DE2508140B2 - Überspannungsableiter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Überspannungsableiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein derartiger Überspannungsableiter ist aus der US-PS 33 91 371 bekannt

Die US-PS 33 91371 zeigt eine keramische Überspannungsschutzvorrichtung, welche einen ringförmigen Luftspalt mit einer Breite von 0,011 Zoll zwischen benachbarten Enden eines metallisierten Überzugs aufweist, der auf der äußeren Oberfläche des zylindrischen Keramikkörpers aufgebracht ist Es sind weder dünne Kohlenstoffschichten als Zwischenschichten vorgesehen noch ist der Luftspalt klein.

Weiter ist durch die GB-PS 5 45 677 eine elektrische Niederspannungs-Entladeschutzvorrichtung bekannt, welche eine dünne, poröse dielektrische Schicht anorganischen Isoliermaterials zwischen Kohlenstoffelektroden aufweist Demzufolge erfolgt eine Entladung über den inneren Teil der porösen dielektrischen Schicht und nicht entlang der Außenseite eines dielektrischen Körpers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Überspannungsableiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, welcher eine geringe elektrostatische Kapazität sowie eine kleine Entladeverzögerung besitzt und einen Folgestrom nicht zur Wirkung kommen läßt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst

Das Metall und die Legierung des erfindungsgemäßen Überspannungsabieiters sind hochgradig antikorrosiv und weisen eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf. Die Herstellungskosten für den erfindungsgemäßen Überspannungsableiter sind gering.

Ein extrem schmaler Luftspalt zwischen den Kohlenstoffschichten mit einer Breite von weniger als 100 μιη erhöht die Feldstärke beträchtlich, was eine Entladung infolge einer Elektronenemission entlang des Luftspaltes ergibt, gefolgt von einer Kriechentladung zwischen den Elektroden. Demzufolge basiert der erfindungsge

mäße Überspannungsableiter auf einem zweifachen Entlademechanismus, bestehend aus einer Entladung infolge der Elektronenemission entlang des I iiftspaltes zwischen den dünnen Kohlenstoffschichten und der s folgenden Kriechentladung zwischen den auf den KobJenstoffschichten direkt befestigten Elektroden. Der schmale Luftspalt kann industriell unter Verwendung eines Laserstrahls erreicht werden. Der schmale Luftspalt kann aber auch durch Verwendung einer ι ο geeignet dünnen Diamantschneidkante erreicht werden. Der zweifache Entlademechanismus führt zu folgenden, wesentlichen Wirkungen:

a) die Entladeverzögerung wird beträchtlich verringert,

b) die Anfangsentladespannung wird auf ca. 400 V gesenkt,

c) die Breite des Luftspalts bleibt konstant, und

d) ein Folgestrom kommt nicht zur Wirkung.

Die Erfindung ist im folgenden anhand einiger in den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung im Prinzip dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines Überspannungsabieiters nach der α Erfindung,

Fig.2 eine Schnittansicht nach der Linie II-II in Fig.l,

F i g. 3 einen Längsschnitt einer anderen bevorzugten Ausfühfungsform eines Überspannungsabieiters nach id der Erfindung und

Fig.4 ein elektrisches Ersatzschaltbild des Überspannungsableiters nach Fig.3, wobei A, Bund Cder F i g. 4 jeweils den Bezugszeichen A, B und C an den Enden der Leitungsdrähte der F i g. 3 entsprechen. i^r> Gemäß den Fig. 1 und 2 wird als isolierender Körper ein hohler zylindrischer Körper 1 benutzt auf dessen innere Oberfläche eine dünne Kohlenstoffschicht 2 aufgebracht wird. In einem besonderen Verfahren wird diese Kohlenstoffschicht in zwei voneinander isolierte dünne Kohlenstoffschichten aufgespalten. Ein Kupferstück wird als Elektrode 4 auf jeden der isolierten dünnen Kohlenstoffschichten 2 befestigt Danach wird ein Hartvinylstück 6 auf der inneren Oberfläche des Körpers 1 befestigt, und zwar mittels eines augenblick-4^r> lieh wirkenden Bindemittels, und ein Leitungsdraht 7, der auf der Elektrode 4 mittels eines Lötmittels 9 aufgebracht ist wird durch ein Loch 10 in dem Hartvinylstück 6 nach außen geführt Weiterhin wird das gesamte Element mit Epoxydharz 8 bedeckt ^r>o Dieser Überspannungsableiter besitzt aufgrund seines Aufbaus zwischen den Elektroden 4, 4 eine elektrostatische Kapazität von 24 pF. Bei einer Überschlagspannung von 400 V und einer Stoßspannung von 420 V erhält man eine Entladungsverzögerung v, von 1 Mikrosekunde, bei gleicher Überschlagspannung und einer Stoßspannung von 1000 V beträgt die Entladungsverzögerung 0,1 Mikrosekunden.

In den Fällen, in denen eine Stoßspannung an die Elektroden des Überspannungsabieiters dieses Beispiels μ zusätzlich zu einer Wechselspannung von 100 V angelegt wird, fließt ein Strom nur in dem Augenblick des Anliegens dieser' Stoßspannung, während ein Folgestrom nicht fließt

In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.3 und 4

μ sind drei dünne Kohlenstoffschichten 12 auf der inneren

Oberfläche eines aus Isoliermaterial hergestellten

hohlzylindrischen Körpers U aufgebracht Diese drei dünnen Kohlenstoffschichten 12 sind durch eine Breite

von 50 μ voneinander isoliert.

Als Elektrode 14 wird ein Messingstück jeweils auf jedem der drei dünnen Kohlenstoffschichten 12 befestigt, indem man Silberklebstoff bzw. -kitt 15 benutzt Weiterhin wird jeweils auch ein mittels eines Lötmaterials 19 auf jeder der Elektroden 14 befestigter Leitungsdraht 17 durch ein Loch 20 in dem Körper 11 nach außen gefühlt. Auf diese Weise erhält man ein Verbundelement, das zwei Überspannungsableiter 21 aufweist Die mittige Elektrode 14, die mit einem Anschluß P verbunden ist, ist eine gemeinsame Elektrode für diese beiden Überspannungsableiter.

Da dieses Beispiel einem elektrischen Ersatzschaltbild nach Fig.4 entspricht, ist eine parallele Verwendung dieser beiden Überspannungsableiter möglich, wodurch bei Zerstörung einer dieser beiden Überspannungsableiter noch ein Betrieb mit dem anderen

Überspannungsableiter möglich ist

In dem Überspannungsableiter dieses Beispiels erhält man aufgrund seines Aufbaus zwischen den Elektroden 14,14 eine elektrostatische Kapazität von 2,4 pF. Wenn die Üterschlagspannung 400 V beträgt und eine Stoßspannung von 420 V anliegt, ergibt sich eine Entladungsverzögerung von 1 Mikrosekunde, wogegen bei gleicher Überschlagspannung eine angelegte Stoßspannung von 1000 V eine Entladungsvcrzögerung von 0,1 Mikrosekunden ergibt

In den Fällen, in denen an die Elektroden des Überspannungsabieiters dieses Beispiels zusätzlich zu einer Wechselspannung von 100 V eine Stoßspannung angelegt wird, fließt ein Strom nur in dem Augenblick des Anliegens der Stoßspannung, während ein Folgestrom nicht fließt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Überspannungsableiter mit einem isolierenden, zylindrischen und oberflächenbeschichteten Körper und mit diesem zugeordneten Elektrodenanschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß der als Hohlzylinder ausgebildete Körper (1; II) auf seiner inneren Oberfläche eine Mehrzahl dünner, im Abstand von 10 bis 100 um voneinander getrennte Kohlenstoffschichten (2; 12) aufweist, auf welchen jeweils eine aus einem Metall, einer Legierung und einem leitfähigen Bindemittel bestehende Elektrode (4; 14) direkt befestigt ist

2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall aus Kupfer, Zink oder Nickel besteht

3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung aus Messing, Phosphorbronze oder Neusilber besteht

4. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Bindemittel aus Silber-, Kupfer- oder Kohlenstoffbindemittel besteht