DE1463269A1 - Vorionisator fuer UEberspannungsschutzeinrichtungen - Google Patents

Description

4387-64)Dr.Sd/Ro.

USC Docket No. 5D-21OO

Th.J. Carpenter

US-Ser.No. 350,309

Piling datet December 13» 1963

Dr. Expl.

£-—I

General Electric Company, Soheneotady, N.Y·, USA

Vorionisator für Überspannungaschutzeinriohtungen.

Die Brfindung liegt auf dem Gebiet der Überspannungssqhutzeinrichtungen und bezieht sich im einzelnen auf einen Vorionisator für die Benutzung bei derartigen Überspannungssohutzeinrichtungen.

Bekanntlich enthalten Überspannungsschutzeinrichtungen wie beispielsweise Lichtbogen-Lascheinriohtungen und dgl· eine Mehrzahl von Funkenstreoken in Reihe mit einer Anzahl von EÖhrenelementen.

Bei einer überspannung werden die !Funk ens tre ο ken durchschlagen und leiten über die erwähnten Höhrenelemente die überspannung nach Erde ab. Haohdem dies gesohehen ist, unterbreehen die Röhren und die. Funken strecken den nachfolgenden Kraftatro«. Diese Wirkungsweise von überspannungseohutzeinriohtungen ist an sich bekannt.

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Bei verschiedenen Arten von Überspannungsschutzeinrichtungen ist es ebenfalls bekannt, Vorionisa'toren in einer oder in allen Tunkenstrecken anzubringen. Diese Vorionisatoren unterstützen den Durchbruch der Funkenstrecken bei dem gewünschten Spannungspegel. Dies ist notwendig, da der Überschlagswert der Tunkenstrecken eine Funktion der Steilheit der Front der Überspannung ist und starken Streuungen unterworfen ist. Der Yorionisator bewirkt einen spannungsmäßig besser definierten Überschlagswert, indem er eine Strahlung erzeugt, welche das gasförmige Dielektrikum in der Tunkenstrecke ionisiert. Im allgemeinen sind solche Torionisatoren zu den Funkenstrecken parallelgeschaltet und besitzen einen hohen Widerstand, um den Vorionisierungsstrom auf einen niederigen Wert zu begrenzen, sowie sicherzustellen, daß der Überstrom die Tunkenstrecken durchsetzt.

Die Spannung bei welcher der Vorionisator wirksam wird, Muß oberhalb der normalen Betriebsspannung der Schutzeinrichtung liegen, um Hochfrequenzstörungen auszuschalten. Außerdem kann die erzeugte Strahlung eine Korrosion der verschiedenen Bestandteile der Schutzeinrichtung hervorrufen und kann einen Ausfall der Elemente der Überspannungsschutzeinrichtung zur Tolge haben.

Die gegenwärtig im Gebrauch befindlichen Vorionieatoren erfüllen im allgemeinen diese Bedingungen. Jedoch erfordern sie sehr genau eingestellte Funkenstreokenabstände oder machen von eines dielektrischen Abstandshalter Gebrauch. Die verschiedenen

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Arten von Funkenstrecke]! verursachen verhältnismäßig hohe Kosten und vielfach ist es auch schwierig, die gewünschten Abstände aufrechtzuerhalten. Außerdem ist die Gefahr der Beschädigung der Tunkenstrecken während der Montage wegen der Zerbrechlichkeit der Elektroden verhältnismäßig groß. Die Benutzung von dielektrischen Abstandsstücken erfordert im allgemeinen eine Mehrzahl von Bauteilen, welche die Kosten der Vorionisatoren erhöhen und sich im allgemeinen für die Massenanfertigung nicht eignen» da nämlich Schwierigkeiten bei der Herstellung eines streuungsfreien Produktes auftreten. Es besteht also noch ein großes Bedürfnis nach Oberspannungssohutzeinrichtungen mit einem einfachen und billigen VorIonisator, welcher ohne zu große Fabrikationsstreuungen für die Massenherstellung geeignet ist.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, einen neuen Vorionisator anzugeben, welcher keine Luftfunkenstrecke erfordert und in großen Stückzahlen mit praktisch gleichen elektrischen Eigenschaften von Stück zu Stück fabriziert werden kann.

Gemäß der Erfindung soll ein Torionisator für überspannungssohutzeinrichtungen zwei Elektroden besitzen, die einen Abstand voneinander aufweisen und eine Sntladungsstreoke definieren und es soll ein Körper aus Isolationsmaterial zwei Vorionisierungselektroden tragen, welche den ersterwähnten Elektroden parallelgeschaltet sind und es soll die Ionisierungsetrecke durch Teile des Grundkörpers gebildet werden, welcher die Ionisierungs-

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elektroden trennt.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Funkenstrecke einer Überspannungsschutzvorrichtung unter Benutzung eines Vorionisators gemäß der Erfindung, wobei die einzelnen Seile der Funkenstreckeneinheit auseinandergezogen dargestellt sind.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung der Aufsicht auf die Funkenstreckeneinheit nach Fig. 1 und zeigt die Form des Yorionisators in seinen Einzelheiten.

Fig. 3 ist ein Schnittbild längs der Sohnittebene 3-3 in Fig. 2.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht des Vorionisators in Fig. 1-3.

Fig. 5a und 5b enthalten eine perspektivische Ansicht und eine Schnitt an sieht, einer anderen Forin des Vorionisators gemäß der Erfindung.

Fig. 6a und 6b enthalten eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht einer wiederum anderen Form eines Vorionisators gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Funkenstreckeneinheit einer Überspannungsschutzvorrichtung dargestellt, wobei die einzelnen Teile dieser Funkenstreckeneinheit auseinandergezogen gezeichnet sind. Diese Funkenstreckeneinheit enthält eine

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Mehrzahl Ton Platinen, die mit 10, 12 und 14 bezeichnet sind. Diese platinen können aus irgendeinem gewünschten Isoliermaterial bestehen. Sie sind so geformt, daß sie nach ihrer Zusammenfügung eine Funkenstrecke mit liehtbogenkammern zwischen den Platinen 10 und 12 und zwischen den Platinen 12 und 14 bilden» Wie man aus Fig. 1 sieht, sind auf der Platine 12 zwei Elektroden 16 und 18 vorhanden und auf der Platine 14 sind ebenfalls zwei derartige Elektroden angebracht. Zwischen den Elektroden 16 und 18 besteht ein Spalt 20 und dieser Zwischenraum ist derjenige, welcher mittels dee erfindungsgemäBen VorIonisators ionisiert werden soll. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist ein Vorionisator bei 22 auf der Platine 12 angebracht und liegt parallel zu dem Zwischenraum zwischen den Elektroden 16 und 18. Die Mittel zum Anschluß und zur Montage des Vorionieators 22 können aus Fig. 2 und 3 der Zeichnung noch besser verstanden werden.

Wie in Fig· 2 und 3 dargestellt, enthält der Vorionisator 22 einen Grundkörper 24, welcher mit Kontakten 26 und 28 ausgerüstet ist« Der Kontakt 26 ist mit dar Elektrode 16 verbunden, und zwar mittels einer Sohraube 30 und einer Mutter 32. Ebenso ist der Kontakt 28 mit der Elektrode 18 mittels einer Schraube 34 und einer Mutter 36 verbunden. Wie aus Fig. 2 ersiohtlich besitzt jede Elektrode 26 und 28 eine inecnlußfahne, duroh welohe die Schrauben 30 bzw. 34 hindurohreiohen und welche einen zuverlässigen Anschluß an die Elektroden 16 und 18 erlaubt. Eine

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bevorzugte Form der ELaaaern oder Ansohlußelektroden 26, 28

ist in Pig. 3 der Zeichnung dargestellt.

Wie fig. 3 erkennen läßt besteht die Klammer oder Klemme 26 aus einem metallischen ü-förmigen Körper, vorzugsweise aus federstahl, welcher das eine Ende des Körpers 24 umgreift. Die Anschlußfahne der Klammer 26 ist mittels der Schraube 30 und der Mutter 32 fest mit der Elektrode 16 verbunden. Natürlich kann man auch andere Typen von Klammern benutzen, jedoch hat sich herausgestellt, daß die Klammer 26 insofern besonders wertvoll ist, als sie sich leicht in der Massenfabrikation zur Verbindung des Yorionisators 22 mit den Punkenstreckenelektroden eignet«

Es ist häufig erwünscht, noch einen Widerstand parallel zu der funkenstreckenelektrode zu legen. Sin derartiger Widerstand ist in Pig. 1 bis 3 als Widerstand 38 dargestellt, dessen beide Enden mit den Kontakten 26 und 28 verbunden sind. Vorzugsweise werden die Enden des Widerstandes 38 mit den Ansohlußfahnen 26a ' und 28a verlötet oder verschweißt. Der Widerstand 38 ist dann zuverlässig zu den Elektroden 16 und 18 parallelgeschaltet·

In Pig» 4 ist perspektivisch diejenige form des Vorionisators dargestellt, welche in fig· 1 bis 3 verwendet ist« Der Vorionisator 22 enthält einen Grundkörper 24, der aus jedem gewünschten Isoiationsmaterial bestehen kann, beispielsweise aus einem Keramikkörper oder einen Kunststoff oder aus Glimmer. Der spezielle Aufbau des Grundkörpers 24 hängt teilweise von dem gewünsohten

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Impulspegel ab, bei welchem der Vorionisator wirksam werden soll. Die Elektroden 40 und 42 werden auf dem Grundkörper 24 angebracht, wobei die Elektrode 40 auf der Oberseite des Grundkörpers 24» die Elektrode 42 dagegen auf der Unterseite dieses Grundkörpere anzubringen ist. Sie Elektroden werden vorzugsweise aus einem leitenden Werkstoff hergestellt, welcher auf dem Grundkörper 24 als überzug angebraoht ist· Beispielsweise kann diese leitende Oberzug eine leitende Farbe sein oder auch aus Silber bestehen, das auf dem Grundkörper gut haftet, wenn es auf diesem Grundkörper festgebrannt wird. Diese Brenntemperatur hängt von der Art des leitenden Materials ab, welches für die Elektroden 40 und 42 verwendet wird.

Wie man aus Fig. 4 erkennt, sind die Elektroden 40 und 42 an ihren an der Kante des Grundkörpers 24 gelegenen feilen verbreitert und bilden dort Kontaktstellen 44 und 46. Wie in Fig· 4 dargestellt, gehört die Kontaktstelle 44 zu der Elektrode 40 auf der Oberseite des Körpers 24 während die Kontaktstelle 46 auf der Unterseite des Grundkörpers 24 liegt und zur Elektrode 42 geJbört. Zwischen den Elektroden 40 und 42 besteht also ein Spalt, der von dem Grundkörper 24 ausgefüllt wird. Es ist daher im VorIonisator kein Luftspalt vorhanden, sondern der Zwischenraum zwisohen den Elektroden wird vollständig von dem Grundmaterialkörper 24 ausgefüllt.

Wie man aus Fig· 4 erkennt, ist der Vorionisator'.22 ein einfacher Fabrikationeteil, weloher sich mit konstanten elektri-

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sehen Eigenschaften in der Massenfabrikation leicht herstellen läßt. Die elektrischen Eigenschaften des Zwischenraums zwischen den Elektroden 40 und 42 können durch Änderung der die Elektrizitätskonstante des Materials des Grundkörpers 24 beeinflußt werden oder duroh Änderung der Dicke dieses Grundkörpers, Die elektrischen Eigenschaften lassen sioh auch duroh Änderung des Abstandes zwischen den Elektroden 40 und 42 durch Wahl einer anderen Länge einer oder beider Elektroden bei gleicher Länge des Grundkörpers beeinflussen·

Fig. 5a und 5b zeigen eine andere Form eines Vorionisators. Der dort dargestellte und mit 50 bezeichnete Vorionisator besteht aus einem Isolierstoffkörper in Form einer Scheibe 52 mit zwei zylindrischen Ansätzen 54 und 56. Jeder dieser zylindrischen Ansätze 54 und 56 ist mit einem leitenden Überzug 56 und 60 versehen» welcher je eine Elektrode darstellt. Der Zwischenraum zwisohen diesen Elektroden wird lediglich durch die Soheibe gebildet. Ss liegt somit hier eine andere Form eines Vorionisators vor, in weloher der Zwischenraum zwischen den Elektroden ebenfalls durch einen Teil des Grundkörperβ gebildet wird. Jede der Elektroden 58 und 60 wird wieder mit einer Klammer Tersehen, vorzugsweise in Form der Klammer 26 in Fig. 3, jedoch mit dem unterschied, daß die Klammer nunmehr rund auszubilden ist, um den Vorionisator mit den Elektroden 16 und 18 in Fig. 1 und 2 zu verbinden.

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M Q ~*

In fig· 6a und 6b ist eine dritte Form eines Vorionisators dargestellt. Sin Grundkörper 72 von zylindrischer Form kann wieder aus jedem gewUnsohten Isolierstoff geformt werden« Sas eine Ende des Körpers 72 ist mit einem leitenden Stoff, welcher eine Elektrode 74 bildet, tiberzogen· Sas entgegengesetzte Ende des Körperβ 72 ist mit einer inneren Ausnehmung 76 versehen und eine Metallelektrode 78 ist in diese Ausnehmung 76 in der dargestellten Weise eingefügt. £ie Ausnehmung 76 kann auf jede beliebige Heise, beispielsweise durch Bohren hergestellt werden. Die Elektrode 73 kann in der Ausnehmung fest angebracht werden und soll diese Ausnehmung ganz ausfüllen, wie in Fig. 6a und 6b erkennbar. Gfewünsohtenfalls und je naoh dem speziellen Isolierstoff, weloher den Körper 72 bildet, kann die Elektrode 78 mittels eines Keramik-Metall-Lotes oder mittels eines harzartigen Klebstoffes befestigt werden. Wie man aus Fig. 61b sieht, wird hier ein Elektrodenzwisohenraum zwischen der Elektrode 74 und der Elektrode 78 innerhalb des Körpers 72 gebildet. Dieser Zwischenraum ist wieder durch denjenigen Teil des Körpers 72 definiert, weloher die beiden Elektroden 74 und 78 trennt. In der Ausführungsform naoh Fig. 6a und 6b liegt also eine dritte Form eines Vorionisators vor, welcher keinen Luftspalt zwischen den beiden Elektroden erfordert. dewUneohtenfalla kann ein leitender Überzug an den Wänden der Ausnehmung 76 angebracht werden und die Elektrode 78 mit diesem leitenden Überzug verbunden werden.

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Sin derartiger leitender Oberzug würde einen Teil der Elektrode 78 bilden und die Strecke zwisohen' den beiden Elektroden würde zwischen dem leitenden Überzug und der Elektrode 74 bestehen.

Offenbar kann man bei einem Vorionisator nach ?ig. 5 und die elektrischen Eigenschaften durch Änderung der Zusammensetzung des Hfrundkörpers beeinflussen oder auch durch Inderung des Abstandes zwischen den Elektroden, wobei man entweder die Dicke des Grundkörpers oder die Länge der Elektroden entsprechend wählen kann.

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   Vorionisator für überspannungsschutsYorrichtungen mit zwei voneinander beabstandeten Elektroden zwischen denen eine Sntladungsstrecke besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grundkörper aus Isoliermaterial zwei Elektroden trägt, die parallel zu den ersterwähnten Elektroden gesohaltet werden und deren Elektrodenabstand durch den Grundkörper ausgefüllt wird.
2. 2.) Vorionisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Elektroden aus leitendem Stoff auf entgegengesetzten Seiten des Grundmaterialkörpers gebildet werden.

   3·) Vorionisator naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl die eine Vorionisierungselektrode auf der Außenseite eines Grundmaterialkörpers und die andere auf der Wandung eines in den Grundmaterialkörper bestehenden Hohlraumes gebildet wird.

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