DE19856939A1 - Circuit arrangement for protecting electrical installations against overvoltage events - Google Patents
Circuit arrangement for protecting electrical installations against overvoltage eventsInfo
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Abstract
Um eine Schaltungsanordnung zum Schutz von elektrischen Installationen gegen Überspannungsereignisse, bestehend aus mindestens einem Varistor und einer Funkenstrecke, zu schaffen, die eine kompakte Bauform von solchen Bauteilen ermöglicht, wird vorgeschlagen, daß die Funkenstrecke durch zwei mittels eines Distanzhalters (3) aus Isolierstoff von einander auf Abstand gehaltene Elektrodenplatten (1) gebildet ist und daß mindestens auf eine Elektrodenplatte (1) ein scheibenförmiger Varistor (2) direkt kontaktierend aufgelegt ist, wobei die Anschlußleiter (5) von der Seite der freien Elektrode der Elektrodenplatte (1) und von der freien Seite des Varistors (2) und/oder von der Elektrodenplatte (1) abgehen.In order to create a circuit arrangement for protecting electrical installations against overvoltage events, consisting of at least one varistor and a spark gap, which enables a compact design of such components, it is proposed that the spark gap be separated from one another by two means of a spacer (3) made of insulating material spaced electrode plates (1) is formed and that at least on one electrode plate (1) a disc-shaped varistor (2) is placed in direct contact, the connecting conductors (5) from the side of the free electrode of the electrode plate (1) and from the free Side of the varistor (2) and / or from the electrode plate (1).
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz von elektrischen Installationen gegen Überspannungsereignisse, bestehend aus mindestens einem Varistor und einer Funkenstrecke.The invention relates to a circuit arrangement for protection of electrical installations against Surge events consisting of at least one Varistor and a spark gap.
Im Stand der Technik sind vielfache solche Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen Varistoren und Funkenstrecken in Reihenschaltung oder Parallelschaltung vorgesehen sind. Dabei ist die Funkenstrecke und der Varistor jeweils als selbständiges Bauteil vorgesehen, welches durch geeignete Verdrahtung mit dem anderen BauteiJ bzw. mit der zu schützenden Schaltung verbunden ist.Many of these are in the prior art Circuit arrangements are known in which varistors and Spark gaps connected in series or in parallel are provided. The spark gap and the Varistor intended as an independent component, which is connected to the other component by suitable wiring or is connected to the circuit to be protected.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung gattungsgemäßer Art zu schaffen, die eine kompakte Bauform von solchen Bauteilen ermöglicht.The invention is based on this prior art the task is based on a circuit arrangement Generic type to create a compact design of such components.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Funkenstrecke durch zwei mittels eines Distanzhalters aus Isolierstoff von einander auf Abstand gehaltene Elektrodenplatten gebildet ist und daß mindestens auf eine Elektrodenplatte ein scheibenförmiger Varistor direkt kontaktierend aufgelegt ist, wobei die Anschlußleiter von der Seite der freien Elektrode der Elektrodenplatte und von der freien Seite des Varistors und/oder von der Elektrodenplatte abgehen.To solve this problem it is proposed that the Spark gap by two using a spacer Insulated material kept at a distance from each other Electrode plates is formed and that at least one Electrode plate a disc-shaped varistor directly is placed in contact, the connecting conductor of the free electrode side of the electrode plate and from the free side of the varistor and / or from the Remove the electrode plate.
Eine alternative Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecke durch eine Elektrodenplatte und einen von dieser mittels eines Distanzhalters aus Isolierstoff auf Abstand gehaltenen scheibenförmigen Varistor gebildet ist, dessen der Elektrodenplatte zugewandte Fläche, die zweite Elektrode der Funkenstrecke bildet, wobei vornehmlich die Anschlußleiter auf den einander abgewandten Seiten der Elektrodenplatte und des Varistors vorgesehen sind.An alternative solution is characterized in that the Spark gap through an electrode plate and one of this by means of a spacer made of insulating material Spaced disc-shaped varistor is formed, whose surface facing the electrode plate, the second Electrode of the spark gap forms, whereby mainly the Connection conductor on the opposite sides of the Electrode plate and the varistor are provided.
Eine weitere alternative Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß, die Funkenstrecke durch zwei mittels eines Distanzhalters aus Isolierstoff auf Abstand gehaltene scheibenförmige Varistoren gebildet ist, deren einander zugewandte Flächen die Elektroden der Funkenstrecke bilden, wobei vornehmlich die Anschlußleiter auf den einander abgewandten Seiten der Varistoren vorgesehen sind.Another alternative solution is characterized by that, the spark gap by two means of one Spacers made of insulating material kept at a distance disc-shaped varistors are formed, each other facing surfaces form the electrodes of the spark gap, mainly the connecting conductors on each other facing sides of the varistors are provided.
Eine weitere Alternative ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei scheibenförmigen Varistoren unter Zwischenanordnung von Distanzhaltern aus Isolierstoff eine Elektrodenplatte angeordnet ist, die die eine Elektrode der Funkenstrecke bildet, während die beiden der Elektrodenplatte zugewandten Flächen der Varistoren die zweiten Elektroden von zwei Funkenstrecken bilden, wobei vornehmlich die Anschlußleiter an die Elektrodenplatte bzw. an die beiden der Elektrodenplatte abgewandten Flächen der Varistoren angeschlossen sind.Another alternative is characterized in that between two disc-shaped varistors below Intermediate arrangement of spacers made of insulating material Electrode plate is arranged, which is the one of the electrodes Spark gap forms while the two of the Electrode plate facing surfaces of the varistors form second electrodes of two spark gaps, whereby primarily the connecting conductors to the electrode plate or on the two surfaces of the electrode facing away from the electrode plate Varistors are connected.
Eine bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, daß auf die dem Distanzhalter abgewandte Seite der Elektrodenplatte ein zweiter Distanzhalter und auf diesen eine weitere Elektrodenplatte aufgelegt ist, auf deren dem Distanzhalter abgewandte Seite ein zweiter scheibenförmiger Varistor direkt kontaktierend aufgelegt ist, wobei vornehmlich Anschlußleiter von den freiliegenden Flächen beider Varistoren und von der mittleren Elektrodenplatte abgehen.A preferred further development is seen in that the side of the electrode plate facing away from the spacer a second spacer and another one on top of it Electrode plate is placed on the spacer facing away from a second disc-shaped varistor is in direct contact, primarily Lead from the exposed areas of both Varistors and go from the middle electrode plate.
Eine weitere Alternativlösung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Elektrodenplatten, die die Funkenstrecke bilden, ein Varistor als Distanzhalter angeordnet ist.This is another alternative solution characterized in that between two electrode plates, which form the spark gap, a varistor as Spacer is arranged.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, daß der Varistor scheibenförmig ist, wobei dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Elektrodenplatten ist.It is preferably provided that the varistor is disc-shaped, the diameter of which is smaller than the diameter of the electrode plates.
Alternativ kann vorgesehen sein, daß der Varistor.ringförmig ist, wobei dessen Außendurchmesser gleich dem Durchmesser der Elektrodenplatten ist.Alternatively, it can be provided that the varistor is ring-shaped is, whose outer diameter is equal to the diameter of the electrode plates.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, daß von den Elektrodenplatten im nicht von dem Varistor belegten Bereich auf den zueinander gerichteten Seiten Vorsprünge abragen, deren Spitzen auf gleichem Radius liegen, Eine weitere Alternativlösung der Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Elektrodenplatte und einem scheibenförmigen Varistor als Distanzhalter ein weiterer im Durchmesser kleinerer oder ringförmiger Varistor angeordnet ist, wobei vorzugsweise von Elektrodenplatte und scheibenförmigem Varistor Zündspitzen oder dergleichen Vorsprünge abragen.Furthermore, it is preferably provided that of the Electrode plates in the area not occupied by the varistor protrusions on the sides facing each other, the tips of which lie on the same radius, This is another alternative solution to the problem characterized in that between an electrode plate and a disc-shaped varistor as a spacer another varistor with a smaller or ring-shaped diameter is arranged, preferably from the electrode plate and disc-shaped varistor ignition tips or the like Protruding protrusions.
Bevorzugt ist zudem vorgesehen, daß die Elektrodenplatten aus Graphit bestehen.It is also preferably provided that the electrode plates consist of graphite.
Der kompakten Bauform ist förderlich, wenn die Elektrodenplatten durch flache kreisförmige Scheiben gebildet sind.The compact design is beneficial if the Electrode plates through flat circular disks are formed.
Aus dem gleichen Grunde ist bevorzugt vorgesehen, daß die Varistoren als flache kreisförmige Scheiben oder Ringe ausgebildet sind.For the same reason it is preferably provided that the Varistors as flat circular disks or rings are trained.
Desweiteren ist bevorzugt vorgesehen, daß die Distanzhalter aus PTFE bestehen.Furthermore, it is preferably provided that the spacers are made of PTFE.
Zudem ist bevorzugt, daß die Distanzhalter flache Ringscheiben sind.It is also preferred that the spacers are flat Are ring washers.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, daß die ebenen Flächen der scheibenförmigen Varistoren mit einer elektrisch hochleitfähigen Beschichtung, vornehmlich aus Silber, Aluminium oder Graphit, vorzugsweise nur auf der Fläche, die nicht die Elektrode der Funkenstrecke bildet, versehen sind.It is a particularly preferred further training seen that the flat surfaces of the disc-shaped Varistors with an electrically highly conductive Coating, mainly made of silver, aluminum or Graphite, preferably only on the surface that is not forms the electrode of the spark gap, are provided.
Die Beschichtung erfolgt vorzugsweise nur auf der Seite, die mit Kontakten von Anschlußleitern belegt wird. Insbesondere sollte eine metallische Beschichtung nicht auf der Seite vorgesehen sein, die Bestandteil der Funkenstrecke ist, weil bei einem auftretenden Überstromereignis ansonsten eine Verdampfung der Beschichtung erfolgen könnte, was für die Funktion des Gesamtbauteils nachteilig ist.The coating is preferably carried out only on the side that with contacts of connection conductors. In particular should not have a metallic coating on the side be provided, which is part of the spark gap, because otherwise an overcurrent event Evaporation of the coating could be done for what Function of the overall component is disadvantageous.
Zudem kann bevorzugt vorgesehen sein, daß der 1 mA-Punkt des Varistors weit unterhalb der Betriebsspannung der Funkenstrecke liegt, so daß im Ereignisfall die Restspannung des Varistors als Gegenspannung zur Löschung des Lichtbogens der Funkenstrecke dient.In addition, it can preferably be provided that the 1 mA point of the Varistors far below the operating voltage of the Spark gap is, so that the residual voltage in the event of an event of the varistor as counter voltage to extinguish the arc serves the spark gap.
Die Erfindung stellt äußerst kompakte Kombinationen von Funkenstrecken und Varistoren zur Verfügung, die bei äußerst geringem Raumbedarf eine hohe Wirksamkeit entfalten. The invention provides extremely compact combinations of Spark gaps and varistors are available at extremely Develop a high effectiveness in a small space.
Die Anwendung dieser Bauteile kann je nach Anschluß der Anschlußleiter in Form von einer Reihenschaltung oder auch in Form einer Parallelschaltung von Varistoren und Funkenstrecken erfolgen.The application of these components can, depending on the connection of the Connection conductor in the form of a series connection or also in the form of a parallel connection of varistors and Spark gaps take place.
Dabei wird im Gegensatz zur konventionellen Nutzung bei einer Reihenschaltung von Funkenstrecken und Varistor als Ventilableiter gemäß der Erfindung der Schwerpunkt auf die Ableiteigenschaften der Funkenstrecke gelegt. Der jeweilige Varistor ist so gewählt, daß sein 1 mA-Punkt weit unter der Betriebsspannung des Funkenstreckenableiters liegt. Damit wird ein erheblich günstigeres Folgestrom-Löschvermögen gegenüber einem reinen Funkenstreckenableiter erreicht. Es wird dabei die Restspannung des Varistors als Gegenspannung zur Lichtbogenlöschung genutzt. Gegenüber der Anordnung von reinen Varistorableitern werden wesentliche Vorteile erreicht. Ein Varistor gleicher oder ähnlicher Baugröße hat bei gleicher maximaler Energiedichte und sehr niedriger Restspannung eine erheblich höhere Blitzstrombelastbarkeit und ist daher auch in Leistungsbereichen einsetzbar, in denen die reine Varistortechnik versagt. Durch die Kombination von Graphit-Funkenstreckentechnologie mit der Varistortechnik ist eine sehr kompakte Bauform von kombinierten Ableitern ermöglicht. Durch teilweise oder vollständige Nutzung der Varistoren als Funkenstreckenelektroden ist der Aufbau noch weit kompakter zu realisieren. Mehrpolige kombinierte Ableiter sind durch die Kombination von Varistor-Graphit- Funktenstreckentechnologie ebenfalls sehr kompakt zu realisieren. Ein nachstehend beschriebendes Beispiel soll wesentliche Vorteile verdeutlichen:In contrast to conventional use, a series connection of spark gaps and varistor as Valve drain according to the invention the focus on Dissipation properties of the spark gap laid. The respective The varistor is selected so that its 1 mA point is far below the Operating voltage of the spark gap arrester is. In order to becomes a considerably cheaper follow-up current extinguishing capacity compared to a pure spark gap arrester. It is the residual voltage of the varistor as counter voltage used for arc quenching. Opposite the arrangement of pure varistor arresters have significant advantages reached. A varistor of the same or similar size has with the same maximum energy density and very low Residual voltage a significantly higher lightning current carrying capacity and can therefore also be used in performance areas, in which the pure varistor technology fails. Through the Combination of graphite spark gap technology with the Varistor technology is a very compact design from combined arresters. By partial or full use of the varistors as Spark gap electrodes are even more compact to realize. Multipole combined arresters are through the combination of varistor-graphite Radio link technology is also very compact realize. An example described below is intended clarify essential advantages:
Wird ein Varistorableiter in Energieversorgungsleitungen eingesetzt, so wählt man üblicherweise einen 275 V-Typ. Dieser hat jedoch ein sehr begrenztes Blitzstromtragvermögen. Gemäß der Erfindung wird nun jedoch nur ein 75 V-Typ eingesetzt. Dieser wird im normalen Betrieb durch die Funkenstrecke einer Reihenschaltung in Reihe von der Netzspannung abgekoppelt sein. Bei einer Blitzstrombelastung beispielsweise wird jedoch die Funkenstrecke durchzünden und den Varistor kontaktieren. Da der Varistor in diesem Fall eine viel geringere Restspannung aufweist, wird folglich bei gleichem Blitzstrom weit aus weniger Energie in den Varistor eingekoppelt. Damit ist ein Varistor gleicher Baugröße und gleicher zulässiger maximaler Energiedichte mit einem höheren Blitzstrom belastbar. Das Problem, welches sich dadurch ergibt, daß der Varistor nun an Netzspannung liegt, ist dadurch gelöst, daß durch die erfindungsgemäße Lösung sehr gute Folgestromlöscheigenschaften erreicht werden und folglich der Varistor nach der Blitzstrombeanspruchung wieder sicher vom Netz getrennt wird.Becomes a varistor arrester in power supply lines a 275 V type is usually used. However, this has a very limited one Lightning current carrying capacity. However, according to the invention only a 75 V type used. This is in normal operation through the spark gap of a series connection in series of be disconnected from the mains voltage. At a However, lightning current load, for example Ignite the spark gap and contact the varistor. There the varistor in this case has a much lower residual voltage is consequently far out with the same lightning current less energy coupled into the varistor. So that's a Varistor of the same size and the same permissible maximum Energy density resilient with a higher lightning current. The Problem resulting from the varistor now to mains voltage, is solved by the fact that very good solution according to the invention Follow current quenching properties can be achieved and consequently the varistor is safe again after being exposed to lightning current is disconnected from the network.
Auch eine Parallelschaltung von Varistoren und Funkenstrecken ist mit dem erfindungsgemäßen kompakten Aufbau möglich. Auch hier bietet der kompakte Aufbau von parallel geschalteten Varistoren und Graphit-Funkenstrecken ebenfalls Vorteile bezüglich der Miniaturisierung der Schaltungsanordnung. Auch hierbei kann die Möglichkeit der direkten Kontaktierung von Varistor und Funkenstreckenelektrode genutzt werden. Zudem kann der Varistor so in die Funkenstrecke integriert werden, daß er neben seiner elektrischen Funktion als Ableiter auch die mechanische Funktion des Abstandhalters für die Funkenstrecke übernimmt. Die Graphitelektrode wird in diesem Fall so ausgeführt, daß ein Überschlag an der Varistor-Luft- Grenzschicht sicher vermieden wird. Dies kann durch unterschiedliche Maßnahmen erreicht werden:Also a parallel connection of varistors and Spark gaps is compact with the invention Construction possible. The compact structure of varistors and graphite spark gaps connected in parallel also advantages in terms of miniaturization of the Circuit arrangement. The possibility of direct contact of varistor and Spark gap electrode can be used. In addition, the Varistor can be integrated into the spark gap so that it in addition to its electrical function as a surge arrester mechanical function of the spacer for the Spark gap takes over. The graphite electrode is in this Case carried out so that a flashover on the varistor air Boundary layer is safely avoided. This can be done by different measures can be achieved:
Im Falle eines Stromflusses durch den Varistor steigt die elektrische Feldkomponente vertikal zur Varistor-Luft- Grenzschicht stark an. Beim Zündmechanismus wird daher von einer Gleitentladung ausgegangen. Die Einsetzspannung der Gleitentladung liegt jedoch weit unter der eines Streamer- Durchschlags, der bei einem freien Durchschlag in Luft auftritt. Um also einen Grenzschichtüberschlag am Varistor sicher zu vermeiden, ist entweder der Zündmechanismus der Funkenstrecke ebenfalls als Gleitanordnung auszubilden oder eine Gleitentladung an der Varistor-Luft-Grenzschicht ist durch Feldsteuerung zu unterbinden. Die Feldsteuerung kann durch sorgfältige Konstruktion der Graphit-Funkenstrecke und Optimierung durch Feld-Simulation erreicht werden. Die Gleitentladung als Zündmechanismus für die Funkenstrecke erfordert das Einsetzen eines stark dielektrischen Werkstoffs, da die Einsetzspannung einer Gleitanordnung von der Kapazität der Gleitstrecke abhängt und daher stark dielektrische Werkstoffe das Einsetzen der Gleitentladung begünstigen. Wird bei der Konstruktion der Graphitelektroden darauf geachtet, daß eine genügend hohe vertikale E-Feld- Komponente an der Grenzschicht zwischen Dielektrikum und Luft auftritt, wird diese Zündhilfe einen Überschlag am Varistor sicher vermeiden. Bei sehr steilen Spannungsimpulsen ist eine Koordinierung des Durchschlag mit den oben genannten Möglichkeiten nicht mehr sicher zu erreichen. Nutzt man jedoch die Tatsache aus, daß homogene Feldanordnungen erheblich niedrigere Zündverzugszeiten als inhomogene aufweisen (eine Gleitfunkenstrecke ist eine solche inhomogene Feldanordnung), so kann durch eine großflächige homogene Funkenstrecke die Durchschlagcharakteristik so beeinflußt werden, daß auch Spannungen mit einem sehr hohen du/dt-Verhältnis sicher in der Funkenstrecke gezündet werden. Zudem wird durch den geringen Jitter einer homogenen Funkenstrecke eine sehr niedrige Restspannung erzielt.In the event of a current flow through the varistor, the electrical field component vertical to the varistor air Boundary layer strongly. The ignition mechanism is therefore from a sliding discharge assumed. The threshold voltage of the However, sliding discharge is far below that of a streamer Breakthrough that occurs with a free breakthrough in air occurs. So there is a flashover at the varistor To avoid safely is either the ignition mechanism of the Spark gap also form as a sliding arrangement or is a sliding discharge at the varistor-air interface prevented by field control. The field control can through careful construction of the graphite spark gap and Optimization can be achieved through field simulation. The Sliding discharge as an ignition mechanism for the spark gap requires the use of a highly dielectric Material, since the initial stress of a sliding arrangement of depends on the capacity of the glide path and therefore strongly dielectric materials the onset of sliding discharge favor. Used in the construction of the graphite electrodes made sure that a sufficiently high vertical E-field Component at the interface between dielectric and Air occurs, this ignition aid will flash over Avoid varistor safely. With very steep Voltage pulses is coordinated with the breakdown the above options are no longer safe to reach. However, one takes advantage of the fact that homogeneous Field arrangements significantly lower ignition delay times than have inhomogeneous (a sliding spark gap is a such inhomogeneous field arrangement), can by a large, homogeneous spark gap Penetration characteristics can be influenced so that Voltages with a very high du / dt ratio in the spark gap to be ignited. In addition, the very low jitter of a homogeneous spark gap low residual stress achieved.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen gezeigt.Embodiments of the invention are in the drawings shown.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 bis 10 schematisierte Ausführungsbeispiele. Fig. 1 to 10 schematic embodiments.
In den Zeichnungen sind schematisierte Ausführungsbeispiele der erfindunggemäßen Schaltungsanordnung gezeigt. Dabei ist jeweils die erfindungsgemäße kompakte Schaltungsanordnung dargestellt und daneben ein Ersatzschaltbild, entsprechend der Funktion des Bauteiles. Bei sämtlichen Ausführungsformen werden kreisscheibenförmige Graphitelektroden 1 und ebenfalls kreisscheibenförmige Varistoren 2 verwendet.In the drawings, schematic exemplary embodiments of the circuit arrangement according to the invention are shown. In each case, the compact circuit arrangement according to the invention is shown and next to it an equivalent circuit diagram corresponding to the function of the component. In all embodiments, circular disk-shaped graphite electrodes 1 and also circular disk-shaped varistors 2 are used.
Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 ist die Funkenstrecke durch zwei mittels eines Distanzhalters 3 aus Isolierstoff voneinander auf Abstand gehaltene Elektrodenplatten 1 gebildet. Der Distanzhalter ist ein Ringelement, welches mittig einen großen Freiraum 4 aufweist und radial außen über die Elektrodenplatten 1 vorragt. Die Elektrodenplatten 1 und der mit diesen gekoppelte scheibenförmige Varistor 2 sind im Durchmesser gleich ausgebildet. Auf eine der Elektrodenplatten 1 ist ein scheibenförmiger Varistor 2 direkt kontaktierend aufgelegt und durch geeignete Maßnahmen fixiert. Im Ausführungsbeispiel gehen die Anschlußleiter 5 von der Seite der freien Elektrode der oberen Elektrodenplatte 1 und von der freien Seite des Varistors 2 ab. Das in Abb. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht der Schaltungsanordnung, wie sie in Fig. 1 neben der körperlichen Gestaltung der Schaltungsanordnung symbolisiert ist. Es handelt sich also dabei um eine Reihenschaltung, einer Funkenstrecke F und eines Varistors V.In the circuit arrangement according to FIG. 1, the spark gap is formed by two electrode plates 1 spaced apart from one another by means of a spacer 3 made of insulating material. The spacer is a ring element which has a large free space 4 in the center and projects radially outward beyond the electrode plates 1 . The electrode plates 1 and the disk-shaped varistor 2 coupled to them have the same diameter. A disc-shaped varistor 2 is placed in direct contact on one of the electrode plates 1 and fixed by suitable measures. In the exemplary embodiment, the connecting conductors 5 extend from the free electrode side of the upper electrode plate 1 and from the free side of the varistor 2 . The embodiment shown in Fig. 1 corresponds to the circuit arrangement as symbolized in Fig. 1 in addition to the physical design of the circuit arrangement. It is a series connection, a spark gap F and a varistor V.
Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 ist die Funkenstrecke durch eine Elektrodenplatte 1 (Graphit- Elektrodenplatte) und einen von dieser mittels eines Distanzhalters 3 aus Isolierstoff auf Abstand gehaltenen scheibenförmigen Varistor 2 gebildet. Dabei bildet die der Elektrodenplatte 1 zugewandete Fläche des Varistors die zweite Elektrode der Funkenstrecke. Die Anschlußleiter 5 sind auf den einander abgewandten Seiten der Elektrodenplatte 1 bzw. des Varistors 2 vorgesehen. Das Ersatzschaltbild zeigt, daß es sich auch hierbei um eine Reihenschaltung einer Funkenstrecke und eines Varistors handelt, wobei die Baugröße gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 noch erheblich verringert ist.In the circuit arrangement according to FIG. 2, the spark gap is formed by an electrode plate 1 (graphite electrode plate) and a disk-shaped varistor 2 which is kept at a distance therefrom by means of a spacer 3 made of insulating material. The surface of the varistor facing the electrode plate 1 forms the second electrode of the spark gap. The connecting conductors 5 are provided on the sides of the electrode plate 1 or the varistor 2 facing away from one another. The equivalent circuit diagram shows that this is also a series connection of a spark gap and a varistor, the size being considerably reduced compared to the embodiment according to FIG. 1.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist die Funkenstrecke durch zwei mittels eines Distanzhalters 3 aus Isolierstoff auf Abstand gehaltene scheibenförmige Varistoren 2 gebildet. Deren einander zugewandte Flächen bilden die Elektroden der Funkenstrecke. Die Anschlußleiter 5 sind auf den einander abgewandten Seiten der Varistoren 2 vorgesehen. Das Ersatzschaltbild zeigt, daß es sich auch hierbei um eine Reihenschaltung einer Funkenstrecke und eines Varistors handelt. Diese Bauform ist bei vollständiger Nutzung der Varistoren als Funkenstreckenelektroden äußerst wirkungsvoll und miniaturisiert.In the embodiment according to FIG. 3, the spark gap is formed by two disk-shaped varistors 2 held at a distance by means of a spacer 3 made of insulating material. Their mutually facing surfaces form the electrodes of the spark gap. The connecting conductors 5 are provided on the sides of the varistors 2 facing away from one another. The equivalent circuit shows that this is also a series connection of a spark gap and a varistor. This design is extremely effective and miniaturized when the varistors are used as spark gap electrodes.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches für eine höhere Belastbarkeit bei kompakter Bauweise durch doppelte Nutzung der Graphitelektrode ausgezeichnet ist. Fig. 4 shows a further embodiment, which is distinguished by a double use of the graphite electrode for a higher load capacity with a compact design.
Hierbei ist zwischen zwei scheibenförmigen Varistoren 2 unter Zwischenanordnung von Distanzhaltern aus Isolierstoff 3 eine Elektrodenplatte (Graphitelektrode) angeordnet. Hierdurch ist jeweils zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen von Varistor 2 und Elektrodenplatten 1 eine Funkenstrecke gebildet. Die Anschlußleiter 5 sind an die beiden der Elektrodenplatte 1 abgewandten Flächen der Varistoren 2 angeschlossen und an einen gemeinsamen Anschluß zusammengeführt. Der andere Anschluß ist radial an die Elektrodenplatte 1 herangeführt. Das Ersatzschaltbild zeigt, daß es sich um eine Parallelschaltung von zwei Reihenschaltungen von Funkenstrecken und Varistoren handelt.Here, an electrode plate (graphite electrode) is arranged between two disk-shaped varistors 2 with spacers made of insulating material 3 interposed. As a result, a spark gap is formed between the opposing surfaces of varistor 2 and electrode plates 1 . The connecting conductors 5 are connected to the two surfaces of the varistors 2 facing away from the electrode plate 1 and brought together at a common connection. The other connection is brought radially to the electrode plate 1 . The equivalent circuit shows that it is a parallel connection of two series connections of spark gaps and varistors.
In Fig. 5 ist eine kompakte Bauweise durch direkte Kontaktierung von Funkenstrecken und Varistoren gezeigt. Hierbei ist analog der Ausführungsform nach Fig. 1 auf die dem Distanzhalter 3 abgewandte Seite der Elektrodenplatte 1 ein zweiter Distanzhalter 3 und auf diesen eine weitere Elektrodenplatte 1 aufgelegt. Auf deren dem Distanzhalter 3 abgewandte Seite ist ein zweiter scheibenförmiger Varistor 2 direkt kontaktierend aufgebracht. Die Anschlußleiter 5 gehen von den freiliegenden Flächen der beiden Varistoren 2 und von der mittleren Elektrodenplatte 1 (von dieser radial) ab. Das Ersatzschaltbild zeigt die Kombination von zwei Funkenstrecken mit Varistoren.In FIG. 5, a compact construction is shown by direct contact of spark gaps and varistors. In this case is analogous to the embodiment of FIG. 1 on the side facing away from the spacer 3 of the electrode plate, a second spacer hook 3 and on this another electrode plate 1 1. On its side facing away from the spacer 3 , a second disk-shaped varistor 2 is applied in direct contact. The connecting conductors 5 extend from the exposed surfaces of the two varistors 2 and from the central electrode plate 1 (from this radially). The equivalent circuit diagram shows the combination of two spark gaps with varistors.
Bei der Ausführung nach Fig. 6 wird eine kompakte Bauweise durch teilweise Nutzung der Varistoren als Funkenstreckenelektrode erreicht. Diese Ausbildung entspricht im wesentlichen der Ausbildung nach Fig. 4, wobei lediglich die elektrischen Anschlüsse 5 anders angeschlossen sind, wie sich auch aus dem zugehörigen Ersatzschaltbild ergibt.In the embodiment of Fig. 6, a compact design is achieved by partial use of the varistors as spark-gap electrode. This design corresponds essentially to the design according to FIG. 4, only the electrical connections 5 being connected differently, as can also be seen from the associated equivalent circuit diagram.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist eine Parallelschaltung von Funkenstrecke und Varistor vorgesehen. Auch hierbei wird eine kompakte Bauweise durch direkte Kontaktierung von Funkenstrecke und Varistor erreicht. Diese Ausführungsform entspricht im wesentlichen der Ausführung nach Fig. 1, lediglich mit anderer Verknüpfung. Das Ersatzschaltbild ist in Fig. 7 gezeigt. Es zeigt die Parallelschaltung einer Funkenstrecke und eines Varistors.In the embodiment according to FIG. 7, a parallel connection of spark gap and varistor is provided. Here too, a compact design is achieved by direct contact between the spark gap and the varistor. This embodiment corresponds essentially to the embodiment according to FIG. 1, only with a different link. The equivalent circuit diagram is shown in FIG. 7. It shows the parallel connection of a spark gap and a varistor.
Fig. 8 zeigt eine sehr kompakte Bauweise durch Nutzung des Varistors als Funkenstrecken-Distanzhalter. Hierbei ist zwischen zwei Elektrodenplatten 1, die die Funkenstrecke bilden, ein Varistor 2 als Distanzhalter angeordnet. Der Varistor ist als kreisförmige Scheibe geringeren Durchmessers ausgebildet, so daß zwischen den Elektrodenplatten 1 ein großer Freiraum neben dem Varistor 2 verbleibt, der zum Überschlag der Funkenstrecke geeignet und bestimmt ist. Zudem ist randseitig eine Formung von Vorsprüngen an den Elektrodenplatten vorgesehen, die für die Einleitung der Entladung vorteilhaft sind. Fig. 8 shows a very compact design by using the varistor as a spark gap spacer. Here, a varistor 2 is arranged as a spacer between two electrode plates 1 , which form the spark gap. The varistor is designed as a circular disk of smaller diameter, so that there is a large free space between the electrode plates 1 next to the varistor 2 , which is suitable and intended for flashing over the spark gap. In addition, the edges of the projections are formed on the electrode plates, which are advantageous for initiating the discharge.
Auch hierbei ist wieder das Ersatzschaltbild in Fig. 8 gezeigt, wobei eine Parallelschaltung von Varistor und Funkenstrecke erfolgt.Here, too, the equivalent circuit diagram is shown in FIG. 8, the varistor and spark gap being connected in parallel.
In ähnlicher Weise ist die Ausbildung nach Fig. 9. Hierbei dient ebenfalls der Varistor als Distanzhalter, wobei der Varistor als ringförmiges Element ausgebildet ist, welches mittig einen großen Freiraum aufweist, der für die Ausbildung der Funkenstrecke zwischen den Elektrodenplatten 1 geeignet und bestimmt ist. Mittig ist die Ausbildung von Vorsprüngen an den Elektrodenplatten 1 vorgesehen, um die Ausbildung der Funkenstrecke zu fördern.The embodiment according to FIG. 9 is similar . Here, the varistor also serves as a spacer, the varistor being designed as an annular element which has a large free space in the center which is suitable and intended for the formation of the spark gap between the electrode plates 1 . The formation of projections on the electrode plates 1 is provided in the center in order to promote the formation of the spark gap.
Bei der Ausführung nach Fig. 10 ist eine sehr kompakte Bauweise durch Nutzung des Varistors als Funkenstrecken- Distanzhalter und als Elektrode erreicht. Hierbei ist zwischen einer Elektrodenplatte 1 (Graphitelektrode) und einem scheibenförmigen Varistor 2 ein weiterer Varistor 2 als Distanzhalter angeordnet. Dieser als Distanzhalter ausgebildete Varistor ist ringförmig ausgebildet, so daß mittig ein großer Freiraum für den Durchschlag der Funkenstrecke und für die Anordnung von Zündspitzen an Varistor und Elektrodenplatte ausgebildet ist.In the embodiment of Fig. 10 is a very compact construction by use of the varistor is achieved as a spark gap spacer and as electrode. Here, a further varistor 2 is arranged as a spacer between an electrode plate 1 (graphite electrode) and a disk-shaped varistor 2 . This varistor, which is designed as a spacer, is ring-shaped, so that a large free space is formed in the center for the breakdown of the spark gap and for the arrangement of ignition tips on the varistor and electrode plate.
Das Ersatzschaltbild zeigt die Parallelanordnung von einer Funkenstrecke und einem Varistor und die Reihenschaltung dieser Bauteile zu einem weiteren Varistor.The equivalent circuit shows the parallel arrangement of one Spark gap and a varistor and the series connection of these components to another varistor.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.The invention is not limited to the exemplary embodiments limited, but often within the scope of the disclosure variable.
Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.All new, in the description and / or drawing disclosed individual and combination features are considered viewed essential to the invention.
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