EP2920855A1 - Zündkreis - Google Patents

Zündkreis

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Publication number
EP2920855A1
EP2920855A1 EP13811373.3A EP13811373A EP2920855A1 EP 2920855 A1 EP2920855 A1 EP 2920855A1 EP 13811373 A EP13811373 A EP 13811373A EP 2920855 A1 EP2920855 A1 EP 2920855A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
varistor
ignition circuit
var
designed
fsi
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13811373.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Durth
Mario STOLZENBERG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
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 Phoenix Contact GmbH and Co KG filed Critical Phoenix Contact GmbH and Co KG
Publication of EP2920855A1 publication Critical patent/EP2920855A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/06—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using spark-gap arresters
    • 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
    • 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
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/16—Series resistor structurally associated with 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
    • 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 firing circuit. Spark gaps are known from the prior art.
  • the aim is to keep the voltage level at which the spark gap ignites as low as possible. This voltage level is also referred to as the protection level. In order to keep the protection level low, spark gaps are equipped with an ignition circuit.
  • the ignition circuits typically provide one
  • auxiliary electrode which is arranged either centrally or closer to one of the main electrodes of the spark gap.
  • the auxiliary electrode together with at least one of the main electrodes of the spark gap is an auxiliary spark gap, while the spark gap between the main electrodes of the spark gap is often referred to as the main spark gap.
  • Spark gap some time, for example, take a few micro-seconds before the main spark gap ignites. Since usual overvoltage pulses with very high current increases it is during the
  • the spark gap can be a Abieiter according to Class I, while in the further protection path Abieiter according to Class II can be used.
  • the invention is based on the object to provide an ignition circuit that bypasses the disadvantages of the prior art in an inventive manner.
  • Fig. 2 shows a detail of a spark gap
  • Fig. 3 shows a schematic structure of a
  • FIG. 1 shows schematic arrangements of
  • spark gaps FSi with an ignition circuit Z.
  • the spark gap has a first supply line ZLi and a second supply line ZL 2 .
  • the ignition circuit Z is as the second protection path as
  • the series circuit is operated as a kind of voltage divider, wherein the tap of the voltage divider is guided on the auxiliary electrode Hi a spark gap. Ie at an overvoltage event, the varistors VAR X , VAR 2 are first conductive, and thereby conditional on the
  • An overload of the second protection path can by suitable
  • Ignition circuit Z as a parallel discharge path leads to an advantageous reduction of required components.
  • the ignition circuit Z can be connected, e.g. pluggable, be executed.
  • FIG. 2 shows a detail of a spark gap FSi
  • This spark gap FSi has a first spark gap terminal FSAx and a second spark gap terminal FSAi. The first
  • Spark gap terminal FSA 2 is connected to a first (main) electrode of the spark gap, and second spark gap terminal FSA 2 is connected to a second (main spark gap electrode)
  • Auxiliary electrode Hi may be arranged either centrally or closer to one of the two main electrodes, or may also be connected resistively to one of the main electrodes.
  • FIG. 4 further spark gaps are shown with an ignition circuit.
  • these also have a gas-filled surge arrester English gas discharge tube (GDT), on.
  • GDT gas-filled surge arrester English gas discharge tube
  • Varistor circuit VARi, VAR 2 of the ignition circuit Z (as shown in Figure 1), this is not always the case.
  • the arrangement according to Figure 5 is particularly advantageous, since in this arrangement, a particularly good setting of the respective ignition behavior is possible.
  • Gas-filled surge arrester GDT and a suitable choice of the varistors of the voltage divider with respect to the current through the ignition circuit are set so that the spark gap before overloading the varistors safely
  • auxiliary electrode (as indicated in the figures) to use.
  • Multiple contact varistor M-VAR be used. Such a multi-contact varistor M-VAR is shown schematically in FIG. It has the
  • the multi-contact varistor M-VAR has a tap A.
  • Temperature monitoring may be provided, while for a discrete series circuit usually several
  • Temperature monitoring must be provided. Furthermore, it is always ensured by the use of a Mehrfachvaristors that the Operavaristoren come from a Baucharge. Furthermore, parasitic inductances are avoided by the integrated approach. This can do that
  • Series connection of spark gaps can be one
  • an ignition circuit Z for a series connection of at least two spark gaps FSi, FS 2 for limiting overvoltages with medium and high power, in particular of overvoltages corresponding to Pulse shapes 8/20 and 10/350 s with amplitudes of about 10 kA to about 200 kA (Class I Abieiter) are shown.
  • Spark gaps FSi, FS 2 are each equipped with at least one auxiliary electrode Hi, H 2 .
  • the ignition circuit Z has a first varistor VARi and a second varistor VAR 2 .
  • the ignition circuit Z is particularly suitable for limiting overvoltages with medium power, in particular overvoltages corresponding to the pulse shape 8/20 with amplitudes of about 10 to about 100 kA (Class II Abieiter).
  • the ignition circuit Z is designed for connection to the auxiliary electrodes ⁇ , H 2 , wherein the ignition Z has two Operazünd Vietnamesee TZi, TZ 2 , wherein the first
  • the optional gas-filled surge arrester GDT shown in Figure 6 and Figure 7 provided isolation of the
  • Arrangement, in particular of the ignition circuit Z, is because the two ignition circuits (ignition electrode to the two respective lower main electrodes) have no isolation in a resistive connection.
  • the varistors of the ignition circuit can be provided with one or more thermal separation devices.
  • FIG. 7 in contrast to FIG. 6, only one series connection of two varistors is used. Ie the ignition circuit can not be without
  • VARi, VAR 2 become the two varistors VARi, VAR 2
  • the waiver of the third varistor may have the consequence that the two spark gaps, in particular the lower spark gap, ignite earlier, since the entire initial current flows over the first spark gap. Since a quick ignition of the spark gaps is generally positive for the protection level, with suitable
  • the first partial ignition circuit TZi and the second partial ignition circuit TZ 2 of the ignition circuit Z represent a series connection.
  • Varistor VARi and the second varistor VAR 2 are part of a Mehrfachromevaristors M-VAR with at least one tap A.
  • the tap A is then designed to connect to the first auxiliary electrode H x .
  • a multi-tap multi-contact varistor M-VAR may also be used.
  • a first tap is then for connection to the first auxiliary electrode ⁇ designed while another tap for connection to the second auxiliary electrode H 2 is designed.
  • a simple Mehrfachromevaristors M-VAR can be used with a tap A in series with a discrete further varistor.
  • the second partial ignition circuit TZ 2 is designed for connection to a second supply line ZL 2 of the series connection of at least two spark gaps FSi, FS 2 . This corresponds to the circuit concept of FIG. 4.
  • Ignition circuit continues a gas-filled
  • the ignition circuit Z outlined above may be integrated (as shown on the left side of FIGS. 6 to 8) or connectable (shown on the right side of FIGS. 6 to 8).
  • an overvoltage protection device 1 which has lightning current-carrying and network sequence current-limiting properties.
  • the two partial ignition circuits are separate from each other
  • asymmetric arrangement or resistive coupling can be designed so that the electrodes, which have the smallest distance to the auxiliary electrodes,
  • auxiliary electrodes are connected resistively to one of the main electrodes of the respective spark gap.
  • the respective non-resistively connected electrodes are on the outside
  • Supply side arranged and thus provide a
  • varistors can also as
  • Multicontact varistors are, for example, the subject of German Patent Application DE 10 2012 011 241, to which reference is explicitly made here.
  • the varistor has a parallel connection of Operavaristoren on, in which many individual contacts
  • multicontact varistors allow to further reduce the protection levels while at the same time increasing the safety against alloying.
  • Such a design may also be combined with a series connection as described above, so that a multiple multi-contact varistor is used.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Zündkreis (Z) für eine Reihenschaltung von zumindest zwei Funkenstrecken zur Begrenzung von Überspannungen mit mittlerer und hoher Leistung, insbesondere von Überspannungen entsprechend den Impulsformen 8/20 μs und 10/350 μs mit Amplituden von etwa 10 kA bis etwa 200 kA (Class I Ableiter), (FS1, FS2). Die Funkenstrecken (FS1, FS2) sind jeweils mit zumindest einer Hilfselektrode (H1, H2) ausgestattet. Der Zündkreis (Z) weist einen ersten Varistor (VAR1) und einen zweiten Varistor (VAR2) auf, wobei der Zündkreis (Z) zur Begrenzung von Überspannungen mit mittlerer Leistung, insbesondere von Überspannungen entsprechend der Impulsform 8/20 μs mit Amplituden von etwa 10 bis etwa 100 kA (Class II Ableiter), geeignet ist. Der Zündkreis (Z) ist zur Verbindung mit den Hilfselektroden (H1, H2) ausgelegt, wobei der Zündkreis (Z) zwei Teilzündkreise (TZ1, TZ2) aufweist. Der erste Teilzündkreis (TZ1) weist den ersten Varistor (VAR1) auf und ist zur Zündung der ersten Funkenstrecke (FS1) ausgelegt. Der zweite Teilzündkreis (TZ2) weist den zweiten Varistor (VAR2) auf und ist zur Zündung der zweiten Funkenstrecke (FS2) ausgelegt. Weitere Gegenstände der Erfindung sind ein Überspannungsschutzgerät mit einem solchen Zündkreis (Z) sowie die Verwendung eines Mehrfachkontaktvaristors (M-VAR) zur Triggerung einer Funkenstrecke (FS1).

Description

Zündkreis
Die Erfindung betrifft einen Zündkreis. Aus dem Stand der Technik sind Funkenstrecken bekannt.
Diese werden unter anderem zum Schutz von elektrischen Anlagen parallel zu diesen elektrischen Anlagen geschaltet. Tritt ein Überspannungsereignis ein, so soll die
Funkenstrecke zünden und die Überspannung an der
elektrischen Anlage vorbei ableiten. Dabei ist es Ziel den Spannungspegel, bei dem die Funkenstrecke zündet, so gering wie möglich zu halten. Dieser Spannungspegel wird auch als Schutzpegel bezeichnet. Um den Schutzpegel gering zu halten, werden Funkenstrecken mit einem Zündkreis ausgestattet.
Dabei stellen die Zündkreise typischerweise eine
Vorionisierung der Funkenst ecke zur Verfügung, so dass die Funkenstrecke bei wesentlich geringeren Spannungen im
Vergleich zu einer Funkenstrecke ohne Vorionisieren zündet. D.h. der Spannungspegel, der zum Zünden der Funkenstrecke notwendig ist, wird herabgesetzt. Die Vorionisierung wird durch eine Hilfselektrode erreicht, welche entweder mittig oder näher zu einer der Hauptelektroden der Funkenstrecke angeordnet ist. Dabei stellt die Hilfselektrode zusammen mit zumindest einer der Hauptelektroden der Funkenstrecke eine Hilfsfunkenstrecke dar, währende die Funkenstrecke zwischen der Hauptelektroden der Funkenstrecke häufig als Haupt funkenstrecke bezeichnet wird.
Allerdings kann es abhängig von der Bauform der
Funkenstrecke einige Zeit, z.B. einige Mikro-Sekunden dauern, bevor die Hauptfunkenstrecke zündet. Da übliche Überspannungsimpulse mit sehr hohen Stromanstiegen aufwarten, ist es während des
Stromanstieges besonders kritisch die geforderten
Schutzpegel einzuhalten. Aus diesem Grund kann parallel zur Funkenstrecke ein weiterer Schutzpfad bereitgestellt werden, der den Schutzpegel für kurze Zeiten entsprechend niedrig hält. Da dieser weitere Schutzpfad nur für kurze Zeit benötigt wird, kann er für geringere Anforderungen ausgelegt werden. Z.B. kann die Funkenstrecke ein Abieiter entsprechend Class I sein, während im weiteren Schutzpfad Abieiter entsprechend Class II eingesetzt werden.
Obwohl die vorstehenden Anordnungen bereits zu einer
Reduktion der Schutzpegel führen, sind diese immer noch relativ hoch. Weiterhin ist die Ausgestaltung der weiterenSchutzpfade häufig nachteilig, da hierdurch häufig eine nicht zu unterschätzende parasitäre induktive Komponente eingebracht wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Zündkreis zur Verfügung zu stellen, der die Nacheile aus dem Stand der Technik in erfinderischer Weise umgeht.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 schematische Anordnungen von Funkenstrecken mit einem Zündkreis,
Fig. 2 ein Detail einer Funkenstrecke mit
Hilfselektrode,
Fig. 3 einen schematischen Aufbau eines
Mehrfachkontaktvaristor mit einem Abgriff,
Fig. 4 Funkenstrecken mit einem Zündkreis,
Fig. 5 Funkenstrecken mit einem Zündkreis,
Fig. 6 Reihenschaltungen von Funkenstrecken mit einem
Zündkreis gemäß Ausführungsformen der Erfindung,
Fig. 7 Reihenschaltungen von Funkenstrecken mit einem
Zündkreis gemäß weiterer Ausführungsformen der
Erfindung, und
Fig. 8 Reihenschaltungen von Funkenstrecken mit einem
Zündkreis gemäß noch weiterer Ausführungsformen der Erfindung.
Die Figur 1 zeigt schematische Anordnungen von
Funkenstrecken FSi mit einem Zündkreis Z. Die Funkenstrecke weist eine erste Zuleitung ZLi und eine zweite Zuleitung ZL2 auf. Der Zündkreis Z ist als zweiter Schutzpfad als
Reihenschaltung zweier Varistoren VARi, VAR2 ausgebildet. Dabei wird die Reihenschaltung als eine Art Spannungsteiler betrieben, wobei der Abgriff des Spannungsteilers auf die Hilfselektrode Hi einer Funkenstrecke geführt ist. D.h. bei einem Überspannungsereignis werden zunächst die Varistoren VARX, VAR2 leitfähig, und hierdurch bedingt über die
Hilfselektrode Hi zu einem baldigen Zünden der Funkenstrecke FSi. D.h. die Zeit bis zum Zünden der Funkenstrecke wird durch den zweiten Schutzpfad überbrückt. Eine Überlastung des zweiten Schutzpfades kann durch geeignete
Dimensionierung des Spannungsteilers und der Hilfselektrode vermieden werden, in dem die Funkenstrecke zu einem
frühzeitigen Zünden durch eine vorhandene Vorionisierung veranlasst wird. Die gleichzeitige Auslegung des
Zündkreises Z als paralleler Ableitpfad führt zu einer vorteilhaften Reduktion von benötigten Bauteilen.
Wie in Figur 1 auf der linken Seite gezeigt, kann die
Anordnung baulich vereinigt sein, oder aber wie auf der rechten Seite dargestellt, kann der Zündkreis Z verbindbar, z.B. steckbar, ausgeführt sein.
In Figur 2 ist ein Detail einer Funkenstrecke FSi mit
Hilfselektrode Hi gezeigt. Dieses Funkenstrecke FSi weist einen ersten Funkenstreckenanschluss FSAx und einen zweiten Funkenstreckenanschluss FSAi auf. Der erste
Funkenstreckenanschluss FSA2 ist mit einer ersten (Haupt- ) Elektrode der Funkenstrecke in Verbindung und der zweite Funkenstreckenanschluss FSA2 ist mit einer zweiten (Haupt- Elektrode der Funkenstrecke in Verbindung. Weiterhin weist die Funkenstrecke FSi eine Hilfselektrode Hi auf. Die
Hilfselektrode Hi kann dabei entweder mittig oder näher zu einer der beiden Hauptelektroden angeordnet sein, oder aber auch resistiv mit einer der Hauptelektroden verbunden sein.
In Figur 4 und 5 sind weitere Funkenstrecken mit einem Zündkreis dargestellt. Diese weisen im Unterschied zu Figur 3 weiterhin einen gasgefüllten Überspannungsabieiter, zu Englisch gas discharge tube (GDT) , auf. Mit solch einem gasgefüllten Überspannungsabieiter GDT im Zündkreis kann erreicht werden, dass die Gesamtanordnung weiterhin einen hohen Isolationswert aufweist. Bei einer reinen
Varistorbeschaltung VARi, VAR2 des Zündkreises Z (wie er in Figur 1 gezeigt ist) ist dies nicht immer gegeben. Dabei zeigt sich die Anordnung gemäß Figur 5 als besonders vorteilhaft, da bei dieser Anordnung eine besonders gute Einstellung des jeweiligen Zündverhaltens möglich ist. So kann durch die Variation der Ansprechspannung des
gasgefüllten Überspannungsabieiter GDT und eine geeignete Wahl der Varistoren der Spannungsteiler in Bezug auf den Strom durch den Zündkreis so eingestellt werden, dass die Funkenstrecke vor Überlastung der Varistoren sicher
gezündet wird. Dabei zeigt sich auch günstig eine
asymmetrisch angeordnete Hilfselektrode (wie in den Figuren angedeutet) zu verwenden.
Um den induktiven Einfluss durch den Zündkreis zu
minimieren, kann vorteilhafterweise ein
Mehrfachkontaktvaristor M-VAR eingesetzt werden. Ein solcher Mehrfachkontaktvaristor M-VAR ist schematisch in Figur 3 dargestellt. Dabei weist der
Mehrfachkontaktvaristor M-VAR, welcher durch einen
gestrichelten Rahmen dargestellt ist, einen ersten
Mehrfachkontaktvaristoranschluss M-VARAi und einen zweiten Mehrfachkontaktvaristoranschluss M-VARA2 auf.
Weiterhin weist der Mehrfachkontaktvaristor M-VAR einen Abgriff A auf.
Obwohl nur ein Abgriff dargestellt ist, können auch mehrere Abgriffe vorgesehen sein. Dabei stellt der Mehrfachkontaktvaristor M-VAR schaltungstechnisch eine integrierte Reihenschaltung aus einem ersten Varistor VARi und einem zweiten Varistor VAR2 dar. Der Einsatz von
Mehrfachkontaktvaristoren M-VAR hat zudem den Vorteil, dass für diese Bauteile lediglich eine einzige
Temperaturüberwachung vorgesehen sein kann, während für eine diskrete Reihenschaltung in aller Regel mehrere
Temperaturüberwachungen vorgesehen sein müssen. Weiterhin ist durch die Verwendung eines Mehrfachvaristors immer sichergestellt, dass die Teilvaristoren aus einer Baucharge stammen. Weiterhin werden parasitäre Induktivitäten durch den integrierten Ansatz vermieden. Hierdurch kann das
Schaltverhalten positiv beeinflusst werden. Dabei ist zu vermerken, dass der Abgriff nicht notwendigerweise zu einer symmetrischen Spannungsteilung führen muss, sondern, dass die Teilvaristoren VARi und VAR2 auch unterschiedlich gewählt sein können. Weiterhin wird der Bauteileeinsatz minimiert, da nun nur noch ein Mehrfachkontaktvaristor M-VAR zum
Einsatz kommt.
Dieses Konzept kann auch auf Reihenschaltungen von
Funkenstrecken ausgeweitet werden. Durch eine
Reihenschaltung von Funkenstrecken kann eine
blit zstoßstromtragfähige und netzfolgestrombegrenzende Überspannungsschutzgerät 1 bereitgestellt werden.
In den Figuren 6 bis 8 sind Reihenschaltungen von
Funkenstrecken mit einem Zündkreis gemäß Ausführungsformen der Erfindung gezeigt.
Dabei wird jeweils ein Zündkreis Z für eine Reihenschaltung von zumindest zwei Funkenstrecken FSi, FS2 zur Begrenzung von Überspannungen mit mittlerer und hoher Leistung, insbesondere von Überspannungen entsprechend den Impulsformen 8/20 und 10/350 s mit Amplituden von etwa 10 kA bis etwa 200 kA (Class I Abieiter) gezeigt. Die
Funkenstrecken FSi, FS2 sind jeweils mit zumindest einer Hilfselektrode Hi, H2 ausgestattet. Der Zündkreis Z weist einen ersten Varistor VARi und einen zweiten Varistor VAR2 auf. Der Zündkreis Z ist insbesondere zur Begrenzung von Überspannungen mit mittlerer Leistung, insbesondere von Überspannungen entsprechend der Impulsform 8/20 mit Amplituden von etwa 10 bis etwa 100 kA (Class II Abieiter) , geeignet. Der Zündkreis Z ist dabei zur Verbindung mit den Hilfselektroden Ηχ, H2 ausgelegt, wobei der Zündkreis Z zwei Teilzündkreise TZi, TZ2 aufweist, wobei der erste
Teilzündkreis ΤΖχ den ersten Varistor VARX aufweist und zur Zündung der ersten Funkenstrecke FSi ausgelegt ist, und wobei der zweite Teilzündkreis TZ2 den zweiten Varistor VAR2 aufweist und zur Zündung der zweiten Funkenstrecke FS2 ausgelegt ist.
Der in Figur 6 und Figur 7 gezeigte optionale gasgefüllte Überspannungsabieiter GDT stellte eine Isolation der
Anordnung, insbesondere des Zündkreises Z, dar, da die beiden Zündstrecken (Zündelektrode zu den beiden jeweils unteren Hauptelektroden) bei einer resistiven Anbindung keine Isolation aufweisen.
Über die drei Varistoren der Figur 6 wird ein weiter
Schutzpfad mit geringem Schutzpegel aufgebaut, der die Spannung so lange begrenzt, bis die beiden Funkenstrecken FSi, FS2 zünden. Gleichzeitig dienen die Varistoren als Zündvaristoren für die Funkenstrecken. Dabei kann es förderlich sein Varistoren mit unterschiedlichen
Nennspannungen zu verwenden, um das Zünden der
Funkenstrecken bei niedrigem Schutzpegel der
Gesamtanordnung zu optimieren. Die Varistoren des Zündkreises können mit einer oder mehreren thermischen Abtrennvorrichtungen versehen werden. In der Ausführungsform gemäß Figur 7 wird im Unterschied zu Figur 6 lediglich eine Reihenschaltung aus zwei Varistoren eingesetzt. D.h. der Zündkreis kann nicht mehr ohne
weiteres als eigenständiger Schutzpfad gesehen werden. Über die zwei Varistoren VARi, VAR2 werden die beiden
Hilfselektroden Ηχ, H2 der Funkenstrecken FSi, FS2
angesteuert. Der Verzicht auf den dritten Varistor kann zum einen zur Folge haben, dass die beiden Funkenstrecken, insbesondere die untere Funkenstrecke, früher zünden, da der gesamte Anfangsstrom über die erste Funkenstrecke fließt. Da ein schnelles Zünden der Funkenstrecken generell positiv für den Schutzpegel ist, kann bei geeigneter
Dimensionierung der Varistoren ein verbesserter Schutzpegel eingestellt werden. In den Ausführungsformen gemäß Figur 6 und Figur 7 stellen der erste Teilzündkreis TZi und der zweite Teilzündkreis TZ2 des Zündkreises Z eine Reihenschaltung dar.
Diese Ausführungsformen eigenen sich in besonderer Weise, um Mehrfachkontaktvaristoren M-VAR einzusetzen. Ein Einsatz von Mehrfachkontaktvaristoren M-VAR führt wiederum zu den bereits zuvor beschriebenen Vorteilen. D.h. der erste
Varistor VARi und der zweite Varistor VAR2 sind Teil eines Mehrfachkontaktvaristors M-VAR mit zumindest einem Abgriff A. Der Abgriff A ist dann zur Verbindung mit der ersten Hilfselektrode Hx ausgelegt. In der Ausführungsform der Figur 6 kann auch ein Mehrfachkontaktvaristors M-VAR mit mehreren Abgriffen zum Einsatz kommen. Ein erster Abgriff ist dann zur Verbindung mit der ersten Hilfselektrode Ηχ ausgelegt während ein weiterer Abgriff zur Verbindung mit der zweiten Hilfselektrode H2 ausgelegt ist. Natürlich kann hier aber auch ein einfacher Mehrfachkontaktvaristors M-VAR mit einem Abgriff A in Reihe mit einem diskreten weiteren Varistor verwendet werden.
In den Ausführungsformen gemäß Figur 6 und 8 ist der zweite Teilzündkreis TZ2 zur Verbindung mit einer zweiten Zuleitung ZL2 der Reihenschaltung von zumindest zwei Funkenstrecken FSi, FS2 ausgelegt. Dies entspricht dem Schaltungskonzept aus Figur 4.
In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen weist der
Zündkreis weiterhin einen gasgefüllten
Überspannungsabieiter GDT auf, wobei der erste
Teilzündkreis TZi den gasgefüllte Überspannungsabieiters GDT und den ersten Varistor VARX als Serienschaltung aufweist und zur Zündung der ersten Funkenstrecke FSi ausgelegt ist. Hierdurch kann die Gesamtisolation der Anordnung hoch gehalten werden.
Ohne weiteres kann der vorstehend skizzierte Zündkreis Z integriert (so dargestellt auf der linken Seite der Figuren 6 bis 8) oder verbindbar (so dargestellt auf den rechten Seiten der Figuren 6 bis 8) ausgeführt sein. In der
integrierten Bauweise kann so ein Überspannungsschutzgerät 1 bereitgestellt werden, dass blitzstoßstromtragfähige und netzfolgestrombegrenzende Eigenschaften besitzt.
Andererseits kann die steckbare Variante zu einem
nachrüstbaren Schutz bei verbessertem Zündverhalten
verwendet werden. Somit ist es ohne weiteres möglich ein kostengünstiges Kombiprodukt anzubieten, dass auf
einfachste Art und Weise an die Bedürfnisse angepasst werden kann. In der Ausführungsform, welche in Figur 8 dargestellt ist, sind die zwei Teilzündkreise getrennt voneinander
ausgeführt. Dabei ist der erste Teilzündkreis TZi zur
Verbindung mit einer ersten Zuleitung ZLi der
Reihenschaltung von zumindest zwei Funkenstrecken FSi, FS2 ausgelegt. In entsprechender Weise ist auch der zweite Teilzündkreis TZ2 zur Verbindung mit einer zweiten Zuleitung ZL2 der Reihenschaltung von zumindest zwei Funkenstrecken FSi, FS2 ausgelegt. Abschließend wird in Bezug auf Figur 8 noch darauf hingewiesen, dass die Anordnung der
Hilfselektroden in Bezug auf die Zuleitungen bei
asymmetrischer Anordnung oder resistiver Ankopplung so gestaltet sein kann, dass die Elektroden, welche zu den Hilfselektroden den geringsten Abstand aufweisen,
elektrisch kontaktiert sind. Dies ist besonders
vorteilhaft, wenn die Hilfselektroden resistiv an eine der Hauptelektroden der jeweiligen Funkenstrecke angebunden sind. Durch diese Anordnung sind die jeweils nicht resistiv angebundenen Elektroden auf den außen liegenden
Zuleitungsseiten angeordnet und stellen somit eine
verbesserte Isolation zur Verfügung.
Soweit vorstehend von Class I bzw. Class II Abieitern gesprochen wird sind damit lediglich Eigenschaften der entsprechenden Abieiter referenziert . Auf eine tatsächliche Normkompatibilität kommt es nicht an.
Weiterhin können die Varistoren auch als
Multikontaktvaristoren ausgeführt sein. Solche
Multikontaktvaristoren sind beispielsweise Gegenstand der deutschen Patentanmeldung DE 10 2012 011 241 auf die hier explizit verweisen wird. Bei dieser Ausführungsform der Varistoren weist der Varistor eine Parallelschaltung von Teilvaristoren auf, bei der viele Einzelkontakte
nebeneinander eine gemeinsame Varistorkeramik parallel kontaktieren. So kann beispielsweise eine Zuleitungsseite eines Varistors und/oder ein Abgriff A in Bezug auf einen oder beide daran anschließenden Teilvaristoren als
Multikontakt ausgelegt sein.
Diese Multikontaktvaristoren erlaubt es eine weitere Reduzierung der Schutzpegel bereitzustellen während zugleich die Sicherheit gegenüber einem Durchlegieren erhöht wird. Eine solche Bauform kann auch mit einer Reihenschaltung wie zuvor beschrieben kombiniert sein, so dass ein Mehrfach-Multikontaktvaristor verwendet wird.
Bezugs zeichenliste
Abgriff A Funkenstrecken FSX, FS2 Funkenstreckenanschluss FSAi, FSA2 gasgefüllten Überspannungsabieiter GDT Hilfselektrode Hi, H2 Teil zündkreise TZX, TZ2 Varistor VARx, VAR2 Zündkreis Z Zuleitung ZLi, ZL2
Mehrfachkontaktvaristor M-VAR
Mehrfachkontaktvaristoranschluss M-VARAi , M-VARA2
ÜberSpannungsschützgerät 1

Claims

Patentansprüche
1. Zündkreis (Z) für eine Reihenschaltung von zumindest zwei Funkenstrecken zur Begrenzung von Überspannungen mit mittlerer und hoher Leistung, insbesondere von
Überspannungen entsprechend den Impulsformen 8/20 με und 10/350 ]is mit Amplituden von etwa 10 kA bis etwa 200 kA (Class I Abieiter), (FSi, FS2) , wobei die Funkenstrecken (FSi, FS2) jeweils mit zumindest einer Hilfselektrode (Hi, H2) ausgestattet sind, der Zündkreis (Z) aufweisend einen ersten Varistor (VARi) , einen zweiten Varistor (VAR2) , wobei der Zündkreis (Z) zur Begrenzung von Überspannungen mit mittlerer Leistung, insbesondere von Überspannungen
entsprechend der Impulsform 8/20 s mit Amplituden von etwa 10 bis etwa 100 kA (Class II Abieiter) , geeignet ist, wobei der Zündkreis (Z) zur Verbindung mit den Hilfselektroden (Hi, H2) ausgelegt ist, wobei der Zündkreis (Z) zwei
Teilzündkreise (ΤΖχ, TZ2) aufweist, wobei der erste
Teilzündkreis (TZi) den ersten Varistor (VARi) aufweist und zur Zündung der ersten Funkenstrecke (FSi) ausgelegt ist, und wobei der zweite Teilzündkreis (TZ2) den zweiten
Varistor (VAR2) aufweist und zur Zündung der zweiten
Funkenstrecke (FS2) ausgelegt ist.
2. Zündkreis (Z) nach Anspruch 1, wobei der erste
Teilzündkreis zur Verbindung mit einer ersten Zuleitung (ZLi) der Reihenschaltung von zumindest zwei Funkenstrecken (FSi, FS2) ausgelegt ist.
3. Zündkreis (Z) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Teilzündkreis und der zweite Teilzündkreis eine
Reihenschaltung darstellen.
4. Zündkreis (Z) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Varistor und der zweite Varistor Teil eines Mehrfachkontaktvaristor (M-VAR) mit zumindest einen Abgriff (A) sind, wobei der Abgriff (A) zur Verbindung mit der ersten Hilfselektrode (Hi) ausgelegt ist.
5. Zündkreis (Z) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Teilzündkreis zur Verbindung mit einer zweiten Zuleitung (ZL2) der Reihenschaltung von zumindest zwei Funkenstrecken (FSi, FS2) ausgelegt ist.
6. Zündkreis (Z) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zündkreis weiterhin einen gasgefüllten
Überspannungsabieiter (GDT) aufweist, wobei der erste
Teilzündkreis (TZi) den gasgefüllte Überspannungsabieiters (GDT) und ' den ersten Varistor (VARi) als Serienschaltung aufweist und zur Zündung der ersten Funkenstrecke (FSi) ausgelegt ist.
7. Zündkreis (Z) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest der erste Varistor (VARi) oder der zweite Varistor (VAR2) ein Multikontaktvaristor ist.
8. Überspannungsschutzgerät mit einem Zündkreis (Z) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Überspannungsschutzgerät mit einem Zündkreis (Z) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkenstrecken (FSi, FS2) so miteinander in Reihe geschaltet sind, dass die Elektroden, welche zu den Hilfselektroden den geringsten Abstand aufweisen, elektrisch kontaktiert sind.
10. Verwendung eines Mehrfachkontaktvaristors (M-VAR), der zur Begrenzung von Überspannungen mittlerer Leistung, insbesondere von Überspannungen entsprechend der Impulsform 8/20 s mit Amplituden von etwa 10 kA bis etwa 100 kA
(Class II-Ableiter) geeignet ist, zur Triggerung einer Funkenstrecke (FSi) der Klasse I, wobei der
Mehrfachkontaktvaristor (M-VAR) zumindest einen Abgriff (A) einer internen Reihenschaltung von Varistoren (VARi, VAR2) des Mehrfachkontaktvaristors (M-VAR) aufweist, und der Abgriff (A) zur Triggerung der Funkenstrecke (FSi) verwendet wird .
11. Verwendung eines Mehrfachkontaktvaristors (M-VAR) gemäß Anspruch 10, wobei der Mehrfachkontaktvaristors (M-VAR) zumindest einen Multikontaktvaristor beinhaltet.
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