EP1355327A2 - Surge voltage arrester and method to produce such a surge voltage arrester - Google Patents

Surge voltage arrester and method to produce such a surge voltage arrester Download PDF

Info

Publication number
EP1355327A2
EP1355327A2 EP02405343A EP02405343A EP1355327A2 EP 1355327 A2 EP1355327 A2 EP 1355327A2 EP 02405343 A EP02405343 A EP 02405343A EP 02405343 A EP02405343 A EP 02405343A EP 1355327 A2 EP1355327 A2 EP 1355327A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
surge arrester
electrodes
housing
arrester according
resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP02405343A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1355327A3 (en
EP1355327B1 (en
EP1355327A8 (en
Inventor
Leopold Ritzer
Patrik Hitz
Felix Greuter
Petra Kluge-Weiss
Yvo Dirix
Reto Kessler
Ruzica Loitzl-Jelenic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Research Ltd Switzerland, ABB Research Ltd Sweden filed Critical ABB Research Ltd Switzerland
Priority to EP02405343A priority Critical patent/EP1355327B1/en
Publication of EP1355327A2 publication Critical patent/EP1355327A2/en
Publication of EP1355327A8 publication Critical patent/EP1355327A8/en
Publication of EP1355327A3 publication Critical patent/EP1355327A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1355327B1 publication Critical patent/EP1355327B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/102Varistor boundary, e.g. surface layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12Overvoltage protection resistors
    • H01C7/126Means for protecting against excessive pressure or for disconnecting in case of failure

Definitions

  • the invention is based on a surge arrester according to the Preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a method for Manufacture of such a surge arrester.
  • the surge arrester contains two fixed power connections and one non-linear electrical resistance, containing two in the direction of an axis from each other spaced electrodes and a resistance body from one Polymer composite with a polymeric matrix and one in the matrix embedded, powdery filler with varistor behavior.
  • the filler contains generally a sintered varistor granulate with predominantly spherical Doped metal oxide particles. The particles are crystalline, through Grain boundaries separate grains. Over there comparable surge arresters with non-linear resistors Additional processes based on a sintered ceramic can be omitted Surge arrester relatively simple and in a wide variety of shapes getting produced.
  • a surge arrester of the aforementioned type can be used, for example, in DE 198 24 104 A1 or R.Strümpler, P.Kluge-Weiss and F.Greuter "Smart Varistor Composites ", Proceedings of the 8th CIMTECH-World Ceramic Congress and Forum on New Materials, Symposium VI (Florence, June 29 - July 4, 1994) be removed.
  • This surge arrester contains a non-linear one electrical resistance with a resistance body from a one Polymer matrix and a composite material contained therein powder.
  • the powder used is a granulate which was produced by sintering a spray-dried varistor powder on the basis of a zinc oxide doped with oxides of Bi, Sb, Mn, Co, Al and / or other metals. These granules have spherical particles shaped like a soccer ball with varistor behavior, which are made up of crystalline grains separated by grain boundaries. The diameter of these particles is up to 300 ⁇ m.
  • the electrical properties of the sintered granulate such as the non-linearity coefficient ⁇ B or the breakdown field strength U B [V / mm] can be set over a wide range.
  • two electrodes are cast into the polymer composite during the manufacture of the resistance body or, after the resistance body has been manufactured, applied in the form of a metal layer to its surface.
  • EP 0 875 087 B1 describes a composite material based on a polymeric in particular elastomeric, matrix and a powder embedded in this matrix described.
  • a granulate is used as powder, which also by Sintering a spray-dried varistor powder based on one with oxides produced from Bi, Sb, Mn, Co, Al and / or other metals doped zinc oxide has been.
  • These granules have a spherical shape shaped like a football Particles with varistor behavior, which consist of crystalline, through grain boundaries separate grains are constructed.
  • the particles have diameters up to a maximum of 125 ⁇ m and have a size distribution, which one Gaussian distribution follows.
  • This material is used in cable connections and Cable terminations used and forms voltage-controlling layers there.
  • a surge arrester with a varistor based on microspheres doped zinc oxide, which is first sintered and then pressed or only pressed and then sintered is known from US 5,231,370 A. Since the microspheres as The initial product for the varistor is initially in the form of a gel Production of the surge arrester is relatively complex. Besides, it is not exclude that when sintering between the individual microspheres Air gaps remain, which are the dielectric strength of the varistor and thus also reduce the surge arrester. In the above Document also mentions that sintered microspheres are not only considered Varistors, but also used as a filler for electrical rubber goods can be.
  • No. 5,955,936 A describes a PTC resistor made of a polymer composite, containing a polymer matrix and an electrically conductive embedded therein Filler. To contact this resistor, two electrodes are made a metal foam, which is used directly or via conductive layers are electrically conductively connected to the composite.
  • the object of the invention is as set out in the claims based on specifying a surge arrester of the type mentioned in the introduction, which is easy to manufacture despite good protection characteristics, and at the same time to create a process with which to solve a very economical variety of surge arresters required for various protection tasks can be manufactured.
  • the resistance body of formed a cold formable polymer composite and to form a non-linear electrical resistance pressed between two electrodes. Because of the cold deformability, the resistance body is more constant Surface pressure on the electrodes, so that inhomogeneities on the Interface between the resistance body and electrodes avoided and a low contact resistance is achieved.
  • Current surges occurring as a result of switching operations or lightning strikes with high Current amplitudes can be due to the homogeneous and low-impedance Contact resistance between the electrodes and the resistance body be safely led in resistance without one leading to premature Failure of the surge arrester leading to local overheating non-linear resistance is to be feared.
  • a particularly uniform surface pressure is achieved if the matrix of a polymer based on a liquid, a gel or an elastomer is formed and preferably contains a silicone or a mixture of silicones.
  • suitable polymers are flexible polyurethanes, epoxies, fats or oils.
  • the filler-containing surfaces of the resistance body lie to the electrodes. Due to the direct contact of the varistor property having filler particles with the electrodes Contact resistance and thus the ohmic resistance of the non-linear Resistance when discharging an overvoltage is kept low.
  • the surge arrester preferably has a resistance body housing.
  • the nonlinear resistance is not just that protected housed, but it is also the housing Surface pressure necessary force absorbed. This force can be particularly effectively by a preloaded spring or by pressing one precursor element of the cold-formable polymer composite Resistor body are generated between the electrodes. Because here the Resistance body because of the cold deformability of the polymer composite in generally with a lateral surface arranged between the two electrodes is supported on the housing, the dimensions of the precursor element still quite significantly from the definitive dimensions of the resistance body differ. Such a surge arrester according to the invention can be manufactured extremely inexpensively.
  • the housing is elastic is deformable or shrinkable.
  • the for pressing the Resistance body necessary force can be by tensioning or by Shrinkage of the housing are generated.
  • the housing is stiffened in the direction of the axis and in the circumferential direction train elastically deformable.
  • the longitudinal stiffening can, for example, by a predominantly axially directed, steep cross wrap can be achieved.
  • the Longitudinal stiffeners are the dimensions of the resistance body in axial Direction kept constant. Those caused by warming Volume changes of the resistance body then act because of this Cold formability in changes in its radial dimensions. This Changes are made from the elastically deformable in the circumferential direction Housing added.
  • the surge arrester developed in this way can adapt to the prevailing operating conditions through "breathing".
  • the composite executed as a paste and then it has a polymer with a relatively low Viscosity, such as oil in particular, the polymer also reaches a Volume change of the resistance body or the polymer composite is not outward.
  • the volume change of the resistance body can also be done electrically conductive, cold-formable and reversibly compressible intermediate layer be compensated for between the composite and one of the two Electrodes is arranged. This layer can also be used for the electrical Contact between the resistance body and the electrode can be improved.
  • Surge arrester from at least one of the two electrodes is porous.
  • the material of the resistance body then hugs when pressing particularly close to the porous and therefore rough surface of the Resistance body and then penetrates into the pores at the same time.
  • To a Passing through the material of the resistance body especially when used a liquid matrix, to prevent and to form a uniform
  • the size of the pores at least in one direction to the axis for example perpendicular or parallel to it, not be significantly larger than that average size of the filler particles.
  • Suitable materials for a porous electrode are metal nonwovens, especially those based on stainless steel, copper or bronze, metal foams, advantageously those based on nickel or aluminum, or sintered bodies, preferably based on bronze, brass, copper, silver or nickel. These materials not only have good electrical properties, but can also be firmly integrated into the resistance body to form a low contact resistance. Boundary layer problems leading to the failure of the surge arrester are largely avoided in this way. The boundary layer between the electrode and the resistor does not become a power-limiting factor even with high current loads, so that power consumption of up to 200J / cm 2 is possible. If the porous electrode is designed as a metal fleece or as a metal foam, it can easily be deformed by pressing. The desired pore size can thus be generated in a particularly simple manner. By punching, embossing, grinding or other similar mechanical processing methods, the porous electrode can be given a predetermined desired geometric shape.
  • the porous electrode made of such a material can optionally have a very small layer thickness, for example 0.1 mm.
  • the electrode has a supporting body that holds it high mechanical strength. Typical layer thicknesses move between 0.1 and 10 mm.
  • the connection between porous electrode and current-carrying body is advantageously by soldering, gluing with conductive Gluing, sintering (sintered electrodes) or ultrasonic welding.
  • the surge arrester according to the invention can be particularly advantageous manufacture if from a starting body formed by the polymer composite a cold deformable precursor element is separated, and if that Precursor element with the formation of contact surfaces between two electrodes arranged and forming the nonlinear electrical resistance is pressed.
  • the precursor element is in the form of a disc or have plate.
  • the starting body is then expedient after kind of a sausage or a band. Then he can go through Extrusion can be produced continuously and the precursor element can be Separation of the pane or plate can be achieved very easily.
  • the Surge arresters can not only be manufactured extremely cost-effectively, A control of the weight of the precursor elements can also be used constant quality of the surge arrester within a narrow Tolerance range can be reached. Due to the possibility of producing the Surge arrester the resistance body when pressing the Giving precursor elements different shapes can be done in very simple Instruct the electrical properties of the surge arrester different protection requirements can be adjusted.
  • the polymer composite is in the form of a gel or paste, one can advantageous development of the inventive method Precursor element in one closable and two fixed Housing containing electrodes pressed and the housing after reaching a predetermined pressure value are closed. Through this Process steps are carried out with particularly simple means and without additional Machining a precisely adapted to practically any housing geometry Resistance body reached.
  • this can Precursor element in a not necessarily closable Housing can be used, then the precursor element with two Electrodes contacted and then by moving one of the two Electrodes are pressed up to a predetermined pressure value. hereby can be a good enough for many applications in a particularly simple manner Surge arresters are manufactured.
  • the surge arrester shown in Figure 1 has a hollow cylinder executed housing 1, in each of which at the upper and lower ends designated internal thread is embedded.
  • the one at the top Internal thread works together with the external thread as a screw executed power connector 2, while the one provided at the lower end Internal thread also interacts with the external thread as Screw made power connector 3.
  • a compression spring 4 is between the two Power connections 2 and 3 arranged along the cylinder axis, not designated are a compression spring 4 as well as in each case from top to bottom Circular disk executed a pressure body 5, an electrode 6 Resistor body 7 and an electrode 8.
  • the housing 1 is made of a mechanically and electrically high-quality insulating material educated.
  • a suitable insulating material is, for example, a ceramic, such as Porcelain, or a plastic based on a polymer, such as one preferably fiber-reinforced thermoset, in particular an epoxy, or one Thermoplastic, such as an acrylate, such as PMMA.
  • a ceramic such as Porcelain
  • a plastic based on a polymer such as one preferably fiber-reinforced thermoset, in particular an epoxy, or one Thermoplastic, such as an acrylate, such as PMMA.
  • For outdoor use can provide the housing with ribs or shields that extend the creepage distance be made of a material suitable for outdoor use.
  • the housing takes over especially support and support functions.
  • the power connections 2 and 3, the pressure plate 5 and the electrodes 6 and 8 are each formed by an electrically highly conductive metal.
  • Such metals are typically copper, nickel, aluminum, stainless steel and alloys on the Base copper, such as bronze or brass, and / or aluminum.
  • Sintered bodies primarily made of bronze, brass, copper, nickel, are used as electrodes or silver, metal foam, such as fine-pored nickel foam or coarse-pored, uniaxially compressed aluminum foam, metal fleece or mesh, compressible graphite in layer or foil form, on solid bases sintered porous metal layers, such as bronze, or sandblasted Metal body, such as aluminum or copper, is used.
  • the porous Metal layers can be sintered in one or more layers and thicker about 0.1 mm and up to a few centimeters.
  • Electrodes 6, 8 are given a well-defined shape, with the Shaping especially make sure that the electrodes on their Have contact surface on the resistance body 7 rounded edges.
  • the compression spring can be made of a highly conductive metal alloy, such as on the Base made of steel or bronze, but can also be made from a moderate or non-conductive material, such as plastic. In general it is Compression spring over several current conductor elements acting as a contact band bridged. These elements not shown in Fig.1 connect the Power connection 2 and the pressure plate 5 with each other in an electrically conductive manner.
  • the resistance body is made from a cold-formable polymer composite a polymeric matrix and a powdery one embedded in the matrix Filler formed with varistor behavior.
  • the polymer forming the matrix is in the generally a gel or an elastomer, preferably each based on Silicone, but can also be a liquid, such as preferably an oil, for example the base mineral or silicone oil.
  • the filler contains varistor particles doped metal oxide with a predominantly spherical structure, the particles composed of crystalline grains separated by grain boundaries are. Production and properties of the filler are in the stated state of the Technology described. To improve the electrical contact between the individual varistor particles and thus the energy consumption of the Surge arrester, the filler can contain a few percent by weight of metal powder contain.
  • This Intermediate layers generally consist of an electrically highly conductive, compressible polymer composite, preferably one with conductive powder, such as nickel or titanium diboride, and especially polymeric hollow microspheres (such as those sold under the trade name Expancel) filled polymeric gel, but can also be used as an electrically conductive foam or as another electrically conductive, compressible body with spring action (fleece, Tissue).
  • the intermediate layers 12, 13 not only improve that electrical contact, but can also change the volume of the Compensate resistance body 7. In this way you prevent extremely effectively Overstretch a rigid housing.
  • a resistor body typical of the surge arrester according to the invention had the following formulation in parts by weight (GT): SYLGARD 527 A 100 GT SYLGARD 527 B 100 GT filler 1000 GT
  • SYLGARD is one of Dow Corning under this trade name distributed silicone resin.
  • the filler corresponded to that in the prior art Filler described in DE 198 24 104 A1.
  • the polymer composite was made by mixing the above Output components manufactured.
  • the components were Mixed room temperature and then at a negative pressure of typically 50 vented up to 100 mbar.
  • the filler is pre-evacuated at a pressure of approx. 1 mbar and then at a Pressure of approx. 100 mbar with that by mixing the two aforementioned Resin components formed silicone infiltrates.
  • the infiltrated samples were spun in a centrifuge.
  • a high degree of filling can be achieved by squeezing out excess Silicone resin can be achieved. After a curing time of approx. 24 hours at A cold-formable, rubber-like polymer material became room temperature educated.
  • the polymer composite was in shape of a sausage-shaped body and was made from it as Precursor element for the resistance body 7 a substantially circular trained material disc separated.
  • This precursor element was in the already housing 1 containing the power connection 3 and the electrode 8 brought. Thereafter, the electrode 6, the pressure body 5 and brought the compression spring 4 into the housing 1 and then the one thus formed
  • the stack is screwed using the power connector 2.
  • the compression spring 4 compressed.
  • the pressure plate 5 loaded with compression force now presses the Electrodes 6 and 8 from above and from below against the precursor element. Because of its good cold formability, this element is used in one relatively low pressure of a few, for example 1 to 2, bar to Resistor body 7 pressed.
  • This resistance body 7 has two Gaps without a gap on the electrodes 6 and 8 and one without gaps on the inner surface of the casing. By pressing becomes a nonlinear electrical inserted into the housing without a gap Resistance formed. The pressure is also a sufficiently high one and evenly distributed contact pressure between the Filler particles and the electrodes reached. A metallization of the face of the resistance body 7 can therefore be omitted.
  • Example 4 relates to an embodiment of the invention Surge arrester, in which the polymer composite as a paste with approx. 85 Parts by volume of filler and approx. 15 parts by volume of silicone oil.
  • the Electrodes were made of sintered bronze.
  • the electrode 6 made of nickel foam and the Electrode 8 consist of a sintered bronze and can also be shown as both electrodes 6 and 8 by gluing, soldering, sintering or welding the pressure plate 5 or the power connection 3.
  • you can both electrodes are made of the same material, such as sintered bronze, and can only one or neither of the two electrodes with the associated electrical conductive support body.
  • surge arresters according to the invention though they were made much easier and cheaper, electrical Have properties that match the corresponding properties of a the surge arrester largely manufactured to match.
  • the surge arrester designed according to sample 4 with a pasty polymer composite can perform particularly well take up. This surge arrester can be used anywhere where the surge arrester requires a high level of energy absorption.
  • a paste designed Polymer composite liquid polymer that is highly filled with filler
  • a weakly cross-linked, filled gel the one marked with arrows Precursor element through an opening 9 in a closable Housing 10 are pressed.
  • the two electrodes 6 and 8 are fixed in the Housing arranged. Since they are guided through the housing wall, they can also be used as a power connection.
  • the pressing force in Housing interior of the resistance body formed, which to the gapless Inside of the housing, in particular the two electrodes 6 and 8, is pressed.
  • the opening 9 for example squeezing one Housing approach 11
  • the surge arrester can be completed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)

Abstract

The device has two fixed mounted current connections (2,3), a non-linear electrical resistance, two electrodes (6,8) at a distance apart along one axis and a resistance body (7) consisting of a matrix with an embedded powder filler with varistor properties. The resistance body is made of a compound material that can be cold shaped and is compressed to form the non-linear electrical, resistance between the electrodes. AN Independent claim is also included for the following: (a) a method of manufacturing an inventive surge voltage arrester.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Überspannungsableiter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Überspannungsableiters. Der Überspannungsableiter enthält zwei feststehend gehaltene Stromanschlüsse und einen nichtlinearen elektrischen Widerstand, enthaltend zwei in Richtung einer Achse voneinander beabstandete Elektroden und einen Widerstandskörper aus einem Polymerverbundstoff mit einer polymeren Matrix und einem in die Matrix eingebetteten, pulverförmigen Füllstoff mit Varistorverhalten. Der Füllstoff enthält im allgemeinen ein gesintertes Varistorgranulat mit überwiegend kugelförmigen Teilchen aus dotiertem Metalloxid. Die Teilchen sind aus kristallinen, durch Korngrenzen voneinander getrennten Körner aufgebaut. Da gegenüber vergleichbar wirkenden Überspannungsableitern mit nichtlinearen Widerständen auf der Basis einer Sinterkeramik zusätzliche Prozesse entfallen, können derartige Überspannungsableiter verhältnismässig einfach und in grosser Formenvielfalt hergestellt werden.The invention is based on a surge arrester according to the Preamble of claim 1. The invention also relates to a method for Manufacture of such a surge arrester. The surge arrester contains two fixed power connections and one non-linear electrical resistance, containing two in the direction of an axis from each other spaced electrodes and a resistance body from one Polymer composite with a polymeric matrix and one in the matrix embedded, powdery filler with varistor behavior. The filler contains generally a sintered varistor granulate with predominantly spherical Doped metal oxide particles. The particles are crystalline, through Grain boundaries separate grains. Over there comparable surge arresters with non-linear resistors Additional processes based on a sintered ceramic can be omitted Surge arrester relatively simple and in a wide variety of shapes getting produced.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Ein Überspannungsableiter der vorgenannten Art kann beispielsweise DE 198 24 104 A1 oder R.Strümpler, P.Kluge-Weiss und F.Greuter "Smart Varistor Composites", Proceedings of the 8th CIMTECH-World Ceramic Congress and Forum on New Materials,Symposium VI (Florence, June 29 - July 4, 1994) entnommen werden. Dieser Überspannungsableiter enthält einen nichtlinearen elektrischen Widerstand mit einem Widerstandskörper aus einem eine Polymermatrix und einem darin enthaltenden Pulver bestehenden Verbundstoff. A surge arrester of the aforementioned type can be used, for example, in DE 198 24 104 A1 or R.Strümpler, P.Kluge-Weiss and F.Greuter "Smart Varistor Composites ", Proceedings of the 8th CIMTECH-World Ceramic Congress and Forum on New Materials, Symposium VI (Florence, June 29 - July 4, 1994) be removed. This surge arrester contains a non-linear one electrical resistance with a resistance body from a one Polymer matrix and a composite material contained therein powder.

Als Pulver wird ein Granulat verwendet, welches durch Sintern eines sprühgetrockneten Varistorpulvers auf der Basis eines mit Oxiden von Bi, Sb, Mn, Co, Al und/oder weiterer Metallen dotierten Zinkoxids erzeugt wurde. Dieses Granulat weist nach Art eines Fussballs geformte, kugelförmige Teilchen mit Varistorverhalten auf, welche aus kristallinen, durch Korngrenzen voneinander getrennten Körnern aufgebaut sind. Die Durchmesser dieser Teilchen betragen bis zu 300 µm. Durch Veränderung der Dotierstoffe und der Sinterbedingungen können die elektrischen Eigenschaften des Sintergranulats, wie der Nichtlinearitätskoeffizient αB oder die Durchbruchsfeldstärke UB [V/mm] über einen grossen Bereich eingestellt werden. Für Leistungsanwendungen in einem Überspannungsableiter werden bei der Herstellung des Widerstandskörpers in den Polymerverbundstoff zwei Elektroden eingegossen oder nach Fertigung des Widerstandskörpers in Form einer Metallschicht auf dessen Oberfläche aufgebracht.The powder used is a granulate which was produced by sintering a spray-dried varistor powder on the basis of a zinc oxide doped with oxides of Bi, Sb, Mn, Co, Al and / or other metals. These granules have spherical particles shaped like a soccer ball with varistor behavior, which are made up of crystalline grains separated by grain boundaries. The diameter of these particles is up to 300 µm. By changing the dopants and the sintering conditions, the electrical properties of the sintered granulate, such as the non-linearity coefficient α B or the breakdown field strength U B [V / mm], can be set over a wide range. For power applications in a surge arrester, two electrodes are cast into the polymer composite during the manufacture of the resistance body or, after the resistance body has been manufactured, applied in the form of a metal layer to its surface.

In EP 0 875 087 B1 ist ein Verbundwerkstoff auf der Basis einer polymeren, insbesondere elastomeren, Matrix und eines in diese Matrix eingebetteten Pulvers beschrieben. Als Pulver wird ein Granulat verwendet, welches ebenfalls durch Sintern eines sprühgetrockneten Varistorpulvers auf der Basis eines mit Oxiden von Bi, Sb, Mn, Co, Al und/oder weiterer Metalle dotierten Zinkoxids erzeugt wurde. Dieses Granulat weist nach Art eines Fussballs geformte, kugelförmige Teilchen mit Varistorverhalten auf, welche aus kristallinen, durch Korngrenzen voneinander getrennten Körnern aufgebaut sind. Die Teilchen haben Durchmesser bis höchstens 125 µm und weisen eine Grössenverteilung auf, welche einer Gaussverteilung folgt. Dieses Material wird in Kabelverbindungen und Kabelendverschlüssen eingesetzt und bildet dort spannungssteuernde Schichten.EP 0 875 087 B1 describes a composite material based on a polymeric in particular elastomeric, matrix and a powder embedded in this matrix described. A granulate is used as powder, which also by Sintering a spray-dried varistor powder based on one with oxides produced from Bi, Sb, Mn, Co, Al and / or other metals doped zinc oxide has been. These granules have a spherical shape shaped like a football Particles with varistor behavior, which consist of crystalline, through grain boundaries separate grains are constructed. The particles have diameters up to a maximum of 125 µm and have a size distribution, which one Gaussian distribution follows. This material is used in cable connections and Cable terminations used and forms voltage-controlling layers there.

Ein Überspannungsableiter mit einem Varistor auf der Basis von Mikrokugeln aus dotiertem Zinkoxid, die erst gesintert und dann gepresst bzw. erst gepresst und dann gesintert wurden, ist aus US 5,231,370 A bekannt. Da die Mikrokugeln als Ausgangsprodukt für den Varistor zunächst in Form eines Gels vorliegen, ist die Herstellung des Überspannungsableiters relativ aufwendig. Zudem ist nicht auszuschliessen, dass beim Sintern zwischen den einzelnen Mikrokugeln Luftzwischenräume verbleiben, welche die dielektrische Festigkeit des Varistors und damit auch des Überspannungsableiters herabsetzen. Im genannten Dokument wird auch erwähnt, dass gesinterte Mikrokugeln nicht nur als Varistoren, sondern auch als Füllstoff für elektrischen Gummiwaren verwendet werden können.A surge arrester with a varistor based on microspheres doped zinc oxide, which is first sintered and then pressed or only pressed and then sintered is known from US 5,231,370 A. Since the microspheres as The initial product for the varistor is initially in the form of a gel Production of the surge arrester is relatively complex. Besides, it is not exclude that when sintering between the individual microspheres Air gaps remain, which are the dielectric strength of the varistor and thus also reduce the surge arrester. In the above Document also mentions that sintered microspheres are not only considered Varistors, but also used as a filler for electrical rubber goods can be.

US 5,955,936 A beschreibt einen PTC-Widerstand aus einem Polymerkomposit, enthaltend eine Polymermatrix und einen darin eingebetten, elektrisch leitfähigen Füllstoff. Zur Kontaktierung dieses Widerstands werden zwei Elektroden aus einem Metallschaum eingesetzt, welche unmittelbar oder über leitfähige Schichten mit dem Komposit elektrisch leitend verbunden sind.No. 5,955,936 A describes a PTC resistor made of a polymer composite, containing a polymer matrix and an electrically conductive embedded therein Filler. To contact this resistor, two electrodes are made a metal foam, which is used directly or via conductive layers are electrically conductively connected to the composite.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Überspannungsableiter der eingangs genannten Art anzugeben, welcher trotz einer guten Schutzcharakteristik einfach zu fertigen ist, und zugleich ein Verfahren zu schaffen, mit dem in wirtschaftlicher Weise eine zur Lösung sehr verschiedener Schutzaufgaben benötigte Vielfalt an Überspannungsableitern hergestellt werden kann.The object of the invention is as set out in the claims based on specifying a surge arrester of the type mentioned in the introduction, which is easy to manufacture despite good protection characteristics, and at the same time to create a process with which to solve a very economical variety of surge arresters required for various protection tasks can be manufactured.

Beim Überspannungsableiter nach der Erfindung ist der Widerstandskörper von einem kaltverformbaren Polymerverbundstoff gebildet und unter Bildung eines nichtlinearen elektrischen Widerstands zwischen zwei Elektroden verpresst. Wegen der Kaltverformbarkeit liegt der Widerstandskörper mit konstanter Flächenpressung auf den Elektroden auf, so dass Inhomogenitäten an der Grenzfläche zwischen Widerstandskörper und Elektroden vermieden und ein geringer Kontaktwiderstand erreicht wird. Im Betrieb des Überspannungsableiters infolge Schalthandlungen oder Blitzschlag auftretende Stromstösse mit hohen Stromamplituden können wegen des homogenen und niederohmigen Übergangswiderstandes zwischen den Elektroden und dem Widerstandskörper sicher im Widerstand geführt werden, ohne dass eine zu einem vorzeitigen Versagen des Überspannungsableiters führende lokale Überhitzung des nichtlinearen Widerstands zu befürchten ist.In the surge arrester according to the invention, the resistance body of formed a cold formable polymer composite and to form a non-linear electrical resistance pressed between two electrodes. Because of the cold deformability, the resistance body is more constant Surface pressure on the electrodes, so that inhomogeneities on the Interface between the resistance body and electrodes avoided and a low contact resistance is achieved. During operation of the surge arrester Current surges occurring as a result of switching operations or lightning strikes with high Current amplitudes can be due to the homogeneous and low-impedance Contact resistance between the electrodes and the resistance body be safely led in resistance without one leading to premature Failure of the surge arrester leading to local overheating non-linear resistance is to be feared.

Eine besonders gleichmässige Flächenpressung wird erreicht, wenn die Matrix von einem Polymer auf der Basis einer Flüssigkeit, eines Gels oder eines Elastomers gebildet ist und vorzugsweise ein Silicon oder eine Mischung von Siliconen enthält. Andere geeignete Polymere sind flexible Polyurethane, Epoxide, Fette oder Öle. A particularly uniform surface pressure is achieved if the matrix of a polymer based on a liquid, a gel or an elastomer is formed and preferably contains a silicone or a mixture of silicones. Other suitable polymers are flexible polyurethanes, epoxies, fats or oils.

Geeignet sind auch andere weitmaschig vernetzte Polymere sowie feinporige Schäume. Durch das Füllen eines flüssigen Polymers, etwa eines Siliconöls, oder eines nur schwach vernetzten polymeren Gels mit dem Füllstoff, wird ein als Paste ausgeführter Verbundstoff erreicht.Other wide-meshed polymers and fine-pored polymers are also suitable Foams. By filling a liquid polymer, such as a silicone oil, or of a weakly cross-linked polymeric gel with the filler becomes a paste executed composite reached.

Im allgemeinen liegen die Füllstoff enthaltenden Flächen des Widerstandskörpers an den Elektroden an. Durch den unmittelbaren Kontakt der Varistoreigenschaft aufweisenden Füllstoffteilchen mit den Elektroden werden so der Übergangswiderstand und damit der ohmsche Widerstand des nichtlinearen Widerstands beim Ableiten einer Überspannung klein gehalten.In general, the filler-containing surfaces of the resistance body lie to the electrodes. Due to the direct contact of the varistor property having filler particles with the electrodes Contact resistance and thus the ohmic resistance of the non-linear Resistance when discharging an overvoltage is kept low.

Vorzugsweise weist der Überspannungsableiter ein den Widerstandskörper aufnehmendes Gehäuse auf. Der nichtlineare Widerstand ist so nicht nur geschützt untergebracht, sondern es wird so zugleich auch vom Gehäuse die zur Flächenpressung notwendige Kraft aufgenommen. Diese Kraft kann in besonders wirkungsvoller Weise durch eine vorgespannte Feder oder durch Einpressen eines aus dem kaltverformbaren Polymerverbundstoff gebildeten Vorläuferelements des Widerstandskörpers zwischen die Elektroden erzeugt werden. Da hierbei der Widerstandskörper wegen der Kaltverformbarkeit des Polymerverbundstoffs im allgemeinen mit einer zwischen den beiden Elektroden angeordneten Mantelfläche auf dem Gehäuse abgestützt ist, können die Abmessungen des Vorläuferelements noch ganz erheblich von den definitiven Abmessungen des Widerstandskörpers abweichen. Ein derart ausgeführter Überspannungsableiter nach der Erfindung kann so äusserst kostengünstig gefertigt werden.The surge arrester preferably has a resistance body housing. The nonlinear resistance is not just that protected housed, but it is also the housing Surface pressure necessary force absorbed. This force can be particularly effectively by a preloaded spring or by pressing one precursor element of the cold-formable polymer composite Resistor body are generated between the electrodes. Because here the Resistance body because of the cold deformability of the polymer composite in generally with a lateral surface arranged between the two electrodes is supported on the housing, the dimensions of the precursor element still quite significantly from the definitive dimensions of the resistance body differ. Such a surge arrester according to the invention can be manufactured extremely inexpensively.

Für viele Anwendungen ausreichend ist es, wenn das Gehäuse elastisch verformbar oder schrumpfbar ausgebildet ist. Die zur Pressung des Widerstandskörpers notwendige Kraft kann durch Spannen oder durch Schrumpfen des Gehäuses erzeugt werden.For many applications it is sufficient if the housing is elastic is deformable or shrinkable. The for pressing the Resistance body necessary force can be by tensioning or by Shrinkage of the housing are generated.

Um Volumenänderungen des Widerstands zu kompensieren, die bei Betrieb des Überspannungsableiters durch Erwärmen hervorgerufen werden, empfiehlt es sich, das Gehäuse in Richtung der Achse längsversteift und in Umfangsrichtung elastisch verformbar auszubilden. Die Längsversteifung kann beispielsweise durch einen vorwiegend axial gerichteten, steilen Kreuzwickel erreicht werden. Durch die Längsversteifungen werden die Abmessungen des Widerstandskörper in axialer Richtung konstant gehalten. Die durch Erwärmen hervorgerufenen Volumenänderungen des Widerstandskörpers wirken sich dann wegen dessen Kaltverformbarkeit in Änderungen seiner radialen Abmessungen aus. Diese Änderungen werden vom dem in Umfangsrichtung elastisch verformbaren Gehäuse aufgenommen. Der derart weitergebildete Überspannungsableiter kann sich so quasi durch "Atmen" an die herrschenden Betriebsbedingungen anpassen.In order to compensate for changes in volume of the resistance which occur when the Surge arresters caused by heating, it recommends itself, the housing is stiffened in the direction of the axis and in the circumferential direction train elastically deformable. The longitudinal stiffening can, for example, by a predominantly axially directed, steep cross wrap can be achieved. Through the Longitudinal stiffeners are the dimensions of the resistance body in axial Direction kept constant. Those caused by warming Volume changes of the resistance body then act because of this Cold formability in changes in its radial dimensions. This Changes are made from the elastically deformable in the circumferential direction Housing added. The surge arrester developed in this way can adapt to the prevailing operating conditions through "breathing".

Es empfiehlt sich, den Verbundstoff in einem - etwa mittels Dichtungsringen-nach aussen abgedichteten Teil des Gehäuses vorzusehen. Ist der Verbundstoff als Paste ausgeführt und weist er dann ein Polymer mit einer relativ geringen Viskosität, wie insbesondere Öl, auf, so gelangt das Polymer auch bei einer Volumenänderung des Widerstandskörpers bzw. des Polymerverbundstoffs nicht nach aussen.It is advisable to re-use the composite in one - for example using sealing rings part of the housing sealed on the outside. Is the composite executed as a paste and then it has a polymer with a relatively low Viscosity, such as oil in particular, the polymer also reaches a Volume change of the resistance body or the polymer composite is not outward.

Die Volumenänderung des Widerstandskörpers kann auch durch eine elektrisch leitende, kaltverformbare und reversibel komprimierbare Zwischenschicht kompensiert werden, welche zwischen dem Verbundstoff und einer der beiden Elektroden angeordnet ist. Durch diese Schicht kann zugleich auch der elektrische Kontakt zwischen Widerstandskörper und Elektrode verbessert werden.The volume change of the resistance body can also be done electrically conductive, cold-formable and reversibly compressible intermediate layer be compensated for between the composite and one of the two Electrodes is arranged. This layer can also be used for the electrical Contact between the resistance body and the electrode can be improved.

Insbesondere für Nieder- und Mittelspannungsanwendungen ist es fertigungstechnisch von Vorteil, wenn das Gehäuse mehrteilig ausgeführt ist, und wenn die zur Pressung des Widerstandskörpers notwendige Kraft durch Verspannen zweier relativ zueinander bewegbarer Teile des Gehäuses erzeugt wird.It is especially for low and medium voltage applications Manufacturing technology advantageous if the housing is made of several parts, and when the force necessary to press the resistance body through Bracing two relatively movable parts of the housing generated becomes.

Durch einen besonders geringen Kontaktwiderstand zeichnet sich ein Überspannungsableiter aus, bei dem mindestens eine der beiden Elektroden porös ausgeführt ist. Das Material des Widerstandskörpers schmiegt sich dann beim Verpressen besonders eng an die poröse und daher rauhe Oberfläche des Widerstandskörpers an und dringt dann zugleich in die Poren ein. Um ein Durchtreten des Materials des Widerstandskörpers, insbesondere bei Verwendung einer flüssigen Matrix, zu verhindern und um einen gleichförmig ausgebildeten Widerstandskörper mit einer homogenen Stromführung zu gewährleisten, sollte jedoch die Grösse der Poren wenigstens in einer Richtung zur Achse, beispielsweise senkrecht oder parallel dazu, nicht wesentlich grösser sein als die mittlere Grösse der Füllstoffteilchen. It has a particularly low contact resistance Surge arrester from at least one of the two electrodes is porous. The material of the resistance body then hugs when pressing particularly close to the porous and therefore rough surface of the Resistance body and then penetrates into the pores at the same time. To a Passing through the material of the resistance body, especially when used a liquid matrix, to prevent and to form a uniform To ensure resistance bodies with a homogeneous current flow however the size of the pores at least in one direction to the axis, for example perpendicular or parallel to it, not be significantly larger than that average size of the filler particles.

Geeignete Materialien für eine poröse Elektrode sind Metallvliese, vor allem solche auf der Basis Edelstahl, Kupfer oder Bronze, Metallschäume, vorteilhafterweise solche auf der Basis Nickel oder Aluminium, oder Sinterkörper, vorzugsweise auf der Basis Bronze, Messing, Kupfer, Silber oder Nickel. Diese Materialien weisen nicht nur gute elektrische Eigenschaften auf, sondern lassen sich unter Bildung eines geringen Kontaktwiderstands fest in den Widerstandskörper einbinden. Zum Versagen des Überspannungsableiters führende Grenzschichtprobleme werden so weitgehend vermieden. Die Grenzschicht zwischen Elektrode und Widerstand wird so selbst bei Hochstrombelastungen nicht zum leistungsbegrenzenden Faktor, so dass Leistungsaufnahmen bis zu 200J/cm2 möglich sind. Ist die poröse Elektrode als Metallvlies oder als Metallschaum ausgeführt, so kann sie durch Pressen leicht verformt werden. Es kann so die erwünsche Porengrösse in besonders einfacher Weise erzeugt werden. Durch Stanzen, Prägen, Schleifen oder weitere ähnliche mechanische Bearbeitungsverfahren kann der porösen Elektrode eine vorgebenene erwünschte geometrische Formen gegeben werden.Suitable materials for a porous electrode are metal nonwovens, especially those based on stainless steel, copper or bronze, metal foams, advantageously those based on nickel or aluminum, or sintered bodies, preferably based on bronze, brass, copper, silver or nickel. These materials not only have good electrical properties, but can also be firmly integrated into the resistance body to form a low contact resistance. Boundary layer problems leading to the failure of the surge arrester are largely avoided in this way. The boundary layer between the electrode and the resistor does not become a power-limiting factor even with high current loads, so that power consumption of up to 200J / cm 2 is possible. If the porous electrode is designed as a metal fleece or as a metal foam, it can easily be deformed by pressing. The desired pore size can thus be generated in a particularly simple manner. By punching, embossing, grinding or other similar mechanical processing methods, the porous electrode can be given a predetermined desired geometric shape.

Sind Metallvlies, Metallschaum oder Sinterkörper auf einem Stromanschluss oder einem anderen stromleitenden Teil des Überspannungsableiters aufgebracht, so kann die aus einem solchen Material bestehende poröse Elektrode gegebenenfalls eine sehr geringe Schichtdicke, von beispielsweise 0,1 mm, aufweisen. Die Elektrode weist trotz der geringen Dicke wegen des sie haltenden Tragkörpers eine hohe mechanische Festigkeit auf. Typische Schichtdicken bewegen sich zwischen 0,1 und 10 mm. Die Verbindung zwischen poröser Elektrode und stromleitendem Tragkörper wird mit Vorteil durch Löten, Kleben mit leitfähigen Klebern, Sintern (aufgesinterte Elektroden) oder Ultaschallschweissen erzielt.Are metal fleece, metal foam or sintered body on a power connection or another current-conducting part of the surge arrester applied, so the porous electrode made of such a material can optionally have a very small layer thickness, for example 0.1 mm. The Despite its small thickness, the electrode has a supporting body that holds it high mechanical strength. Typical layer thicknesses move between 0.1 and 10 mm. The connection between porous electrode and current-carrying body is advantageously by soldering, gluing with conductive Gluing, sintering (sintered electrodes) or ultrasonic welding.

Der Überspannungsableiter nach der Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft fertigen, wenn aus einem vom Polymerverbundstoff gebildeten Ausgangskörper ein kaltverformbares Vorläuferelement abgetrennt wird, und wenn das Vorläuferelement unter Bildung von Auflageflächen zwischen zwei Elektroden angeordnet und unter Bildung des nichtlinearen elektrischen Widerstands verpresst wird. Im allgemeinen, insbesondere jedoch bei Hochspannungsanwendungen, wird das Vorläuferelement die Form einer Scheibe oder Platte aufweisen. Der Ausgangskörper ist dann zweckmässigerweise nach Art einer Wurst oder eines Bandes ausgebildet. Er kann dann etwa durch Extrusion kontiniuerlich hergestellt werden und das Vorläuferelement kann durch Abtrennen der Scheibe oder der Platte sehr einfach erreicht werden. Der Überspannungsableiter kann so nicht nur äusserst kostengünstig gefertigt werden, über eine Kontrolle des Gewichts der Vorläuferelemente kann zugleich eine gleichbleibende Qualität der Überspannungsableiter innerhalb eines schmalen Toleranzbereichs erreicht werden. Durch die Möglichkeit, bei der Fertigung des Überspannungsableiters dem Widerstandskörper beim Verpressen des Vorläuferelements unterschiedliche Formen zu geben, können in sehr einfacher Weise die elektrischen Eigenschaften des Überspannungsableiter an unterschiedliche Schutzanforderungen angepasst werden.The surge arrester according to the invention can be particularly advantageous manufacture if from a starting body formed by the polymer composite a cold deformable precursor element is separated, and if that Precursor element with the formation of contact surfaces between two electrodes arranged and forming the nonlinear electrical resistance is pressed. In general, but especially in High voltage applications, the precursor element is in the form of a disc or have plate. The starting body is then expedient after Kind of a sausage or a band. Then he can go through Extrusion can be produced continuously and the precursor element can be Separation of the pane or plate can be achieved very easily. The Surge arresters can not only be manufactured extremely cost-effectively, A control of the weight of the precursor elements can also be used constant quality of the surge arrester within a narrow Tolerance range can be reached. Due to the possibility of producing the Surge arrester the resistance body when pressing the Giving precursor elements different shapes can be done in very simple Instruct the electrical properties of the surge arrester different protection requirements can be adjusted.

Ist der Polymerverbundstoff als Gel oder Paste ausgebildet, so kann in einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens das Vorläuferelement in ein verschliessbares und zwei feststehend gehaltene Elektroden enthaltendes Gehäuse gepresst und das Gehäuse nach Erreichen eines vorgegebenen Druckwerts verschlossen werden. Durch diese Verfahrensschritte wird mit besonders einfachen Mitteln und ohne zusätzliche Bearbeitung ein an praktisch beliebige Gehäusegeometrien exakt angepasster Widerstandskörper erreicht.If the polymer composite is in the form of a gel or paste, one can advantageous development of the inventive method Precursor element in one closable and two fixed Housing containing electrodes pressed and the housing after reaching a predetermined pressure value are closed. Through this Process steps are carried out with particularly simple means and without additional Machining a precisely adapted to practically any housing geometry Resistance body reached.

Bei Ausbildung des Polymerverbundstoffs als Elastomer kann das Vorläuferelement in ein nicht notwendigerweise verschliessbar ausgebildetes Gehäuse eingesetzt werden, kann das Vorläuferelement sodann mit zwei Elektroden kontaktiert und nachfolgend durch Verschieben einer der beiden Elektroden bis zu einem vorgegebenen Druckwert verpresst werden. Hierdurch kann in besonders einfacher Weise ein für viele Anwendungen ausreichend guter Überspannungsableiter gefertigt werden.When the polymer composite is formed as an elastomer, this can Precursor element in a not necessarily closable Housing can be used, then the precursor element with two Electrodes contacted and then by moving one of the two Electrodes are pressed up to a predetermined pressure value. hereby can be a good enough for many applications in a particularly simple manner Surge arresters are manufactured.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig.1
eine Aufsicht auf einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines Überspannungsableiters nach der Erfindung,
Fig.2
eine Aufsicht auf einen Schnitt durch ein Gehäuse einer zweiten Ausführungsform des Überspannungsableiters nach der Erfindung während des Füllens mit einem als Gel ausgeführten Polymerverbundstoff.
These and other advantages of the invention are explained in more detail below with reference to drawings. Here shows:
Fig.1
2 shows a plan view of a section through a first embodiment of a surge arrester according to the invention,
Fig.2
a plan view of a section through a housing of a second embodiment of the surge arrester according to the invention during filling with a polymer composite designed as a gel.

WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAY OF CARRYING OUT THE INVENTION

Der in Fig.1 dargestellte Überspannungsableiter weist ein als Hohlzylinder ausgeführtes Gehäuse 1 auf, in das am oberen und unteren Ende jeweils ein nicht bezeichnetes Innengewinde eingelassen ist. Das am oberen Ende vorgesehene Innengewinde wirkt zusammen mit dem Aussengewinde eines als Schraube ausgeführten Stromanschlusses 2, während das am unteren Ende vorgesehene Innengewinde zusammenwirkt mit dem Aussengewinde eines ebenfalls als Schraube ausgeführten Stromanschlusses 3. Zwischen den beiden Stromanschlüssen 2 und 3 längs der nicht bezeichneten Zylinderachse angeordnet sind der Reihe nach von oben nach unten eine Druckfeder 4 sowie jeweils als Kreisscheibe ausgeführt ein Druckkörper 5, eine Elektrode 6, ein Widerstandskörper 7 und eine Elektrode 8.The surge arrester shown in Figure 1 has a hollow cylinder executed housing 1, in each of which at the upper and lower ends designated internal thread is embedded. The one at the top Internal thread works together with the external thread as a screw executed power connector 2, while the one provided at the lower end Internal thread also interacts with the external thread as Screw made power connector 3. Between the two Power connections 2 and 3 arranged along the cylinder axis, not designated are a compression spring 4 as well as in each case from top to bottom Circular disk executed a pressure body 5, an electrode 6 Resistor body 7 and an electrode 8.

Das Gehäuse 1 ist vom einem mechanisch und elektrisch hochwertigen Isolierstoff gebildet. Ein geeigneter Isolierstoff ist beispielsweise eine Keramik, wie etwa Porzellan, oder ein Kunststoff auf der Basis eines Polymers, wie etwa eines vorzugsweise faserverstärkten Duromers, insbesondere eines Epoxids, oder eines Thermoplasts, etwa eines Acrylats, wie etwa PMMA. Zur Verwendung in Freiluft kann das Gehäuse mit kriechwegverlängernden Rippen oder Schirmen versehen sein und aus einem freilufttauglichen Material bestehen. Das Gehäuse übernimmt vor allem Trag- und Stützfunktionen.The housing 1 is made of a mechanically and electrically high-quality insulating material educated. A suitable insulating material is, for example, a ceramic, such as Porcelain, or a plastic based on a polymer, such as one preferably fiber-reinforced thermoset, in particular an epoxy, or one Thermoplastic, such as an acrylate, such as PMMA. For outdoor use can provide the housing with ribs or shields that extend the creepage distance be made of a material suitable for outdoor use. The housing takes over especially support and support functions.

Die Stromanschlüsse 2 und 3, die Druckplatte 5 und die Elektroden 6 und 8 sind jeweils von einem elektrisch gut leitenden Metall gebildet. Solche Metalle sind typischerweise Kupfer, Nickel, Aluminium, Edelstahl sowie Legierungen auf der Basis Kupfer, wie etwa Bronze oder Messing, und/oder Aluminium.The power connections 2 and 3, the pressure plate 5 and the electrodes 6 and 8 are each formed by an electrically highly conductive metal. Such metals are typically copper, nickel, aluminum, stainless steel and alloys on the Base copper, such as bronze or brass, and / or aluminum.

Als Elektroden werden Sinterkörper, vor allem aus Bronze, Messing, Kupfer, Nickel oder Silber, Metallschaum, wie etwa feinporiger Nickelschaum oder grobporiger, uniaxial verdichteter Aluminiumschaum, Metallvlies oder-gewebe, komprimierbares Graphit in Schicht- oder Folienform, auf massive Unterlagen aufgesinterte poröse Metallschichten, etwa aus Bronze, oder sandgestrahlte Metallkörper, etwa aus Aluminium oder Kupfer, verwendet. Die porösen Metallschichten können ein- oder mehrlagig aufgesintert sein und Dicken grösser ca. 0,1 mm und bis zu einigen Zentimetern aufweisen. Durch mechanisches Bearbeiten, etwa Stanzen, Prägen, Schleifen und/oder Drehen, kann den Elektroden 6, 8 eine wohldefinierte Form gegeben werden, wobei bei der Formgebung vor allem darauf zu achten ist, dass die Elektroden an ihrer Auflagefläche am Widerstandskörper 7 abgerundete Kanten aufweisen.Sintered bodies, primarily made of bronze, brass, copper, nickel, are used as electrodes or silver, metal foam, such as fine-pored nickel foam or coarse-pored, uniaxially compressed aluminum foam, metal fleece or mesh, compressible graphite in layer or foil form, on solid bases sintered porous metal layers, such as bronze, or sandblasted Metal body, such as aluminum or copper, is used. The porous Metal layers can be sintered in one or more layers and thicker about 0.1 mm and up to a few centimeters. By mechanical Editing, such as punching, embossing, grinding and / or turning, can do that Electrodes 6, 8 are given a well-defined shape, with the Shaping especially make sure that the electrodes on their Have contact surface on the resistance body 7 rounded edges.

Die Druckfeder kann von einer gut stromleitenden Metallegierung, etwa auf der Basis Stahl oder Bronze, gebildet sein, kann aber auch aus einem mässig oder nicht stromleitenden Material, etwa Kunststoff, bestehen. Im allgemeinen ist die Druckfeder über mehrere als Kontaktband wirkende Stromleiterelemente überbrückt. Diese in Fig.1 nicht bezeichneten Elemente verbinden den Stromanschluss 2 und die Druckplatte 5 miteinander in elektrisch leitender Weise.The compression spring can be made of a highly conductive metal alloy, such as on the Base made of steel or bronze, but can also be made from a moderate or non-conductive material, such as plastic. In general it is Compression spring over several current conductor elements acting as a contact band bridged. These elements not shown in Fig.1 connect the Power connection 2 and the pressure plate 5 with each other in an electrically conductive manner.

Der Widerstandskörper wird von einem kaltverformbaren Polymerverbundstoff aus einer polymeren Matrix und einem in die Matrix eingebetteten, pulverförmigen Füllstoff mit Varistorverhalten gebildet. Das die Matrix bildende Polymer ist im allgemeinen ein Gel oder ein Elastomer, vorzugsweise jeweils auf der Basis von Silicon, kann aber auch eine Flüssigkeit sein, wie vorzugsweise ein Öl, etwa auf der Basis Mineral- oder Siliconöl. Der Füllstoff enthält Varistorteilchen aus dotiertem Metalloxid mit überwiegend kugelförmiger Struktur, wobei die Teilchen aus kristallinen, durch Korngrenzen voneinander getrennten Körnern aufgebaut sind. Herstellung und Eigenschaften des Füllstoffs sind im genannten Stand der Technik beschrieben. Zur Verbesserung des elektrischen Kontakts zwischen den einzelnen Varistorteilchen und damit der Energieaufnahme des Überspannungsableiters kann der Füllstoff einige Gewichtsprozent Metallpulver enthalten.The resistance body is made from a cold-formable polymer composite a polymeric matrix and a powdery one embedded in the matrix Filler formed with varistor behavior. The polymer forming the matrix is in the generally a gel or an elastomer, preferably each based on Silicone, but can also be a liquid, such as preferably an oil, for example the base mineral or silicone oil. The filler contains varistor particles doped metal oxide with a predominantly spherical structure, the particles composed of crystalline grains separated by grain boundaries are. Production and properties of the filler are in the stated state of the Technology described. To improve the electrical contact between the individual varistor particles and thus the energy consumption of the Surge arrester, the filler can contain a few percent by weight of metal powder contain.

Zur Verbesserung des Kontakts zwischen dem aus Polymerverbundstoff bestehenden Widerstandskörper 7 und den Elektroden 6, 8 können - wie in Fig.1 dargestellt ist - zusätzlich zwei elektrisch leitfähige, kaltverformbare und elastisch reversibel komprimierbare Zwischenschichten 12, 13 vorgesehen sein. Diese Zwischenschichten bestehen im allgemeinen aus einem elektrisch gut leitenden, komprimierbaren Polymerverbundstoff, vorzugsweise einem mit leitfähigen Pulver, wie etwa Nickel oder Titandiborid, und insbesondere polymeren Mikrohohlkugeln (etwa solche, wie sie unter dem Handelsnamen Expancel vertrieben werden) gefüllten polymeren Gel, können aber auch als elektrisch leitender Schaum oder als anderer elektrisch leitender, komprimierbarer Körper mit Federwirkung (Vlies, Gewebe) ausgeführt sein. Die Zwischenschichten 12, 13 verbessern nicht nur den elektrischen Kontakt, sondern können zugleich auch Volumenänderungen des Widerstandskörpers 7 kompensieren. Sie verhindern so äusserst wirksam ein Überdehnen eines starr ausgeführten Gehäuses.To improve the contact between the polymer composite existing resistance body 7 and the electrodes 6, 8 can - as in Fig.1 is shown - in addition two electrically conductive, cold-formable and elastic reversibly compressible intermediate layers 12, 13 may be provided. This Intermediate layers generally consist of an electrically highly conductive, compressible polymer composite, preferably one with conductive powder, such as nickel or titanium diboride, and especially polymeric hollow microspheres (such as those sold under the trade name Expancel) filled polymeric gel, but can also be used as an electrically conductive foam or as another electrically conductive, compressible body with spring action (fleece, Tissue). The intermediate layers 12, 13 not only improve that electrical contact, but can also change the volume of the Compensate resistance body 7. In this way you prevent extremely effectively Overstretch a rigid housing.

Ein für den erfindungsgemässen Überspannungsableiter typischer Widerstandskörper wies folgende Rezeptur in Gewichtsteilen (GT) auf: SYLGARD 527 A 100 GT SYLGARD 527 B 100 GT Füllstoff 1000 GT A resistor body typical of the surge arrester according to the invention had the following formulation in parts by weight (GT): SYLGARD 527 A 100 GT SYLGARD 527 B 100 GT filler 1000 GT

SYLGARD ist ein von der Firma Dow Corning unter diesem Handelsnamen vertriebenes Silikonharz. Der Füllstoff entsprach dem im Stand der Technik nach DE 198 24 104 A1 beschriebenen Füllstoff.SYLGARD is one of Dow Corning under this trade name distributed silicone resin. The filler corresponded to that in the prior art Filler described in DE 198 24 104 A1.

Der Polymerverbundstoff wurde durch Mischen der vorgenannten Ausgangskomponenten hergestellt. Hierbei wurden die Komponenten bei Raumtemperatur vermischt und dann bei einem Unterdruck von typischerweise 50 bis 100 mbar entlüftet. Alternativ wurde in einem anderen Herstellungsverfahren der Füllstoff bei einem Druck von ca. 1 mbar vorevakuiert und dann bei einem Druck von ca 100 mbar mit dem durch Mischen der beiden vorgenannten Harzkomponenten gebildeten Silicon infiltriert. Zur Erzielung eines hohen Füllgrades wurden die infiltrierten Proben in einer Zentrifuge geschleudert. Alternativ kann ein hoher Füllgrad durch Auspressen von überschüssigem Siliconharz erreicht werden. Nach einer Aushärtzeit von ca. 24 Stunden bei Raumtemperatur wurde ein kaltverformbarer, gummiartiger Polymerwerkstoff gebildet.The polymer composite was made by mixing the above Output components manufactured. Here, the components were Mixed room temperature and then at a negative pressure of typically 50 vented up to 100 mbar. Alternatively, in another manufacturing process the filler is pre-evacuated at a pressure of approx. 1 mbar and then at a Pressure of approx. 100 mbar with that by mixing the two aforementioned Resin components formed silicone infiltrates. To achieve a high Filling levels, the infiltrated samples were spun in a centrifuge. Alternatively, a high degree of filling can be achieved by squeezing out excess Silicone resin can be achieved. After a curing time of approx. 24 hours at A cold-formable, rubber-like polymer material became room temperature educated.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig.1 wurde der Polymerverbundstoff in Form eines wurstförmigen Ausgangskörper hergestellt und wurde hieraus als Vorläuferelement für den Widerstandskörper 7 eine im wesentlichen kreisförmig ausgebildete Werkstoffscheibe abgetrennt. Dieses Vorläuferelement wurde in das bereits den Stromanschluss 3 und die Elektrode 8 enthaltende Gehäuse 1 gebracht. Danach wurden der Reihen nach die Elektrode 6, der Druckkörper 5 und die Druckfeder 4 ins Gehäuse 1 gebracht und anschliessend der so gebildete Stapel mit Hilfe des Stromanschlusses 2 verschraubt. Durch das Verschrauben der beiden Stromanschlüsse 2 und 3 relativ zueinander wird die Druckfeder 4 komprimiert. Die mit Kompressionskraft beaufschlagte Druckplatte 5 presst nun die Elektroden 6 bzw. 8 von oben bzw. von unten gegen das Vorläuferelement. Wegen seiner guten Kaltverformbarkeit wird dieses Element schon bei einem verhältnismässig geringem Druck von wenigen, beispielsweise 1 bis 2, bar zum Widerstandskörper 7 verpresst. Dieser Widerstandskörper 7 weist zum einen zwei spaltfrei an den Elektroden 6 und 8 anliegende Stirnflächen sowie eine spaltfrei an der Innenseite des Gehäuses anliegende Mantelfläche auf. Durch das Verpressen wird so ein spaltfrei ins Gehäuse eingesetzter nichtlinearer elektrischer Widerstands gebildet. Durch die Pressung wird zugleich ein ausreichend hoher und über die Stirnflächen gleichmässig verteilter Kontaktdruck zwischen den Füllstoffteilchen und den Elektroden erreicht. Eine Metallisierung der Stirnfläche des Widerstandskörpers 7 kann daher entfallen.In the embodiment according to FIG. 1, the polymer composite was in shape of a sausage-shaped body and was made from it as Precursor element for the resistance body 7 a substantially circular trained material disc separated. This precursor element was in the already housing 1 containing the power connection 3 and the electrode 8 brought. Thereafter, the electrode 6, the pressure body 5 and brought the compression spring 4 into the housing 1 and then the one thus formed The stack is screwed using the power connector 2. By screwing of the two power connections 2 and 3 relative to one another is the compression spring 4 compressed. The pressure plate 5 loaded with compression force now presses the Electrodes 6 and 8 from above and from below against the precursor element. Because of its good cold formability, this element is used in one relatively low pressure of a few, for example 1 to 2, bar to Resistor body 7 pressed. This resistance body 7 has two Gaps without a gap on the electrodes 6 and 8 and one without gaps on the inner surface of the casing. By pressing becomes a nonlinear electrical inserted into the housing without a gap Resistance formed. The pressure is also a sufficiently high one and evenly distributed contact pressure between the Filler particles and the electrodes reached. A metallization of the face of the resistance body 7 can therefore be omitted.

An zwei derart gefertigten Ausführungsformen 1 und 2 des Überspannungsableiter nach der Erfindung mit einem zylinderförmig ausgebildeten Widerstandskörper 7 von ca. 40 mm Durchmesser und einer Höhe von ca. 15 mm wurden die Durchbruchsfeldstärke UB [V/mm], der Nichtlinearitätskoeffizient αB und die maximal aufgenommene Leistung P [J/cm3] ermittelt. Die ermittelten Werte sind in der nachfolgenden Tabelle eingetragen. Bei der Ausführungsform 1 wurden Elektroden aus Sinterbronze 7 und bei der Ausführungsform 2 Elektroden aus sandgestrahltem Aluminium verwendet. Beim Vergleichsbeispiel 3 wurden die Elektroden in den Polymerverbund eingegossen.The breakthrough field strength U B [V / mm], the nonlinearity coefficient α B and the. Were produced on two embodiments 1 and 2 of the surge arrester according to the invention with a cylindrical resistance body 7 of approx. 40 mm diameter and a height of approx maximum power P [J / cm 3 ] determined. The values determined are entered in the table below. In embodiment 1, electrodes made of sintered bronze 7 and in embodiment 2 electrodes made of sandblasted aluminum were used. In Comparative Example 3, the electrodes were poured into the polymer composite.

Beispiel 4 bezieht sich auf eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Überspannungsableiters, bei der der Polymerverbundstoff als Paste mit ca. 85 Volumenteilen Füllstoff und ca. 15 Volumenteilen Siliconöl ausgeführt ist. Die Elektroden waren hierbei von Sinterbronze gebildet.Example 4 relates to an embodiment of the invention Surge arrester, in which the polymer composite as a paste with approx. 85 Parts by volume of filler and approx. 15 parts by volume of silicone oil. The Electrodes were made of sintered bronze.

Wie in Fig.1 dargestellt ist, können alternativ auch andere Elektroden verwendet werden. So kann wie dargestellt, etwa die Elektrode 6 aus Nickelschaum und die Elektrode 8 aus einer Sinterbronze bestehen und können wie ebenfalls dargestellt beide Elektroden 6 bzw. 8 durch Kleben, Löten, Sintern oder Schweissen fest mit der Druckplatte 5 bzw. dem Stromanschluss 3 verbunden sein. Alternativ können beide Elektroden aus dem gleichen Material, etwa Sinterbronze bestehen, und kann lediglich eine oder keine beider Elektroden mit dem zugeordneten elektrisch leitfähigen Tragkörper verbunden sein.As shown in FIG. 1, other electrodes can alternatively be used become. For example, as shown, the electrode 6 made of nickel foam and the Electrode 8 consist of a sintered bronze and can also be shown as both electrodes 6 and 8 by gluing, soldering, sintering or welding the pressure plate 5 or the power connection 3. Alternatively, you can both electrodes are made of the same material, such as sintered bronze, and can only one or neither of the two electrodes with the associated electrical conductive support body.

Zur Bestimmung von UB und α wurden die DC-Strom-Spannungs-Kennlinien ermittelt der drei Proben ermittelt und wurde hieraus die Durchbruchsfeldstärke UB des zugeordneten Widerstandes bei einer Stromdichte von 1x10-4 [A/cm2] ermittelt. αB wurde für jeden der drei Überspannungsableiter aus der Steigung der Tangente an die doppelt logarithmisch dargestellte, zugeordnete Strom-Spannungs-Kennlinie in dem durch die Durchbruchsfeldstärke UB bestimmten Punkt entnommen.To determine U B and α, the DC current-voltage characteristic curves of the three samples were determined and from this the breakdown field strength U B of the associated resistance was determined at a current density of 1x10 -4 [A / cm 2 ]. For each of the three surge arresters, α B was taken from the slope of the tangent to the assigned, logarithmic, assigned current-voltage characteristic curve at the point determined by the breakdown field strength U B.

P wurde aus Stromimpulsversuchen ermittelt, bei denen die Widerstände in einer Prüfvorrichtung mehreren 8/20 µs Stromimpulsen mit Stromdichteamplituden bis zu 1 [kA/cm2] bei elektrischen Feldstärken bis zu 800 [V/mm] ausgesetzt waren. Probe UB[V/mm] αB P [J/cm3] 1 229 41 62 2 233 44 80 3 220 30 77 4 159 55 201 P was determined from current pulse experiments in which the resistors in a test device were exposed to several 8/20 µs current pulses with current density amplitudes up to 1 [kA / cm 2 ] at electrical field strengths up to 800 [V / mm]. sample U B [V / mm] α B P [J / cm 3 ] 1 229 41 62 2 233 44 80 3 220 30 77 4 159 55 201

Hieraus ist ersichtlich, dass Überspannungsableiter nach der Erfindung, obwohl sie wesentlich einfacher und kostengünstiger gefertigt wurden, elektrische Eigenschaften aufweisen, die mit den entsprechenden Eigenschaften eines nach dem Stand der Technik hergestellten Überspannungsableiter weitgehend übereinstimmen. Der gemäss Probe 4 ausgeführte Überspannungsableiter mit einem pastösen Polymerverbundstoff kann besonders grosse Leistungen aufnehmen. Dieser Überspannungsableiter kann überall dort angewendet werden, wo vom Ableiter ein hohes Energieabsorptionsvermögen gefordert wird.From this it can be seen that surge arresters according to the invention, though they were made much easier and cheaper, electrical Have properties that match the corresponding properties of a the surge arrester largely manufactured to match. The surge arrester designed according to sample 4 with a pasty polymer composite can perform particularly well take up. This surge arrester can be used anywhere where the surge arrester requires a high level of energy absorption.

Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, kann bei Verwendung eines als Paste ausgeführten Polymerverbundstoffs (flüssiges Polymer, welches hoch mit Füllstoff gefüllt ist) oder eines schwach vernetzten, gefüllten Gels das mit Pfeilen gekennzeichnete Vorläuferelement durch eine Öffnung 9 in ein verschliessbar ausgeführtes Gehäuse 10 gepresst werden. Die beiden Elektroden 6 und 8 sind feststehend im Gehäuse angeordnet. Da sie durch die Gehäusewand geführt sind, können sie zugleich als Stromanschluss eingesetzt werden. Durch die Presskraft wird im Gehäuseinneren der Widerstandskörper gebildet, welcher spaltlos an die Gehäuseinnenseite, insbesondere die beiden Elektroden 6 und 8, angepresst ist. Durch Verschliessen der Öffnung 9, beispielsweise Abquetschen eines Gehäuseansatzes 11, kann so der Überspannungsableiter fertiggestellt werden.As can be seen from Fig. 2, when using a paste designed Polymer composite (liquid polymer that is highly filled with filler) or a weakly cross-linked, filled gel, the one marked with arrows Precursor element through an opening 9 in a closable Housing 10 are pressed. The two electrodes 6 and 8 are fixed in the Housing arranged. Since they are guided through the housing wall, they can can also be used as a power connection. The pressing force in Housing interior of the resistance body formed, which to the gapless Inside of the housing, in particular the two electrodes 6 and 8, is pressed. By closing the opening 9, for example squeezing one Housing approach 11, the surge arrester can be completed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Gehäusecasing
2, 32, 3
Stromanschlüssepower connectors
44
Druckfedercompression spring
55
Druckkörperpressure vessels
6, 86, 8
Elektrodenelectrodes
77
Widerstandskörperresistance body
99
Öffnungopening
1010
Gehäusecasing
1111
Gehäuseansatzhousing extension
12, 1312, 13
Zwischenschichteninterlayers

Claims (20)

Überspannungsableiter mit zwei feststehend gehaltenen Stromanschlüssen (2, 3) und mit einem nichtlinearen elektrischen Widerstand, enthaltend zwei in Richtung einer Achse voneinander beabstandete Elektroden (6, 8) und einen Widerstandskörper (7) aus einer Matrix und einem in die Matrix eingebetteten, pulverförmigen Füllstoff mit Varistorverhalten, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandskörper (7) von einem kaltverformbaren Verbundstoff gebildet und unter Bildung des nichtlinearen elektrischen Widerstands zwischen den beiden Elektroden (6, 8) verpresst ist.Surge arrester with two fixed current connections (2, 3) and with a non-linear electrical resistance, comprising two electrodes (6, 8) spaced apart in the direction of an axis and a resistance body (7) made of a matrix and a powdery filler embedded in the matrix with varistor behavior, characterized in that the resistance body (7) is formed from a cold-deformable composite and is pressed to form the nonlinear electrical resistance between the two electrodes (6, 8). Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix von einem Polymer auf der Basis einer Flüssigkeit, eines Gels oder eines Elastomers, vorzugsweise auf der Basis von Silicon, gebildet ist.Surge arrester according to claim 1, characterized in that the matrix is formed by a polymer based on a liquid, a gel or an elastomer, preferably based on silicone. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Füllstoff enthaltende Flächen des Widerstandskörpers (7) an den Elektroden (6, 8) anliegen.Surge arrester according to one of claims 1 or 2, characterized in that filler-containing surfaces of the resistance body (7) bear against the electrodes (6, 8). Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandskörper (7) in einem Gehäuse (1,10) angeordnet ist, welches die zur Verpressung des Widerstandskörpers (7) notwendige Kraft aufnimmt.Surge arrester according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the resistance body (7) is arranged in a housing (1, 10) which receives the force required for pressing the resistance body (7). Überspannungsableiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandskörper (7) mit einer zwischen den beiden Elektroden (6, 8) angeordneten Mantelfläche auf dem Gehäuse (1, 10) abgestützt ist.Surge arrester according to Claim 4, characterized in that the resistance body (7) is supported on the housing (1, 10) with a lateral surface arranged between the two electrodes (6, 8). Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft durch eine Feder (4) erzeugt ist.Surge arrester according to one of claims 4 or 5, characterized in that the force is generated by a spring (4). Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 4 oder 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden feststehend im Gehäuse gehalten sind, und dass die Kraft beim Einpressen eines aus dem kaltverformbaren Verbundstoffs gebildeten Vorläuferelements des Widerstandskörpers zwischen die Elektroden erzeugt ist. Surge arrester according to one of claims 4 or 5, characterized in that the electrodes are held stationary in the housing, and that the force is generated between the electrodes when a precursor element of the resistance body formed from the cold-deformable composite is pressed in. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1, 10) elastisch verformbar oder schrumpfbar ausgebildet ist, und dass die Kraft durch Entspannen des vorgespannten Gehäuses oder durch Schrumpfen des Gehäuses erzeugt ist.Surge arrester according to one of claims 4 or 5, characterized in that the housing (1, 10) is designed to be elastically deformable or shrinkable, and in that the force is generated by relaxing the prestressed housing or by shrinking the housing. Überspannungsableiter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1, 10) in Richtung der Achse längsversteift und in Umfangsrichtung elastisch verformbar ausgebildet ist.Surge arrester according to claim 8, characterized in that the housing (1, 10) is longitudinally stiffened in the direction of the axis and is elastically deformable in the circumferential direction. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mehrteilig ausgeführt ist, und dass die Kraft durch Verspannen zweier relativ zueinander bewegbarer Teile des Gehäuses erzeugt ist.Surge arrester according to one of claims 4 or 5, characterized in that the housing is constructed in several parts, and that the force is generated by bracing two parts of the housing which are movable relative to one another. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beiden Elektroden (6, 8) porös ausgeführt ist.Surge arrester according to one of claims 1 to 10, characterized in that at least one of the two electrodes (6, 8) is porous. Überspannungsableiter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der Poren in einer vorgegebenen Richtung zur Achse nicht grösser ist als die mittlere Grösse der Füllstoffteilchen.Surge arrester according to claim 11, characterized in that the size of the pores in a given direction to the axis is not larger than the average size of the filler particles. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektrode (6, 8) als Metallvlies, Metallschaum oder Sinterkörper ausgeführt ist.Surge arrester according to one of claims 11 or 12, characterized in that the at least one electrode (6, 8) is designed as a metal fleece, metal foam or sintered body. Überspannungsableiter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Metallvlies, Metallschaum oder Sinterkörper auf einen als Stromanschluss (3) oder Druckplatte (5) ausgeführten Tragkörper des Überspannungsableiters aufgebracht sind.Surge arrester according to Claim 13, characterized in that metal fleece, metal foam or sintered body are applied to a support body of the surge arrester designed as a power connection (3) or pressure plate (5). Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verbundstoff und einer der beiden Elektroden (6, 8) eine elektrisch leitende, kaltverformbare und reversibel komprimierbare Zwischenschicht (12, 13) angeordnet ist. Surge arrester according to one of Claims 1 to 14, characterized in that an electrically conductive, cold-deformable and reversibly compressible intermediate layer (12, 13) is arranged between the composite and one of the two electrodes (6, 8). Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundstoff in einem nach aussen abgedichteten Teil des Gehäuses (1) vorgesehen ist.Surge arrester according to one of Claims 4 to 15, characterized in that the composite material is provided in a part of the housing (1) which is sealed off from the outside. Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem vom Polymerverbundstoff gebildeten Ausgangskörper ein kaltverformbares Vorläuferelement abgetrennt wird, und dass das Vorläuferelement unter Bildung von Auflageflächen zwischen zwei Elektroden (6, 8) angeordnet und unter Bildung des nichtlinearen elektrischen Widerstands verpresst wird.A method for producing a surge arrester according to claim 1, characterized in that a cold-deformable precursor element is separated from a starting body formed by the polymer composite, and that the precursor element is arranged with the formation of contact surfaces between two electrodes (6, 8) and pressed to form the nonlinear electrical resistance becomes. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung des Polymerverbundstoffs als Gel oder Paste das Vorläuferelement in ein verschliessbares und zwei feststehend gehaltene Elektroden (6, 8) enthaltendes Gehäuse (10) gepresst wird, und dass nach Erreichen eines vorgegebenen Druckwerts das Gehäuse (10) verschlossen wird.Method according to claim 17, characterized in that when the polymer composite is formed as a gel or paste, the precursor element is pressed into a closable housing (10) containing two fixed electrodes (6, 8), and that after reaching a predetermined pressure value, the housing ( 10) is closed. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung des Polymerverbundstoffs als Elastomer das Vorläuferelement in ein Gehäuse (1) eingesetzt, mit zwei Elektroden (6, 8) kontaktiert und nachfolgend durch Verschieben einer (6) der beiden Elektroden (6, 8) bis zu einem vorgegebenen Druckwert verpresst wird.A method according to claim 17, characterized in that when the polymer composite is formed as an elastomer, the precursor element is inserted into a housing (1), contacted with two electrodes (6, 8) and subsequently by shifting one (6) of the two electrodes (6, 8) is pressed up to a predetermined pressure value. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorläuferelement in Form einer Scheibe oder Platte von einem wurst- oder bandförmig ausgebildeten Ausgangskörper abgetrennt wird.Method according to one of claims 17 to 19, characterized in that the precursor element in the form of a disc or plate is separated from a sausage or band-shaped starting body.
EP02405343A 2002-04-18 2002-04-25 Surge voltage arrester and method to produce such a surge voltage arrester Expired - Lifetime EP1355327B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02405343A EP1355327B1 (en) 2002-04-18 2002-04-25 Surge voltage arrester and method to produce such a surge voltage arrester

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02405318 2002-04-18
EP02405318 2002-04-18
EP02405343A EP1355327B1 (en) 2002-04-18 2002-04-25 Surge voltage arrester and method to produce such a surge voltage arrester

Publications (4)

Publication Number Publication Date
EP1355327A2 true EP1355327A2 (en) 2003-10-22
EP1355327A8 EP1355327A8 (en) 2003-12-17
EP1355327A3 EP1355327A3 (en) 2005-01-05
EP1355327B1 EP1355327B1 (en) 2006-09-27

Family

ID=37102355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02405343A Expired - Lifetime EP1355327B1 (en) 2002-04-18 2002-04-25 Surge voltage arrester and method to produce such a surge voltage arrester

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1355327B1 (en)
AT (1) ATE341086T1 (en)
DE (1) DE50208251D1 (en)
ES (1) ES2273988T3 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8743525B2 (en) 2012-06-19 2014-06-03 Raycap Intellectual Property, Ltd Overvoltage protection devices including wafer of varistor material
US9906017B2 (en) 2014-06-03 2018-02-27 Ripd Research And Ip Development Ltd. Modular overvoltage protection units
US10319545B2 (en) 2016-11-30 2019-06-11 Iskra Za{hacek over (s)}{hacek over (c)}ite d.o.o. Surge protective device modules and DIN rail device systems including same
US10340110B2 (en) 2017-05-12 2019-07-02 Raycap IP Development Ltd Surge protective device modules including integral thermal disconnect mechanisms and methods including same
US10447026B2 (en) 2016-12-23 2019-10-15 Ripd Ip Development Ltd Devices for active overvoltage protection
US10685767B2 (en) 2017-09-14 2020-06-16 Raycap IP Development Ltd Surge protective device modules and systems including same
US10707678B2 (en) 2016-12-23 2020-07-07 Ripd Research And Ip Development Ltd. Overvoltage protection device including multiple varistor wafers
US11223200B2 (en) 2018-07-26 2022-01-11 Ripd Ip Development Ltd Surge protective devices, circuits, modules and systems including same
US11723145B2 (en) 2021-09-20 2023-08-08 Raycap IP Development Ltd PCB-mountable surge protective device modules and SPD circuit systems and methods including same
US11862967B2 (en) 2021-09-13 2024-01-02 Raycap, S.A. Surge protective device assembly modules
US11990745B2 (en) 2022-01-12 2024-05-21 Raycap IP Development Ltd Methods and systems for remote monitoring of surge protective devices

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5231370A (en) * 1990-08-29 1993-07-27 Cooper Industries, Inc. Zinc oxide varistors and/or resistors
US5955939A (en) * 1997-01-10 1999-09-21 Taylor; John A. Alarm station protector capable of being accessed by disabled individuals
DE19824104A1 (en) * 1998-04-27 1999-10-28 Abb Research Ltd Nonlinear resistor with varistor characteristic for high power and good protective characteristics

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5231370A (en) * 1990-08-29 1993-07-27 Cooper Industries, Inc. Zinc oxide varistors and/or resistors
US5955939A (en) * 1997-01-10 1999-09-21 Taylor; John A. Alarm station protector capable of being accessed by disabled individuals
DE19824104A1 (en) * 1998-04-27 1999-10-28 Abb Research Ltd Nonlinear resistor with varistor characteristic for high power and good protective characteristics

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8743525B2 (en) 2012-06-19 2014-06-03 Raycap Intellectual Property, Ltd Overvoltage protection devices including wafer of varistor material
US9906017B2 (en) 2014-06-03 2018-02-27 Ripd Research And Ip Development Ltd. Modular overvoltage protection units
US10340688B2 (en) 2014-06-03 2019-07-02 Ripd Ip Assets Ltd Modular overvoltage protection units
US10734176B2 (en) 2016-11-30 2020-08-04 Raycap, Surge Protective Devices, Ltd. Surge protective device modules and DIN rail device systems including same
US10319545B2 (en) 2016-11-30 2019-06-11 Iskra Za{hacek over (s)}{hacek over (c)}ite d.o.o. Surge protective device modules and DIN rail device systems including same
US11374396B2 (en) 2016-12-23 2022-06-28 Ripd Research And Ip Development Ltd. Devices for active overvoltage protection
US10707678B2 (en) 2016-12-23 2020-07-07 Ripd Research And Ip Development Ltd. Overvoltage protection device including multiple varistor wafers
US10447026B2 (en) 2016-12-23 2019-10-15 Ripd Ip Development Ltd Devices for active overvoltage protection
US11165246B2 (en) 2016-12-23 2021-11-02 Ripd Research And Ip Development Ltd. Overvoltage protection device including multiple varistor wafers
US11881704B2 (en) 2016-12-23 2024-01-23 Ripd Research And Ip Development Ltd. Devices for active overvoltage protection including varistors and thyristors
US10679814B2 (en) 2017-05-12 2020-06-09 Raycap IP Development Ltd Surge protective device modules including integral thermal disconnect mechanisms and methods including same
US10340110B2 (en) 2017-05-12 2019-07-02 Raycap IP Development Ltd Surge protective device modules including integral thermal disconnect mechanisms and methods including same
US10685767B2 (en) 2017-09-14 2020-06-16 Raycap IP Development Ltd Surge protective device modules and systems including same
US11223200B2 (en) 2018-07-26 2022-01-11 Ripd Ip Development Ltd Surge protective devices, circuits, modules and systems including same
US11862967B2 (en) 2021-09-13 2024-01-02 Raycap, S.A. Surge protective device assembly modules
US11723145B2 (en) 2021-09-20 2023-08-08 Raycap IP Development Ltd PCB-mountable surge protective device modules and SPD circuit systems and methods including same
US11990745B2 (en) 2022-01-12 2024-05-21 Raycap IP Development Ltd Methods and systems for remote monitoring of surge protective devices

Also Published As

Publication number Publication date
EP1355327A3 (en) 2005-01-05
EP1355327B1 (en) 2006-09-27
DE50208251D1 (en) 2006-11-09
ATE341086T1 (en) 2006-10-15
EP1355327A8 (en) 2003-12-17
ES2273988T3 (en) 2007-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19824104B4 (en) Non-linear resistor with varistor behavior
EP0548606B1 (en) Resistance with PTC-behaviour
EP1274102B1 (en) Polymer compound with non linear current-voltage characteristic and method of making a polymer compound
DE2854080A1 (en) PRESSURE SENSITIVE RESISTOR ELEMENT
DE1952678A1 (en) Electrical resistance element and process for its manufacture
EP2243145B1 (en) Field-controlled composite insulator
DE2116935B2 (en) Electrical pressure-dependent switching device and process for their manufacture
EP1355327B1 (en) Surge voltage arrester and method to produce such a surge voltage arrester
DE2350287C2 (en) Cable termination
EP1774603B1 (en) Multi-layered component and method for the production thereof
DE2809449A1 (en) HEATING ELEMENT
DE69105779T2 (en) Lightning arrester arrangement for protecting electrical lines.
DE112018003541T5 (en) NON-OHMSE COMPOSITION AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME, CABLE CONNECTION UNIT AND CABLE TERMINAL UNIT
DE2948805C2 (en) Tungsten-copper impregnation material for vacuum switches
EP1603140A1 (en) Active component for an encapsulated surge arrester
DE2934832C2 (en)
DE102008031473B3 (en) Vacuum interrupter
WO2011095590A1 (en) Surge arrester
EP1603141B1 (en) Surge arrester with insulation by gas
DE69509774T2 (en) OVERCURRENT PROTECTION DEVICE FOR ELECTRICAL CIRCUITS
EP0847062A1 (en) Surge arrester
DE2914893B2 (en) Commutator for a small electric motor
DE2302236A1 (en) CABLE END CLOSURE
DE3539691C2 (en)
DE19821239C5 (en) Composite material for dissipation of overvoltage pulses and method for its production

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: 7H 01C 7/112 B

Ipc: 7H 01C 7/12 A

17P Request for examination filed

Effective date: 20050616

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

AKX Designation fees paid

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.

Effective date: 20060927

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20060927

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20060927

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: ERR

Free format text: NOTIFICATION HAS BEEN RECEIVED FROM THE EUROPEAN PATENT OFFICE THAT IT WAS PUBLISHED IN GERMAN

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

REF Corresponds to:

Ref document number: 50208251

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20061109

Kind code of ref document: P

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20061227

REG Reference to a national code

Ref country code: SE

Ref legal event code: TRGR

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20070109

NLV1 Nl: lapsed or annulled due to failure to fulfill the requirements of art. 29p and 29m of the patents act
PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070313

ET Fr: translation filed
REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FD4D

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FG2A

Ref document number: 2273988

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: T3

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20070628

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

BERE Be: lapsed

Owner name: ABB RESEARCH LTD.

Effective date: 20070430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070430

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20061228

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070425

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FI

Payment date: 20080415

Year of fee payment: 7

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070430

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Payment date: 20090422

Year of fee payment: 8

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070425

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20060927

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Payment date: 20090416

Year of fee payment: 8

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: TR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20060927

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20090425

EUG Se: european patent has lapsed
REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FD2A

Effective date: 20110714

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20110704

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20100426

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20100426

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20130418

Year of fee payment: 12

Ref country code: DE

Payment date: 20130419

Year of fee payment: 12

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20130515

Year of fee payment: 12

Ref country code: IT

Payment date: 20130429

Year of fee payment: 12

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 50208251

Country of ref document: DE

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20140425

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20141231

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 50208251

Country of ref document: DE

Effective date: 20141101

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20141101

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20140425

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20140430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20140425