeanspruchung beobachtet man mit zunehmender zeitlicher Spannungssteilheit auch ein Anwachsen der Ansprechspannung. Bei linearem Anstieg ergibt sich also mit zunehmender Ansprechspannung proportional eine entsprechende Ansprechverzögerung. Da die Gasstrecke zwischen den Elektroden ein hervorragender Isolator ist, müssen durch freie Elektronen bei steilem zeitlichen Stoßspannungsanstieg durch Stoßionisation zunächst Ladungsträger gebildet werden, die den Strom transportieren. Dieser Zündverzug wird ganz wesentlich von dem Vorhandensein freier Elektronen beeinflußt. Bei genügend freien Elektronen kann daher der Zündverzug sehr stark reduziert werden. Gibt man

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radioaktive Präparate in den Entladungsraum, die primär oder senkundär Elektronen auslösen, so wird die Zündverzögerung und damit die Ansprechstoßspannung reduziert. Vorteilhafte ß-Strahler sind z.B. Tritium und Promethium 147.

Im Bereich großer Spannungssteilheiten kann die Ansprechstoßspannung aber auch durch Streifen aus elektrisch leitfähigem Material, sogenannte Zündstreifen bzw. Zündstriche, erniedrigt werden, die auf den Isolierkörper vornehmlich auf dessen Innenseite aufgebracht sind und sich in Richtung von der einen Elektrode zur anderen erstrecken. Die Mikroentladungen des Zündstriches befreien Elektronen durch Feldelektronenemission mit kleiner Zündverzögerung. Die Wirksamkeit des Zündstriches auf die Reduktion der Ansprechstoßspannung ist aber in starkem Maße von seiner Qualität abhängig. Gleichbleibende Zündstrichqualitäten erreicht man in der Massenfabrikation aber nur mit erheblichem Aufwand. Die bekannten Überspannungsableiter werden bisher mit Glasoder Keramikisolierkörper hergestellt, die unterschiedliche Zündstrichmaterialien wegen der notwendigen Haftfestigkeit erfordern. Für Reproduzierbarkeit der Ansprechgleichspannung ist auch der mit einem Zündstreifen ausgestattete Überspannungsableiter zusätzlich mit einer schwachen radioaktiven Dotierung zu versehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Überspannungsableiter mit reduzierter Ansprechstoßspannung und sehr kurzer Zündverzögerung zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Überspannungsableiter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Gehäuse aus Halbleitermaterial besteht.

Ein erfindungsgemäßer Überspannungsableiter hat den wesentlichen Vorteil, daß die unvermeidliche Zündverzögerung der

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herkömmlichen Gasentladungsableiter, die auch bei Überspannungsabi eitern mit Zündstreifen durchaus merklich ist, praktisch vollkommen vermieden ist. Darüberhinaus ist ein erfindungsgemäßer Überspannungsableiter für die Massenfertigung besonders geeignet, da bei diesem Ableiter das Problem wegfällt, Zündstreifen reproduzierbar herstellen zu müssen, indem die Isolierkörper von edelgasgefüllten Überspannungsableiter]! durch hälbleitende Gehäuse aus dotiertem Metalloxid ersetzt sind. Die vorzugsweise auf der Basis von Zinnoxid, Titanoxid, Kupferoxid und Eisenoxid aufgebauten Keramiken des Isolierkörpers werden durch Wismutoxid und Kobaldoxid zu halbleitenden Keramiken, bei denen der Strom mit der 15. bis 30. Potenz der Spannung zunimmt. Unterhalb der Ansprechspannung dieser Keramik verhält sie sich wie ein guter Isolator. Da die Keramik gasdicht ist, kann sie also unmittelbar als Überspannungsableitergehäuse eingesetzt werden. Sie wird elektrisch nur dann beansprucht, wenn die Ansprechstoßspannung des Ableiters oberhalb der Ansprechspannung der Keramik liegt. Die Zündverzögerung der Gasentladungsstrecke ist sehr kurz und liegt stets unter 50 /us. Die Ansprechspannung des Keramikgehäuses bei sehr großem Spannungsexponenten der Stromabhängigkeit des Keramikgehäuses kann man sehr dicht an die Ansprechgleichspannung der Gasentladungsstrecke legen, so daß eine Abhängigkeit der Ansprechspannung als Funktion des zeitlichen Spannungsanstieges für diesen erfindungsgemäßen Überspannungsableiter praktisch nicht mehr auftritt. Wenn der Schutzpegel dieser Überspannungsableiter gemäß der Erfindung durch die Ansprechspannung der halbleitenden Gehäuse gegeben wird, ist eine zusätzliche Verwendung von radioaktiven Präparaten im Ableiter völlig überflüssig. Der vorgeschlagene Überspannungsableiter braucht dann weder Zündstreifen noch Radioaktivität und eignet sich auch daher besser für die Massenproduktion.

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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden.

Die Figur zeigt im Schnitt einen erfindungsgemäßen überspannungsableiter. Die Elektroden 1, 2 sind in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers 3» der erfindungsgemäß aus Halbleitermaterial besteht, gasdicht eingesetzt. Der gasdichte Übergang von dem Metall der Elektroden 1, 2 zu den Enden des Halbleitergehäuses 3 wird dabei zweckmäßig durch eine Hartlotverbindung realisiert. Die Elektroden 1, des Überspannungsabieiters sind in diesem Ausführungsbeispiel kegelstumpfförmig ausgebildet. Derartige Überspannungsableiter werden auch Knopfableiter genannt und zeichnen sich insbesondere durch ihre geringen Abmessungen aus. Weiterhin weist das Gehäuse 3 an den Außenseiten der Enden einen Absatz auf, über den die Außenränder der Elektroden 1,2 nicht hinausragen. Ein so konstruierter Überspannungsableiter hat den Vorteil, daß er zum isolierten Einbau in rohrförmige Metallfassungen geeignet ist.

Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt. Die Elektroden brauchen nicht kegelstumpfförmig ausgebildet zu sein, sie können beispielsweise auch kappenförmig oder zylindrisch sein. Ein Gehäuse aus Halbleitermaterial läßt sich auch vorteilhaft bei Überspannungsableitern mit mehr als zwei Elektroden, sogenanntenMehrstreckenableitern, verwenden. Bei einem Zweistreckenabieiter ist das Halbleitergehäuse beispielsweise in der Mitte durch eine gelochte Ringelektrode unterteilt, die mit den beiden Außenelektroden zwei Entladungsstrecken bildet.

3 Patentansprüche
1 Figur

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   Γ 1./Überspannungsableiter mit einem rohrförmigen Gehäuse, in dem Elektroden einander gegenüberstehen, die in die Enden des Gehäuses gasdicht eingesetzt sind,, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) aus Halbleitermaterial besteht.
2. 2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Halbleitermaterial ein dotiertes Metalloxid ist.
3. 3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial aus Zinkoxid, Titanoxid, Kupferoxid und/oder Eisenoxid besteht, das mit Wismutoxid oder Kobaltoxid dotiert ist.
4. VPA 9/170/3025a
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