DE2355426C3 - Überspannungsableiter - Google Patents

Description

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 z. B. durch die DT-PS 10 89 482 bekannt. Der bekannte gasgefüllte Überspannungsableiter besteht 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 Ansprerhspannung. 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 Ziindverzug sehr stark reduziert werden. Gibt man radioaktive Präparate in den Entladungsraum, die primär oder sekundär Elektronen auslösen, so wird die Zündverzögerung und damit die Ansprechstoßspannung reduziert. Vorteilhafte j3-Strahler sind z. B.Tritium und Promethium 147.

Im Bereich großer Spannungssteilheiten kann die Ansprechstoßspannung aber auch durch Streifen aus elektrisch leitfähigem Material, sogenannte 2'ündstreifen 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 Mikroemtladungen 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 (z.B. DT-PS 10 70 733) werden bisher mit Glas- oder Keramikisolierkörper hergestellt, die unterschiedliche Zündstrichmaterialien wegen der notwendigen Haftfestigkeit erfordern. Für Reproduzierbarkeit der Ansprechgleichspannung is¹ auch der mit einem Zündstreifen ausgestattete Überspannungsas bleiter zusätzlich mit einer schwachen radioaktiven Dotierung zu versehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Überspannungsableiter mit reduzierter Ansprechstoßspannung und sehr kurzer Zündverzögerung zu

Ό 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 herkömmlichen Gasentladungsableiter, die auch bei Überspannungsableitern mit Zündstreifen durchaus merklich ist, praktisch vollkommen vermieden ist. Darüber hinaus ist ein erfindungsge-

mäßer Überspannungsableiter für die Massenfertigung besonders geeignet, da bei diesem Ableiter das Problem wegfällt. Zündstreifen reproduzierbar herstellen zu müssen, indem die Isolierkörper von edelgasgefüllten Überspannungsableitern durch halbleitende Gehäuse aus dotiertem Metalloxyd ersetzt sind. Die vorzugsweise auf der Basis von Zinkoxyd, Titanoxyd, Kupferoxyd und Eisenoxyd aufgebauten Keramiken des Isolierkörpers werden durch Wismutoxyd und Kobaltoxyd 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 Gasentladungsslrecke ist sehr kurz und liegt stets unter 50 μ5. Die Ansprechspannung des Keramikgehäuses bei sehr

großem Spannungsexponenten der Stromabhängigkeit des Keramikgehäuses kann man sehr dicht an die Ansprechgleichüpannung 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.

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 I, 2 zu den Enden des Isolierkörpers 3 wird dabei zweckmäßig durch eine Hartlotverbindung realisiert. Die Elektroden I, 2 des Überspannungsabieiters sind in diesem Ausführungsbeispiel kegelstumpfförmig ausgebildet. Derartige Überspannungsableiter weiden auch Knopfabieiter genannt und zeichnen sich insbesondere durch ihre geringen

Abmessungen aus. Weiterhin weist der Isolierkörper 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 rohrförmigen Metallfassungen geeignet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

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 (Isolierkörper 3) aus Halbleitermaterial besteht.

2. Überspannungsableiter nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial ein dotiertes Metalloxid ist.

3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial aus Zinkoxyd, Titanoxyd, Kupferoxyd und/oder Eisenoxyd besteht, das mit Wismutoxyd oder Kobaltoxyd dotiert ist.