DE3408216C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer spannungsbegrenzenden Durchführung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Spannungsbegrenzende Durchführungen ermöglichen den Schutz empfindlicher Geräte vor über Zuleitungen eingekoppelten Überspannungen. Sie eignen sich insbesondere auch zum Schutz vor steilen Spannungsimpulsen.

Aus der US-PS 37 11 794 ist eine spannungsbegrenzende Durchführung bekannt, bei welcher als Ableiterelement eine Scheibe aus Varistormaterial mit zentraler Bohrung vorgesehen ist, durch welche ein Leiter durchgeführt ist. Die Begrenzungsfläche der zentralen Bohrung dient dabei als eine erste Kontaktfläche, welche mit dem Leiter, und die äußere, umlaufende Grenzfläche der Scheibe als eine zweite Kontaktfläche, welche mit der Wand elektrisch leitend verbunden ist.

Aus der US-PS 38 42 374 ist eine spannungsbegrenzende Durchführung bekannt, die ebenfalls eine Scheibe mit zentraler Bohrung aus Varistormaterial als Ableiterelement aufweist. Durch diese zentrale Bohrung ist ein Leiter durchgeführt. Diese Scheibe ist zwischen zwei Metallelektroden, die unterschiedliches Potential aufweisen, eingespannt. Diese Durchführung kann zudem hochfrequente Störungen abblocken.

Aus der US-PS 37 77 219 ist eine paketartige Anordnung von Halbleiterelementen bekannt, die an der Koppelstelle zweier Leitungen als Überspannungsbegrenzer eingesetzt wird.

Die bekannten spannungsbegrenzenden Durchführungsanordnungen benötigen vergleichsweise viel Platz. Eine Steigerung des durch sie ableitbaren Stromes würde zu einer weiteren Zunahme des Platzbedarfs führen, da der Durchmesser der als Ableiterelemente eingesetzten Scheiben vergrößert werden müßte.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine spannungsbegrenzende Durchführung zu schaffen, bei welcher sich das Potential in den Ableiterelementen so ausbildet, daß die Äquipotentialflächen wenigstens annähernd parallel verlaufen, so daß die Feldstärke über das Volumen der Ableiterelemente annähernd konstant ist.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß in den Ableiterelementen keine überdurch­ schnittlich belasteten Regionen vorhanden sind, in denen das Varistormaterial frühzeitig geschädigt oder zerstört und dadurch die Funktion der Ableiterelemente beeinträch­ tigt werden kann. Die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der gattungsgemäßen Durchführung wird dadurch wesentlich ver­ bessert. Zusätzlich bieten gemäß der Erfindung ausgebil­ dete Ableiterelemente den Vorteil, daß sie sich in Reihen anordnen lassen, wodurch sich die erfindungsgemäßen Durch­ führungen auf einfache und ökonomische Weise an verschie­ dene Anforderungen bezüglich der im Hinblick auf die zu schützende Anlage noch tragbaren Grenzspannung anpassen lassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine spannungsbegrenzende Durchführung gemäß einer Ausführung der Erfindung und

Fig. 2 einen Querschnitt durch die spannungsbegrenzende Durchführung gemäß der Ausführung der Er­ findung längs IV-IV in Fig. 3.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit gleichen Ziffern bezeichnet.

Die Ableiterelemente bestehen aus Varistormaterial bekannter Art, vor­ zugsweise einem im wesentlichen aus Zinkoxyd bestehenden Sinterkörper. Jedes Ableiterelement 7 weist auf jeder der Deckflächen eine leitend beschichtete Kontaktfläche 9a bzw. 9b auf. Die Ableiterelemente 7 sind derart in Reihe angeordnet, daß die einander zugewandten Kontaktflächen aufeinander folgender Ableiterelemente nur durch eine ver­ gleichsweise dünne Zwischenschicht 10 aus leitendem Mate­ rial, z. B. die Ableiterelemente verbindendem Löt- oder Diffusionsschweißmittel getrennt sind, die aber auch feh­ len kann, wenn mechanische Festigkeit und guter Kontakt zwischen den Ableiterelementen sonst gewährleistet sind.

Auf diese Weise können aus gleichen Ableiterelementen 7 auf einfache und kostengünstige Weise Ableiterreihen 6 unter­ schiedlicher Länge aufgebaut werden, welche jeweils auf die Anforderungen der zu schützenden Anlage bezüglich der noch tragbaren Grenzspannung abgestimmt sind. Eine in der beschriebenen Weise aus mehreren Ableiterelementen aufgebaute Ableiterreihe hat gegenüber einem gleich langen, aus einem Stück bestehenden Ableiter auch noch den Vorteil, daß durch die zwischengeschalteten leitenden Schichten (wobei die leitende Beschichtung der Kontaktflächen zu diesem Zweck ausreicht) eventuelle, durch Inhomogenitäten im Varistormaterial verursachte Ungleichmäßigkeiten im Spannungsabfall ausgeglichen werden.

Bei der Erfindung ist ein als Band­ leiter ausgebildeter Leiter 1 durch eine rechteckige Öffnung 2 in einer leitenden Wand 3 geführt. Zwischen dem Leiter 1 und den Kontaktplatten 5a, 5b sind jeweils zwei parallele Ableiterreihen 6a, 6c bzw. 6b, 6d angeordnet, welche aus quaderförmigen Ableiterelementen 7 bestehen, die auf gegenüberliegenden Begrenzungsflächen liegende Kontaktflächen 9a, b aufweisen. Zwischen den einander zugewandten Kontaktflächen aufeinander folgender Ableiterele­ mente 7 liegen leitende Zwischenschichten 10, welche vor­ zugsweise quer durch die parallelen Ableiterreihen 6a, 6c bzw. 6b, 6d laufen und dadurch für einen Potentialaus­ gleich zwischen denselben sorgen.

Der beschriebene Aufbau ist insofern besonders günstig, als durch Zusammensetzung gleicher Ableiterelemente unter­ schiedliche spannungsbegrenzende Durchführungen kompakt aufgebaut werden können, welche nicht nur bezüglich der Grenzspannung, sondern unabhängig davon bezüglich der mög­ lichen Energieaufnahme auf gegebene Erfordernisse abgestimmt sind, da sich neben der Länge der Ableiterreihen auch das Volumen des Aktivteils auf einfache Weise durch Parallel­ schaltung und -anordnung von Ableiterreihen einstellen läßt.

Die Ableiterreihen 6a, b, c, d sind von einem z. B. aus Gießharz bestehenden Isoliermantel 11 umgeben, dessen vom Leiter 1 zur Kontaktplatte 5 sich erstreckende Ober­ flächenteile wiederum Rillen aufweisen zur Verlängerung potentieller Kriechstrecken.

Besonders eignen sich spannungsbegrenzende Durchführungen erfindungsgemäßen Aufbaus zur Verwendung bei Leitungen, welche der Energieübertragung oder der Informationsüber­ tragung mit nicht zu hohen Frequenzen, d. h. Frequenzen bis ca. 1 MHz dienen, da in den entsprechenden Frequenz­ bereichen die durch die Kapazität der Durchführung verur­ sachten Verluste vernachlässigbar oder zumindest tragbar sind.

Claims (8)

1. Spannungsbegrenzende Durchführung eines Leiters (1) durch eine Öffnung (2) einer elektrisch leitenden Wand (3) mit mindestens zwei Ableiterelementen (7) aus Varistormaterial, die jeweils zwei Kontaktflächen aufweisen von denen wiederum jeweils eine mit dem Leiter (1) und eine mit der Wand (3) leitend verbunden ist, wobei der Leiter (1) gemeinsam mit den Ableiterelementen (7) die Öffnung (2) weitgehend verschließt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Leiter (1) als Bandleiter ausgebildet ist,
• - daß die Ableiterelemente (7) quaderförmig ausgebildet sind,
• - daß die Ableiterelemente (7) zwei einander gegenüberliegende Kontaktflächen (9a, 9b) besitzen,
• - daß die Ableiterelemente (7) spiegelsymmetrisch so zum Leiter (1) angeordnet sind, daß ihre Kontaktflächen (9a, 9b) parallel zum Leiter (1) verlaufen, und
• - daß die zum Leiter (1) gewandten Kontaktflächen (9a) unmittelbar am Leiter (1) anliegen.

2. Spannungsbegrenzende Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die zum Leiter (1) gewandten Kontaktflächen (9a) durch eine leitende Zwischenschicht (10) vom Leiter (1) getrennt sind.

3. Spannungsbegrenzende Durchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß mehrere gleiche Ableiterelemente (7) so in Reihe geschaltet sind, daß sie eine Ableiterreihe (6a, 6c; 6b, 6d) bilden, wobei die erste Kontaktfläche (9a) eines ersten Ableiterelements (7b) mit dem Leiter (1), und die zweite Kontaktfläche (9b) eines äußersten Ableiterelements (7a) der Ableiterreihe (6a, 6c; 6b, 6c) mit der leitenden Wand (3) elektrisch verbunden sind, und
• - daß bei zwei aufeinanderfolgenden Ableiterelementen (7a, 7b) jeweils die zweite, vom Leiter (1) abgewandte Kontaktfläche (9b) des ersten Ableiterelements (7b) mit der ersten, dem Leiter zugewandten Kontaktfläche (9a) des zweiten Ableiterelements (7a) elektrisch verbunden ist, und
• - daß die einander zugewandten Kontaktflächen von zwei aufeinander folgenden Ableiterelementen (7a, 7b) unmittelbar aufeinander liegen.

4. Spannungsbegrenzende Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die einander zugewandten Kontaktflächen von zwei aufeinander folgenden Ableiterelementen (7a, 7b) durch eine leitende Zwischenschicht voneinander getrennt sind.

5. Spannungsbegrenzende Durchführung nach einem der voranste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

• - daß sie auf jeder Seite des Leiters (1) mindestens zwei gleiche, parallel geschaltete Ableiterelemente (7) oder Ableiterreihen (6a, 6c; 6b, 6d) aufweist.

6. Spannungsbegrenzende Durchführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß auf jeder Seite des Leiters (1) mindestens eine parallel zu diesem und parallel zu den Ableiterreihen (6a, 6c; 6b, 6d) verlaufende leitende Zwischenschicht (10) vorgesehen ist, welche jeweils in jeder der Ableiterreihen (6a, 6c; 6b, 6d) die aufeinanderfolgenden Ableiterelemente (7) längs miteinander verbindet.

7. Verwendung einer spannungsbegrenzenden Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bei einer der Energieübertragung dienenden Leitung.

8. Verwendung einer spannungsbegrenzenden Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bei einer der Informationsübertragung mit Frequenzen bis 1 MHz dienenden Leitung.