WO2015086248A1 - Series spark gap - Google Patents

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WO2015086248A1
WO2015086248A1 PCT/EP2014/074440 EP2014074440W WO2015086248A1 WO 2015086248 A1 WO2015086248 A1 WO 2015086248A1 EP 2014074440 W EP2014074440 W EP 2014074440W WO 2015086248 A1 WO2015086248 A1 WO 2015086248A1
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WO
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spark gap
fsa
main electrode
series
spark
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PCT/EP2014/074440
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German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Meyer
Christian RAMSEL
Original Assignee
Phoenix Contact Gmbh & Co.Kg
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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
    • H01T2/00—Spark gaps comprising auxiliary triggering means
    • H01T2/02—Spark gaps comprising auxiliary triggering means comprising a trigger electrode or an auxiliary spark gap
    • 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
    • H01T4/16—Overvoltage arresters using spark gaps having a plurality of gaps arranged in series

Definitions

  • the invention relates to a series spark gap.
  • spark gaps provide a better reduction of the residual voltage after ignition of the spark gaps to a desirably low level compared with a varistor-based solution.
  • a conductive connection is made across the arc gap and the pulse is dissipated therefrom.
  • Various mechanisms are available for ignition. For example, by a targeted use of a high-voltage pulse, a breakdown between the electrodes of a spark gap can be brought about. However, the provision of such a targeted high-voltage pulse is possible only with complex wiring.
  • auxiliary electrodes as disclosed, for example, in EP 1 566 868 B1 of the Applicant.
  • An exemplary spark gap FS 1 is shown in FIG.
  • a resistive (resistive) conductive connection between one of the main electrodes FSA 2 of a spark gap and an auxiliary electrode H 1 is used.
  • this resistive (resistive) conductive compound has only a comparatively low current carrying capacity. If the current exceeds the current carrying capacity, an arc plasma is produced and, as a result of the ionization resulting therefrom, the main ignition gap between the main electrodes FSA 1 and FSA 2 becomes more rapidly conductive.
  • FIG. 2 shows an exemplary arrangement of spark gaps FS 1 and FS 2 .
  • Both spark gaps have their own ignition circuit, which is formed here by way of example at the spark gap FSi by means of a gas-filled surge arrester GDT 1 and a varistor VAR 1 , and here by way of example at the spark gap FS 2 likewise by means of a gas-filled surge arrester GDT 2 and a varistor VAR 2 is formed.
  • the voltage curve gradually drops to the level of the respective spark gap withstand voltage.
  • the residual voltage level is very high due to the series-connected ignition circuits. That is, by a serial ignition of the spark gaps, the residual voltage remains at a high level for a longer time, which is undesirable. In addition, in a delayed ignition of another ignition circuit this longer and thus more heavily loaded. Thus, the ignition circuit must be designed for a higher load to provide a delayed ignition, which in turn leads to higher costs. If the ignition circuit is not designed accordingly for a higher load, again threatens danger.
  • the object of the invention is to provide an improved arrangement which, on the one hand, provides cost-effective and, on the other hand, rapid and reliable lowering of the residual voltage.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a spark gap with auxiliary electrode for use in embodiments of the invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of a series connection of two
  • Figure 3 is a diagram showing the relationship of current and voltage in the series circuit of Figure 2
  • Fig. 4 is a schematic representation of a series connection of two
  • Fig. 5 is a diagram showing the relationship of current and voltage in the series circuit of Figure 4.
  • Figure 4 shows a schematic representation of a series connection of two spark gaps with auxiliary electrode according to embodiments of the invention.
  • the series spark gap has at least one first spark gap FS 1 with a first main electrode FSA 1 and a second main electrode FSA 2 . Furthermore, the series spark gap also has at least one second spark gap FS 2, likewise with a first main electrode FSA 3 and a second main electrode FSA 4 . Of course, even more spark gaps can be provided in the series circuit.
  • the second main electrode FSA 2 of the first spark gap FS 1 is connected in series with the first main electrode FSA 3 of the second spark gap FS 2 .
  • Each of the spark gaps FS 1 , FS 2 has at least one auxiliary starting electrode H 1 , H 2 .
  • the Zündwhiselektroden H 1 , H 2 are connected to each other via a circuit ZK, wherein the first main electrode FSA 1 of the first spark gap FS 1 and the second main electrode FSA 4 of the second spark gap FS 2 are available as connections A 1 , A 2 for the series spark gap ,
  • the series spark gaps FS 1 , FS 2 are provided with a common Zündnikbesciens ZK. The arrangement ensures that the spark gaps switch at the same time.
  • FIG. 5 This is shown for example in FIG. 5 using the example of the series connection of FIG. 4.
  • the voltage across the series spark gap caused by the exemplary impulse initially increases less than in FIG. 3 and, after a few ⁇ s, the two spark gaps are ignited (approximately after 5 ⁇ s), whereupon the voltage shows a collapse.
  • the spark gaps essentially become conductive at the same time.
  • the voltage curve falls directly to the level of the respective spark gap burning voltage.
  • the residual voltage level can also be lower than in the series circuit of Figure 3 at the same spark gaps. However, this depends on the design of the components of the Zündnikbesciens ZK.
  • spark gaps with auxiliary electrodes are used for the invention, ie the auxiliary ignition electrodes H 1 , H 2 are in electrically conductive connection to the first main electrode FSAi the first spark gap FS 1 and arranged in electrically conductive connection to the second main electrode FSA 4 of the second spark gap FS 2 .
  • a resistive (resistive) conductive connection is used between the main electrodes FSA 1 of a first spark gap and a first auxiliary electrode Hi or between the main electrodes FSA 4 of a second spark gap and a second auxiliary electrode H 2 .
  • resistive (resistive) conductive connections have only a comparatively small amount Current carrying capacity. If the current exceeds the current carrying capacity, an arc plasma is generated and, as a result of the ionization resulting therefrom, the main ignition gap between the main electrodes FSA 1 and FSA 2 or FSA 3 and FSA 4 becomes more rapidly conductive.
  • spark gaps with other auxiliary electrodes can alternatively be used.
  • the circuit ZK has a gas distributor GDT 1 . That is, here too, the advantageous switching behavior of gas discharge tubes can be usefully used for the ignition circuit.
  • the Gasabieiter GDT 1 produces the insulation in the normal state.
  • the ignition voltage of the Gasabieiters GDT 1 is in an advantageous embodiment below the ignition voltage of the spark gaps, ie the Gasabieiter GDT 1 ignited usefully before the main spark gap.
  • the circuit ZK has a varistor VAR 1 . This means that even here the advantageous switching behavior of
  • Varistors for the ignition circuit can be used meaningfully.
  • the circuit ZK may also have other components, but it has been shown that the switching behavior is particularly favorable when the circuit ZK has both a varistor VAR 1 and a gas distributor GDT 1 .
  • the gas manifold GDT 1 first ignites in the circuit ZK.
  • the self-adjusting current flows through both auxiliary electrodes H 1 and H 2 . Only when the ionization of both spark gaps FS 1 and FS 2 is essentially completed does the current commute to the spark gap FSA 1 and FSA 2 or FSA 3 and FSA 4 as the main leakage path.
  • the load (current integral) of the circuit ZK corresponds to that of a single spark gap of the same construction type, ie only a smaller load has to be taken into account, as it does not lead to a delayed ignition.
  • the two spark gaps FS 1 and FS 2 are connected via an "insulated" electrode, ie the connection between the two spark gaps between FSA 2 and FSA 3 is unbound, thereby ensuring the common ignition.
  • the gas distributor GDT 1 first ignites in the circuit ZK.
  • the self-adjusting current flows through both auxiliary electrodes H 1 and H 2 . Only when the ionization of both spark gaps FS 1 and FS 2 is essentially completed, the current commutes to the spark gap FSA 1 and FSA 2 or FSA 3 and FSA 4 as the main leakage path.
  • the individual spark gaps FS 1 and FS 2 used for the series spark gap are essentially identical.
  • the series connection can also be provided in a common housing G, as shown in FIG. 4, only with the necessary connections A 1 and A 2 .

Abstract

The subject matter of the invention is a series spark gap comprising at least a first spark gap (FS1) comprising a first main electrode (FSA1) and a second main electrode (FSA2) and a second spark gap (FS2) comprising a first main electrode (FSA3) and a second main electrode (FSA4), wherein the second main electrode (FSA2) of the first spark gap (FS1) is connected in series with the first main electrode (FSA3) of the second spark gap (FS2), wherein each of the spark gaps (FS1, FS2) has an auxiliary striking electrode (H1, H2), wherein the auxiliary striking electrodes (H1, H2) are connected to one another via a circuit (ZK), wherein the first main electrode (FSA1) of the first spark gap (FS1) and the second main electrode (FSA4) of the second spark gap (FS2) are provided as connections (A1, A2) for the series spark gap.

Description

Reihenfunkenstrecke  Range radio link
Die Erfindung betrifft eine Reihenfunkenstrecke. The invention relates to a series spark gap.
Hintergrund der Erfindung In zahlreichen Anwendungen elektrischer Einrichtungen stellen Impulse, insbesondere hochenergetische Impulse, wie sie bei Blitzen auftreten, eine ernst zu nehmende Gefährdung dar. Background of the Invention In many applications of electrical devices, pulses, particularly high-energy pulses, such as those occurring in lightning, present a serious hazard.
Um diesen Gefahren zu begegnen, werden in zunehmender Zahl Überspannungsschutzgeräte verwendet. Insbesondere für hochenergetische Impulse hat sich die Ableitung mittels Funkenstrecken bewährt. Zwar sind prinzipiell auch Varistoren verwendbar, es hat sich jedoch gezeigt, dass Funkenstrecken gegenüber einer Varistor basierten Lösung eine bessere Absenkung der Restspannung nach dem Zünden der Funkenstrecken auf einen wünschenswert niedrigen Pegel bereitstellen. In order to counter these dangers, more and more surge protection devices are used. In particular, for high-energy pulses, the derivative has proven by means of spark gaps. Although varistors are also usable in principle, it has been found that spark gaps provide a better reduction of the residual voltage after ignition of the spark gaps to a desirably low level compared with a varistor-based solution.
Sobald eine Funkenstrecke gezündet hat, wird eine leitfähige Verbindung über die Lichtbogenstrecke hergestellt und der Impuls hierüber abgeleitet. Zur Zündung stehen verschiedene Mechanismen zur Verfügung. Beispielsweise kann durch einen gezielten Einsatz eines Hochspanungsimpulses ein Durchschlag zwischen den Elektroden einer Funkenstrecke herbeigeführt werden. Allerdings ist die Bereitstellung eines solchen gezielten Hochspannungsimpulses nur mit aufwändiger Beschaltung möglich. Once a spark gap has ignited, a conductive connection is made across the arc gap and the pulse is dissipated therefrom. Various mechanisms are available for ignition. For example, by a targeted use of a high-voltage pulse, a breakdown between the electrodes of a spark gap can be brought about. However, the provision of such a targeted high-voltage pulse is possible only with complex wiring.
Eine kostengünstigere Alternative ist mittels Hilfselektroden möglich, wie sie beispielsweise in der EP 1 566 868 B1 der Anmelderin offenbart ist. Eine beispielhafte Funkenstrecke FS1 ist in Figur 1 dargestellt. Dabei kommt eine widerstandsbehaftete (resistive) leitfähige Verbindung zwischen einer der Hauptelektroden FSA2 einer Funkenstrecke und einer Hilfselektrode H1 zum Einsatz. Diese widerstandsbehaftete (resistive) leitfähige Verbindung hat jedoch nur ein vergleichsweise geringes Stromtragevermögen. Überschreitet der Strom das Stromtragevermögen entsteht ein Lichtbogenplasma und in der Folge der hieraus resultierenden Ionisierung wird die Hauptzündstrecke zwischen den Hauptelektroden FSA1 und FSA2 schneller leitfähig. Insbesondere an leistungsstarken (Gleichspannungs- als auch Wechselspannungs-) Netzen muss eine der zu schaltenden Leistung entsprechende Folgestromlöschfähigkeit bereitgestellt werden. Um diese Folgestromlöschfähigkeit in Systemen mit hohen Nennspannungen, d.h. Spannungen über 230 bzw. über 400 V bereitzustellen, werden aus Kostengründen üblicherweise Reihenschaltungen eingesetzt. Die Spannung über der Reihenschaltung aus Funkenstrecken teilt sich somit auf zwei oder mehr Funkenstrecken auf. In Figur 2 ist eine beispielhafte Anordnung von Funkenstrecken FS1 und FS2 gezeigt. Beide Funkenstrecken verfügen über einen eigenen Zündkreis, der hier beispielhaft bei der Funkenstrecke FSi mittels eines gasgefüllten Überspannungsabieiters GDT1 und eines Varistors VAR1 gebildet ist, und der hier beispielhaft bei der Funkenstrecke FS2 ebenfalls mittels eines gasgefüllten Überspannungsabieiters GDT2 und eines Varistors VAR2 gebildet ist. A more cost-effective alternative is possible by means of auxiliary electrodes, as disclosed, for example, in EP 1 566 868 B1 of the Applicant. An exemplary spark gap FS 1 is shown in FIG. In this case, a resistive (resistive) conductive connection between one of the main electrodes FSA 2 of a spark gap and an auxiliary electrode H 1 is used. However, this resistive (resistive) conductive compound has only a comparatively low current carrying capacity. If the current exceeds the current carrying capacity, an arc plasma is produced and, as a result of the ionization resulting therefrom, the main ignition gap between the main electrodes FSA 1 and FSA 2 becomes more rapidly conductive. In particular on high-performance (direct voltage as well as alternating voltage) networks, it is necessary to provide a sequence current extinguishing capability corresponding to the power to be switched. In order to provide this sequence current extinguishing capability in systems with high nominal voltages, ie voltages above 230 V or above 400 V, series connections are usually used for cost reasons. The voltage across the series circuit of spark gaps is thus divided into two or more spark gaps. FIG. 2 shows an exemplary arrangement of spark gaps FS 1 and FS 2 . Both spark gaps have their own ignition circuit, which is formed here by way of example at the spark gap FSi by means of a gas-filled surge arrester GDT 1 and a varistor VAR 1 , and here by way of example at the spark gap FS 2 likewise by means of a gas-filled surge arrester GDT 2 and a varistor VAR 2 is formed.
Bei den bekannten Varianten von Reihenschaltung von Funkenstrecken kann bedingt durch die unabhängigen Zündkreise nicht sichergestellt werden, dass beide Funkenstrecken gleichzeitig zünden. Dies ist beispielsweis in Figur 3 am Beispiel der Reihenschaltung der Figur 2 gezeigt. Dort steigt die durch den beispielhaften Impuls hervorgerufenen Spannung an der Reihenfunkenstrecke zunächst stark an und es kommt nach wenigen μs zu einem Zünden der einen Funkenstrecke (etwa nach 5 μs), woraufhin die Spannung, die zunächst auch stark ansteigt einen ersten Einbruch zeigt. Dennoch ist die Spannung immer noch sehr hoch. Erst nach ungefähr weiteren 5 μs kommt es zum Zünden der weiteren Funkenstrecke und damit zu einem stärkeren Absinken des Stroms. Figur 3 zeigt also deutlich, dass die Funkenstrecken zeitlich versetzt leitfähig werden. Die Spannungskurve fällt stufenweise auf das Niveau der jeweiligen Funkenstreckenbrennspannung ab. Das Restspannungsniveau liegt aufgrund der in Reihe geschalteten Zündkreise sehr hoch. D.h. durch eine serielle Zündung der Funkenstrecken bleibt die Restspannung länger auf einem hohen Pegel, was unerwünscht ist. Darüber hinaus wird bei einer verzögerten Zündung eines weiteren Zündkreises dieser länger und somit stärker belastet. Somit muss der Zündkreis für eine höhere Belastung ausgelegt werden, um eine zeitverzögerte Zündung bereitzustellen, was wiederum zu höheren Kosten führt. Wird der Zündkreis nicht entsprechend für eine höhere Belastung ausgelegt, droht wiederum Gefahr. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Anordnung zur Verfügung zu stellen, die zum einen kostengünstig und zum anderen eine schnelle und sichere Absenkung der Restspannung zur Verfügung stellt. In the known variants of series connection of spark gaps can not be ensured due to the independent ignition circuits that ignite both spark gaps simultaneously. This is shown for example in FIG. 3 using the example of the series connection of FIG. 2. There, the voltage at the series spark gap caused by the exemplary impulse initially rises sharply and, after a few μs, the one spark gap (approximately after 5 μs) ignites, whereupon the voltage, which initially also rises sharply, shows a first break-in. Nevertheless, the tension is still very high. Only after approximately another 5 μs does the ignition of the further spark gap occur and thus a greater decrease in the current. Thus, FIG. 3 clearly shows that the spark gaps become conductive with a time delay. The voltage curve gradually drops to the level of the respective spark gap withstand voltage. The residual voltage level is very high due to the series-connected ignition circuits. That is, by a serial ignition of the spark gaps, the residual voltage remains at a high level for a longer time, which is undesirable. In addition, in a delayed ignition of another ignition circuit this longer and thus more heavily loaded. Thus, the ignition circuit must be designed for a higher load to provide a delayed ignition, which in turn leads to higher costs. If the ignition circuit is not designed accordingly for a higher load, again threatens danger. The object of the invention is to provide an improved arrangement which, on the one hand, provides cost-effective and, on the other hand, rapid and reliable lowering of the residual voltage.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. The object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings with reference to preferred embodiments.
Es zeigen Show it
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Funkenstrecke mit Hilfselektrode zum Einsatz in Ausführungsformen der Erfindung, 1 is a schematic representation of a spark gap with auxiliary electrode for use in embodiments of the invention,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Reihenschaltung von zwei Fig. 2 is a schematic representation of a series connection of two
Funkenstrecken mit Hilfselektrode gemäß Stand der Technik Fig. 3 ein Diagramm, das den Zusammenhang von Strom und Spannung bei der Reihenschaltung aus Figur 2 aufzeigt,  Figure 3 is a diagram showing the relationship of current and voltage in the series circuit of Figure 2,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Reihenschaltung von zwei Fig. 4 is a schematic representation of a series connection of two
Funkenstrecken mit Hilfselektrode gemäß Ausführungsformen der Spark gaps with auxiliary electrode according to embodiments of the
Erfindung, und Invention, and
Fig. 5 ein Diagramm, das den Zusammenhang von Strom und Spannung bei der Reihenschaltung aus Figur 4 aufzeigt.  Fig. 5 is a diagram showing the relationship of current and voltage in the series circuit of Figure 4.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Reihenschaltung von zwei Funkenstrecken mit Hilfselektrode gemäß Ausführungsformen der Erfindung. Figure 4 shows a schematic representation of a series connection of two spark gaps with auxiliary electrode according to embodiments of the invention.
Die Reihenfunkenstrecke weist zumindest eine erste Funkenstrecke FS1 mit einer ersten Hauptelektrode FSA1 und einer zweiten Hauptelektrode FSA2 auf. Weiterhin weist die Reihenfunkenstrecke zumindest eine zweite Funkenstrecke FS2 ebenfalls mit einer ersten Hauptelektrode FSA3 und einer zweiten Hauptelektrode FSA4 auf. Ohne weiteres können auch noch weitere Funkenstrecken in der Reihenschaltung vorgesehen sein. The series spark gap has at least one first spark gap FS 1 with a first main electrode FSA 1 and a second main electrode FSA 2 . Furthermore, the series spark gap also has at least one second spark gap FS 2, likewise with a first main electrode FSA 3 and a second main electrode FSA 4 . Of course, even more spark gaps can be provided in the series circuit.
Die zweite Hauptelektrode FSA2 der ersten Funkenstrecke FS1 ist mit der ersten Hauptelektrode FSA3 der zweiten Funkenstrecke FS2 in Reihe geschaltet. Jede der Funkenstrecken FS1, FS2 verfügt über zumindest eine Zündhilfselektrode H1, H2. Die Zündhilfselektroden H1, H2 sind über einen Schaltkreis ZK miteinander verbunden, wobei die erste Hauptelektrode FSA1 der ersten Funkenstrecke FS1 und die zweite Hauptelektrode FSA4 der zweiten Funkenstrecke FS2 als Anschlüsse A1, A2 für die Reihenfunkenstrecke zur Verfügung stehen. The second main electrode FSA 2 of the first spark gap FS 1 is connected in series with the first main electrode FSA 3 of the second spark gap FS 2 . Each of the spark gaps FS 1 , FS 2 has at least one auxiliary starting electrode H 1 , H 2 . The Zündhilfselektroden H 1 , H 2 are connected to each other via a circuit ZK, wherein the first main electrode FSA 1 of the first spark gap FS 1 and the second main electrode FSA 4 of the second spark gap FS 2 are available as connections A 1 , A 2 for the series spark gap ,
D.h. die in Reihe geschalteten Funkenstrecken FS1, FS2 werden mit einer gemeinsamen Zündkreisbeschaltung ZK versehen. Durch die Anordnung wird sichergestellt, dass die Funkenstrecken zeitgleich schalten. That is, the series spark gaps FS 1 , FS 2 are provided with a common Zündkreisbeschaltung ZK. The arrangement ensures that the spark gaps switch at the same time.
Dies ist beispielsweise in Figur 5 am Beispiel der Reihenschaltung der Figur 4 gezeigt. Dort steigt die durch den beispielhaften Impuls hervorgerufene Spannung über der Reihenfunkenstrecke zunächst weniger stark an als in der Figur 3 und es kommt nach wenigen μs zu einem Zünden der beiden Funkenstrecken (etwa nach 5 μs), woraufhin die Spannung einen Einbruch zeigt. Bereits nach diesem Einbruch ist die Spannung in etwa so weit abgesunken, wie sie im Beispiel der Figur 3 erst nach 10 μs wäre. Figur 5 zeigt also deutlich, dass die Funkenstrecken im Wesentlichen zeitlich gleichzeitig leitfähig werden. Die Spannungskurve fällt unmittelbar auf das Niveau der jeweiligen Funkenstreckenbrennspannung ab. Das Restspannungsniveau kann dabei auch niedriger als in der Reihenschaltung der Figur 3 bei gleichen Funkenstrecken liegen. Dies ist jedoch abhängig von der Bemessung der Bauteile der Zündkreisbeschaltung ZK. This is shown for example in FIG. 5 using the example of the series connection of FIG. 4. There, the voltage across the series spark gap caused by the exemplary impulse initially increases less than in FIG. 3 and, after a few μs, the two spark gaps are ignited (approximately after 5 μs), whereupon the voltage shows a collapse. Already after this break in the voltage has dropped to about as far as it would be in the example of Figure 3 only after 10 microseconds. Thus, FIG. 5 clearly shows that the spark gaps essentially become conductive at the same time. The voltage curve falls directly to the level of the respective spark gap burning voltage. The residual voltage level can also be lower than in the series circuit of Figure 3 at the same spark gaps. However, this depends on the design of the components of the Zündkreisbeschaltung ZK.
D.h. mittels der vorgestellten Reihenschaltung wird eine verbesserte Anordnung zur Verfügung gestellt, die zum einen kostengünstig und zum anderen eine schnelle und sichere Absenkung der Restspannung zur Verfügung stellt. That By means of the presented series connection, an improved arrangement is made available which, on the one hand, is cost-effective and, on the other hand, provides a rapid and reliable lowering of the residual voltage.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden für die Erfindung Funkenstrecken mit Hilfselektroden, wie in EP 1 566 868 B1 der Anmelderin offenbart, eingesetzt, d.h. die Zündhilfselektroden H1, H2 sind in elektrisch leitender Verbindung an der ersten Hauptelektrode FSAi der ersten Funkenstrecke FS1 bzw. in elektrisch leitender Verbindung an der zweiten Hauptelektrode FSA4 der zweiten Funkenstrecke FS2 angeordnet. Dabei kommt eine widerstandsbehaftete (resistive) leitfähige Verbindung zwischen der Hauptelektroden FSA1 einer ersten Funkenstrecke und einer ersten Hilfselektrode Hi bzw. zwischen der Hauptelektroden FSA4 einer zweiten Funkenstrecke und einer zweiten Hilfselektrode H2 zum Einsatz. Diese widerstandsbehafteten (resistiven) leitfähigen Verbindungen haben jedoch nur ein vergleichsweise geringes Stromtragevermögen. Überschreitet der Strom das Stromtragevermögen entsteht ein Lichtbogenplasma und in der Folge der hieraus resultierenden Ionisierung wird die Hauptzündstrecke zwischen den Hauptelektroden FSA1 und FSA2 bzw. FSA3 und FSA4 schneller leitfähig. In an advantageous embodiment, spark gaps with auxiliary electrodes, as disclosed in EP 1 566 868 B1 of the Applicant, are used for the invention, ie the auxiliary ignition electrodes H 1 , H 2 are in electrically conductive connection to the first main electrode FSAi the first spark gap FS 1 and arranged in electrically conductive connection to the second main electrode FSA 4 of the second spark gap FS 2 . In this case, a resistive (resistive) conductive connection is used between the main electrodes FSA 1 of a first spark gap and a first auxiliary electrode Hi or between the main electrodes FSA 4 of a second spark gap and a second auxiliary electrode H 2 . However, these resistive (resistive) conductive connections have only a comparatively small amount Current carrying capacity. If the current exceeds the current carrying capacity, an arc plasma is generated and, as a result of the ionization resulting therefrom, the main ignition gap between the main electrodes FSA 1 and FSA 2 or FSA 3 and FSA 4 becomes more rapidly conductive.
Natürlich können auch andere Funkenstrecken mit anderen Hilfselektroden alternativ eingesetzt werden. Of course, other spark gaps with other auxiliary electrodes can alternatively be used.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Schaltkreis ZK einen Gasabieiter GDT1 auf. D.h. auch hier kann das vorteilhafte Schaltverhalten von Gasableitern für den Zündkreis sinnvoll verwendet werden. Der Gasabieiter GDT1 stellt die Isolation im Normalzustand her. Die Zündspannung des Gasabieiters GDT1 liegt in einer vorteilhaften Ausgestaltung unterhalb der Zündspannung der Funkenstrecken, d.h. der Gasabieiter GDT1 zündet sinnvollerweise vor der Hauptfunkenstrecke. In one embodiment of the invention, the circuit ZK has a gas distributor GDT 1 . That is, here too, the advantageous switching behavior of gas discharge tubes can be usefully used for the ignition circuit. The Gasabieiter GDT 1 produces the insulation in the normal state. The ignition voltage of the Gasabieiters GDT 1 is in an advantageous embodiment below the ignition voltage of the spark gaps, ie the Gasabieiter GDT 1 ignited usefully before the main spark gap.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Schaltkreis ZK einen Varistor VAR1 aufweist. D.h. auch hier kann das vorteilhafte Schaltverhalten von In yet another embodiment of the invention, the circuit ZK has a varistor VAR 1 . This means that even here the advantageous switching behavior of
Varistoren für den Zündkreis sinnvoll verwendet werden. Natürlich kann der Schaltkreis ZK auch weitere Bauteile aufweisen, es hat sich jedoch gezeigt, dass das Schaltverhalten besonders günstig ist, wenn der Schaltkreis ZK sowohl einen Varistor VAR1 als auch eine Gasabieiter GDT1 aufweist. Varistors for the ignition circuit can be used meaningfully. Of course, the circuit ZK may also have other components, but it has been shown that the switching behavior is particularly favorable when the circuit ZK has both a varistor VAR 1 and a gas distributor GDT 1 .
Bei einem Ableitereignis zündet zunächst der Gasabieiter GDT1 im Schaltkreis ZK. Der sich einstellende Strom fließt über beide Hilfselektroden H1 und H2. Erst wenn die Ionisation beider Funkenstrecken FS1 und FS2 im Wesentlichen abgeschlossen ist kommutiert der Strom auf die Funkenstrecke FSA1 und FSA2 bzw. FSA3 und FSA4 als Hauptableitpfad. Die Belastung (Stromintegral) des Schaltkreis ZK entspricht dem einer Einzelfunkenstrecke gleichen Bautyps, d.h. es muss nur eine geringere Belastung berücksichtigt werden, da es nicht zu einem verspäteten Zünden kommt. During a discharge event, the gas manifold GDT 1 first ignites in the circuit ZK. The self-adjusting current flows through both auxiliary electrodes H 1 and H 2 . Only when the ionization of both spark gaps FS 1 and FS 2 is essentially completed does the current commute to the spark gap FSA 1 and FSA 2 or FSA 3 and FSA 4 as the main leakage path. The load (current integral) of the circuit ZK corresponds to that of a single spark gap of the same construction type, ie only a smaller load has to be taken into account, as it does not lead to a delayed ignition.
In der vorgestellten Schaltungsvariante sind die beiden Funkenstrecken FS1 und FS2 über eine „isolierte" Elektrode verbunden. D.h. die Verbindung der beiden Funkenstrecken zwischen FSA2 und FSA3 ist Potenzial ungebunden. Hierdurch wird das gemeinsame Zünden sichergestellt. D.h. bei einem Ableitereignis zündet zunächst der Gasabieiter GDT1 im Schaltkreis ZK. Der sich einstellende Strom fließt über beide Hilfselektroden H1 und H2. Erst wenn die Ionisation beider Funkenstrecken FS1 und FS2 im Wesentlichen abgeschlossen ist, kommutiert der Strom auf die Funkenstrecke FSA1 und FSA2 bzw. FSA3 und FSA4 als Hauptableitpfad. In the presented circuit variant, the two spark gaps FS 1 and FS 2 are connected via an "insulated" electrode, ie the connection between the two spark gaps between FSA 2 and FSA 3 is unbound, thereby ensuring the common ignition. This means that in the case of a discharge event, the gas distributor GDT 1 first ignites in the circuit ZK. The self-adjusting current flows through both auxiliary electrodes H 1 and H 2 . Only when the ionization of both spark gaps FS 1 and FS 2 is essentially completed, the current commutes to the spark gap FSA 1 and FSA 2 or FSA 3 and FSA 4 as the main leakage path.
In einer besonders kostengünstigen Variante sind die für die Reihenfunkenstrecke verwendeten einzelnen Funkenstrecken FS1 und FS2 im Wesentlichen baugleich. In a particularly cost-effective variant, the individual spark gaps FS 1 and FS 2 used for the series spark gap are essentially identical.
Mittels der vorgestellten Erfindung ist es somit möglich eine Zündverzugszeit kleiner oder gleich der Zündverzugszeit einer einzelnen Funkenstrecke zu erzielen. Die Restspannung wird dabei frühzeitig stark minimiert, d.h. stärker als bei einer normalen Reihenschaltung von Funkenstrecken. By means of the presented invention, it is thus possible to achieve an ignition delay time less than or equal to the ignition delay time of a single spark gap. The residual stress is thereby greatly minimized early, i. stronger than a normal series connection of spark gaps.
Ohne weiteres kann die Reihenschaltung auch in einem gemeinsamen Gehäuse G, wie in Figur 4 dargestellt, lediglich mit den notwendigen Anschlüssen A1 und A2 bereitgestellt werden. Without further ado, the series connection can also be provided in a common housing G, as shown in FIG. 4, only with the necessary connections A 1 and A 2 .
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
Funkenstrecke FS1, FS2 Spark gap FS 1 , FS 2
Hauptelektrode FSA1, FSA2, FSA3, FSA4 Main electrode FSA 1 , FSA 2 , FSA 3 , FSA 4
Zündhilfselektrode H1, H2 Starting auxiliary electrode H 1 , H 2
Schaltkreis ZKCircuit ZK
Anschlüsse A1, A2 Connections A 1, A 2
Gasableiter GDT1, GDT2 Gas discharge GDT 1, GDT 2
Varistor VAR1, VAR2 Varistor VAR 1, VAR 2
Gehäuse G Housing G

Claims

Patentansprüche claims
1. Reihenfunkenstrecke mit zumindest einer ersten Funkenstrecke (FS1) mit einer ersten Hauptelektrode (FSA1) und einer zweiten Hauptelektrode (FSA2) und einer zweiten Funkenstrecke (FS2) mit einer ersten Hauptelektrode (FSA3) und einer zweiten Hauptelektrode (FSA4), wobei die zweite Hauptelektrode (FSA2) der ersten Funkenstrecke (FS1) mit der ersten Hauptelektrode (FSA3) der zweiten Funkenstrecke (FS2) in Reihe geschaltet ist, wobei jede der 1. series spark gap with at least a first spark gap (FS 1 ) with a first main electrode (FSA 1 ) and a second main electrode (FSA 2 ) and a second spark gap (FS 2 ) with a first main electrode (FSA 3 ) and a second main electrode (FSA 4 ), wherein the second main electrode (FSA 2 ) of the first spark gap (FS 1 ) is connected in series with the first main electrode (FSA 3 ) of the second spark gap (FS 2 ), each of
Funkenstrecken (FS1, FS2) über eine Zündhilfselektrode (H1, H2) verfügt, wobei die Zündhilfselektroden (H1, H2) über einen Schaltkreis (ZK) miteinander verbunden sind, wobei die erste Hauptelektrode (FSA1) der ersten Spark gaps (FS 1 , FS 2 ) via a Zündhilfselektrode (H 1 , H 2 ) has, wherein the auxiliary ignition electrodes (H 1 , H 2 ) via a circuit (ZK) are interconnected, wherein the first main electrode (FSA 1 ) of the first
Funkenstrecke (FS1) und die zweite Hauptelektrode (FSA4) der zweiten Funkenstrecke (FS2) als Anschlüsse (A1, A2) für die Reihenfunkenstrecke zur Verfügung stehen. Spark gap (FS 1 ) and the second main electrode (FSA 4 ) of the second spark gap (FS 2 ) as terminals (A 1 , A 2 ) are available for the series spark gap.
2. Reihenfunkenstrecke nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfselektroden (H1, H2) in elektrisch leitender Verbindung an der ersten Hauptelektrode (FSA1) der ersten Funkenstrecke (FS1) bzw. in elektrisch leitender Verbindung an der zweiten Hauptelektrode (FSA4) der zweiten Funkenstrecke (FS2) angeordnet ist. 2. series spark gap according to claim 1, characterized in that the auxiliary ignition electrodes (H 1 , H 2 ) in electrically conductive connection to the first main electrode (FSA 1 ) of the first spark gap (FS 1 ) or in electrically conductive connection to the second main electrode ( FSA 4 ) of the second spark gap (FS 2 ) is arranged.
3. Reihenfunkenstrecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkreis (ZK) einen Gasabieiter (GDT1) aufweist. 3. series spark gap according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit (ZK) has a Gasabieiter (GDT 1 ).
4. Reihenfunkenstrecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkreis (ZK) einen Varistor (VAR1) aufweist. 4. series spark gap according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit (ZK) comprises a varistor (VAR 1 ).
5. Reihenfunkenstrecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Funkenstrecke (FS1) und die zweite 5. series spark gap according to one of the preceding claims, characterized in that the first spark gap (FS 1 ) and the second
Funkenstrecke (FS2) im Wesentlichen baugleich sind. Spark gap (FS 2 ) are essentially identical.
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