DE3506355A1

DE3506355A1 - Durchfuehrungskondensator mit ueberspannungsschutz

Info

Publication number: DE3506355A1
Application number: DE19853506355
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl.-Ing. 8014 Neubiberg Popp
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-02-22
Filing date: 1985-02-22
Publication date: 1986-08-28

Description

Durchführungskondensator mit Überspannunsschutz
Die Erfindung betrifft einen Durchführungskondensator entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Geräten zur Nachrichtenübertragung ist das Eindringen von Störimpulsen über Stromversorgungs- und Steuerleitungen im Hinblick auf eine störsichere Nachrichtenübertragung zu verhindern. Insbesondere gilt dies für Geräte mit digitaler Signalverarbeitung, bei denen durch das Eindringen von kurzzeitigen und steilen Überspannungsimpulsen Bitfehler entstehen können. Zur Störunterdrückung sind Dämpfungs- und Begrenzungselemente erforderlich, die auch bei hohen Frequenzen wirksam sind, das vergleichsweise tieffrequente Nutzsignal und die Versorgungsspannungen aber nicht wesentlich beeinträchtigen.
Zur Begrenzung von Überspannungsimpulsen wurden bisher Kombinationsschaltungen aus Überspannungsbegrenzern wie z.B. Überspannungsableiter und Varistoren in Kombination mit Durchführungskondensatoren verwendet. Derartige Kombinationsschaltungen sind aufwendig und wegen der Anordnung an der Gehäusewand in Verbindung mit dem Durchführungskondensator auch störend.
Die Aufgabe bei der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfache Anordnung zur Unterdrückung von insbesondere kurzzeitigen und steilen Überspannungsimpulsen anzugeben, die auf einen Durchführungskondensator basiert. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der eingangs erwähnte Durchführungskondensator so weitergebildet ist, daß als Dielektrikum eine Varistormasse vorgesehen ist.
Ah 1 Or / 14.2.1985 Im Hinblick auf die guten Möglichkeiten der Einstellung der Leitfähigkeit und der geringen Kapazität in der Varistormasse wird bei einer Weiterbildung der Erfindung als Varistormasse ein gesintertes Metalloxyd vorgesehen.
Besonders vorteilhaft aufgebaut ist ein Durchführungskondensator nach der Erfindung, bei dem als gesintertes Metalloxyd gesintertes Zinkoxyd eingesetzt ist.
Zur Verbesserung der Störunterdrückung bei hohen Frequenzen kann in vorteilhafter Weise eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Durchführungskondensators verwendet werden, bei dem auf dem Innenleiter im Anschluß an das Dielektrikum zusätzlich ein Ferritring angeordnet ist. Zur Erhöhung der Kapazität des Durchführungskondensators und insbesondere bei der Anwendung von Varistormassen mit vergleichsweise niedriger Dielektrizitätskonstante ist die erfindungsgemäße Ausbildung eines Durchführungskondensators zweckmäßig, bei dem an das Dielektrikum aus Varistormasse anschließend zusätzlich in Kondensatorlängsrichtung ein ringförmiges Dielektrikum aus einer Masse hoher Dielektrizitätskonstante zwischen Innen- und Aussenleiter angeordnet ist.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Durchführungskondensators ist dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum aus Varistormasse in 2, auf dem Innenleiter angeordnete ringförmige Dielektrika aufgeteilt ist. Durch die Verwendung von ringförmigen Dielektrika unterschiedlicher Dicke ergibt sich dabei die Möglichkeit, unterschiedliche Schwellspannungen und damit eine stufenförmigen Verlauf der Schwellspannung einzustellen. Ein besonders wirksamer Durchführungkondensator ergibt sich dann, wenn zwischen den ringförmigen Dielektrika ein Ferritring angeordnet ist. Dabei kann eines der ringförmigen Dielektrika aus Varistormasse oder aus einer Masse mit hoher Dielektrizitätskonstante bestehen.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Durchführungskondensator mit ungeteiltem Dielektrikum und Fig. 2 einen weiteren erfindungsgemäßen Durchführungskondensator mit aufgeteiltem Dielektrikum und Ferritring.
In der Fig. 1 ist mit IL der Innen- und mit AL der Aussenleiter des Durchführungskondensators bezeichnet, zwischen denen sich das Dielektrikum D befindet. Der Aussenleiter ist mit einer Gehäusewand GW verbunden. Das Dielektrikum D besteht aus gesinterten Zinkoxyd mit hoher Dielektrizitätskonstante, die spezifische Schwellenspannung des Zinkoxyds liegt außerdem in einem Bereich, bei dem sich in Verbindung mit der Dicke der Dielektrika üblicher Durchführungskondensatoren ein praktisch gut nutzbarer Schwellenspannungsbereich ergibt. Unterhalb der Schwellenspannung des Varistormaterials ergibt sich die Wirkung eines reinen Durchführungskondensators, während oberhalb der Schwellenspannung eine drastische Widerstandsverringerung wirksam wird, so daß das Dielektrikum als nichtlinearer Widerstand wirkt und sich eine scharfe Begrenzerwirkung ergibt. Zu beachten ist dabei, daß bei besonders steilen Anstiegsflanken für die Störimpulse die Zeitkonstante der Varistormasse bis zum Einsetzen der vollen Begrenzerwirkung nicht mehr zu vernachlässigen ist In diesem Zeitbereich ist jedoch die Kapazität des Durchführungskondensators wirksam und begrenzt die Störimpulsamplitude. Vereinfacht ausgedrückt ist also für kurze Impulse und steile Impulsflanken die Kapazität des Durchführungskondensators und bei langen Impulsen dessen nichtlinearer Widerstand für die Begrenzerwirkung verantwort- lich.
Zur besseren Unterdrückung von Störsignalimpulsen kann der Durchführungskondensator nach der Fig. 1 in der Weise verbessert werden, daß zwischen Innen- und Aussenleiter zusätzlich ein Ferritring mit beliebigem Querschnitt angeordnet wird, dessen hohe Induktivität insbesondere die hochfrequenten Signalanteile unterdrückt.
Eine gegenüber dem Durchführungskondensator nach der Fig.
1 bzw. der Variante mit Ferritring wirksamere Anordnung zur Störimpulsunterdrückung ist in der Fig. 2 dargestellt.
Es handelt sich ebenfalls um einen Durchführungskondensator mit einem Innenleiter IL, eine mit der Gehäusewand GW verbundenen Aussenleiter AL sowie einem zwischen Innen-und Aussenleiter angeordneten Dielektrikum. Das Dielektrikum ist beim Durchführungskondensator nach der Fig. 2 in Kondensatorlängsrichtung in zwei Teile D1, D2 geteilt, wobei der Abstand zwischen beiden Teilen für das Einbringen eines Ferritringes FR ausreicht. Durch die Aufteilung in zwei Dielektrika besteht die Möglichkeit, zusätzlich zum Dielektrikum aus Varistormasse ein Dielektrikum aus einer Masse hoher Dielektrizitätskonstante zu verwenden und so die Kapazität des Durchführungskondensators zu erhöhen. Beim Ausführungsbeispiel wurden demgegenüber für beide Dielektrika Varistormassen verwendet, die Dicken dl, d2 der beiden Dielektrika D1, D2 unterscheiden sich aber voneinander und damit auch die Schwellenspannungen.
Dadurch ist es möglich, einen stufenförmigen Schwellenspannungsverlauf zu erzeugen, so daß bei besonders starken Störimpulsen ein besonders niedriger Widerstand wirksam ist und außerdem im Hinblick auf durch Blitzeinschläge induzierte Spannungsstöße die Leistungsaufnahme des Durchführungskondensators erhöht ist.
Neben der Verwendung von gesintertem Zinkoxyd als Varistormasse hat sich die Verwendung gesinterter Oxyde der Metalle Wismut und Titan als zweckmäßig erwiesen.
8 Patentansprüche 2 Figuren - Leerseite -

Claims

Patentansprüche 57. Durchführungskondensator mit einem stabförmigen Innenleiter, einem insbesondere rohrförmigen Außenleiter mit beliebigen Querschnitt, der mit einem Gehäuseteil verbindbar ist, sowie mit einem zwischen Innen- und Außenleiter angeordneten Dielektrikum, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß als Dielektrikum (0) eine Varistormasse vorgesehen ist.
2. Durchführungskondensator nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Varistormasse ein gesintertes Metalloxyd vorgesehen ist.
3. Durchführungskondensator nach Anspruch 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß es sich bei dem gesinterten Metalloxyd um gesintertes Zinkoxyd handelt.
4. Durchführungskondensator nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf dem Innenleiter (IL) zusätzlich ein Ferritring mit beliebigen Querschnitt (FR) angeordnet ist.
5. Durchführungskondensator nach Anspruch 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , - daß an das Dielektrikum (D) aus Varistormasse anschließend zusätzlich in Kondensator Längsrichtung ein ringförmiges Dielektrikum aus einer HDK-Masse (Masse mit hoher Dielektrizitätskonstante) zwischen Innen- (IL) und Außenleiter (AL) geordnet ist.
6. Durchführungskondensator nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Dielektrikum in Varistormasse mit 2, auf dem Innenleiter (IL) angeordnete ringförmige Dielektrika (D1,D2) aufgeteilt ist.
7. Durchführungskondensator nach Ansprüchen 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden ringförmigen Dielektrika (D1,D2) unterschiedliche Dicke aufweisen.
8. Durchführungskondensator nach Ansprüchen 5, 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen den beiden ringförmigen Dielektrika (D1,D2) ein Ferritring (FR) angeordnet ist.