WO2004017479A1 - Schutzelement zum ableiten von überspannungen und verwendung - Google Patents

Schutzelement zum ableiten von überspannungen und verwendung Download PDF

Info

Publication number
WO2004017479A1
WO2004017479A1 PCT/DE2003/002433 DE0302433W WO2004017479A1 WO 2004017479 A1 WO2004017479 A1 WO 2004017479A1 DE 0302433 W DE0302433 W DE 0302433W WO 2004017479 A1 WO2004017479 A1 WO 2004017479A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
varistor
cup
contact pin
surge arrester
element according
Prior art date
Application number
PCT/DE2003/002433
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Boy
Norbert Krost
Frank Werner
Original Assignee
Epcos Ag
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 Epcos Ag filed Critical Epcos Ag
Priority to EP03787688A priority Critical patent/EP1523792B1/de
Priority to JP2004528393A priority patent/JP4299244B2/ja
Publication of WO2004017479A1 publication Critical patent/WO2004017479A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-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
    • H01C7/10—Non-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
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-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
    • H01C7/10—Non-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
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors
    • H01C7/123—Arrangements for improving potential distribution
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-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
    • H01C7/10—Non-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
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors
    • H01C7/126—Means for protecting against excessive pressure or for disconnecting in case of failure
    • 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

  • a protective element for deriving electrical overvoltages is known for example from DE 43 31 215 AI. It consists of a parallel connection of a surge arrester, an air spark gap and a varistor, which are arranged in a cup-shaped metal sleeve.
  • the varistor is ring-shaped and sits directly on the surge arrester.
  • a contact pin, which is in contact with the upper electrode of the surge arrester, is passed through the opening of the annular varistor.
  • the lower electrode of the surge arrester and the upper electrode of the varistor are connected to the cup-shaped sleeve.
  • Such a protective element comprising a varistor and surge arrester connected in parallel has the advantage that, in the event of steeply rising overvoltages, the ignition delay of the surge arrester is bridged with the aid of the prematurely responding varistor. In this way, the protective effect of the protective element is improved during the response time of the surge arrester.
  • a disadvantage of the known protective element is that the annular varistor has a high intrinsic capacitance. This determines the damping behavior of the protective element when it is used in high-frequency circuits. A higher capacitance leads to higher attenuation, which in turn reduces the cable length that can be realized with such a protective element.
  • the object of the invention is therefore to provide such a protective element which avoids the disadvantages of known protective elements.
  • a varistor and a surge arrester are arranged one above the other in an electrically conductive cup and electrically connected in parallel between the cup and a contact pin.
  • the varistor is disc-shaped and sits directly on a first electrode of the surge arrester.
  • the second electrode of the surge arrester sits on the bottom of the cup and makes electrical contact with it.
  • the upper electrode of the varistor is electrically connected to the cup.
  • the contact pin is electrically conductively connected to the first electrode of the surge arrester and is at least partially guided in the space between the varistor and the cup.
  • An insulating intermediate piece is arranged between the varistor and the contact pin.
  • the varistor and surge arrester are preferably designed to be rotationally symmetrical and arranged concentrically or coaxially with one another in the cup.
  • the diameter of the cup is determined by the diameter of the surge arrester.
  • the cross section of the cup preferably has a step-like widening in the area of the surge arrester, so that the cup is spaced apart from it in the area of the upper electrode of the surge arrester.
  • the upper electrode of the varistor is preferably mechanically and electrically connected to a spreading element which has at least two arms which are spread against the inner wall of the cup and connect the upper electrode of the varistor to the cup in an electrically conductive manner. At the same time, this has the advantage that both a centered alignment of the varistor and a secure hold of the varistor in the cup is achieved.
  • a spreading element with more than two arms, which are evenly offset from one another via an arc, is also advantageous. This ensures optimal spreading.
  • the contact pin preferably has at least two feet which are guided laterally between the varistor and the inner wall of the cup towards the first electrode of the surge arrester. These feet are then offset against the arms of the expansion element or are passed between them.
  • the electrically insulating intermediate piece is preferably elastic and has a shape such that it can lie firmly against the inner wall of the cup in the manner of a rubber stopper.
  • the intermediate piece has openings through which the feet of the contact pin are guided.
  • the arms of the expansion element are preferably bent upwards on the cup wall, openings in the intermediate piece also advantageously being provided for the ends of the arms of the expansion element bent upwards.
  • the number of feet and arms of the expansion element preferably correspond to one another and are then arranged in pairs or alternately.
  • the expansion element has three arms and the contact pin has three feet.
  • the intermediate piece has a disk-shaped base body which has a recess in the center on at least one side which is adapted to the diameter of the contact pin and / or of the varistor, the contact pin and / or varistor are at least partially sunk in the recess of the intermediate piece.
  • the intermediate piece forms the upper end of the cup, the contact pin projecting beyond the cup wall and the intermediate piece.
  • the arms of the expansion element end below the upper rim of the cup and, in an advantageous embodiment, can be completely covered by the upper area of the intermediate piece.
  • Cup and contact pin are advantageously made of brass.
  • the varistor is advantageously designed as a metal oxide varistor known per se.
  • the surge arrester can also be chosen arbitrarily and its exact design is known per se.
  • Gas-filled surge arresters are advantageously used, which have an ignition line and can form a gas discharge to a discharge electrode in the event of overvoltage.
  • Figure 1 shows a protective element according to the invention in a schematic cross section
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a protective element in schematic cross section (FIG. 2a) or in plan view (FIG. 2b)
  • Figure 3 shows a perspective exploded view of individual parts of a component according to the invention
  • Figure 4 shows the parts of Figure 3 in assembled form
  • Figure 5 shows the embodiment of Figure 4 within a cup.
  • FIG. 1 shows the basic structure of such a device on the basis of a schematic cross section through a protective element according to the invention.
  • the protective element is arranged in a cup B, which consists of an essentially cylindrical cup wall BW and a cup base BB.
  • An overvoltage arrester UA, a varistor V, an intermediate piece ZS and a contact pin KS are arranged above one another within the cup B.
  • the surge arrester UA sits on the cup base BB and is electrically connected to it via its second electrode E2.
  • the varistor V sits on the surge arrester UA and is connected via its lower electrode to the first electrode E1 of the surge arrester.
  • the intermediate piece is arranged in a form-fitting manner between the contact pin and the varistor and electrically isolates them from one another.
  • the upper electrode of the varistor is connected to the cup wall BW via an electrical connection EV.
  • the contact pin KS is connected via a foot to the first electrode E1 of the surge arrester. This results in an electrical parallel connection of the two protective components of the protective element between the contact pin KS and the cup B.
  • the protective element In a preferred use of the protective element, it is held between two contacts via a spring tension, which are connected to the contact pin KS and the cup base BB. In this way, an additional mechanical fixation of the individual parts of the protective element is not necessary. However, it is possible that individual parts of the protective element are positively introduced into the cup B and are mechanically fixed in this way. There lends itself to fit the surge arrester as the largest component of the protective element in terms of volume into the cup.
  • the intermediate piece can also be form-fitting, in particular since it is preferably made of an elastic material such as rubber or silicone rubber.
  • a further fixation can take place via the electrical connection EV, which in one exemplary embodiment is designed as a spreading element which has at least two arms which can spread out against the inner cup wall BW. As shown, the foot F of the contact pin KS is carried out by the intermediate piece ZS. However, it is also possible to design the electrically insulating intermediate piece with a smaller diameter, the foot then being guided past the intermediate piece to the surge arrester
  • FIG 2a shows a specific embodiment of the invention, which obeys the principle shown in Figure 1.
  • the construction of the surge arrester UA is carried out more precisely here.
  • This essentially consists of a ceramic sleeve KH and two electrodes E1, E2, which form a spark gap in the interior of the gas-filled cavity of the ceramic sleeve KH.
  • the varistor V sits on the first electrode El and is arranged here in a recess of the first electrode El. This allows the height of the entire protective element to be reduced.
  • the varistor is arranged on a mesa-like flattened elevation within the depression, so that only a central region of the lower electrode of the varistor comes into contact with the first electrode E1 of the surge arrester UA. This ensures that only the metallization of the varistor is contacted and undesired current paths through the lateral surfaces of the disk-shaped varistor are avoided.
  • the upper electrode of the varistor V is connected to a metallic expansion element SE, of which one of the arms, in particular in triplicate, is shown in section in the figure.
  • the electrical connection between the contact pin KS and its base F is preferably designed as a soldered connection, as is the connection between the upper electrode of the varistor and the spreading element SE.
  • the electrical connection between the lower electrode of the varistor and the upper electrode El of the surge arrester is also electrically conductive, for example a soldered connection or also as an electrically conductive adhesive bond. However, it is also possible to make this electrical connection as a press contact.
  • a further advantageous detail of the protective element shown in FIG. 2a is a step-like widening ST of the cross section of the cup, which leads to a larger inner diameter above the step-like widening ST.
  • the consequence of this is that an air gap is formed between the outer edge region of the first electrode E1 of the surge arrester UA and the cup wall, which air gap on the one hand trode El electrically isolated from the cup wall BW and on the other hand provides an additional air spark gap.
  • This enables a second current path, which in the unlikely event of a total failure of the surge arrester (eg in the event of a leak) leads to the safe dissipation of this surge voltage by means of a sparkover to the cup wall.
  • Figure 2b shows the component of Figure 2a in plan view.
  • the protective element is preferably rotationally symmetrical with a central axis of symmetry A, which here has a threefold symmetry.
  • This symmetry relates in particular to the number and arrangement of the arms of the expansion element SE or the feet F of the contact pin KS.
  • the arms of the expansion element and the feet are alternately offset from one another and are guided through spaced-apart openings of the intermediate piece ZS. Between the openings, the intermediate piece ZS preferably closes with the inner cup wall BW.
  • the contact pin KS is preferably fitted into a recess in the intermediate piece, which therefore has a smaller thickness inside than between the openings.
  • FIG. 3 shows an exploded perspective view of a contact pin KS with feet F, an intermediate piece ZS and a varistor V connected to a spreading element SE. It is clear from the figure that the varistor and spreading element form a unit which is preferably connected by a solder connection LV, just like the contact pin KS and the feet connected to it via a LV solder connection.
  • the disc-shaped intermediate piece has openings in the edge area through which the feet F or the arms of the expansion element SE can be inserted from different sides.
  • Figure 4 shows a perspective view of the three components shown in Figure 3 in an assembled form, as they are also arranged in the finished protective element. From this illustration it is clear that the intermediate piece ZS is used for electrical insulation between the contact pin and varistor, or for electrical insulation of the feet F against the arms of the expansion element SE. The feet F are also spaced from the varistor, as are the arms of the expansion element SE from the contact pin.
  • FIG. 5 shows a perspective top view of how the part shown in FIG. 4 is fitted into the cup B in a form-fitting manner. From the figure it is clear that the intermediate piece ZS is form-fitting with the cup B. It is also clear that the arms of the expansion element SE are spread against the cup wall and thus make electrical contact with it.
  • the invention was only explained using an exemplary embodiment, it is not restricted to this. Since it essentially represents the arrangement and connection of the varistor and contact pin by means of an electrically insulating intermediate piece, feet and spreading element, the precise design of the surge arrester UA and of the varistor V is of no importance for the invention. It is only important that the varistor is disk-shaped, the upper and lower main surfaces being metallized and thus representing the upper and lower electrodes. Such a varistor has a low capacitance and allows the protective element to be used in high-frequency systems, in particular for high-frequency communication systems such as ADSL, VDSL, etc.
  • the invention is characterized by the small space requirement, the simple structure and the reliable cohesion via the special geometric design out. Further possible variations of the invention result from the selection of different types of surge arrester, different materials for the individual components and a geometrical design that differs from the spatial configuration shown.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Zur sicheren Ableitung von Überspannungen wird ein an sich bekanntes Schutzelement vorgeschlagen, welches aus einer Parallelschaltung eines Varistors und eines Überspannungsableiters besteht. Zur Erniedrigung der Kapazität des Schutzelements ist der Varistors scheibenförmig ausgebildet und zwischen einem Kontaktstift (KS) und dem Überspannungsableiter angeordnet. Eine elektrische Isolation zwischen Kontaktstift und Varistor wird durch ein elektrisch isolierendes Zwischenstück gewährleistet, in welchem Öffnungen für elektrische Kontaktelemente zur Verbindung des Varistors mit dem Becher und des Kontaktstifts mit dem Überspannungsableiter vorgesehen sind. Überspannungsableiter und Zwischenstück sind vorzugsweise formschlüssig in den Becher eingebaut.

Description

Beschreibung
Schutzelement zum Ableiten von Überspannungen und Verwendung
Ein Schutzelement zum Ableiten elektrischer Überspannungen ist beispielsweise der DE 43 31 215 AI bekannt. Es besteht aus einer Parallelschaltung von einem Uberspannungsableiter, einer Luft -Funkenstrecke und einem Varistor, die in einer becherförmigen metallischen Hülse angeordnet sind. Der Varistor ist ringförmig ausgebildet und sitzt direkt auf dem Uberspannungsableiter auf. Durch die Öffnung des ringförmigen Varistors ist ein Kontaktstift geführt, der mit der oberen Elektrode des Überspannungsabieiters kontaktiert ist . Untere Elektrode des Überspannungsabieiters und obere Elektrode des Varistors sind mit der becherförmigen Hülse verbunden.
Ein solches Schutzelement aus parallel geschaltetem Varistor und Uberspannungsableiter hat den Vorteil, daß bei steil ansteigenden Überspannungen die Zündverzögerung des Überspannungsabieiters mit Hilfe des vorzeitig ansprechenden Varistors überbrückt wird. Auf diese Weise wird die Schutzwirkung des Schutzelements während der Ansprechzeit des Überspannungsabieiters verbessert .
Nachteilig an dem bekannten Schutzelement ist jedoch, daß der ringförmige Varistor eine hohe Eigenkapazität aufweist. Diese bestimmt das Dämpfungsverhalten des Schutzelements, wenn es in hochfrequenten Schaltungen eingesetzt wird. Eine höhere Kapazität führt dabei zu höherer Dämpfung, die wiederum die Leitungslänge verringert, die mit einem solchen Schutzelement realisiert werden kann.
In hochfrequenten Telekommunikationssystemen, wie beispielsweise ADSL, VDSL und anderen, besteht jedoch ein Bedürfnis nach Schutzelementen zum Ableiten von Überspannungen, die die Ansprechzeit des Überspannungsabieiters überbrücken können und gleichzeitig eine niedrige Dämpfung aufweisen und damit insbesondere für die hochfrequenten Systeme geeignet sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein solches Schutzelement anzugeben, welches die genannten Nachteile bekannter Schutzelemente vermeidet .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Schutzelement nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Schutzelements sowie vorteilhafte Verwendungen sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
Im erfindungsgemäßen Schutzelement sind ein Varistor und ein Uberspannungsableiter übereinander in einem elektrisch leitenden Becher angeordnet und zwischen dem Becher und einem Kontaktstift elektrisch parallel verschaltet. Der Varistor ist dabei scheibenförmig ausgebildet und sitzt direkt auf einer ersten Elektrode des Überspannungsabieiters auf. Die zweite Elektrode des Überspannungsabieiters sitzt am Boden des Bechers auf und kontaktiert diesen elektrisch. Die obere Elektrode des Varistors ist mit dem Becher elektrisch leitend verbunden. Der Kontaktstift ist elektrisch leitend mit der ersten Elektrode des Überspannungsabieiters verbunden und ist zumindest teilweise im Raum zwischen dem Varistor und dem Becher geführt. Zwischen Varistor und Kontaktstift ist ein isolierendes Zwischenstück angeordnet.
Vorzugsweise sind Varistor und Uberspannungsableiter rotationssymmetrisch ausgebildet und konzentrisch bzw. koaxial zueinander im Becher angeordnet. Der Durchmesser des Bechers wird vom Durchmesser des Überspannungsabieiters bestimmt. Vorzugsweise weist der Querschnitt des Bechers im Bereich des Überspannungsabieiters eine stufenartige Erweiterung auf, so daß der Becher im Bereich der oberen Elektrode des Überspannungsabieiters von diesem beabstandet ist. Vorzugsweise ist die obere Elektrode des Varistors mechanisch und elektrisch mit einem Spreizelement verbunden, welches zumindest zwei Arme aufweist, die gegen die Innenwand des Bechers verspreizt sind und die obere Elektrode des Varistors elektrisch leitend mit dem Becher verbinden. Dies hat gleichzeitig den Vorteil, daß sowohl eine zentrierte Ausrichtung des Varistors als auch ein sicherer Halt des Varistors im Becher erzielt wird. Vorteilhaft ist auch ein Spreizelement mit mehr als zwei Armen, die gleichmäßig über einen Kreisbogen gegeneinander versetzt sind. So gelingt eine optimale Ver- spreizung .
Vorzugsweise weist der Kontaktstift zumindest zwei Füße auf, die seitlich zwischen Varistor und Innenwand des Bechers hin zur ersten Elektrode des Überspannungsabieiters geführt sind. Diese Füße sind dann gegen die Arme des Spreizelements versetzt, bzw. werden zwischen diesen hindurchgeführt.
Das elektrisch isolierende Zwischenstück ist vorzugsweise elastisch ausgebildet und weist eine derartige Ausformung auf, daß es in der Art eines Gummistopfens fest an der Innenwand des Bechers anliegen kann. Das Zwischenstück weist Öffnungen auf, durch die die Füße des Kontaktstifts geführt sind. Die Arme des Spreizelements sind an der Becherwand vorzugsweise nach oben gebogen, wobei vorteilhaft auch für die nach oben gebogenen Enden der Arme des Spreizelements Öffnungen im Zwischenstück vorgesehen sind. Anzahl der Füße und Arme des Spreizelements entsprechen einander vorzugsweise und sind dann paarweise bzw. alternierend angeordnet. In einer vorteilhaften Ausführung weisen das Spreizelement drei Arme und der Kontaktstift drei Füße auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Zwischenstück einen scheibenförmigen Grundkörper auf, der in der Mitte auf zumindest einer Seite eine Vertiefung aufweist, die an den Durchmesser des Kontaktstifts und/oder des Varistors angepaßt ist, wobei Kontaktstift und/oder Varistor zumindest teilweise in der Vertiefung des Zwischenstücks versenkt sind.
In einer Ausgestaltung der Erfindung bildet das Zwischenstück den oberen Abschluß des Bechers, wobei der Kontaktstift die Becherwand und das Zwischenstück überragt. Die Arme des Spreizelements enden unterhalb des oberen Becherrands und können in einer vorteilhaften Ausgestaltung vollständig vom oberen Bereich des Zwischenstücks überdeckt sein.
Becher und Kontaktstift sind vorteilhaft aus Messing ausgebildet.
Der Varistor ist vorteilhaft als an sich bekannter Metalloxidvaristor ausgebildet.
Auch der Uberspannungsableiter kann beliebig gewählt werden und ist in seiner genauen Ausgestaltung an sich bekannt. Vorteilhaft werden gasgefüllte Uberspannungsableiter eingesetzt, die einen Zündstrich aufweisen und bei Überspannung eine Gasentladung zu einer Ableitungselektrode ausbilden können.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen in teilweiser nicht maßstabsgetreuer und sche- matischer Darstellung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Schutzelement im schematischen Querschnitt
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schutzelements im schematischen Querschnitt (Figur 2a) bzw. in der Draufsicht (Figur 2b)
Figur 3 zeigt in perspektivischer Explosionszeichnung Einzelteile eines erfindungsgemäßen Bauelements Figur 4 zeigt die Teile von Figur 3 in zusammengesetzter Form
Figur 5 zeigt das Ausführungsbeispiel von Figur 4 innerhalb eines Bechers.
Figur 1 zeigt anhand eines schematischen Querschnitts durch ein erfindungsgemäßes Schutzelement den prinzipiellen Aufbau eines solchen. Das Schutzelement ist in einem Becher B angeordnet, welcher aus einer im wesentlichen zylindrischen Becherwand BW und einem Becherboden BB besteht . Innerhalb des Bechers B sind übereinander ein Uberspannungsableiter UA, ein Varistor V, ein Zwischenstück ZS und darüber ein Kontaktstift KS angeordnet. Der Uberspannungsableiter UA sitzt auf dem Becherboden BB auf und ist über seine zweite Elektrode E2 elektrisch mit diesem verbunden. Der Varistor V sitzt auf dem Uberspannungsableiter UA auf und ist über seine untere Elektrode mit der ersten Elektrode El des Überspannungsabieiters verbunden. Das Zwischenstück ist formschlüssig zwischen Kontaktstift und Varistor angeordnet und isoliert diese elektrisch gegeneinander. Die obere Elektrode des Varistors ist über eine elektrische Verbindung EV mit der Becherwand BW verbunden. Der Kontaktstift KS ist über einen Fuß mit der ersten Elektrode El des Überspannungsabieiters verbunden. Auf diese Weise ergibt sich eine elektrische Parallelverschaltung der beiden Schutzkomponenten des Schutzelements zwischen dem Kontaktstift KS und dem Becher B.
In einer bevorzugten Verwendung des Schutzelements wird dieses über eine Federspannung zwischen zwei Kontakten gehalten, die mit dem Kontaktstift KS und dem Becherboden BB in Verbindung stehen. Auf diese Weise ist eine darüber hinausgehende mechanische Fixierung der Einzelteile des Schutzelements nicht erforderlich. Möglich ist es aber, daß Einzelteile des Schutzelements formschlüssig im Becher B eingebracht sind und auf diese Weise mechanisch mit diesem fixiert sind. Dabei bietet sich an, den Uberspannungsableiter als die vom Volumen her größte Komponente des Schutzelements formschlüssig in den Becher einzupassen. Ebenfalls formschlüssig kann das Zwischenstück sein, insbesondere da dieses vorzugsweise aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummi oder Silikonkautschuk gefertigt ist. Eine weitere Fixierung kann über die elektrische Verbindung EV erfolgen, die in einem Ausführungsbeispiel als Spreizelement ausgebildet ist, welches zumindest zwei Arme aufweist, die sich gegen die innere Becherwand BW verspreizen können. Der Fuß F des Kontaktstifts KS ist wie dargestellt durch das Zwischenstück ZS durchgeführt. Möglich ist es jedoch auch, das elektrisch isolierende Zwischenstück mit geringerem Durchmesser zu gestalten, wobei der Fuß dann am Zwischenstück vorbei hin zum Uberspannungsableiter UA geführt wird.
Figur 2a zeigt ein spezifisches Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches dem in Figur 1 dargestellten Prinzip gehorcht. Genauer ausgeführt ist hier der Aufbau des Überspannungsabieiters UA. Dieser besteht im wesentlichen aus einer keramischen Hülse KH und zwei Elektroden El, E2 , die im Inneren des gasgefüllten Hohlraums der keramischen Hülse KH eine Funkenstrecke ausbilden.
Auf der ersten Elektrode El sitzt der Varistor V auf und ist hier in einer Vertiefung der ersten Elektrode El angeordnet. Dadurch läßt sich die Höhe des gesamten Schutzelements reduzieren. Innerhalb der Vertiefung ist der Varistor auf einer mesa-artigen abgeflachten Erhebung angeordnet, so daß nur ein zentraler Bereich der unteren Elektrode des Varistors mit der ersten Elektrode El des Überspannungsabieiters UA in Kontakt tritt. Damit wird sichergestellt, daß nur die Metallisierung des Varistors kontaktiert wird und unerwünschte Strompfade über die Mantelflächen des scheibenförmigen Varistors vermieden werden. Die obere Elektrode des Varistors V ist mit einem metallischen Spreizelement SE verbunden, von dem in der Figur einer der insbesondere in dreifacher Ausfertigung vorhandenen Arme im Schnitt dargestellt ist. Diese bestehen beispielsweise aus metallischen Streifen, die am Ende nach oben gebogen sind und insgesamt formschlüssig in dem Becher einpaßbar sind. Über dem Varistor V bzw. dem mit diesem verbundenen Spreizelement SE ist ein elektrisch isolierendes Zwischenstück angeordnet. Dieses weist im Bereich der Becherwand eine durchgehende oder sacklochartige Öffnung auf, durch die das abgebogene Ende des Spreizelements SE geführt ist und dort an der Becherwand BW anliegt. Auf dem Zwischenstück ZS sitzt der Kontaktstift auf, der zumindest einen Fuß F aufweist, der durch eine weitere Öffnung des Zwischenstücks nach unten geleitet ist und mit der ersten Elektrode El des Überspannungsabieiters UA elektrisch verbunden ist. Die elektrische Verbindung kann als Anpreßkontakt ausgeführt sein.
Kontaktstift und Becher sowie die Füße und das Spreizelement SE sind insbesondere aus Messing ausgeführt . Die elektrische Verbindung zwischen Kontaktstift KS und dessen Fuß F ist vorzugsweise als Lötverbindung ausgeführt, ebenso die Verbindung zwischen der oberen Elektrode des Varistors und dem Spreizelement SE. Die elektrische Verbindung zwischen unterer Elektrode des Varistors und oberer Elektrode El des Überspannungsabieiters ist ebenfalls elektrisch leitend, beispielsweise eine Lötverbindung oder auch als elektrisch leitende Klebe erbindung ausgeführt. Möglich ist es jedoch auch, diese elektrische Verbindung als Preßkontakt auszuführen.
Ein weiteres vorteilhaftes Detail des in Figur 2a dargestellten Schutzelements ist eine stufenartige Erweiterung ST des Querschnitts des Bechers, die oberhalb der stufenartigen Erweiterung ST zu einem größeren Innendurchmesser führt . Dies hat zur Folge, daß sich zwischen dem äußeren Randbereich der ersten Elektrode El des Überspannungsabieiters UA und der Becherwand ein Luftspalt ausbildet, der zum einen diese Elek- trode El von der Becherwand BW elektrisch isoliert und andererseits eine zusätzliche Luft-Funkenstrecke zur Verfügung stellt. Diese ermöglicht einen zweiten Strompfad, der im unwahrscheinlichen Fall eines Totalausfalls des Überspannungs- ableiters (z.B. bei Undichtigkeit) zum ungefährlichen Ableiten dieser Überspannung mittels Funkenüberschlag zur Becherwand führt .
Figur 2b zeigt das Bauelement von Figur 2a in der Draufsicht . Aus der Draufsicht wird klar, daß das Schutzelement vorzugsweise rotationssymmetrisch mit einer zentralen Symmetrieachse A ausgebildet ist, die hier eine dreizählige Symmetrie aufweist. Diese Symmetrie betrifft insbesondere Anzahl und Anordnung der Arme des Spreizelements SE bzw. der Füße F des Kontaktstifts KS . Aus der Draufsicht wird auch klar, daß die Arme des Spreizelements sowie die Füße alternierend gegeneinander versetzt sind und durch voneinander beabstandete Öffnungen des Zwischenstücks ZS geführt sind. Zwischen den Öffnungen schließt das Zwischenstück ZS vorzugsweise formschlüssig mit der inneren Becherwand BW ab. Der Kontaktstift KS ist vorzugsweise in eine Vertiefung des Zwischenstücks eingepaßt, welches also im Inneren eine geringere Dicke aufweist als zwischen den Öffnungen.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Kontaktstifts KS mit Füßen F, eines Zwischenstücks ZS und eines mit einem Spreizelement SE verbundenen Varistors V. Aus der Figur wird klar, daß Varistor und Spreizelement eine vorzugsweise durch eine Lötverbindung LV verbundene Einheit bilden, ebenso wie Kontaktstift KS und den mit diesem über eine Lötverbindung LV verbundenen Füßen.
Das von der Grundform her scheibenförmig ausgebildete Zwischenstück weist im Randbereich Öffnungen auf, durch die von verschiedenen Seiten her die Füße F bzw. die Arme des Spreizelements SE durchgesteckt werden können. Figur 4 zeigt in ebenfalls perspektivischer Darstellung die drei in Figur 3 dargestellten Komponenten in zusammengebauter Form, wie sie auch im fertigen Schutzelement angeordnet sind. Aus dieser Darstellung wird klar, daß das Zwischenstück ZS zur elektrischen Isolation zwischen Kontaktstift und Varistor dient, bzw. zur elektrischen Isolation der Füße F gegen die Arme des Spreizelements SE . Die Füße F sind ebenso vom Varistor beabstandet, wie die Arme des Spreizelements SE vom Kontaktstift .
Figur 5 zeigt in einer perspektivischen Draufsicht, wie das in Figur 4 dargestellte Teil in den Becher B formschlüssig eingepaßt ist. Aus der Figur wird klar, daß das Zwischenstück ZS formschlüssig mit dem Becher B abschließt. Ebenso wird klar, daß die Arme des Spreizelements SE gegen die Becherwand verspreizt sind und auf diese Weise einen elektrischen Kontakt zu dieser herstellen.
Obwohl die Erfindung nur anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert wurde, ist sie doch nicht auf dieses beschränkt. Da sie im wesentlichen Anordnung und Verschaltung von Varistor und Kontaktstift mittels elektrisch isolierendem Zwischenstück, Füßen und Spreizelement darstellt, ist die genaue Ausführung des Überspannungsabieiters UA sowie des Varistors V für die Erfindung ohne Bedeutung. Wesentlich ist nur, daß der Varistor scheibenförmig ausgebildet ist, wobei obere und untere Hauptfläche metallisiert sind und so obere und untere Elektrode darstellen. Ein solcher Varistor hat eine geringe Kapazität und erlaubt den Einsatz des Schutzelements in hochfrequenten Systemen, insbesondere für hochfrequente Kommunikationssysteme wie beispielsweise ADSL, VDSL, etc. Die Erfindung zeichnet sich durch den geringen Raumbedarf, den einfachen Aufbau und den sicheren Zusammenhalt über die spezielle geometrische Ausgestaltung aus. Weitere mögliche Variationen der Erfindung ergeben sich aus der Auswahl unterschiedlicher Uberspannungsableitertypen, unterschiedlicher Materialien für die einzelnen Komponenten sowie einer von der dargestellten räumlichen Ausgestaltung abweichenden geometrischen Ausführung .
Bezugszeichenliste
B Becher
V Varistor
UA Uberspannungsableiter
KS Kontaktstift
E1,E2 erste und zweite Elektrode des Uberspannungsablei- ters
BB Boden des Bechers
BW Becherwand
ZS elektrisch isolierendes Zwischenstück
EV elektrische Verbindung der oberen Elektrode des Varistors mit dem Becher
SE Spreizelement
F Füße des Kontaktstifts
A Symmetrieachse
LV,LV Lötverbindung
KH Keramische Hülse
ST Stufenartige Erweiterung der Becherwand

Claims

Patentansprüche
1. Schutzelement zum Ableiten von Überspannungen mit einem elektrisch leitenden Becher (B) , in dem ein Varistor (V) und ein Uberspannungsableiter (UA) übereinander angeordnet und zwischen dem Becher und einem Kontaktstift (KS) elektrisch parallel geschaltet sind, bei dem der Varistor direkt mit seiner unteren Elektrode auf einer ersten Elektrode (El) des Überspannungsabieiters aufsitzt , bei dem der Kontaktstift die erste Elektrode des Überspannungsabieiters kontaktiert, bei dem die zweite Elektrode (E2) des Überspannungsabieiters auf dem Boden (BB) des Bechers aufsitzt mit einer elektrischen Verbindung (EV) der oberen Elektrode des Varistors mit dem Becher, bei dem zwischen Varistor und Kontaktstift ein elektrisch isolierendes Zwischenstück (ZS) angeordnet ist, bei dem der Varistor als Scheibe ausgebildet ist und einen geringeren Durchmesser als der Uberspannungsableiter aufweist , bei dem der Kontaktstift zumindest teilweise im Raum zwischen Becher und Varistor angeordnet ist.
2. Element nach Anspruch 1, bei dem die obere Elektrode des Varistors (V) mit einem Spreizelement (SE) verbunden ist, das zumindest zwei Arme aufweist, die im Becher (B) verspreizt sind und das als elektrische Verbindung mit dem Becher dient .
3. Element nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Kontaktstift (KS) zumindest zwei Füße (F) aufweist, die seitlich am Varistor (V) vorbei geführt sind.
4. Element nach Anspruch 2 oder 3, bei dem das Zwischenstück (ZS) dem Innendurchmesser des Bechers (B) angepaßt ist und voneinander getrennte Öffnungen für die Füße (F) des Kontaktstifts (KS) oder für die Füße des Kontaktstifts und die Arme des Spreizelements (SE) aufweist.
5. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Zwischenstück (ZS) in der Mitte eine Vertiefung aufweist, in die der Kontaktstift (KS) teilweise versenkt ist .
6. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Zwischenstück (ZS) in der Mitte eine Vertiefung aufweist, in die der Varistor (V) teilweise versenkt ist.
7. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem Varistor (V) , Uberspannungsableiter (UA) und Becher (B) rotationssymmetrisch ausgebildet sind, bei dem Kontakt - stift (KS) , Zwischenstück (ZS ) , Varistor (V) und Uberspannungsableiter (UA) koaxial und konzentrisch zur Mittelachse (A) des Bechers angeordnet sind.
8. Element nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem sich der Querschnitt des Bechers (B) im Bereich des Uberspannungsableiters (UA) eine stufenartige Erweiterung (ST) aufweist, so daß der Becher im Bereich der ersten Elektrode (El) des Uberspannungsableiters von diesem beabstandet ist .
9. Element nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem Becher (B) und Kontaktstift (KS) aus Messing ausgebildet sind.
10. Element nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Zwischenstück (ZS) aus Gummi oder Silikon ausgebildet ist.
11. Element nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Ansprechspannung des Varistors (V) so gewählt ist, daß sie über der Ansprechspannung des Uberspannungsableiters (UA) liegt.
12.Verwendung des Elements nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Schutz von Telekommunikationseinrichtungen.
13.Verwendung des Elements nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Schutz von Baugruppen in hochfrequenten Telekommunikationssystemen.
PCT/DE2003/002433 2002-07-19 2003-07-18 Schutzelement zum ableiten von überspannungen und verwendung WO2004017479A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP03787688A EP1523792B1 (de) 2002-07-19 2003-07-18 Schutzelement zum ableiten von überspannungen und verwendung
JP2004528393A JP4299244B2 (ja) 2002-07-19 2003-07-18 過電圧の防止のための保護素子及びその適用

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US39743802P 2002-07-19 2002-07-19
US60/397,438 2002-07-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004017479A1 true WO2004017479A1 (de) 2004-02-26

Family

ID=31888188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2003/002433 WO2004017479A1 (de) 2002-07-19 2003-07-18 Schutzelement zum ableiten von überspannungen und verwendung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6952336B2 (de)
EP (1) EP1523792B1 (de)
JP (1) JP4299244B2 (de)
CN (1) CN100446363C (de)
WO (1) WO2004017479A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007014556A1 (de) * 2005-08-02 2007-02-08 Epcos Ag Funkenstrecke

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005016848A1 (de) * 2005-04-12 2006-10-19 Epcos Ag Überspannungsableiter
CN101779349B (zh) * 2007-06-21 2013-05-29 埃普科斯股份有限公司 用于防雷电及过压保护的装置和模块
US8199450B2 (en) * 2009-05-05 2012-06-12 Samsung Electronics Co., Ltd. ESD protection utilizing radiated thermal relief
PT2287984E (pt) * 2009-07-20 2011-10-04 Bettermann Obo Gmbh & Co Kg Limitador de tensão
SI2959495T1 (sl) * 2013-02-22 2020-08-31 Bourns Incorporated Naprave in metode, povezane s ploskimi plinskimi odvodniki
US20200279701A1 (en) * 2016-02-15 2020-09-03 Dongguan Littelfuse Electronics Co., Ltd. Thermal Metal Oxide Varistor Circuit Protection Device
DE102017118181B4 (de) * 2017-07-07 2019-01-17 Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg Gekapselte Überspannungsschutzvorrichtung mit einem becherartigen Gehäuse

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05283140A (ja) * 1992-03-31 1993-10-29 Mitsubishi Materials Corp サージアブソーバ
DE4331215A1 (de) * 1992-09-28 1994-03-31 Siemens Ag Baugruppe zur Ableitung elektrischer Überspannungen
DE19856939A1 (de) * 1998-12-10 2000-06-15 Bettermann Obo Gmbh & Co Kg Schaltungsanordnung zum Schutz von elektrischen Installationen gegen Überspannungsereignisse

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2355421B2 (de) 1973-11-06 1977-08-04 Ueberspannungsschutzeinrichtung
US4288833A (en) * 1979-12-17 1981-09-08 General Electric Company Lightning arrestor
US4396970A (en) * 1981-01-12 1983-08-02 Tii Industries Inc. Overvoltage surge arrester with predetermined creepage path
US4803588A (en) * 1986-04-14 1989-02-07 Cooper Industries, Inc. Surge arrester
DE9321370U1 (de) * 1992-09-28 1997-09-18 Siemens Ag Baugruppe zur Ableitung elektrischer Überspannungen
DE19622140A1 (de) * 1996-06-01 1997-12-04 Asea Brown Boveri Überspannungsableiter
CN2468137Y (zh) * 2000-06-16 2001-12-26 武汉博大科技集团随州避雷器有限公司 复合外套有串联间隙金属氧化物避雷器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05283140A (ja) * 1992-03-31 1993-10-29 Mitsubishi Materials Corp サージアブソーバ
DE4331215A1 (de) * 1992-09-28 1994-03-31 Siemens Ag Baugruppe zur Ableitung elektrischer Überspannungen
DE19856939A1 (de) * 1998-12-10 2000-06-15 Bettermann Obo Gmbh & Co Kg Schaltungsanordnung zum Schutz von elektrischen Installationen gegen Überspannungsereignisse

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 063 (E - 1500) 2 February 1994 (1994-02-02) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007014556A1 (de) * 2005-08-02 2007-02-08 Epcos Ag Funkenstrecke
US8169145B2 (en) 2005-08-02 2012-05-01 Epcos Ag Spark-discharge gap for power system protection device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005533361A (ja) 2005-11-04
CN1669195A (zh) 2005-09-14
EP1523792A1 (de) 2005-04-20
US6952336B2 (en) 2005-10-04
CN100446363C (zh) 2008-12-24
JP4299244B2 (ja) 2009-07-22
US20040066599A1 (en) 2004-04-08
EP1523792B1 (de) 2011-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19823446B4 (de) Baugruppe zum Schutz von Telekommunikationseinrichtungen gegen Überspannungen
EP1614200B1 (de) Überspannungsschutzmagazin für eine einrichtung der telekommunikationstechnik
DE19856939A1 (de) Schaltungsanordnung zum Schutz von elektrischen Installationen gegen Überspannungsereignisse
EP2614508A2 (de) Widerstandsbauelement und verfahren zur herstellung eines widerstandsbauelements
DE10064447A1 (de) Elektrisches Vielschichtbauelement und Entstörschaltung mit dem Bauelement
DE3835921C2 (de) Überspannungsableiter mit Luftfunkenstrecke
EP1523792B1 (de) Schutzelement zum ableiten von überspannungen und verwendung
WO2013000804A1 (de) Überspannungsableiter
DE102005028498A1 (de) Elektrisches Vielschichtbauelement
DE739248C (de) UEberspannungsableiter
EP0016850B1 (de) Überspannungsableiter für mehrere gemeinsam abzusichernde Leitungen
WO2014206650A1 (de) Verfahren zur herstellung eines vielschicht-varistorbauelements und vielschicht-varistorbauelement
EP1459331A2 (de) Federbügel, überspannungsableiter mit dem federbügel und anordnung eines überspannungsableiters
EP0665619B1 (de) Trennfunkenstrecke zum Festlegen der Höchstspannung an einem Überspannungsableiter
EP1447822B1 (de) Aktivteil für einen Überspannungsableiter
DE102008049458A1 (de) Funkenstreckenanordnung für höhere Bemessungsspannungen
EP1234361B1 (de) Gasgefüllter überspannungsableiter mit elektrodenanschlüssen in form bandartiger schellen
DE19736754A1 (de) Überspannungsschutzelement
DE2816138A1 (de) Schutzvorrichtung fuer insbesondere fernmeldeleitungen u.dgl. gegen ueberspannungen
DE3042847A1 (de) Gasentladungs-ueberspannungsableiter mit konzentrisch umschliessender fassung
EP0658955A2 (de) Planarfilter für einen vielpoligen Steckverbinder
DE4331215B4 (de) Baugruppe zur Ableitung elektrischer Überspannungen
DE3709875A1 (de) Schutzstecker fuer schalt- oder trennleisten der fernmeldetechnik
DE19647682C2 (de) Reservefunkenstrecke für einen gasgefüllten Überspannungsableiter und gasgefüllter Drei-Elektroden-Überspannungsableiter mit aufgesetzten Reservefunkenstrecken
DE3924472C2 (de) Anordnung zum Unterdrücken eines Spannungsstoßes

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CN ID JP MX

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2003787688

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2004528393

Country of ref document: JP

Ref document number: 20038171627

Country of ref document: CN

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2003787688

Country of ref document: EP