DE2747392A1 - Ueberspannungsableiter - Google Patents

Description

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Sprecher & Schuh AG, Aarau (Schweiz)

Ueberspannungsableiter

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ueber-

mit mehreren Löschfunkenstrecken — -

spannungsableiterVund in Serie mit diesen geschalteten spannungsabhängigen Ableitwiderständen und mit zu jeweils einer Löschfunkenstrecke oder der Serieschaltung einer Löschfunkehstrecke und eines Ableitwiderstandes parallel geschalteten spannungsabhängigen Steuerwiderständen.

Es ist bekannt, z.B. aus der CH-PS 314 772, zum Erzielen einer gleichmässigen Spannungsverteilung parallel zu jeder Löschfunkenstrecke oder parallel zur Serieschaltung einer Löschfunkenstrecke mit einem spannungsabhängigen Ableitwiderstand einen spannungsabhängigen Steuerwiderstand zu schalten.

Die Spannung an einem spannungsabhängigen Widerstand ist bekanntlich durch folgende Formel gegeben:

U = k . I *v

Al/str

10.11.76 - 1 - 36 237

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in der k und SK. Konstanten sind. Widerstände mit grösserem ς^ weisen eine Strom-Spannungscharakteristik mit grö^rer Steilheit auf.

Der aus der erwähnten CH-PS 314 772 bekannte Ueberspannungsableiter weist den Nachteil auf, dass die Steuerwiderstände bei Nennspannung einen verhältnismässig hohen Steuerstrom führen müssen, um den Einfluss der Streukapazitäten unterdrücken zu können. Dementsprechend weisen diese Steuerwiderstände relativ grosse Abmessungen auf und sinddaher teuer.

In der DT-AS 1 192 733 ist ebenfalls ein Ueberspannungsableiter der genannten Art beschrieben, bei dem die spannungsabhängigen Widerstände Charakteristiken verschiedener Steilheit haben und bei Nennspannung etwa denselben Widerstandswert aufweisen. Die Herstellung solcher Widerstände ist jedoch mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden .

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, unter Vermeidung der oben genannten Nachteile einen Ueberspannungsableiter der eingangs erwähnten Art zu schaffen, dessen Elemente zur Potentialsteuerung auf einfache und wirtschaftliche Weise herstellt werden können, wobei diese Potentialsteuerung zudem in der Lage sein sollte, das Zünd- und

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Löschverhalten des Ableiters bei allen praktisch auftretenden Ueberspannungen vorteilhaft zu beeinflussen.

Dieser Zweck wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die spannungsabhängigen Steuerwiderstände Strom-Spannungscharakteristiken mit im wesentlichen gleicher Steilheit haben und bei Nennspannung unterschiedliche, in Richtung zur Erdklemme zunehmende Widerstandswerte aufweisen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des

Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt schematisch:

Fig. 1 ein erstes, und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel "eines Ueberspannungsableiters mit spannungsabhängigen Steuerwiderständen, und

Fig. 3 den Ableiter gemäss Fig. 1 mit parallel zu den Steuerwiderständen geschalteten Steuerkondensatoren.

In den Figuren ist schematisch ein Ueberspannungsableiter gezeigt, der zwischen einen spannungsführenden Leiter 1 und Erde E geschaltet ist. Die Klemmen zum Anschliessen des Ableiters an den Leiter 1 und an Erde E sind mit 2 und 3 bezeichnet. Der Ueberspannungsableiter weist mehrere hintereinandergeschaltete Löschfunkenstrecken 4a-4d auf. In Serie zu jeder Löschfunkenstrecke 4 ist/ein

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spannungsabhängiger Ableitwiderstand 5 geschaltet. Die Potentialsteuerung zum Erzielen einer gleichmässigen Spannungsverteilung weist spannungsabhängige Steuerwiderstände 6-9 auf, welche entweder parallel zu jeder Serieschaltung einer Löschfunkenstrecke 4 und eines Ableitwiderstandes 5 (Fig. 1 und 3) oder parallel zu jeder Löschfunkenstrecke 4 allein (Fig. 2) geschaltet sind.

Diese Steuerwiderstände 6-9 haben Strom-Spannungscharakteristiken mit im wesentlichen gleicher Steilheit.

Im weitern sind die Widerstandswerte dieser Steuerwiderstände 6-9 unterschiedlich, wobei diese Widerstandswerte von der Leiteranschlussklemme 2 zur Erdklemme 3 hin zunehmen. Der Steuerwiderstand 6 weist demzufolge den kleinsten, der Steuerwiderstand 9 den höchsten Widerstandswert auf. Dies bedeutet, dass in der bereits genannten Formel U = k»I ^ der Exponent ^i für alle Steuerwiderstände 6-9 ungefähr gleich ist (o( £ ^c <X k ^^^λο^^ώ und die Konstante k für jeden Widerstand 6-9 anders ist, wobei k_ß < k < k_g < k

Die Steuerwiderstände 6-9 werden so gewählt, dass bei Betriebsfrequenz, z.B. 50 Hz, am Ableiter eine gleichmassige Spannungsverteilung auftritt. Bei Gewitterüberspannungen, die durch Blitzeinschlag verursacht werden, tritt am ersten Steuerwiderstand 6 eine erhöhte Spannung auf, so dass die oberste Funkenstrecke 4a zündet. Bei Schaltüber-

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spannungen mit einer langen Frontdauer tritt am untersten
Steuerwiderstand 9 eine erhöhte Spannung auf und die unterste Funkenstrecke 4d zündet. Bei Schaltüberspannungen mit kurzer
Frontdauer wird am Steuerwiderstand 7 und/oder 8 eine erhöhte Spannung auftreten, welche ein Zünden der Funkenstrecken 4b bzs. 4c bewirkt.

Durch die erwähnte Abstufung der Widerstandswerte der Steuerwiderstände 6-9 wird das Durchzünden des Ableiters vom Leiter 1 zur Erde E beim Frontansprechen beschleunigt^ da die unteren, hochohmigen Steuerwiderstände einen verhältnismässig kleinen Strom führen, wenn die Spannung beim Durchzünden ansteigt.

Die vorhandenen, in den Fig. 1 und 2 mit C-,C₂,C-bzeichneten Streukapazitäten werden durch die Steuerwiderstände 6-9 kompensiert. Aufwendige und teuere Steuerkondensatoren sind daher nicht erforderlich.

Die Wahl von Steuerwiderständen mit gleichem O^ und verschiedenem k ergibt herstellungstechnische und kostenmässige Vorteile, da solche Widerstände leicht herstellbar sind. Die Steuerwiderstände 6-9 können relativ hochohmig
gewählt werden, was zur Folge hat, dass sie einen verhältnismässig kleinen Steuerstrom führen.

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Wie Fig. 3 zeigt, können zwecks Optimierung der Spannungsverteilung und der Kosten zu den Steuerwiderständen 6-9 Steuerkondensatoren 10-13 parallelgeschaltet werden. Diese Steuerkondensatoren können nicht nur, wie in Fig. 3'gezeigt, beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1, sondern auch beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 vorgesehen werden. Die

Parallelschaltung von Steuerkondensatoren 10-13 ist vor · allem bei sehr hohen Spannungen von Vorteil.

Die Steuerkondensatoren 10-13 können dieselbe ~~ Kapazität oder unterschiedliche, abgestufte Kapazitäten aufweisen. Bei Steuerkondensatoren mit abgestuften Kapazitäten nehmen die Kapatitätswerte von der Leiterklemme 2 zur JEndklemme 3 ^tf7 so dass der Kondensator 13 die «f*össte Kapazität aufweist.

Die Kapazitätswerte dieser Steuerkondensatoren 10-13 können relativ klein gewählt werden, was kostenmässige Vorteile mit sich bringt.

Der beschriebene Ueberspannungsableiter erlaubt es, beim Einstellen der Ansprechspannung bei Schaltüberspannungen auf einfache Weise ein Optimum zu erreichen.

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Claims (4)

1. Patentansprüche :

   :1., Überspannungsableiter mit mehreren Löschfunkenstrecketrund in Serie mit diesem geschalteten spannungsabhängigen Ableitwiderstrnden und mit zu jeweils einer Löschfunkenstrecke oder der Serienschaltung einer Löschfunkenstrecke und eines. Ableitwiderstandes parallel geschalteten spannungsabh^ngigen Steuerwiderst^nden, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsabh'ngigen Steuerwiderstönde (6-9) Strom-Spannungscharakteristiken mit im wesentlichen gleicher Steilheit haben und bei Nennspannung unterschiedliche, in Richtung zur Erdklemme (3) zunehmende Widerstandswerte aufweisen.
2. 2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Steuerwiderständen (6-9) Steuerkondensatoren (10-13) geschaltet sind.
3. 3. Überspannungsableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkondensatoren (10-13) die gleiche Kapazität haben.
4. 4. Überspannungsableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkondensatoren (10-13) unterschiedliche, in Richtung gegen die Erdklemme (3) abnehmende Kapazitäten haben.

   809822/0579 ORIGINAL INSPECTED