EP2229716B1 - Overvoltage diverter with low response surge voltage - Google Patents

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EP2229716B1
EP2229716B1 EP08868256A EP08868256A EP2229716B1 EP 2229716 B1 EP2229716 B1 EP 2229716B1 EP 08868256 A EP08868256 A EP 08868256A EP 08868256 A EP08868256 A EP 08868256A EP 2229716 B1 EP2229716 B1 EP 2229716B1
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EP
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surge arrester
side electrodes
electrode
arrester according
central electrode
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Jürgen Boy
Wolfgang DÄUMER
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TDK Electronics AG
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Epcos AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/10—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H01T4/12—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel hermetically sealed

Definitions

  • the surge arrester is advantageously characterized in that at a nominal DC voltage of 230 V, the Anschschschreib is lower than 500 V and the Parameters for the nominal alternating current and the rated impulse current between each side electrode with respect to the center electrode are symmetrical and equal. Even if the nominal DC response voltage varies by +/- 20%, the surge arrester advantageously records a response surge voltage lower than 500V.
  • the distance A in the longitudinal direction is greater than the distance C in the radial direction, but smaller than the distance B.
  • FIG. 5 shows a surge arrester according to FIG. 4 whose center electrode has a welded-on shorting bar 12 which is insulated from the side electrodes by means of a foil 13.
  • the shorting bar is made of CuBe, the film is Hostaphan® or polypropylene.

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Abstract

A surge arrester includes two side electrodes extending into an interior space formed by means of at least one insulating body and a central electrode. The end-side distance between the side electrodes is greater than the distances between a respective side electrode and the central electrode. The distance between the side electrodes is less than the distance between the end regions of the central electrode and a base of the side electrodes.

Description

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter mit niedriger Ansprechstoßspannung sowie dessen Verwendung.The invention relates to a surge arrester with low Ansprechstoßspannung and its use.

Aus der Druckschrift DE 4330178 B4 ist ein Überspannungsableiter gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.From the publication DE 4330178 B4 a surge arrester according to the preamble of claim 1 is known.

Im Inneren des Überspannungsableiter kommt es bei Überschreiten einer bestimmten Grenzspannung, der Zündspannung, zu einem Lichtbogenüberschlag zwischen zwei bzw. den drei Elektroden. Die Grenzspannung wird bei statischer oder stationärer Beanspruchung mit einem Anstieg der Spannung von 100 V/s als Ansprechgleichspannung Uag und bei dynamischer Belastung mit einem Anstieg der Spannung von 1 kV/µs als Ansprechstoßspannung uas bezeichnet. Der Lichtbogen wird durch den speisenden Strom aufrecht erhalten, solange die elektrischen Bedingungen für den Lichtbogen gegeben sind.In the interior of the surge arrester, when a certain limit voltage, the ignition voltage, is exceeded, an arc flashover occurs between two or the three electrodes. The threshold voltage is referred to as static or steady state stress with a rise of the voltage of 100 V / s as Ansprechgleichspannung Uag and dynamic load with an increase of the voltage of 1 kV / μs as Ansprechstoßspannung uas. The arc is maintained by the feeding current as long as the electrical conditions for the arc are met.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Überspannungsableiter anzugeben, der eine niedrige Ansprechstoßspannung aufweist, sowie eine Verwendung dafür.An object to be solved is to provide a surge arrester having a low response surge voltage and a use therefor.

Diese Aufgabe wird durch einen Überspannungsableiter gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a surge arrester according to claim 1.

Des weiteren wird die Aufgabe gemäß einer Verwendung nach Anspruch 12 gelöst.Furthermore, the object is achieved according to a use according to claim 12.

Der Überspannungsableiter weist einen Innenraum auf, der mittels wenigstens eines Isolierkörpers, einer Mittelelektrode und zweier Seitenelektroden gebildet ist. Bei dem Überspannungsableiter handelt es sich um einen Dreielektrodenüberspannungsableiter. Die Elektroden des Überspannungsableiters sind insbesondere mittels wenigstens eines rohrförmigen Isolierkörpers, vorzugsweise wenigstens eines Keramikzylinders, zu dem Überspannungsableiter verbunden. Der Überspannungsableiter ist mit seinen sich in den Bereich der Mittelelektrode erstreckenden Seitenelektroden so eingerichtet, dass in dem Innenraum der Abstand zwischen den Seitenelektroden größer als die Abstände zwischen jeweils einer Seitenelektrode und der Mittelelektrode, aber kleiner als zwischen den Endbereichen der Mittelelektrode und einer Basis der Seitenelektroden ist. Der Überspannungsableiter ist eingerichtet, dass die Ansprechstoßspannung bei einem Spannungsanstieg von 1 kV/µs geringer als das 2,2-fache der nominalen Ansprechgleichspannung ist und vorgegebene Parameter der Mittelelektrode und einer der Seitenelektroden gleich sind.The surge arrester has an inner space which is formed by means of at least one insulating body, a center electrode and two side electrodes. The surge arrester is a three-electrode surge arrester. The electrodes of the surge arrester are connected in particular by means of at least one tubular insulating body, preferably at least one ceramic cylinder, to the surge arrester. The surge arrester, with its side electrodes extending in the region of the center electrode, is arranged such that in the interior, the distance between the side electrodes is greater than the distances between each side electrode and the center electrode but smaller than between the end regions of the center electrode and a base of the side electrodes is. The surge arrester is arranged so that the response surge voltage at a voltage increase of 1 kV / μs is less than 2.2 times the nominal DC response voltage and predetermined parameters of the center electrode and one of the side electrodes are the same.

Besonders vorteilhaft ist der Überspannungsableiter zylindrisch mit einem Außendurchmesser von weniger als 8 mm ausgebildet. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform hat der Überspannungsableiter einen Außendurchmesser von höchstens 5 mm. Durch die besonders kleine Bauform und die hervorragenden elektrischen Werte ergeben sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten, insbesondere zum Schutz kleiner elektronischer Geräte.Particularly advantageously, the surge arrester is cylindrical with an outer diameter of less than 8 mm. In a most preferred embodiment, the surge arrester has an outer diameter of at most 5 mm. The particularly small design and the excellent electrical values result in a variety of possible applications, in particular for the protection of small electronic devices.

Der Überspannungsableiter zeichnet sich vorteilhaft dadurch aus, dass bei einer nominalen Ansprechgleichspannung von 230 V die Ansprechstoßspannung niedriger als 500 V ist und die Parameter für den Nennwechselstrom und den Nennstoßstrom zwischen jeweils einer Seitenelektrode bezüglich der Mittelelektrode symmetrisch und gleich sind. Selbst wenn die nominale Ansprechgleichspannung um +/-20% schwankt, zeichnet den Überspannungsableiter in vorteilhafter Weise eine Ansprechstoßspannung niedriger als 500 V aus.The surge arrester is advantageously characterized in that at a nominal DC voltage of 230 V, the Ansprechstoßspannung is lower than 500 V and the Parameters for the nominal alternating current and the rated impulse current between each side electrode with respect to the center electrode are symmetrical and equal. Even if the nominal DC response voltage varies by +/- 20%, the surge arrester advantageously records a response surge voltage lower than 500V.

Bei einem Nennwechselstrom von 10 A während der Dauer von 1 s bedeutet das jeweils einen Strom von 5 A, der von jeder der Seitenelektroden zur Mittelelektrode fließt. Der Überspannungsableiter erlaubt vorteilhaft eine 10-fache Wiederholung der Belastung mit dem Nennwechselstrom.With a nominal AC current of 10 A for a period of 1 s, this means a current of 5 A flowing from each of the side electrodes to the center electrode. The surge arrester advantageously allows a 10-fold repetition of the load with the nominal alternating current.

Bei einem Nennstoßstrom von 10 kA der normierten Form 8/20, d.h. einer Anstiegszeit von 8 µs und einer Rückenhalbwertszeit von 20 µs, bedeutet das jeweils einen Strom von +/-5 kA, der von jeder der Seitenelektroden zur Mittelelektrode fließt. Der Überspannungsableiter erlaubt vorteilhaft eine 10-fache Wiederholung der Belastung mit dem Nennstoßstrom.At a nominal surge current of 10 kA of normalized 8/20, i. a rise time of 8 μs and a back half life of 20 μs each means a current of +/- 5 kA flowing from each of the side electrodes to the center electrode. The surge arrester advantageously allows a 10-fold repetition of the load with the rated surge current.

Bei einem Stoßstrom von 200 A der normierten Form 10/1000, d.h. einer Anstiegszeit von 10 µs und einer Rückenhalbwertszeit von 1000 µs, bedeutet das jeweils einen Strom von 100 A, der von jeder der Seitenelektroden zur Mittelelektrode fließt. Der Überspannungsableiter erlaubt vorteilhaft eine 300-fache Wiederholung der Belastung mit diesem die Lebensdauer und Belastbarkeit charakterisierenden Stoßstrom.At a surge current of 200 A of normalized form 10/1000, i. a rise time of 10 μs and a back half life of 1000 μs each means a current of 100 A flowing from each of the side electrodes to the center electrode. The surge arrester advantageously permits a 300-fold repetition of the load with this surge current characterizing the service life and load capacity.

Der Innenraum des Überspannungsableiters ist gegenüber der Umgebung gasdicht verschlossen. Im Innenraum des Überspannungsableiters befindet sich ein Gas. Dadurch ergeben sich die Parameter des Überspannungsableiters vorteilhaft in reproduzierbarer Weise.The interior of the surge arrester is sealed against the environment gas-tight. Inside the surge arrester there is a gas. This results the parameters of the surge arrester advantageous in a reproducible manner.

Bevorzugt wird der Überspannungsableiter in einer Telekommunikationseinrichtung, beispielsweise einem Telekommunikationsnetzwerk verwendet; er ist aber nicht auf Telekommunikationsnetzwerke eingeschränkt und kann auch in jeder anderen elektrischen Schaltung verwendet werden, in der hohe Spannungen mittels eines Überspannungsableiters abgeführt werden müssen. Insbesondere ist der Überspannungsableiter für Blitzschutzanwendungen geeignet, bei denen der Überspannungsableiter zumindest zeitweise an symmetrischen Spannungen gegen Erde liegt, bzw. liegen kann.Preferably, the surge arrester is used in a telecommunication device, for example a telecommunication network; but it is not limited to telecommunications networks and can also be used in any other electrical circuit in which high voltages must be removed by means of a surge arrester. In particular, the surge arrester is suitable for lightning protection applications in which the surge arrester, at least temporarily lies at symmetrical voltages to ground, or may be.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Seitenelektroden und die Mittelelektrode zusammengesetzt ausgeführt. Die Ausführungsform ermöglicht es, durch Verwendung unterschiedlicher Metalle bzw. Legierungen optimierte Ableiterbedingungen für den Innenraum zu schaffen und gleichzeitig sehr gute Löt- oder Schweißeigenschaften für die externen Anschlüsse der Elektroden zu bieten.In an advantageous embodiment, the side electrodes and the center electrode are made composite. The embodiment makes it possible, by using different metals or alloys to create optimized Ableiterbadingungen for the interior and at the same time to provide very good soldering or welding properties for the external terminals of the electrodes.

Es erweist sich als vorteilhaft, für die Elektroden im Innenraum des Überspannungsableiters Kupfer zu verwenden und die äußeren Anschlüsse aus einer Eisen-Nickel-Legierung vorzusehen. Besonders vorteilhaft ist die Eisen-Nickel-Legierung, z.B. Fe58Ni42, verkupfert. Dadurch lassen sich optimale Eigenschaften im Innenraum und bei der Verschlusslötung des Überspannungsableiters erreichen.It is advantageous to use copper for the electrodes in the interior of the surge arrester and to provide the outer connections of an iron-nickel alloy. Particularly advantageous is the iron-nickel alloy, eg Fe 58 Ni 42 , copper-plated. This allows optimal properties in the interior and in the Verschlusslötung the surge arrester can be achieved.

In einer bevorzugten Ausführung ist die Mittelelektrode aus einem Rohrteil, insbesondere aus Kupfer, und einem Ringteil, insbesondere aus Eisen-Nickel, zusammengesetzt. Das Rohrteil hat entweder eine gleich bleibende Wandstärke oder enthält im Bereich des Ringteils einen Wulst.In a preferred embodiment, the center electrode is composed of a tube part, in particular of copper, and a ring part, in particular of iron-nickel. The pipe part either has a constant wall thickness or contains a bead in the region of the ring part.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der der gasdichte und mit einem Gas gefüllte Innenraum des Überspannungsableiters einen Zusatz von Wasserstoff enthält. Der Anteil an Wasserstoff darf zwischen 5% und 30% betragen; typisch sind jedoch etwa 20% Wasserstoffzusatz. Dadurch wird die Aufbauzeit für eine Entladung beim Ansprechen des Überspannungsableiters verkürzt und die Ansprechstoßspannung verringert sich.Particularly advantageous is an embodiment in which the gas-tight and filled with a gas interior of the surge arrester contains an addition of hydrogen. The proportion of hydrogen may be between 5% and 30%; however, about 20% hydrogen is typical. This shortens the build-up time for a discharge when the surge arrester responds, and reduces the surge voltage.

Zur Unterstützung des Aufbaus einer Entladung beim Ansprechen des Überspannungsableiters erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Innenraum an der Innenwand des Isolierkörpers mehrere Zündstriche enthält. Die Zündstriche sind entweder mit einer der Seitenelektroden elektrisch verbunden und erstrecken sich bis in den Entladungshinterraum hinter die Mittelelektrode, jedoch nicht bis tief in den Hinterraum der jeweils anderen Seitenelektrode. Dadurch werden Wandentladungen vermieden. Alternativ sind die Zündstriche mit keiner der Elektroden verbunden. In einer weiteren Ausführungsform werden mit Vorteil beide Alternativen der Zündstrichanordnung eingesetzt.To assist the construction of a discharge when responding the surge arrester, it proves to be advantageous if the interior contains on the inner wall of the insulating multiple ignition strips. The ignition strips are either electrically connected to one of the side electrodes and extend into the discharge back space behind the center electrode, but not deep into the back space of the other side electrode. As a result, wall discharges are avoided. Alternatively, the ignition strips are not connected to any of the electrodes. In a further embodiment, both alternatives of the Zündstrichanordnung are advantageously used.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform haben die stiftförmigen Seitenelektroden stirnseitig eine Waffelung der Oberfläche, um in den Vertiefungen eine Aktivierungsmasse aufzunehmen. Die Aktivierungsmasse wirkt sich positiv auf einen Entladungsaufbau und deren Reproduzierbarkeit aus.In a further advantageous embodiment, the pin-shaped side electrodes have a waffling of the surface on the front side in order to receive an activation mass in the depressions. The activation mass has a positive effect on a discharge structure and its reproducibility.

Der Überspannungsableiter wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.The surge arrester is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments and the associated figures.

Die nachfolgend beschriebenen Zeichnungen sind nicht als maßstabsgetreu aufzufassen. Vielmehr können zur besseren Darstellung einzelne Dimensionen vergrößert, verkleinert oder auch verzerrt dargestellt sein.The drawings described below are not to be considered as true to scale. Rather, for better representation, individual dimensions can be enlarged, reduced or distorted.

Gleiche Elemente oder Elemente mit gleichen Funktionen sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Figur 1
zeigt eine Skizze eines Überspannungsableiters im Teilquerschnitt mit Seitenelektroden und einer Mittelelektrode,
Figur 2
zeigt eine Seitenelektrode eines Überspannungsableiters mit einer Abdeckscheibe,
Figur 3
zeigt eine schematische Skizze einer Mittelelektrode eines Überspannungsableiters,
Figur 4
zeigt eine Skizze eines Überspannungsableiters im Teilquerschnitt mit Seitenelektroden und einer Mittelelektrode für eine SMD-Montage,
Figur 5
zeigt eine schematische Skizze eines SMDmontierbaren Überspannungsableiters mit Kurzschlussbügel und
Figur 6
zeigt eine schematische Skizze eines Überspannungsableiters mit Kurzschlussbügel und Außenverdrahtung.
Like elements or elements having the same functions are denoted by the same reference numerals.
FIG. 1
shows a sketch of a surge arrester in the partial cross section with side electrodes and a center electrode,
FIG. 2
shows a side electrode of a surge arrester with a cover plate,
FIG. 3
shows a schematic sketch of a center electrode of a surge arrester,
FIG. 4
shows a sketch of a surge arrester in the partial cross section with side electrodes and a center electrode for an SMD assembly,
FIG. 5
shows a schematic diagram of a SMDmontable surge arrester with shorting bar and
FIG. 6
shows a schematic sketch of a surge arrester with shorting bar and external wiring.

In der Figur 1 ist eine erste Ausführungsform eines Überspannungsableiters 1 im (Teil-)Querschnitt dargestellt. Der Überspannungsableiter hat zwei aus jeweils zwei Teilen 2a, 2b und 3a, 3b zusammengesetzte Seitenelektroden. Die Seitenelektroden schließen mittels einer Verschlusslötung 7 zwei Isolierkörper 4a, 4b seitlich ab. Mittig zwischen den Isolierkörpern, die rohrförmig und aus Keramik sind, ist eine Mittelelektrode 5a, 5b angeordnet, die ebenfalls zusammengesetzt ist. Der so gebildete Innenraum des Überspannungsableiters ist gasdicht verschlossen und enthält ein Gas, das einen Wasserstoffanteil zwischen 5% und 30%, insbesondere jedoch einen Anteil von 20% hat.In the FIG. 1 a first embodiment of a surge arrester 1 in the (partial) cross section is shown. The surge arrester has two side electrodes composed of respectively two parts 2a, 2b and 3a, 3b. The side electrodes close by means of a Verschlusslötung 7 two insulators 4a, 4b from the side. Centered between the insulating bodies, which are tubular and made of ceramic, a center electrode 5a, 5b is arranged, which is also composed. The interior of the surge arrester thus formed is gas-tight and contains a gas which has a hydrogen content of between 5% and 30%, but in particular a proportion of 20%.

Die Seitenelektroden haben außen eine je FeNi-Scheibe 2a, 3a, die verkupfert ist. Die Scheiben sind Stanzteile oder Kaltfließpressteile. Mit einer Lötverbindung 9 mittels eines SCP- oder AgCu-Lots oder mit einer Schweißverbindung sind die Scheiben mit je einer in den Innenraum hineinragenden Elektrode 2b, 3b aus Kupfer zusammengesetzt. Jede Elektrode 2b, 3b ist ein Drehteil oder ein Kaltfließpressteil und hat einen mit der Scheibe 2a, 3a verlöteten napfförmigen Elektrodenfuß und einen stiftförmigen Teil, der stirnseitig eine Waffelung 8 zur Aufnahme einer Aktivierungsmasse aufweist. Der Durchmesser des Elektrodenfußes ist gewählt, um die Elektrode in dem Keramikrohr 4 zu führen. Der stiftförmige Teil jeder Seitenelektrode 2, 3 ragt in den rohrförmigen Bereich der Mittelelektrode 5 hinein. Der Abstand der Stirnseiten der Seitenelektroden ist A.The side electrodes have on the outside a FeNi disc 2a, 3a, which is copper-plated. The discs are stampings or Kaltfließpressteile. With a solder joint 9 by means of a SCP or AgCu solder or with a welded joint, the disks are each composed of an electrode 2b, 3b projecting into the interior of copper. Each electrode 2b, 3b is a rotary part or a cold extruded part and has a cup-shaped electrode base soldered to the pane 2a, 3a and a pin-shaped part which has a waffle 8 for receiving an activating mass. The diameter of the electrode foot is selected to guide the electrode in the ceramic tube 4. The pin-shaped part of each side electrode 2, 3 projects into the tubular region of the center electrode 5. The distance of the end faces of the side electrodes is A.

Der Elektrodenfuß hat im Ausführungsbeispiel der Figur 1 einen Durchmesser D1 von 2,8 mm, während der stiftförmige Teil einen Durchmesser D2 von 1,6 mm hat, siehe Figur 2. Der Innendurchmesser des Isolierkörpers 4 beträgt 2,8 mm.The electrode foot has in the embodiment of FIG. 1 a diameter D1 of 2.8 mm, while the pin-shaped Part has a diameter D2 of 1.6 mm, see FIG. 2 , The inner diameter of the insulating body 4 is 2.8 mm.

Die Mittelelektrode 5 wird gemäß Figur 3 aus einem Rohrteil 5b mit geringer Wandstärke und einem Ringteil 5a zusammengesetzt. Der Rohrteil 5b ist aus Kupfer oder einer Eisen-Nickel-Legierung, die vorzugsweise verkupfert ist. Die Länge des Rohrteils ist so beschaffen, dass es die Isolierkörper 4a, 4b bei einer Entladung abschattet und ein Vordringen einer Entladung in den Bereich des Isolierkörpers verhindert. Zugleich ist der Abstand B des Randes des Rohrteils 5b vom Fuß der Seitenelektrode 2b, 3b größer als der innere Elektrodenabstand C in radialer Richtung. Damit wird eine Nebenentladung sicher verhindert. Der Rohrteil ist in einer besonders vorteilhaften Ausführung mit einer Aktivierungsmasse bepastet.The center electrode 5 is according to FIG. 3 composed of a tube part 5b with a small wall thickness and a ring part 5a. The tube part 5b is made of copper or an iron-nickel alloy, which is preferably copper-plated. The length of the pipe part is such as to shade the insulating bodies 4a, 4b upon discharge and to prevent the discharge from being forced into the region of the insulating body. At the same time, the distance B of the edge of the tube part 5b from the foot of the side electrode 2b, 3b is larger than the inner electrode gap C in the radial direction. This safely prevents a side discharge. The tube part is pasted in a particularly advantageous embodiment with an activation mass.

Der Abstand A in Längsrichtung ist größer als der Abstand C in radialer Richtung, aber kleiner als der Abstand B.The distance A in the longitudinal direction is greater than the distance C in the radial direction, but smaller than the distance B.

Im Ausführungsbeispiel beträgt A = 0,56 mm, B = 0,68 mm und C = 0,4 mm. Der Außendurchmesser des Rohrteils 5b beträgt etwa 2,8 mm, ist in jedem Fall aber geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Isolierkörpers.In the exemplary embodiment, A = 0.56 mm, B = 0.68 mm and C = 0.4 mm. The outer diameter of the tube part 5b is about 2.8 mm, but in any case is slightly smaller than the inner diameter of the insulator.

Mittig wird der Rohrteil 5b von einem Ringteil 5a aus vorzugsweise einer Eisen-Nickel-Legierung umschlossen. Der Ringteil kann verkupfert sein. Mit dem Ringteil lässt sich die Mittelelektrode symmetrisch zu den Isolierkörpern führen.In the middle, the tube part 5b is enclosed by a ring part 5a, preferably of an iron-nickel alloy. The ring part can be coppered. With the ring part, the center electrode can be symmetrical to the insulating bodies.

Die Mittelelektrode wird gemäß Figur 3 durch eine Lötung 11 hergestellt oder durch eine passgerechte Ineinanderfügung oder durch Punktschweißung mit Hilfe eines Lasers hergestellt. Bei letzterer Methode wird während der Vormontage das Rohr 5b im Ring 5a konzentrisch positioniert und zumindest einseitig durch einen oder mehrere Schweißpunkte im Spalt zwischen dem Rohr 5b und dem Ring 5a fest gepunktet. Eine elektrisch zuverlässige Kontaktierung zwischen dem Rohr 5b und dem Ring 5a wird dann bei der Verschlusslötung beispielsweise durch eine aufliegende Lötfolie gewährleistet. Die Elektrodenführung der Mittelelektrode an der Innenwand der Isolierkörper 4 erfolgt zweckmäßigerweise während der Verschlusslötung des Überspannungsableiters über den höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten der metallischen Mittelelektrode 5 gegenüber den Isolierkörpern 4 aus Keramik. Auch die Seitenelektroden werden während der Verschlusslötung am Innendurchmesser des Keramikisolierkörpers geführt.The center electrode is according to FIG. 3 produced by a soldering 11 or by a fitting fit or by spot welding with the aid of a laser produced. In the latter method, the tube 5b is positioned concentrically in the ring 5a and pre-dotted at least one side by one or more welds in the gap between the tube 5b and the ring 5a during pre-assembly. An electrically reliable contact between the tube 5b and the ring 5a is then ensured in the case of the closure soldering, for example by an overlying soldering foil. The electrode guide of the center electrode on the inner wall of the insulator 4 is advantageously carried out during the Verschlusslötung the surge arrester on the higher thermal expansion coefficient of the metallic center electrode 5 with respect to the insulators 4 made of ceramic. Also, the side electrodes are guided during the Verschlusslötung on the inner diameter of the Keramikisolierkörpers.

Der Überspannungsableiter weist an der Innenwand der Isolierkörper 4 Zündstriche 6 auf. Die Zündstriche 6a sind mit einer Seitenelektrode verbunden und erstrecken sich nicht bis über die Mitte des Überspannungsableiters hinaus. Die Zündstriche 6b ragen in den Entladungsraum hinein, aber sind mit keiner Elektrode verbunden.The surge arrester has on the inner wall of the insulator 4 ignition strips 6. The ignition strips 6a are connected to a side electrode and do not extend beyond the center of the surge arrester. The ignition strips 6b protrude into the discharge space but are not connected to any electrode.

Figur 4 unterscheidet sich von Figur 3 dadurch, dass der Überspannungsableiter SMD-fähig ist. Dazu hat die Außenscheibe 3c der Seitenelektrode 3 eine annähernd quadratische Form. Der Rohrteil 5c der Mittelelektrode hat einen Wulst im Bereich des Ringteils. FIG. 4 differs from FIG. 3 in that the surge arrester is SMD-capable. For this purpose, the outer pane 3c of the side electrode 3 has an approximately square shape. The tube part 5c of the center electrode has a bead in the region of the ring part.

Figur 5 zeigt einen Überspannungsableiter gemäß Figur 4, dessen Mittelelektrode einen aufgeschweißten Kurzschlussbügel 12 hat, der mittels einer Folie 13 von den Seitenelektroden isoliert ist. Dadurch wird der Überspannungsableiter mit Hilfe des Bügels 12 kurzgeschlossen, wenn die thermische Belastung so groß wird, dass die Folie 13 schmilzt. Der Kurzschlussbügel ist aus CuBe, die Folie aus Hostaphan® oder Polypropylen. FIG. 5 shows a surge arrester according to FIG. 4 whose center electrode has a welded-on shorting bar 12 which is insulated from the side electrodes by means of a foil 13. As a result, the surge arrester with Help the bracket 12 shorted when the thermal load is so large that the film 13 melts. The shorting bar is made of CuBe, the film is Hostaphan® or polypropylene.

Figur 6 zeigt einen Überspannungsableiter gemäß Figur 1 mir Kurzschlussbügel 12 und dreifacher äußerer Bedrahtung 14, 15 und 16 der drei Elektroden. FIG. 6 shows a surge arrester according to FIG. 1 me shorting bar 12 and triple outer wiring 14, 15 and 16 of the three electrodes.

Der Überspannungsableiter gemäß den Ausführungsbeispielen hat einen Außendurchmesser D von 5mm und eine Länge von 7,8 mm. Er weist folgende Leistungsmerkmale auf:

  • Ansprechgleichspannung Uag = 230V +/- 20%,
  • Ansprechstoßspannung uas kleiner 500 V bei einer Spannungsanstieg von 1 kV/µs,
  • Wechselnennstrom IWN = 10 A bei 1s und 10x Wiederholung, mit jeweils 5A zwischen einer Seitenelektrode und der Mittelelektrode,
  • Stoßnennstrom iSN = 10 kA bei 8/20 µs, und 10x Wiederholung, mit jeweils dem Betrag von 5kA zwischen einer Seitenelektrode und der Mittelelektrode und
  • LD = 200A bei einem Stoßstrom der Form 10/1000 µs und 300x mit jeweils 100A zwischen einer Seitenelektrode und der Mittelelektrode.
The surge arrester according to the embodiments has an outer diameter D of 5mm and a length of 7.8 mm. It has the following features:
  • Operating voltage Uag = 230V +/- 20%,
  • Response impulse voltage uas less than 500 V at a voltage increase of 1 kV / μs,
  • Alternating current I WN = 10 A at 1s and 10x repetition, each with 5A between a side electrode and the center electrode,
  • Rated impulse current i SN = 10 kA at 8/20 μs, and 10x repetition, each with the amount of 5kA between a side electrode and the center electrode and
  • LD = 200A with a surge current of the form 10/1000 μs and 300x with each 100A between a side electrode and the center electrode.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 101, 10
ÜberspannungsableiterSurge arresters
22
Seitenelektrodeside electrode
33
Seitenelektrodeside electrode
44
Isolierkörperinsulator
55
Mittelelektrodecenter electrode
66
Zündstrichignition strip
77
VerschlusslötungVerschlusslötung
88th
WaffelungLung weapon
99
ElektrodenlötungElektrodenlötung
1111
Lotringsolder ring
1212
KurzschlussbügelShorting bar
1313
Foliefoil
1414
AnschlussdrahtLead wire
1515
AnschlussdrahtLead wire
1616
AnschlussdrahtLead wire

Claims (12)

  1. Surge arrester, comprising
    two side electrodes (2, 3) extending into an interior space formed by means of at least one insulating body (4) and a central electrode (5), characterized in that the end-side distance (A) between the side electrodes (2, 3) is greater than the distances (C) between a respective side electrode (2, 3) and the central electrode(5), and the distance (A) between the side electrodes (2, 3) is less than the distance (B) between the end regions of the central electrode (5) and a base of the side electrodes (2, 3).
  2. Surge arrester according to Claim 1, which is designed such that the response surge voltage in the case of a voltage rise of 1 kV/us is less than 2.2 times the nominal response DC voltage and predetermined parameters of the central electrode (5) and of one of the side electrodes (2, 3) are identical.
  3. Surge arrester according to either of the preceding claims, having a cylindrical form and having an external diameter of less than 8 mm.
  4. Surge arrester according to any of the preceding claims, wherein the side electrodes (2, 3) and/or the central electrode (5) are/is composed of two electrode parts in each case.
  5. Surge arrester according to Claim 4, wherein the electrode parts in the interior space of the surge arrester contain copper and the externally accessible electrode parts contain an iron-nickel alloy.
  6. Surge arrester according to any of the preceding claims, wherein the central electrode (5) is composed of a tube part (5b) and of a ring part (5a).
  7. Surge arrester according to any of the preceding claims, wherein the externally accessible electrode parts (2a, 3c) of the side electrodes (2, 3) are round or square.
  8. Surge arrester according to any of the preceding claims, wherein the side electrodes (2, 3) in the interior space are embodied in pin-shaped fashion and project concentrically with the central electrode (5) in the region of the central electrode (5).
  9. Surge arrester according to any of the preceding claims, wherein the interior space contains a gas with a hydrogen additive.
  10. Surge arrester according to Claim 9, wherein the end faces of the side electrodes (2, 3) have a honeycomb structure (8).
  11. Surge arrester according to any of the preceding claims, therein in the interior space ignition strips (6) are provided, which, in the case of a contact-connection with one of the side electrodes (2, 3), is shorter than the respective side electrode (2, 3).
  12. Use of a surge arrester according to any of the preceding claims in an electronic device or in an electrical power supply system.
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