EP0793317A1

EP0793317A1 - Überspannungsschutzvorrichtung

Info

Publication number: EP0793317A1
Application number: EP96890029A
Authority: EP
Inventors: Karl Ing. Suchentrunk
Original assignee: Felten and Guilleaume Austria AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Austria AG
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1997-09-03

Abstract

Überspannungsschutzvorrichtung mit einer ersten Elektrode (1) und einer zweiten, von der ersten Elektrode beabstandeten Elektrode (2), wobei wenigstens eine der beiden Elektroden (1, 2) zumindest abschnittsweise beweglich gelagert ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzvorrichtung mit einer ersten Elektrode und einer zweiten, von der ersten Elektrode beabstandeten Elektrode.
Im Stand der Technik sind Überspannungsschutzvorrichtungen bekannt, welche aus einer Funkenstrecke bestehen. Diese kann sowohl als Luftfunkenstrecke als auch als Gasentladungsfunkenstrecke ausgeführt sein. Erfolgt die Entladung einer Überspannung über eine derartige Funkenstrecke, wird die Überspannung im Netz sehr stark auf den Restspannung genannten Wert reduziert. Die Funkenstrecke ist aber nicht in der Lage, den durch die normale Netzspannung getriebenen Strom über die Funkenstrecke, d.h. den Lichtbogen in der Funkenstrecke, zu löschen. Üblicherweise erfolgt das Löschen dieses sogenannten Folgestroms entweder mittels einer in der Anlage vorgeschalteten Sicherung, wodurch die Stromversorgung unterbrochen wird, oder mit Hilfe eines in Serie zur Funkenstrecke angeordneten Varistors, wodurch die Wirksamkeit, also die Reduktion der Überspannung, verschlechtert wird. Die Folge ist eine höhere Restspannung.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Überspannungsschutzvorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, welche über die Vorteile einer Funkenstrecke verfügt und den Lichtbogen bzw. Folgestrom zuverlässig löscht.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß wenigstens eine der beiden Elektroden zumindest abschnittsweise beweglich gelagert ist.
Nach erfolgter Zündung eines Lichtbogens kann der Abstand zwischen solchen Elektroden unter Zuhilfenahme der durch den Lichtbogen selbst erzeugten Kräfte durch Von-einander-Wegbewegung der Elektroden vergrößert werden. Damit wird ein einmal entstandener Lichtbogen relativ rasch solange verlängert werden, bis er abreißt, sodaß ein zuverlässiges Löschen des Lichtbogens erreicht wird.
Ein mögliche Ausgestaltung der Erfindung kann darin gelegen sein, daß die wenigstens eine bewegliche Elektrode um eine Verschwenkachse verschwenkbar gelagert ist.
Damit wird eine besonders einfache Realisierung der beweglichen Lagerung erreicht.
In diesem Zusammenhang kann allerdings auch vorgesehen sein, daß zumindest eine bewegliche Elektrode parallelverschiebbar gelagert ist.
Auch diese Art der Bewegung ist einfach realisierbar, darüberhinaus mit sehr wenig Reibung verbunden und damit nahezu abnützungsfrei.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung kann sein, daß die zumindest eine bewegliche Elektrode elastisch, beispielsweise mit einer Feder, in Richtung zur anderen Elektrode gedrückt wird.
Damit kann nach einer Auslösung der Überspannungsschutzeinrichtung, also nachdem der Lichtbogen erloschen ist, eine automatische Rückstellung der beweglichen Elektroden-Abschnitte erfolgen, sodaß sich die Schutzeinrichtung selbsttätig für die Ableitung einer weiteren Überspannung vorbereitet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Elektroden eine Annäherungsstelle und eine daran anschließende Funkenstrecke, wie z.B. Hörnerfunkenstrecke, aufweisen.
Mittels einer derartigen Funkenstrecke wird der in der Annäherungsstelle gezündete Lichtbogen rasch von der Annäherungsstelle abgezogen, sodaß diese durch die mit dem Lichtbogen verbundene thermische Belastung nur geringen bis kaum feststellbaren Schaden erfährt.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, daß an dem der Annäherungsstelle gegenüberliegenden Ende der Funkenstrecke wenigstens ein, in den von den Elektroden begrenzten Raum zumindest hineinragendes, vorzugsweise zur Gänze in diesem Raum angeordnetes Elektrodenelement, wie z.B. Platte, angeordnet ist.
Durch solche Elektrodenelemente wird der Lichtbogen beim Erreichen des Funkenstrecken-Endes in mehrere Teillichtbögen geteilt, was die zügige Lichtbogenlöschung unterstützt.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, daß die Elektroden einen spitzen Winkel einschließend angeordnet sind, wobei die Annäherungsstelle vorzugsweise im ersten Randbereich der Elektroden angeordnet ist und beide Zuleitungen beabstandet von der Annäherungsstelle, vorzugsweise am der Annäherungsstelle gegenüberliegenden Ende der Elektroden, festgelegt sind, sodaß die zumindest eine bewegliche Elektrode durch vom Stromfluß hervorgerufene Kraftwirkungen von der anderen Elektrode wegbewegbar ist.
Bei einer derartigen Anordung können die durch den Lichtbogenstrom erzeugten magnetischen Kräfte ohne irgendwelche weiteren Einrichtungen zur Auseinanderbewegung der Elektroden ausgenützt werden.
Besonders vorteilhaft kann es dabei sein, daß die Elektroden zumindest abschnittsweise zueinander im wesentlichen parallel verlaufend ausgebildet sind, weil es dadurch zur Ausbildung einer besonders hohen Kraftwirkung zwischen den beiden Elektroden kommt.
Nach einer weiteren Ausführungsmöglichkeit der Erfindung kann vorgesehen sein, daß zumindest ein elektromechanisches Betätigungsglied in Serie zu den Elektroden angeschlossen ist, das die beweglichen Abschnitte der Elektroden im Falle des Zündens eines Lichtbogens zwischen den Elektroden voneinander wegbewegt.
Damit kann ein kraftvoller und daher besonders zuverlässiger Antrieb des zumindest einen beweglichen Elektroden-Abschnittes erreicht werden.
In Weiterbildung der Erfindung kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, daß das elektromechanische Betätigungsglied als eine in Serie zu den Elektroden angeschlossene Spule mit einem Anker ausgebildet ist.
Damit kann ein einfacher, auch für andere Anwendungen üblicher Magnetauslöser verwendet werden.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Spule ortsfest und der Anker mit zumindest einem beweglichen Elektrodenabschnitt mechanisch verbunden ist.
Dies erlaubt einen einfachen, robusten und funktionszuverlässigen Aufbau des elektromagnetischen Betätigungsgliedes.
In diesem Sinne kann jedoch auch vorgesehen sein, daß der Anker ortsfest und die Spule mit zumindest einem beweglichen Elektrodenabschnitt mechanisch verbunden ist.
Die Spule des Betätigungsgliedes hat eine im Vergleich zum Anker wesentlich geringere Masse, sodaß ein solcherart ausgestalteter Antrieb weniger träge ist und der Lichtbogen daher schneller gelöscht werden kann.
Vorteilhaft kann es sein, wenn zwischen dem Joch der Spule und der beweglichen Elektrode eine Feder angeordnet ist, welche die bewegliche Elektrode nach dem Verlöschen des Lichtbogens wieder in ihre Ruhelage zurückdrückt.
Ungeachtet der Art des Antriebes der zumindest einen beweglichen Elektroden kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, daß zwischen den Elektroden ein Abstandhalter angeordnet ist.
Damit werden die Elektroden in einem definierten, stets gleich groß bleibenden Abstand zueinander gehalten, sodaß die Auslösespannung der Überspannungsschutzeinrichtung auch nach mehreren Auslösungen im wesentlichen konstant bleibt.
Dabei kann es vorteilhaft sein, daß der Abstandhalter als elektrisch nicht leitende Hülse ausgebildet ist, sodaß die vom Lichtbogen erhitzten Gase die zumindest eine bewegliche Elektrode von der anderen Elektrode wegbewegen.
Dadurch beide Elektroden auf ihr zur Anlage gebracht werden können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß in den von den Elektroden begrenzten Raum, vorzugsweise im Bereich der Annäherungsstelle ein den Lichtbogen durchtrennendes, vorzugsweise plattenförmiges Element einbringbar ist.
Damit wird der Lichtbogen durchtrennt, der Stromfluß damit unterbrochen und in weiterer Folge der Lichtbogen zum Verlöschen gebracht.
In diesem Zusammenhang kann weiters vorgesehen sein, daß das den Lichtbogen durchtrennende Element mechanisch, wie z.B. über ein Seil, einen Stab od. dgl. mit der wenigstens einen beweglichen Elektrode verbunden ist.
Damit kann die bei Entstehung eines Lichbogens stets bewirkte Bewegung der Elektrode gleichzeitig zum Antrieb des Lichtbogen-Abtrennelementes verwendet werden.
Nach einer anderen Variante der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, daß das den Lichtbogen durchtrennende Element mittels eines vom Lichtbogenstrom durchflossenen elektromechanischen Betätigungsgliedes in den von den Elektroden begrenzten Raum einbringbar ist.
Damit kann ein besonders funktionszuverlässiges Lichtbogen-Abschneiden realisiert werden.
Weiters kann vorgesehen sein, daß das den Lichtbogen durchtrennende Element aus einem elektrisch nicht leitenden Material, wie z.B. Keramik, Kunststoff od. dgl. gebildet ist.
Diese Werkstoffe stellen dem Lichtbogenstrom einen besonders hochohmigen Widerstand entgegen, sodaß eine zuverlässige und rasche Unterbrechung des Lichtbogens ermöglicht wird.
Nach einer weiteren Möglichkeit der Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das elektromechanische Betätigungsglied oder zumindest eine bewegliche Elektrode ein Zählwerk betätigt.
Durch eine solche Einrichtung kann über die durch sie festgehaltene Anzahl der bereits erfolgten Überspannungs-Ableitungsvorgänge auf den mechanischen Zustand der Elektroden und auf die damit zusammenhängende Einsatztauglichkeit der Überspannungsschutzeinrichtung geschlossen werden.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, daß das Zählwerk eine Sperrvorrichtung betätigt, die das elektromechanische Auslöseglied oder zumindest einen beweglichen Elektrodenabschnitt in seiner Offenstellung hält.
Damit erfolgt eine selbsttätige Außerbetriebsetzung der Ableitvorrichtung, wenn diese ihr höchstes zulässiges Alter erreicht hat.
Die Erfindung wird nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten beispielsweisen Ausführungsformen näher beschrieben.
Dabei zeigt:

Fig.1a,b eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung in Auf- und Grundriß;
Fig.1c,d eine Variante der Ausführungsform gemäß Fig.1a,b in Auf- und Grundriß;
Fig.1e eine Ausführungsform der Erfindung mit parallelverschiebbaren Elektroden im Aufriß;
Fig.2a,b erfindungsgemäße Überspannungsschutzeinrichtungen mit eine Hörnerfunkenstrecke ausbildenden Elektroden im Aufriß;
Fig.3a-f Varianten der Erfindung, bei denen der/die beweglichen Elektroden durch elektromechanische Betätigungsglieder angetrieben sind jeweils im Aufriß und
Fig.4a,b eine Ausführungsform der Erfindung mit einer in die Annäherungsstelle einbringbaren Platte im Aufriß.

Wie eingangs schon erwähnt, baut eine erfindungsgemäße Überspannungsschutzeinrichtung die Überspannungsenergie mit Hilfe eines Lichtbogens ab.
Ein solcher Lichtbogen weist unter anderem zwei wichtige Eigenschaften auf: Er hat eine sehr hohe Temperatur, wodurch er die ihn umgebenden Atmosphäre erhitzt und dadurch lokale Überdrücke in der Umgebungsatmosphäre aufbaut. Weiters läßt er einen relativ großen Stromfluß sowohl in den Zuleitungen und den Elektroden als auch durch ihn selbst zu, womit eine Ausbildung von Magnetfeldern und Kraftwirkungen verbunden ist.
Es ist Ziel der Erfindung, den Lichtbogen möglichst rasch nach dem Abklingen der Überspannung zu löschen. Die Erfindung bedient sich dazu der oben angeführten, vom Lichtbogen selbst hervorgerufenen Kraftwirkungen, um den Abstand zwischen den beiden Elektroden, zwischen welchen der Lichtbogen brennt, zu erweitern.
Dazu ist vorgesehen, daß wenigstens eine der beiden Elektroden zumindest abschnittsweise beweglich gelagert ist. Der oder die beweglichen Elektroden-Abschnitte bzw. zur Gänze beweglichen Elektroden werden durch eine oder durch Zusammenwirken mehrerer der oben erwähnten Kräfte voneinander wegbewegt.
Die bewegliche Lagerung kann prinzipiell beliebig erfolgen, als günstig haben sich zum einen die verschwenkbare Lagerung der gesamten Elektrode 1 (vgl. Fig.1a) bzw. des beweglichen Elektrodenabschnittes 10 (vgl. Fig.1c) und zum anderen eine Lagerung der Elektroden 1, 2 in einer Art, die eine Parallelverschiebung der Elektroden 1, 2 zuläßt, so wie dies beispielsweise Fig.1e zeigt, erwiesen.
Sollen zum Antrieb des beweglichen Elektrodenabschnittes 10 die vom Lichtbogen-Strom aufgebauten magnetischen Kraftwirkungen ausgenützt werden, so gibt es hiefür generell zwei Möglichkeiten.
Die einfachere ist in den Fig.1a-e und Fig.2a,b dargestellt. Die Elektroden 1, 2 sind dabei plattenförmig ausgebildet und im wesentlichen parallel zueinander verlaufend angeordnet. An ihren ersten Enden sind sie mit elektrischen Leitern 5 verbunden, die zur Stromzu- bzw. - abführung dienen, wahrend sie an ihren anderen Enden eine Annäherungsstelle 4 ausbilden.
Die erste Elektrode 1 ist beweglich, nämlich um ein Verschwenkachse 3 verschwenkbar gelagert. Beim Auftreten einer Überspannung kommt es zur Ausbildung eines Lichtbogens in der Annäherungsstelle 4 und dadurch zu einem durch die Pfeile 6 symbolisierten Stromfluß.
Die Stromflußrichtungen in den Elektroden 1, 2 weisen zueinander 180° auf, verlaufen also in genau entgegengesetzten Richtungen. Durch die magnetischen Felder, die zwei in entgegengesetzer Richtung fließende Ströme ausbilden, wird eine Kraft aufgebaut, die versucht, die beiden Ströme voneinander wegzubewegen. Durch die verschwenkbare Lagerung der ersten Elektrode 1 wird diese infolge erwähnter Kräfte von der zweiten Elektrode 2 wegbewegt, wodurch der in der Annäherungsstelle 4 brennende Lichtbogen soweit verlängert wird, bis er erlischt. Vorteilhaft ist es dabei, wenn eine Feder 19 vorgesehen ist, die die bewegliche Elektrode 1 elastisch in Richtung zur anderen Elektrode 2 drückt, somit wird die bewegliche Elektorde 1 unverzüglich nach dem Verlöschen des Lichtbogens selbsttätig in ihre Ruheposition zurückgebracht.
Natürlich ist es genauso möglich, beide Elektroden 1, 2 beweglich, also z.B. verschwenkbar zu lagern, beim Zünden eines Lichtbogens erfolgt eine gleichzeitige Bewegung beider Elektroden 1, 2. Weiters ist es, so wie in den Fig.1c,d dargestellt, auch möglich, eine oder beide Elektroden 1, 2 lediglich abschnittweise beweglich zu gestalten, die die Leiter 5 tragenden Elektrodenenden also starr festzulegen und eine oder beide Elektroden 1, 2 mit einem beweglichen Abschnitt 10, 20, auf welchem die Annäherungsstelle 4 angeordnet ist, zu versehen.
Eine andere Art der beweglichen Lagerung zeigt Fig.1e; es sind hier die beiden Elektroden 1, 2 wieder plattenförmig ausgebildet, jedoch mittels schienenartiger Führungen 7 parallelverschiebbar gelagert. Bei Auftreten eines Lichtbogens kornmt es zu einem durch die Pfeile 6' angedeuteten Auseinanderstreben der beiden Elektroden 1, 2. Natürlich kann analog zu Fig.1a,b lediglich eine der beiden Elektroden 1, 2 beweglich, also verschiebbar gelagert sein, während die andere starr festgelegt ist; desweiteren kann eine elastische Rückstellvorrichtung für die beweglichen Elektroden vorgesehen sein.
In allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist es keineswegs zwingend, die beiden Elektroden 1, 2 parallel zueinander auszurichten. Für die Ausbildung der die beweglichen Elektroden 1, 2 bzw. die beweglichen Elektrodenabschnitte 10, 20 antreibenden magnetischen Kräfte ist es Voraussetzung, daß die Elektroden 1, 2 einen spitzen Winkel zueinander einschließend angeordnet sind und daß beide Zuleitungen 5 beabstandet von der Annäherungsstelle 4 angeordnet sind, sodaß es zumindest bereichsweise zu einem zueinander entgegengesetzten Stromfluß kommt, dessen Magnetfeld die zumindest eine bewegliche Elektrode 1, 2 von der anderen Elektrode 1, 2 wegbewegt.
Abgesehen von dieser Einschränkung können die beiden Elektroden 1, 2 jedoch beliebige Formen aufweisen, so z.B. die besonders bevorzugte Variante nach Fig.2a. Die Elektroden 1, 2 sind mit Zuleitungen 5 versehen, weisen an diese Zuleitungen 5 anschließend parallel zueinander verlaufende Abschnitte auf, welche Abschnitte die Annäherungsstelle 4 bilden.
Die Annäherungsstelle 4 setzt sich in einer Funkenstrecke 8 fort, welche gemäß der Zeichnung in Form einer Hörnerfunkenstrecke ausgebildet ist. Eine der Elektroden 1 ist dabei um eine Drehachse 3, die an dem den Zuleitungen 5 gegenüberliegenden Ende der Elektrode 1 angeordnet ist, verschwenkbar gelagert.
Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltungsweise der Erfindung zeigt Fig.2b, worin die beiden Elektroden 1, 2 wieder eine Hörnerfunkenstrecke ausbilden. Eine Vielzahl von Elektrodenelementen 9, die vorzugsweise plattenförmig ausgebildet sind, ist dabei so angeordnet, daß sie in den von der Hörnerfunkenstrecke begrenzten Raum hineinragt. Diese Elektrodenelemente 9 teilen den Lichtbogen in eine Anzahl elektrisch in Serie geschalteter Lichtbögen, wodurch eine raschere Löschung erfolgt. Wenngleich nicht separat dargestellt, können gemäß beider Ausführungsformen auch beide Elektroden 1, 2 entweder zur Gänze oder lediglich abschnittsweise beweglich gelagert sein, in beiden Varianten kann eine Rückstellfeder 19 vorgesehen sein.
Neben den bisher erörterten magnetischen Kräfte eines Lichtbogenstromes können auch die vom Lichtbogen hervorgerufenen Gasdrücke zum Antrieb der beweglichen Elektroden 1, 2 herangezogen werden. Eine mögliche Variante der Ausnützung dieser Gasdrücke zeigt Fig.1e. Hier ist die Annäherungsstelle 4 von einem Abstandhalter in der Form einer geschlossenen Hülse 39 umgeben, welche Hülse 39 vorzugsweise aus einem elektrisch nicht leitenden Material gebildet ist und die den Lichtbogen umgebene erhitze Luft lediglich in Richtung der beiden Elektroden 1, 2 entweichen läßt. Nachdem ein Lichtbogen relativ heiß (ca. 7000-15000K) sein kann, entstehen durch die Erhitzung der Umgebungsluft auch genügend hohe Drücke zum Antrieb der Elektroden 1, 2.
Eine solche Hülse 39 bzw. eine der Hülse 39 entsprechende Gasbarriere kann auch in allen anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung vorgesehen sein. Ähnlich wie in Fig.3 werden sich dabei die zum Antrieb der Elektroden 1, 2 nötigen Kräfte aus durch den Stromfluß verursachten als auch durch Gasdruck bedingten Kräften zusammensetzen.
Bei Ausbildungsformen, bei denen vorgesehen ist, daß sich der Lichtbogen aus der Annäherungsstelle 4 hinausbewegt und in eine Hörnerfunkenstrecke läuft -wie z.B. in Fig.2a,b- wird die Hülse 39 mit einer in Lichtbogen-Laufrichtung weisenden Durchbrechung ausgebildet, um das Hinauslaufen des Lichtbogens nicht zu behindern. Die Antriebs-Wirkung des Gasdruckes auf die Elektroden 1, 2 ist durch diese Art der Ausbildung der Hülse 39 zwar geringer, aber dennoch ausreichend.
Eine weitere, wennauch aufwendigere Art der Ausnützung der durch den Lichtbogenstrom hervorgerufenen magnetischen Kräfte ist in den Fig.3a-f dargestellt.
Die Bewegung der beweglichen Elektroden 1, 2 erfolgt dabei durch ein oder mehrere elektromechanische Betätigungsglieder 30.
Die Ausführungsform nach Fig.3a weist zwei Anschlußklemmen 31, 32 auf. Zwischen den Klemmen 31, 32 ist ein elektromechanisches Betätigungsglied 30, beispielsweise ein Magnetauslöser, sowie eine bewegliche Elektrode 1 und eine ortsfeste Elektrode 2 in Serie geschaltet. Die ortsfeste Elektrode 2 kann beispielsweise über einen elektrisch leitenden Bügel 36 mit der Klemme 32 verbunden sein. Die bewegliche Elektrode 1 ist auf einem um eine Verschwenkachse 3 schwenkbar gelagerten Arm 38 befestigt und weist von der ortsfesten Elektrode 2 einen Abstand L auf. Der Abstand L kann durch eine nicht leitende Hülse 39 eingestellt werden, die vorzugsweise mit der ortsfesten Elektrode 2 fest verbunden und zwischen dem freien Ende 40 des Armes 38 und der ortsfesten Elektrode 2 angeordnet ist. Die Hülse 39 ist dabei so angeordnet, daß sie die Elektroden 1 und 2 umschließt. Somit können auch hier die durch den Lichtbogen hervorgerufenen Gasdrücke unterstützend zur Auseinanderbewegung der Elektroden 1, 2 ausgenützt werden.
Das elektromechanische Auslöseglied 30, im dargestellten Beispiel ein üblicher Magnetauslöser, weist eine Spule 41 auf, die einerseits über eine elektrische Leitung 42 und über den Arm 38 mit der beweglichen Elektrode 1 und andererseits über eine elektrische Leitung 43 mit der Anschlußklemme 31 verbunden ist.
Die Spule 41 ist um eine Hülse 44 gewickelt, innerhalb der ein Anker 45 beweglich aufgenommen ist. Die Hülse 44 mit der Spule 41 ist in einem Joch 46 ortsfest gelagert.
Der Anker 45 ist mit der beweglichen Elektrode 1 über ein Zugelement 47 verbunden, das beispielsweise eine dünnes Seil oder ein Stab sein kann. Wenngleich auch nicht dargestellt, könnte jedoch auch vorgesehen sein, daß der Anker 45 unbeweglich festgelegt ist, die Spule 41 hingegen beweglich und mit der beweglichen Elektrode 1 beispielsweise über ein Zugelement 47 verbunden ist, sodaß die beim Fließen eines Lichtbogenstromes auftretenden magnetischen Kräfte die Spule 41 entlang des Ankers 45 verschieben.
Zwischen dem der beweglichen Elektrode 1 zugewandten Schenkel 48 des Joches 46 und der beweglichen Elektrode 1 ist eine Druckfeder 19 angeordnet, die sich, wie in der Zeichnung dargestellt, an der Auflage 50 am Schenkel 48 des Joches 46 abstützt. Durch die Druckfeder 19 wird sowohl die bewegliche Elektroden 1 als auch der Anker 45 immer wieder in die Ausgangsstellung zurück bewegt, nachdem der bei der Ableitung der Überspannung entstehende Lichtbogen erloschen ist.
Basierend auf beschriebenem Prinzip ist es auch in diesem Zusammenhang möglich, beide Elektroden 1, 2 beweglich zu lagern. Fig.3b zeigt als Beispiel hiefür eine Erweiterung der Ausführungsform nach Fig.3a, bei welcher auch die zweite Elektrode 2 auf einem verschwenkbaren Arm 38 angeordnet ist, wobei für jeden der beiden Arme 38 ein eigenes Betätigungselement 30 vorgesehen ist.
Alternativ zur Verschwenkung von Elektroden bzw. von Elektroden-Abschnitten, kann auch in Zusammenhang mit einem elektromechanischen Betätigungselement 30 vorgesehen sein, daß eine oder beide Elektroden 1, 2 parallelverschiebbar gelagert sind. Beispiele hiefür zeigen die Fig. 3c-f.
Gemäß Fig.3c ist eine Elektrode 2 unbeweglich festgelegt und die andere Elektrode 1 fest über ein Zugelement 47 mit dem Anker 45 eines elektromechanischen Betätigungselementes 30 verbunden. Beim Auftreten eines Lichtbogens wird die Elektrode 1 von der anderen Elektrode 2 wegbewegt.
Wenngleich auch zwei bewegliche Elektroden 1, 2 vorgesehen sind, kann zu deren Bewegung lediglich ein elektromechanisches Betätigungsglied 30 verwendet werden. Bei der Ausführungsform nach Fig.3d sind die beiden Elektroden 1, 2 in Führungen 7 verschiebbar gelagert und über jeweils ein Gestänge 11 mit dem Betätigungsglied 30 mechanisch verbunden. Bei der Ausbildung eines Lichtbogens wird der Anker 45 des Betätigungsgliedes 30 verschoben und bewegt dadurch die beiden Elektroden 1, 2 voneinander weg.
Zwei verschwenkbar gelagerte Elektroden 1, 2, die eine Hörnerfunkenstrecke 8 bilden, können in der in Fig.3e dargestellten Weise von Lichtbogenstrom angetrieben werden.
Ähnlich wie in Fig.3d sind die beiden Elektroden 1, 2 über Gestänge 11 mit dem Anker 45 eines Betätigungsgliedes 30 verbunden.
In diesem Zusammenhang ist es weiters möglich, den Abstand zwischen eine Hörnerfunkenstrecke bildenden Elektroden 1, 2 durch Parallelverschiebung einer oder auch beider Elektroden 1, 2 zu vergrößern. Fig.3f zeigt hiefür ein Beispiel, bei welchem die bewegliche Elektrode 1 entlang zweier Schienen 7 geführt ist.
Eine Möglichkeit, einen schon aufgeweiteten Lichtbogen besonders rasch zu löschen, zeigt Fig.4a,b.
Die grundsätzliche Idee ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung, die Lichtbogen-Brennstrecke zu durchtrennen; es wird also in den von den Elektroden 1, 2 begrenzten Raum, dort wo der Lichtbogen brennt -im Beispiel der Fig.4 verbleibt er stets in der Annäherungsstelle 4- ein plattenförmiges Element 12 eingebracht.
Der Antrieb dieses Elementes 12 kann nun prinzipiell in den schon für die beweglichen Elektroden 1, 2 beschriebenen Arten erfolgen. Soll die magnetische Kraftwirkung zwischen den Elektroden 1, 2 ausgenützt werden, so genügt es, das Element 12 gemäß Fig.4 mechanisch, beispielsweise über Seile oder Stäbe mit den Elektroden 1, 2 zu verbinden.
Wenngleich nicht dargestellt, könnte aber auch eine elektromechanisches Betätigungsglied 30 für die Bewegung des Elementes 12 vorgesehen sein.
Als Materialien kommen vorzugsweise elektrisch nichtleitende Materialien, wie z.B. Keramik, Kunststoff od. dgl. zu Einsatz.
Da nach wiederholter Auslösung der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung ein Abbrennen der Elektroden 1, 2 erfolgen kann, wodurch sich der Abstand L zwischen den Elektroden 1, 2 vergrößert und in der Folge die Auslösespannung steigt, was sich auf nachgeschaltete elektrische Einrichtungen nachteilig auswirken kann, kann gemäß einer in den Abbildungen nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, daß ein Zählwerk vorgesehen ist.
Dieses Zählwerk kann beispielsweise durch einen Stift 51 betätigt werden, der mit dem Anker 45 eines elektromechanischen Betätigungsgliedes 30 verbunden ist (vgl. Fig.3a,b). Bei allen anderen Ausführungsformen der Erfindung, in denen kein elektromechanisches Betätigungselement 30 vorgesehen ist, kann die Betätigung des Zählwerkes durch einen beweglichen Elektroden-Abschnitt 10, 20 bzw. durch eine zur Gänze bewegliche Elektrode 1, 2 erfolgen.
Das Zahlwerk kann mit einer gut sichtbaren Anzeigevorrichtung verbunden sein, welche ein Überschreiten einer vorgegebenen Auslöseanzahl anzeigt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann dabei alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, daß über das Zählwerk eine Sperrvorrichtung betätigt wird, welche nach Überschreiten einer bestimmten Auslöseanzahl beispielsweise den Anker 45 in seiner Auslösestellung (im dargestellten Ausführungsbeispiel in der Stellung, in der sich die bewegliche Elektrode in der von der ortsfesten Elektrode 2 entfernten Stellung, in der ein Zünden eines Lichtbogens nicht möglich ist, befindet) festhält, wodurch die Überspannungsschutzeinrichtung außer Betrieb gesetzt ist.

Claims

Überspannungsschutzvorrichtung mit einer ersten Elektrode (1) und einer zweiten, von der ersten Elektrode beabstandeten Elektrode (2), dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Elektroden (1, 2) zumindest abschnittsweise beweglich gelagert ist.
Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine bewegliche Elektrode (1, 2) um eine Verschwenkachse (3) verschwenkbar gelagert ist.
Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine bewegliche Elektrode (1, 2) parallelverschiebbar gelagert ist.
Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine bewegliche Elektrode (1, 2) elastisch, beispielsweise mit einer Feder (19), in Richtung zur anderen Elektrode (1, 2) gedrückt wird.
Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (1, 2) eine Annäherungsstelle (4) und eine daran anschließende Funkenstrecke (8), wie z.B. Hörnerfünkenstrecke, aufweisen.
Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Annäherungsstelle (4) gegenüberliegenden Ende der Funkenstrecke (8) wenigstens ein, in den von den Elektroden (1, 2) begrenzten Raum zumindest hineinragendes, vorzugsweise zur Gänze in diesem Raum angeordnetes Elektrodenelement (9), wie z.B. Platte, angeordnet ist.
Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (1, 2) einen spitzen Winkel einschließend angeordnet sind, wobei die Annäherungsstelle (4) vorzugsweise im ersten Randbereich der Elektroden (1, 2) angeordnet ist und beide Zuleitungen (5) beabstandet von der Annäherungsstelle (4), vorzugsweise am der Annäherungsstelle (4) gegenüberliegenden Ende der Elektroden (1, 2), festgelegt sind, sodaß die zumindest eine bewegliche Elektrode (1, 2) durch vom Stromfluß hervorgerufene Kraftwirkungen von der anderen Elektrode (1, 2) wegbewegbar ist.
Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (1, 2) zumindest abschnittsweise zueinander im wesentlichen parallel verlaufend ausgebildet sind.
Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein elektromechanisches Betätigungsglied (30) in Serie zu den Elektroden (1, 2) angeschlossen ist, das die bewegliche zumindest eine bewegliche Elektrode (1, 2) im Falle des Zündens eines Lichtbogens zwischen den Elektroden (1, 2) von der anderen Elektrode (1, 2) wegbewegt.
Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromechanische Betätigungsglied (30) als eine in Serie zu den Elektroden (1, 2) angeschlossene Spule (41) mit einem Anker (45) ausgebildet ist.
Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (41) ortsfest und der Anker (45) mit zumindest einer beweglichen Elektrode (1, 2) mechanisch verbunden ist.
Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (45) ortsfest und die Spule (41) mit zumindest einer beweglichen Elektrode (1, 2) mechanisch verbunden ist.
Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Joch (46) der Spule (41) und der beweglichen Elektrode (1, 2) eine Feder (19) angeordnet ist.
Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden (1, 2) ein Abstandhalter (39) angeordnet ist.
Überspanuungsschutzvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (39) als elektrisch nicht leitende Hülse ausgebildet ist, sodaß die vom Lichtbogen erhitzten Gase die zumindest eine bewegliche Elektrode (1, 2) von der anderen Elektrode (1, 2) wegbewegen.
Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in den von den Elektroden (1, 2) begrenzten Raum, vorzugsweise im Bereich der Annäherungsstelle (4) ein den Lichtbogen durchtrennendes, vorzugsweise plattenförmiges Element (12) einbringbar ist.
Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das den Lichtbogen durchtrennende Element (12) mechanisch, wie z.B. über ein Seil, einen Stab od. dgl. mit der wenigstens einen beweglichen Elektrode (1, 2) verbunden ist.
Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das den Lichtbogen durchtrennende Element (12) mittels eines vom Lichtbogenstrom durchflossenen elektromechanischen Betätigungsgliedes (30) in den von den Elektroden (1, 2) begrenzten Raum einbringbar ist.
Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das den Lichtbogen durchtrennende Element (12) aus einem elektrisch nicht leitenden Material, wie z.B. Keramik, Kunststoff od. dgl. gebildet ist.
Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromechanische Betätigungsglied (30) oder zumindest eine bewegliche Elektrode (1, 2) ein Zählwerk betätigt.
Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Zählwerk eine Sperrvorrichtung betätigt, die das elektromechanische Auslöseglied (30) oder zumindest eine bewegliche Elektrode in seiner Offenstellung hält.