Die Erfindung betrifft einen gekapselten Überspannungsableiter mit
mindestens einer Funkenstrecke, insbesondere zur Begrenzung von Netzfolgeströmen
in Niederspannungsnetzen in Gleich- oder Wechselstrom.
Die Begrenzung von Netzfolgeströmen bei Niederspannungs-Funkenstrecken.
erfordert ein Erhöhen der Lichtbogenspannung bis zum Momentanwert der Netzspannung
bzw. darüber hinaus. Verschiedene Methoden zur Erhöhung der Lichtbogenspannung sind
aus dem Stand der Technik bekannt und beruhen im allgemeinen auf der Verlängerung
des Lichtbogens, der Erhöhung der Anzahl der Elektrodenfallgebiete durch die Unterteilung
in Teillichtbögen und auf der Erhöhung der elektrischen Feldstärke des Lichtbogens.
Zur Erhöhung der elektrischen Feldstärke des Lichtbogens wird unter
anderem die Kühlung des Lichtbogens durch eine Beströmung mit Gasen bzw. Flüssigkeiten
oder durch gasabgebende Stoffe, die Einschnürung des Lichtbogens in Spalte bzw.
Kammern und die Druckerhöhung in gekapselten Anordnungen mit Normdruck oder bereits
erhöhtem Druck genutzt.
Bei Funkenstreckenableitern ist bei der Anwendung und praktischen
Umsetzung der oben genannten Prinzipien zu beachten, daß die primäre Aufgabe die
Ableitung von Überspannungen mit den damit verbundenen Stoßströmen ist. Die Lichtbogenbrennspannungen,
die bei der Ableitung der Stoßströme auftreten, dürfen dabei bestimmte Maximalwerte
nicht überschreiten, da sonst die Koordinierung mit weiteren Schutzelementen nicht
realisierbar ist. Aufgrund der geforderten niedrigen Ansprechspannungen kann die
Trennstreckenlänge nur minimal sein und eine deutliche Verlängerung der Lichtbogenlänge
ist durch die üblichen quasi standardisierten Baugrößen begrenzt.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen gekapselten
Überspannungsableiter mit mindestens einer Funkenstrecke anzugeben, welcher unmittelbar
zu Beginn des Folgestromlichtbogens eine Lichtbogenspannung gewährleistet, die im
Bereich der Netzspannung liegt und die selbst in Überlastfällen, aber auch bei Gleichspannung
in ausreichendem Maße und mit einer ausreichenden Geschwindigkeit erhöht werden
kann. Der zu schaffende Überspannungsableiter auf Funkenstreckenbasis soll nach
seinem Ansprechen infolge von Überspannungen mögliche Folgeströme in Niederspannungsnetzen
sowohl bei Wechselspannung als auch bei Gleichspannung stark in Dauer und Höhe begrenzen
bzw. unterdrücken. Damit gilt es, empfindliche Geräte vor zu starken und Langhaltenden
Absenkungen der Netzspannung zu schützen, wobei das Ansprechen bzw. die Störung
von anderen Schutz- bzw. Meßeinrichtungen des Netzes verhindert werden soll.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch einen gekapselten
Überspannungsableiter in den Ausführungsformen gemäß der Lehre nach Anspruch 1,
2 oder 3, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen
umfassen.
Grundsätzlich umfaßt der gekapselte Überspannungsableiter nach der
Erfindung mindestens eine Funkenstrecke innerhalb einer im wesentlichen rotationssymmetrisch
ausgebildeten Lichtbogenkammer mit dort symmetrisch oder koaxial angeordneten Elektroden.
Zwischen den Elektroden befindet sich eine Reihenschaltung aus einer
Trennstrecke sowie einem hochohmigen, jedoch elektrisch leitenden oder halbleitenden
Material. Diese Reihenschaltung ist in einem Abschnitt zwischen den Elektroden befindlich
und mit diesen in Kontakt stehend.
Bei einer ersten Ausführungsform sind senkrecht zur Längsachse der
Elektroden verlaufende Magnetfelderzeugungsmittel vorgesehen, welche einen im Überschlagsfall
entstehenden Lichtbogen beeinflussen, insbesondere zur Rotation zwingen.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird auf die Magnetfelderzeugungsmittel
verzichtet, wobei jedoch hier zwischen den Elektroden angeordnete Deionplatten den
Lichtbogen im Überschlagsfall zur Aufteilung zwingen.
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung geht von einer Kombination
der beschriebenen Magnetfelderzeugungsmittel und der Deionplatten zur Aufteilung
des im Überschlagsfall sich ausbildenden Lichtbogens aus.
Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, daß der Folgestromlichtbogen
in einer bevorzugt rotationssymmetrischen, gekapselten Lichtbogenkammer mit Unterteilungen
nach dem Deionprinzip durch angelegte Magnetfelder sowohl durch Pinchen eingeschnürt
als auch zu einer kontinuierlichen Rotation gezwungen wird.
Das Deionprinzip gewährleistet sofort bei der Entstehung des Folgestromlichtbogens
einen Wert der Lichtbogenspannung im Bereich der Netzspannung, der nicht weiter
unterschritten werden kann.
Die minimale Höhe der Lichtbogenspannung ULB kann somit
aus der Anzahl der Elektrodenfallspannung UAK bestimmt werden. Dieser
Wert ist im wesentlichen abhängig von dem Elektrodenmaterial und nur minimal abhängig
von der Stromstärke.
Der Spannungsabfall der Lichtbogensäule liefert einen weiteren Beitrag
zur Erhöhung der Lichtbogenspannung, welcher sich aus dem Produkt
der Lichtbogenlänge ILB und der elektrischen Feldstärke e des Bogens
ergibt.
Vereinfacht kann die Lichtbogenspannung wie folgt berechnet werden:
ULB = UAK + eILB
Durch das Anlegen von Magnetfeldern erfolgt eine Krafteinwirkung auf
das Eigenmagnetfeld des Lichtbogens, so daß dieser sofort bei seiner Entstehung
eingeschnürt wird. Dies wiederum führt zu einer Erhöhung der elektrischen Feldstärke
e, wodurch die Lichtbogenspannung gegenüber einem unbeeinflußten Lichtbogen erhöht
ist.
Mittels der Magnetfelder wird der Lichtbogen nach einer material-
und stromabhängigen Verharrzeit zusätzlich zur Rotation gezwungen. Hierdurch kühlt
sich der Lichtbogen ab und es ergibt sich eine Verlängerung der Bogenlänge und damit
eine weitere Steigerung der Lichtbogenspannung.
Durch die vorgesehene Kapselung der Funkenstrecke ergibt sich ein
Druckanstieg insbesondere bei längeren Lichtbogenzeiten, z.B. bei Gleichspannung,
so daß eine weitere Steigerung der elektrischen Feldstärke e die Folge ist und damit
ebenso sich die Lichtbogenspannung erhöht. Die kontinuierliche Lichtbogenwanderung
verbessert sowohl das Abbrandverhalten der Elektroden als auch das Wiederzündverhalten
positiv. Das oder die Magnetfelder können durch Spulen, Stromschleifen, aber auch
Permanent- bzw. Dauermagnete erzeugt werden. Erfindungsgemäß kommen sowohl homogene
als auch wechselnde Magnetfelder sowie Prallfelder zur Verwendung.
Die erfindungsgemäße Funkenstrecke besitzt nur ein reale Trennstrecke,
welche ihr Ansprechverhalten bestimmt.
Diese Trennstrecke befindet sich innerhalb einer der Deionkammern
und erstreckt sich über einen Teil oder über die gesamte Länge dieser Kammer. Die
anderen Deionkammern sind ein- oder beidseitig mit elektrisch leitenden Polymeren,
Keramiken, Halbleitern bzw. Varistormaterialien verbunden. Nach dem Überschlag der
Trennstrecke können kleine, leistungsarme Impulsströme durch dieses Material zu
den Hauptelektroden abgeleitet werden.
Leistungsstarke Stromimpulse würden hier zu einer Überlastung dieser
Materialien führen. Durch die direkte Verbindung dieser Materialien mit den Deionplatten
löst sich bei starker Belastung der Strom quasi aus dem Material. Über eine Gleitentladung
entlang der Oberfläche zündet der Lichtbogen nahezu gleichzeitig in allen Deionkammern.
Damit kann ein stromstarker Lichtbogen somit bei nahezu beliebigen und von der Trennstreckenlänge
unabhängigen Längen und variablen Abständen der Deionkammern als Reihenschaltung
einer beliebigen Anzahl von Teillichtbögen gezündet werden. Eine äußere Beschaltung
einer solchen Funkenstrecke zur Potentialsteuerung ist nicht notwendig.
Das oben genannte Prinzip hat die nachstehenden Vorteile inne. Bei
energiearmen Störimpulsen wird kein Lichtbogen in allen Deionkammern gezündet. Ein
Netzfolgestrom kann somit in einer Vielzahl von Fällen vermieden werden. Weiterhin
ist in diesem Falle die Belastung der Deionkammern und damit des Ableiters selbst
gering.
Durch die von der Trennstreckenlänge bzw. von der Zündspannung unabhängigen
Abstände der Deionkammern kann eine problemlose Optimierung der unabhängigen Einflußmöghichkeiten,
wie Elektrodenfallanzahl, Säulenlänge, Stärke des Magnetfelds bzw. Verlängerung
des Lichtbogens durch Aufweitung und Bewegung desselben erfolgen. Dies erlaubt nicht
nur eine Optimierung zur Erhöhung der Lichtbogenspannung, sondern auch die gezielte
Beeinflussung des Wiederzündverhaltens und der Abbrandeigenschaften.
Durch das angelegte Magnetfeld werden alle freibeweglichen Ladungsträger
innerhalb der Funkenstrecke sofort beeinflußt und aus dem Zündbereich wegtransportiert.
Dies bewirkt zum einen, daß nach energiearmen Entladungen die Bedingungen für das
Zünden eines Folgestroms extrem verschlechtert werden und zum anderen, daß ein entstehender
Lichtbogen in eine kontinuierliche Rotation versetzt wird, wodurch der Abbrand minimierbar
ist. Ein solcher minimierter Abbrand führt jedoch zu einer geringeren Alterung der
Funkenstrecke. Aus diesem Grund können preiswertere Materialien verwendet oder andererseits
der Lichtbogen länger getragen werden. Dies ist insbesondere bei Gleichspannungsanwendungen
von Vorteil.
Die kontinuierliche Bewegung des Lichtbogens kann bei einer Kapselung
der Funkenstrecke mit Hilfe des entstehenden Drucks zu einer erheblichen Leistungssteigerung
genutzt werden. Die Lichtbogenspannung kann so bei lang andauernden Überlastungen,
d.h. Spannungsanhebungen erhöht werden und sich gegebenenfalls höheren Belastungen
quasi automatisch anpassen.
Zur gezielten Führung des Lichtbogens besitzen die Elektroden bei
koxialem Aufbau mindestens einen Abschnitt geringeren Abstands, wobei in diesem
Bereich die dort vorhandenen Deionplatten eine größere Dicke aufweisen.
Die Trennstrecke schließt sich gemäß der Erfindung entweder unmittelbar
an eine der Elektroden an und ist im Randbereich der Lichtbogenkammer angeordnet
oder aber es wird die Trennstrecke als Abschnitt innerhalb des Bereichs aus dem
elektrisch leitenden oder halbleitenden Material ausgebildet.
Bei einer koaxialen Ausführungsform der Elektroden des Überspannungsableiters
ist ausgehend von der Innenelektrode ein Abschnitt vorgesehen, der sich hinein in
den bevorzugten Überschlagsweg des Lichtbogens erstreckt und der aus einem halbleitenden
oder leitfähigen Material besteht. Dieser Abschnitt kann dann eine
oder mehrere der im Raum zwischen den Elektroden befindlichen Deionplatten verbinden.
Bei einer Zylinderanordnung des Ableiters stehen sich die Elektroden
quasi im Bereich der Boden- und Deckfläche des Zylinders gegenüber und die Reihenschaltung
wird im wesentlichen entlang der Zylinderachse ausgebildet. In diesem Fall sind
die Magnetfelderzeugungsmittel z.B. in Form von Dauermagnetplatten zur Ausbildung
eines Prallfelds vorgesehen.
In einer weiteren Ausführungsform stehen die Deionplatten nicht mit
der Reihenschaltung in Kontakt, sondern sind hiervon beabstandet. Unter Magnetfeldeinwirkung
kann sich dann der Lichtbogen entlang der Elektroden in die von den Deionplatten
gebildeten kammerartigen Abschnitte hineinbewegen.
Erfindungsgemäß besteht das Trennstreckenmaterial aus einem Polymer,
bzw. POM oder PTFE. Ebenso können hierfür Keramiken, insbesondere Glaskeramiken
zur Anwendung kommen.
Der weitere Abschnitt der Reihenschaltung aus einem hochohmigen, jedoch
leitenden oder halbleitenden Material kann aus einem leitfähigen Polymer, d.h. einem
Polymer mit Metall- oder Graphitfasern bzw. Ruß- oder Graphitpartikeln bestehen.
Weiterhin kommen auf Siliziumkarbid basierende elektrisch leitende oder halbleitende
Keramiken oder solche auf ZnO-Basis zum Einsatz. Ebenso besteht die Möglichkeit,
elektrisch leitende oder halbleitende Gläser oder Kupferoxidmaterialien zu verwenden.
Die Elektrodenmaterialien basieren auf Wolfram, Kupfer oder Kupferlegierungen,
Graphit oder elektrisch leitenden Keramiken.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen sowie
unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
1 ein Grundprinzip des Überspannungsableiters
mit der Reihenschaltung zwischen den Elektroden sowie Magnetfelderzeugungsmitteln;
2 eine Anordnung gemäß 1,
jedoch mit Deionplatten und Verzicht auf eine magnetische Beblasung;
3 ein Ausführungsbeispiel eines Überspannungsableiters
sowohl mit magnetischer Beblasung als auch Deionplatten;
4 eine Ausführungsform des Überspannungsableiters
mit Elektroden, welche Verdickungsabschnitte aufweisen und hierzu entsprechend korrespondierenden
Deionplatten unterschiedlicher Dicke;
5 ein Ausführungsbeispiel des Überspannungsableiters
mit einer Trennstrecke, die von hochohmigen, jedoch leitenden oder halbleitenden
Abschnitten umgeben ist;
6a, 6b
Längsschnitts- sowie Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform des Überspannungsableiters
mit Deionplatten und einem von der zentralen Elektrode sich zur Außen- oder Randelektrode
erstreckenden fingerartigen Abschnitt zur Steuerung und Lichtbogenbeeinflussung;
7 eine Ausführungsform des Überspannungsableiters
nach Art eines Zylinders sowie einem sich ausbildenden magnetischen Prallfeld;
8 eine Ausführungsform des Überspannungsableiters
mit konisch geformten Elektroden, welche eine Wanderung des Lichtbogens hinein in
die Zwischenräume von Deionplatten anregen, wobei die Deionplatten von der Reihenschaltung
beabstandet angeordnet sind;
9 eine ähnliche Ausführungsform wie in
8 gezeigt, jedoch bei einer koaxialen Anordnung von
Elektroden, die wiederum konische oder schräg verlaufende Abschnitte besitzen, um
ein gezieltes Wandern des Lichtbogens hinein in die Kammern zwischen den Deionplatten
zu bewirken; und
10 eine Ausführungsform mit zusätzlicher
Triggerelektrode.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß alle figürlichen Darstellungen
nur den prinzipiellen Aufbau der Überspannungsableiter zeigen, wobei ganz bewußt
auf eine Darstellung von Stromzuführungen bzw. der Kapselung verzichtet wurde.
Gemäß der Ausführungsform nach 1 wird
von einer koaxialen Anordnung einer äußeren Elektrode 1 und einer inneren
Elektrode 2 ausgegangen.
Eine Trennstrecke 3 schließt sich an eine der Elektroden,
beim gezeigten Beispiel die Außenelektrode 1 an. Der Trennstrecke
3 benachbart ist ein Abschnitt 4 aus einem hochohmigen, aber elektrisch
leitenden oder halbleitenden Material. Die Trennstrecke 3 und der Abschnitt
4 stellen eine Reihenschaltung dar, die sich zwischen den Elektroden
1 und 2 befindet.
Magnetfelderzeugungsmittel 5, z.B. in Form von Spulen oder
Dauermagneten, bewirken eine Rotation des sich im Überschlagsfall ausbildenden,
nicht gezeigten Lichtbogens.
Vorzugsweise wird von einer koaxialen Elektrodenanordnung mit einem
oder mehreren homogenen Magnetfeldern ausgegangen, jedoch sind auch Überspannungsableiter
mit teller- oder ringförmigen Elektroden sowie magnetischen Prallfeldern, wie in
den 7 oder 8
gezeigt, realisierbar.
In dem Fall, wenn zwischen den Elektroden 1 und
2 eine Überspannung anliegt, welche die Spannungsfestigkeit der Trennstrecke
3, die als Gleitstrecke ausgelegt ist, übersteigt, kommt es zu einem Überschlag
zwischen der Elektrode 1 und dem Abschnitt 4.
Der Abschnitt 4 kann aufgrund seiner Materialeigenschaften
kleine Impulsströme bis zur Elektrode 2 abführen. Bei Strömen von mehreren
10 Ampere oder bei längeren Zeitdauern käme es jedoch zu einem Überlasten dieses
Materials. Es entwickelt sich daher an der Oberfläche des Materials im Abschnitt
4 eine Gleitentladung, welche sich schließlich vom Material löst und in
einen Lichtbogen zwischen den Elektroden 1 und
2 übergeht.
Durch das vorhandene Magnetfeld aufgrund der Magnetfelderzeugungsmittel
5 werden die freibeweglichen Ladungsträger beim Überschlagen der Trennstrecke
3 bzw. beim Überschlagen der minimalen Lichtbogenstrecke bei Folgestrom
aus dem Überschlagsbereich bewegt.
Nach dem Abklingen des Stoßvorgangs steht nur noch der Momentanwert
der Netzspannung für die gesamte Überschlagstrecke zur Verfügung. Durch den Abtransport
der Ladungsträger reicht diese Spannung insbesondere bei energiearmen Stoßentladungen
nicht mehr zum Zünden eines Folgestromlichtbogens aus. Damit kann das Risiko eines
Netzfolgestroms deutlich reduziert werden.
Kommt es zum Netzfolgestrom, wird der damit verbundene Lichtbogen
zwischen den Elektroden 1 und 2 durch das Magnetfeld kontinuierlich
zur Rotation gezwungen. Der Lichtbogen verlöscht bei Wechselspannungen im Stromnulldurchgang.
Die Gefahr des Wiederzündens wird durch das bestehende Magnetfeld reduziert.
Aufgrund der kontinuierlichen Bewegung des Lichtbogens neigen die
Elektroden wenig zum partiellen Aufschmelzen, wodurch die Thermoemission und die
Bildung von Punkten hoher Feldstärke reduziert ist.
Bei Gleichspannungen ohne natürlichen Stromnulldurchgang muß zur Stromlöschung
die Lichtbogenspannung über die treibende Netzspannung gesteigert werden. Dies kann
bei einer gekapselten Anordnung durch eine allmähliche Druckerhöhung innerhalb der
Funkenstrecke erfolgen. Durch den geringen Elektrodenabbrand kann die Zeitdauer
für die Spannungserhöhung und die Lichtbogenlöschung bei Gleichspannung, bei der
kein natürlicher Stromnulldurchgang auftritt, mehrere 10 ms betragen.
Bei der Ausführungsform nach 2 sind wiederum
zwei Elektroden 1 und 2 zur Bildung der Funkenstrecke vorhanden.
Eine Trennstrecke 3 und ein Abschnitt 4 sind analog der Erläuterungen
zur 1 ausgebildet. Die Reihenschaltung aus den Abschnitten
3 und 4 dient analog einer Verlängerung der minimalen Lichtbogenstrecke
bei Folgestrom.
Das Ausführungsbeispiel nach 2 verzichtet
auf eine magnetische Beblasung, jedoch sind Deionplatten 6 vorhanden, durch
welche ein Lichtbogen zwischen den Hauptelektroden 1 und 2 in
mehrere Teillichtbögen bei seiner Entstehung aufgeteilt wird.
Die Geometrie der Anordnung nach 2 kann
koaxial, zylindrisch oder auch quaderförmig sein, wobei die Dicke der Deionplatten
6 im Bereich von 0,2 bis 2 mm und der Plattenabstand gleichmäßig oder ungleichmäßig
gewählt sein kann. Die Plattenabstände können im Bereich zwischen 0,1 und im wesentlichen
5 mm variieren.
Nach dem Überschlag der Trennstrecke 3 fließt der Strom durch
das Material des Abschnitts 4 zur Hauptelektode 2. Wird die Strombelastbarkeit
des Materials im Abschnitt 4 überschritten, bildet sich in den einzelnen
zwischen den Platten 6 entstehenden Deionkammern recht schnell eine Gleitentladung,
die sich dann von der Oberfläche löst. Der Lichtbogen zündet dann zwischen den einzelnen
Deionplatten und den Hauptelektoden.
Die erreichbare Lichtbogenspannung wird im wesentlichen durch die
Elektroden- und Deionplattenmaterialien, die Anzahl der Deionkammern und die Gesamtlichtbogenlänge
bestimmt. Die Lichtbogenspannung kann nur im gekapselten Zustand durch die Druckerhöhung
entscheidend gesteigert werden.
Bei einer Kombination von Magnetfelderzeugungsmitteln 5 und
Deionplatten 6 gemäß Ausführungsbeispiel nach 3
kann der Lichtbogen mit Hilfe des entstehenden Magnetfelds kontinuierlich bewegt
werden. Hierbei resultieren zusätzliche Möglichkeiten zur Spannungssteigerung und
es ist die Realisierung von längeren Lichtbogenzeiten, z.B. bei Gleichspannungsanwendungen
unproblematisch.
Die Deionplatten 6 bei den Ausführungsformen nach
2 und 3 reichen
mit ihren Fußpunkten bis unmittelbar zum Abschnitt 4 und erstrecken sich
nahezu über die gesamte Längsausdehnung der Elektroden 1 und
2.
Bei der Variation der Geometrie der Elektrode 1 und der Deionplatten
6 nach 4 ergibt sich die Möglichkeit, die
im Überspannungsableiter grundsätzlich notwendigen Isolationsmaterialien zu entlasten.
Auch führt die sich ergebende Engstelle aufgrund der gegenüberliegenden dickeren
Abschnitte der Elektroden und/oder Deionplatten zu einer Entlastung der Trennstrecke
3 bzw. des Abschnitts 4, indem der Lichtbogen definiert geführt
wird.
Alternativ zu einer Trennstrecke 3, die sich an die Außenelektrode
1 anschließt, kann gemäß 5 die Trennstrecke
3 auch von dem Abschnitt 4 umgeben oder eingebettet sein.
Mit Hilfe der Ansichten nach den 6a und
6b sei eine koaxiale Funkenstrecke gezeigt,
bei der ein Bereich oder ein Teil der entstandenen Deionkammern zwischen den Deionplatten
6 durch einen halbleitenden oder leitfähigen Abschnitt 7, der
sich im bevorzugten Überschlagsweg befindet, verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform
ergibt sich eine Reduzierung der Lichtbogenspannung bei Stoßimpulsen, insbesondere
der Form 10/350 &mgr;s. Hierdurch kann der Energieeintrag bei Blitzbelastung erheblich
reduziert werden. Bei auftretendem Folgestrom kann der resultierende Lichtbogen
durch ein entsprechendes Magnetfeld (die Magnetfelderzeugungsmittel sind in der
6a, 6b nicht
gezeigt) weiterhin in die Deionkammern hineingezwungen werden. Die Lichtbogenspannung
bricht bei jedem Umlauf des Bogens nur kurzzeitig zusammen.
Die zylinderförmige Funkenstrecke mit Deionkammern zwischen den Deionplatten
6 nach 7 entspricht vom Grundsatz
her dem Aufbau der Funkenstrecke nach 3, jedoch führen
die Magnetfelderzeugungsmittel 5 zu einem magnetischen Prallfeld.
Der in der 8 prinzipiell dargestellte
Überspannungsableiter weist von den Deionplatten 6 gebildete Deionkammern
auf, die oberhalb der verlängerten Überschlagsstrecke angeordnet sind. Durch die
zueinander gewandten konischen Verläufe der Elektroden 1 und
2 wird der Lichtbogen hinein in den Bereich der beabstandet angeordneten
Deionplatten 6 hinein bewegt. Bei Blitzbelastung kann durch die vergleichsweise
niedrige Bogenspannung der Energieeintrag minimiert werden. Bei Folgestrom bewegt
sich der Lichtbogen unter Krafteinwirkung des Magnetfelds mittels der Magnetfelderzeugungsmittel
5 entlang der Zylinderelektroden 1 und 2 hinein in die
Deionkammern, wo er dann einer kontinuierlichen Bewegung unterliegt. Die konische
Ausbildung von Abschnitten der Elektroden bzw. das Ausbilden einer Phase dient,
wie erläutert, der Unterstützung der Lichtbogenwanderung.
Ähnlich wie zu 8 erläutert, ist bei dem
Überspannungsableiter nach. 9 für einen Abstand der
Deionplatten 6 von der Trennstrecke 3 bzw. dem Abschnitt
4 der Reihenschaltung Sorge getragen. Auch hier ergibt sich durch den konischen
oder schrägen Verlauf der Elektroden 1 und 2 am unteren Ende ein
Hineinwandern des Lichtbogens in die Deionkammern, d.h. die Räume zwischen den Deionplatten
6.
Die Deionplatten 6 sowie die Elektroden 1 und
2 basieren auf Wolfram, Kupfer oder Kupferlegierungen, Graphitmaterialien
oder elektrisch leitenden Keramiken.
Für die Trennstrecke 3 kommen Polymere, z.B. POM oder PTFE,
aber auch Glaskeramiken oder Keramiken zum Einsatz.
Der hochohmige, jedoch leitende oder halbleitende Abschnitt
4 besteht aus leitfähigen Polymeren, d.h. solchen mit Metall-, Graphitfasern.
oder Ruß- bzw. Graphitpartikeln. Auch können auf Siliziumkarbid basierende elektrisch
leitende und halbleitende Keramiken oder solche auf ZnO-Basis eingesetzt werden.
Ebenso ist die Verwendung von elektrisch leitenden oder halbleitenden Gläsern oder
Kupferoxiden denkbar. Das Material des fingerartigen Abschnitts 7 entspricht
je nach zugewiesener Funktion entweder dem Elektrodenmaterial oder aber auch demjenigen
des Abschnitts 4 der Reihenschaltung aus Trennstrecke und dem sich anschließenden
hochohmigen, jedoch leitenden oder halbleitenden Material.
Gemäß 10 kann durch Integration einer
weiteren Elektrode 8 bevorzugt im Teil 3 (Trennstrecke) die Funkenstrecke
triggerbar ausgeführt werden.
Diese zusätzliche Triggerelektrode 8 kann in einer koaxialen
Anordnung rinförmig ausgebildet sein. Ebenfalls ist eine stiftförmige Ausführung
der Elektrode möglich. Des weiteren kann die Elektrode auch zwischen dem Teil
3 und dem Teil 4 bzw. im Teil 4 selbst eingebracht werden.
Der Einsatz dieser zusätzlichen Elektroden kann auch bei allen weiteren Varianten,
z.B. auch bei Ausführungen mit Deionplatten realisiert werden.