EP1066668A1 - Gasgefüllte entladungsstrecke - Google Patents

Gasgefüllte entladungsstrecke

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EP1066668A1
EP1066668A1 EP99922055A EP99922055A EP1066668A1 EP 1066668 A1 EP1066668 A1 EP 1066668A1 EP 99922055 A EP99922055 A EP 99922055A EP 99922055 A EP99922055 A EP 99922055A EP 1066668 A1 EP1066668 A1 EP 1066668A1
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EP
European Patent Office
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silicate
gas
electrode activation
filled discharge
components
Prior art date
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EP99922055A
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EP1066668B1 (de
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Wolfgang DÄUMER
Xiangyang Zou
Jifeng Qin
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Epcos Xiaogan Co Ltd
TDK Electronics AG
Original Assignee
Siemens Vacuum Electronic Components Co Ltd
Epcos AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/20—Means for starting arc or facilitating ignition of spark gap
    • H01T1/22—Means for starting arc or facilitating ignition of spark gap by the shape or the composition of the electrodes

Definitions

  • the invention is in the field of electronic components and can be used in the design of gas-filled discharge paths with at least two electrodes, in which a glass-like electrode activation compound consisting of several components is applied to at least one of the electrodes to ensure the ignition properties.
  • a glass-like electrode activation compound is customary for setting the direct response voltage U ag , the base components being sodium silicate (Na 2 S ⁇ 0 3 ), casium silicate (Cs 2 S ⁇ O and metallic titanium (Ti) and small additives of sodium tetraborate as additives (Na 2 B 4 0) and gastric silicon oxide (MgO) in this known activation mass, the basic component sodium silicate is provided in about four to six times the amount of the other basic components casium silicate and titanium. It has been found that such a compound Activation mass does not meet the increased requirements for the constancy of the DC response voltage after surge and AC loads.
  • the invention is based on the task of modifying the activation compound in such a way that the increase in the direct current voltage U ag after surge current load and the Drop in the DC response voltage U ag after AC load is reduced.
  • potassium electrode K 2 S ⁇ 0 3
  • casium tungstate Cs 2 W0 4
  • an electrode activation composition has proven to be suitable in which the base components are contained in an amount of approximately 1 to 3 parts by weight and the additives in an amount of approximately 0.1 to 0.5 parts by weight.
  • the figure shows a surge arrester which consists of a ceramic insulator 1 and two electrodes 2 and 3 inserted at the end.
  • An activation mass 4 is applied to the surface of the electrodes provided with depressions, which contains sodium silicate, casium silicate, potassium silicate, casium wolfra at and metallic titanium as basic components.
  • Magnesium oxide provided. The individual components are in the following proportions:
  • Casium tungstate about 1 to 2 parts by weight, metallic titanium about 1.5 to 2.5 parts by weight, sodium tetraborate about 0.3 to 0.5 parts by weight, magnesium oxide about 0.15 to 0.25 parts by weight.

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

Um bei gasgefüllten Entladungsstrecken mit einer aus mehreren Komponenten bestehenden glasartigen Elektroden-Aktivierungsmasse zu starke Veränderungen der Ansprechgleichspannung Uag nach Belastungen zu verhindern, sind als Basiskomponenten der Elektrodenaktivierungsmasse (4) ausser Natriumsilikat, Cäsiumsilikat und Titan auch Kaliumsilikat und Cäsiumwolframat vorgesehen.

Description

1 Beschreibung
Gasgefullte Entladungsstrecke
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektronischen Bauelemente und ist bei der Gestaltung von gasgefullten Entladungsstrecken mit wenigstens zwei Elektroden anzuwenden, bei denen zur Sicherstellung der Zundeigenschaften auf wenigstens eine der Elektroden eine aus mehreren Komponenten bestehende glas- artige Elektrodenaktivierungsmasse aufgebracht ist.
Um bei mit Edelgas gefüllten Entladungsstrecken wie Uberspan- nungsableitern oder Funkenstrecken das jeweils gewünschte Betriebsverhalten wie Zündspannung - insbesondere Ansprech- gleichspannung -, Ansprechzeit, statische Ansprechspannung und dynamische Ansprechspannung, Loschspannung und Glimm- brennspannung zu gewährleisten, müssen unterschiedliche Maßnahmen wie konstruktive Gestaltung der Elektroden, Art und Druck der Gasfullung und Auswahl der auf den aktiven Oberfla- chen der Elektroden angeordneten Aktivierungsmasse aufeinander abgestimmt werden. Zur Einstellung der Ansprechgleich- spannung Uag ist dabei eine glasartige Elektrodenaktivierungsmasse gebräuchlich, die als Basiskomponenten Natπumsi- likat (Na2Sι03) , Casiumsilikat (Cs2SιO und metallisches Ti- tan (Ti) und als Additive kleinere Anteile von Natriumtetra- borat (Na2B40) und Magenesiumoxid (MgO) enthalt. Bei dieser bekannten Aktivierungsmasse ist die Basiskomponente Natrium- silikat etwa in der vier- bis sechsfachen Menge der anderen Basisko ponenten Casiumsilikat und Titan vorgesehen. Es hat sich gezeigt, daß eine derart zusammengesetzte Aktivierungsmasse nicht den gestiegenen Anforderungen an die Konstanz der Ansprechgleichspannung nach Stoßstrom- und Wechselstrombelastungen entspricht. 2 Ausgehend von einer gasgefullten Entladungsstrecke wie einem Uberspannungsaoleiter oder einer Funkenstrecke mit einer die genannten Basiskomponenten und Additive aufweisenden Elektro- denaktivierungsmasse liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun- de, die Aktivierungsmasse so zu modifizieren, daß der Anstieg der Ansprechgleichspannung Uag nach Stoßstrombelastung reduziert und der Abfall der Ansprechgleichspannung Uag nach Wechselstrombelastung verringert wird.
Zur Losung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Elektrodenaktivierungsmasse bei reduziertem Anteil von Natπumsilikat als weitere Basiskomponenten Kaliumsilikat (K2Sι03) und Casiumwolframat (Cs2W04) zugefugt sind. Insbesondere hat sich eine Elektrodenaktivierungsmasse als geeignet erwiesen, bei der die Basiskomponenten m einer Menge von jeweils etwa 1 bis 3 Gew. Teilen und die Additive in einer Menge von jeweils etwa 0,1 bis 0,5 Gew. Teilen enthalten sind.
Bei Anwendung einer derart zusammengestellten Aktivierungs- masse hat sich gezeigt, daß für den Anstieg der Ansprechgleichspannung nach einer Stoßstrombelastung von 10 x 5 kA, 8/20 μs keine Meßwerte hoher als die um 20 % erhöhte Nennspannung liegen. Der Abfall der Ansprechgleichspannung nach einer Wechselstrom-Belastung 10 x 5A/ls liegt f r die elek- trischen Meßwerte immer oberhalb der um 20 % verminderten
Nennspannung. Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß nach elektrischer Belastung die dynamische Ansprechspannung nur unwesentlich erhöht ist, und daß die Erstmessungsausbeute eines unter den gleichen Randbedingungen gefertigten, formierten und gemessenen Kollektivs hoher liegt als bisher, und zwar sowohl hinsichtlich der Einhaltung von Meßgrenzen der Zund- und Ansprechwerte als auch hinsichtlich des Auftretens von Isolationsfehlem. 3 Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figur erläutert.
Die Figur zeigt einen Überspannungsableiter, der aus einem Keramikisolator 1 und zwei stirnseitig eingesetzten Elektroden 2 und 3 besteht. Auf die mit Vertiefungen versehene Oberflache der Elektroden ist eine Aktivierungsmasse 4 aufgebracht, die als Basiskomponenten Natriu silikat, Casiumsilikat, Kaliumsllikat, Casiumwolfra at und metallisches Titan enthalt. Als Additive sind weiterhin Natriumtetraborat und
Magnesiumoxid vorgesehen. Die einzelnen Komponenten liegen in folgenden Anteilen vor:
Natriumsilikat etwa 2 bis 3 Gew. Teile, Kaliumsilikat etwa 2 bis 3 Gew. Teile, Casiumsilikat etwa 1 bis 2 Gew. Teile,
Casiumwolframat etwa 1 bis 2 Gew. Teile, metallisches Titan etwa 1,5 bis 2,5 Gew. Teile, Natriumtetraborat etwa 0,3 bis 0,5 Gew. Teile, Magnesiumoxid etwa 0,15 bis 0,25 Gew. Teile.

Claims

4 Patentansprüche
1. Gasgefüllte Entladungsstrecke wie Funkenstrecke oder Über- spannungsableiter mit wenigstens zwei Elektroden (2, 3) und mit einer aus mehreren Komponenten bestehenden Elektrodenaktivierungsmasse, die auf wenigstens eine der Elektroden aufgebracht ist, bei der die Elektrodenaktivierungsmasse (4) als Basiskomponenten Natriumsilsikat (Na2Si03) , Cäsiumsilikat (Cs2Si03) und metallisches Titan (Ti) und als Additive kleinere Anteile von Natriumtetraborat (Na2B4θ7) und Magnesiumoxid (MgO) enthält und bei der der Elektrodenaktivierungsmasse bei reduziertem Anteil von Natriumsilikat (Na2Si03) als weitere Basiskomponenten Kaliumsilikat (K2Si03) und Cäsiumwolframat (Cs2W04) zu- gefügt sind.
2. Gasgefüllte Entladungsstrecke 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 die Basiskomponenten in einer Menge von jeweils etwa 1 bis 3 Gewichtsteilen und die Additive in einer Menge von jeweils etwa 0,1 bis 0,5 Gewichtsteilen in der Elektrodenaktivierungsmasse (4) enthalten sind.
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