承載雷電流的火花放電裝置的製作方法
2023-06-03 03:58:06 1
專利名稱：承載雷電流的火花放電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有多個串聯火花放電裝置的承載雷電流的火花放電裝置，其中該火花放電裝置包括n個分火花放電裝置，其電弧點火電壓由於分火花放電裝置的串聯電路達到一個分火花放電裝置的電弧點火電壓的n倍值，其中除了在發生雷電流情況下第一個響應的火花放電裝置外分火花放電裝置通過電抗接線，如此這些分火花放電裝置逐步接通，其中第二個和另外的火花放電裝置經過電抗直接置於一個公共參考電位上、特別置於作為參考電極的最後火花放電裝置的空電極上，此外主要通過電容形成電抗。
背景技術：
如此的火花放電裝置公開於DE 197 42 302 A1以及DE 197 55 082A1中。
具有多倍火花放電裝置的如此避雷器在實踐中證明是有效的，可是在應用時得出幾個缺點。
在多倍火花放電裝置中動作電壓不可以調整得任意小。原因是逐步點燃多倍火花放電裝置的各個分火花放電裝置並且向下有限調整多倍火花放電裝置的分火花放電裝置的放電距離。此外動作電壓有條件地依賴於通過多倍火花放電裝置的分火花放電裝置的放電延遲而存在電壓的電壓陡度(也稱作脈衝特性曲線)。
發明內容
以現技術狀況為出發點本發明基於這個任務，如此改善分級形式的避雷器，即降低動作電壓。
在權利要求中給出這種解決方案。
附圖描述在圖2至13中指出了本發明的實施例並且下面詳細闡述。
在
圖1中指出了根據現技術狀況的火花放電裝置。
具體實施例方式
在圖1中指出的、根據現技術狀況的電路具有一個多倍火花放電裝置，其具有多個串聯的火花放電裝置FS1至FSN。除了在發生雷電流的情況下第一個響應的火花放電裝置FS1外分火花放電裝置通過電抗C2至CN接線，如此逐步接通分火花放電裝置。第二個和另外的火花放電裝置經過電抗直接置於一個公共的參考電位B上、例如置於作為參考電極的最後火花放電裝置FSN的空電極上。主要通過電容以電容器的形式形成電抗C2至CN。還規定一個並聯電容CP1至CPN並聯於每個火花放電裝置。在並聯電容中涉及每個火花放電裝置的固有電容。在A處表明火花放電裝連接在供電網的一個導體或這一類必須保護的導體上。如果如此的火花放電裝置為了模擬響應特性連接在一個混合發生器上，其通常用於核實避雷器的性能，則產生如下情景。混合發生器在空載時提供1.2/50μs雷電衝擊電壓並且在接通火花放電裝置時提供8/20μs形式的衝擊電流。在混和發生器連接在火花放電裝置上時表明多倍火花放電裝置的分火花放電裝置逐步動作。在完全點燃多倍火花放電裝置的所有分火花放電裝置之後在多倍火花放電裝上出現由多倍火花放電裝的所有分火花放電裝置的陽極電壓降和陰極電壓降形成的電壓降。在第一次點燃第一個分火花放電裝置時已經開始電流流經多倍火花放電裝置並且通過電容控制確定該電流流過。以點燃整個多倍火花放電裝置開始真正的衝擊電流。可以通過分火花放電裝置的較小放電距離把多倍火花放電裝置的動作電壓降低到下面的界限，通過在生產時的公差得出該界限。作為附加條件對此注意，避雷器在安裝位置上始終處於電源電壓並且因此對於相應預先規定的試驗交流電壓必須設計一個避雷器。
本發明建議一個新的途徑用於降低動作電壓。本發明的核心在於，通過在分火花放電裝置的電極上施加一個觸發電壓接通多倍火花放電裝置的至少一個、主要是所有分火花放電裝置。通過相應觸發動作電壓幾乎可以調整的任意小，這對於多倍火花放電裝置的功能是十分有益的。
在權利要求2至13中部分地給出了基於根據權利要求1的原理的並列解決方案。
在圖2中指出了本發明的第一實現。對此藉助於一個並聯於多倍火花放電裝置的輔助火花放電裝置產生觸發電壓，其動作電壓小於多倍火花放電裝置的分火花放電裝置的動作電壓並且具有平的脈衝特性曲線。在按照圖2的電路原理中通過輔助火花放電裝置HFS1並且經過由電阻W1至WN形成的無源網絡連接分火花放電裝置FS1至FSN實現觸發作用。如果在如此電路布置中與在混合發生器上未觸發的多倍火花放電裝置相比模擬特性，則確定輔助火花放電裝置HFS1被調整到遠遠低於分火花放電裝置FS1至FSN的動作電壓的動作電壓。可是由於輔助火花放電裝置HFS1不必引導雷電流，則可以使用填充已知惰性氣體的火花放電裝置，其特徵是700伏的低雷電感應衝擊電壓和平滑的脈衝特性曲線。在點燃輔助火花放電裝置HFS1之後電壓脈衝經過限流電阻W1至WN上同時到達連接的分火花放電裝置FS1至FSN上。在電壓終端之間始終存在二個分火花放電裝置FS。在最後的分火花放電裝置FSN上、其連接在參考電位或地電位上、同樣存在電壓脈衝。控制電容C2至CN經過限流電阻W1至WN充電。由此電壓一點點緩慢上升。可是此外由此根據分火花放電裝置FS1至FSN的脈衝特性曲線點燃特性變得特別合適，這以較低的動作電壓表明。也由此識別該效果，即由此引起了多倍火花放電裝置的較大點火時間。可以如此調整限流電阻，即雷電流不流經輔助火花放電裝置HFS1，而是流過多倍火花放電裝置的所有分火花放電裝置FS1至FSN。
在圖3中通過附加插入一個可變電阻或多個可變電阻V1、V2補充按照圖2的電路。在串聯中的多個可變電阻電路降低在串聯電路中可變電阻的有效容量並因此在交流電壓的情況下、特別是在實驗交流電壓的情況下對電壓分配產生有益作用。
在圖4中指出了一個相應電路的變體。對此使用一個閾值開關、主要使用一個Schmitt觸發器，其在自由選擇的電壓值的情況下接通開關電晶體T。由此也能夠接通低於在填充惰性氣體的火花放電裝置中給出的大約700伏界限的電壓並且避免了填充惰性氣體的火花放電裝置的脈衝特性曲線的不利作用。類似於按照圖2和3的實施形式在此也再度預先規定限流電阻和控制電容。
在圖5中指出了該電路的一個改進，其中正如在圖5中看到的，再度插入多個可變電阻V1、V2。在串聯電路中多個可變電阻的應用降低在串聯電路中可變電阻的有效容量並因此在交流電壓的情況下、特別是在實驗交流電壓的情況下對電壓分配產生有益作用。
在按照圖4和5的實施形式中因此通過閾值開關SW和開關電晶體T的布置經過由電阻(限流電阻)形成的無源網絡實現觸發作用。
在這個在圖6中描述的實施例中通過具有脈衝變壓器TRA的輔助火花放電裝置HFS1和經過由電阻(限流電阻)形成的無源網絡連接分火花放電裝置實現觸發作用。
在圖6中指出了一個具有輔助火花放電裝置HFS1的電路，藉助於根據圖2的實施例已經闡述了該輔助火花放電裝置的作用。對此輔助火花放電裝置HFS1與產生較高電壓脈衝的變壓器TRA串聯觸發多倍火花放電裝置的分火花放電裝置FS1至FSN。在變壓器TRA初級繞組支路中(在圖中右上部)的串聯電阻用於限流並因此用於保護變壓器。次級繞組(在圖中左上部繞組)的次級電壓以同在另外的實施例中描述的同樣方式置於多倍火花放電裝置的分火花放電裝置FS1至FSN上。如此連接變壓器TRA，即極性反轉。這表明，當在正電壓點燃輔助火花放電裝置HFS1的情況下在變壓器TRA的次級側輸出端上存在一個與參考電位或地電位相比負的電壓，其相應對多倍火花放電裝置的分火花放電裝置的點燃產生有益作用。
在圖7中以改進指出了通過具有多個脈衝變壓器TR1至TRN的輔助火花放電裝置HFS1和經過由電阻W1至WN(限流電阻)形成的無源網絡與分火花放電裝置FS1至FSN的連接指出了觸發作用。對此除了第一個分火花放電裝置FS1外變壓器TA1至TRN布置在多倍火花放電裝置的每個分火花放電裝置上。在此也是如此連接變壓器TR1至TRN，即極性反轉，也就是說當在正電壓點燃輔助火花放電裝置HFS1的情況下在變壓器TR1至TRN的次級側輸出端上存在一個與參考電位或地電位相比負的電壓。在輔助火花放電裝置HFS1和變壓器TR1至TN的網絡之間還插入一個限流電阻。
在圖8中指出了另外一種可能的電路布置。在此通過具有抖動脈衝電壓產生的輔助火花放電裝置HFS1與HFS2和經過由電阻(限流電阻)形成的無源網絡與分火花放電裝置FS1至FSN的連接實現觸發作用。
在圖8中指出了具有二個輔助火花放電裝置HFS1和HFS2的相應電路，輔助火花放電裝置用於產生較高的電壓脈衝用於觸發多倍火花放電裝置的分火花放電裝置FS1至FSN。在多倍火花放電裝置上存在的電流電壓首先點燃輔助火花放電裝置HFS1，其對電容CS充電，直到達到輔助火花放電裝置HFS2的點火電壓。在這種情況下點燃輔助火花放電裝置HFS2並且已充電的電容CS經過電感L的線圈連接在電容CB上，在該電容上比如出現電容CS的雙倍電壓。由此基於較高的觸發電壓與例如按照圖2的電路相比改善了點火特性。
在該振蕩電路終電容器CS大約為電容器CB的電容量的10倍。
在按照圖9的電路布置中可以放棄第二個輔助火花放電裝置和電容CS。
在根據圖8和圖9的電路中一個Schmitt觸發器也可以用作閾值開關，其在自由選擇電壓值的情況下接通開關電晶體，由此能夠接通低於在填充惰性氣體的火花放電裝置中給出的大約700伏界限的電壓並且避免了填充惰性氣體的火花放電裝置的脈衝特性曲線的不利作用。
類似於按照圖7的電路根據圖10預先規定變壓器TR1至TRN的布置，其中觸發電壓分別置於這樣的金屬電極上，其處於在多倍火花放電裝置的每一個分火花放電裝置FS1至FSN的電極之間的絕緣內部。在圖11中指出了一個類似觸發電路的實例，該電路經過電阻W1至WN連接在這樣的金屬電極上，其處於在多倍火花放電裝置的每一個分火花放電裝置FS1至FSN的電極之間的絕緣內部。
在圖12和13中指出了具有金屬觸發電極的如此火花放電裝置的結構。以E1和E2表示火花放電裝置FS的二個電極。在這二個電極之間布置一個絕緣I，在該絕緣內部布置金屬觸發電極T。在該觸發電極上可以施加相應的觸發電壓。在實施例中電極E1和E2是圓形平片，而絕緣I是由絕緣材料形成的環形體，並且金屬觸發電極T同樣是一個金屬環形部分。
根據實施例解釋了本發明，其中實施例沒有表明限制。關於在實施例中的圖形描述注意，以圖畫的描述的相應電路布置是清楚的，因此電路的進一步闡述是多餘的。
本發明不拘限於實施例，而是在整個公開的範圍內多樣變化。
所有新的、在描述和/或圖中公開的單個和組合特徵看作本發明的主要特徵。
權利要求
1.具有多個串聯火花放電裝置的承載雷電流的火花放電裝置，其中該火花放電裝置包括n個分火花放電裝置(FS)，其電弧點火電壓由於分火花放電裝置(FS)的串聯電路達到一個分火花放電裝置的電弧點火電壓的n倍值，其中除了在發生雷電流情況下第一個響應的火花放電裝置(FS1)外，分火花放電裝置(FS)通過電抗(C2-CN)接線，如此這些分火花放電裝置逐步接通，其中第二個和另外的火花放電裝置(FS2-FSN)經過電抗直接置於一個公共參考電極上、特別置於作為參考電極的最後火花放電裝置(FSN)的空電極上，其中此外主要通過電容形成電抗(C2-CN)，其特徵在於，一個觸發電壓至少施加於分火花放電裝置(FS1-FSN)之一的電極上，藉助於該觸發電壓接通分火花放電裝置。
2.按照權利要求1的火花放電裝置，其特徵在於，為了產生觸發電壓一個輔助火花放電裝置(HFS1)並聯於多倍火花放電裝置，其動作電壓小於多倍火花放電裝置的分火花放電裝置(FS)的動作電壓並且其有利地具有一個平的脈衝特性曲線。
3.按照權利要求1的火花放電裝置，其特徵在於，為了產生觸發電壓一個具有開關電晶體(T)的閾值開關(SW)、特別是一個Schmitt觸發器、並聯於多倍火花放電裝置。
4.按照權利要求3的火花放電裝置，其特徵在於，可以調整接通電壓小於多倍火花放電裝置的分火花放電裝置的動作電壓，並且不具有脈衝特性曲線。
5.按照權利要求2的火花放電裝置，其特徵在於，一個變壓器(TRA)串聯於輔助火花放電裝置(HFS1)。
6.按照權利要求2的火花放電裝置，其特徵在於，多個變壓器(TR1-TN)串聯於輔助火花放電裝置(HFS1)，其中除了第一個分火花放電裝置(FS1)外多倍火花放電裝置的每一個分火花放電裝置(FS2-FSN)都並聯於一個變壓器(TR1-TRN)。
7.按照權利要求2的火花放電裝置，其特徵在於，具有二個電容(CS、CB)和一個線圈(L)、用於產生抖動的衝擊電壓的振蕩電路串聯於輔助火花放電裝置(HFS1)，其中在振蕩電路中第二個輔助火花放電裝置(HFS2)串聯於線圈(L)。
8.按照權利要求2的火花放電裝置，其特徵在於，具有一個線圈(L)和一個電容(CB)、用於產生抖動衝擊電壓的振蕩電路串聯於輔助火花放電裝置(HFS1)。
9.按照權利要求1至8之一的火花放電裝置，其特徵在於，觸發電壓經過限流電阻(W1-WN)置於分火花放電裝置的電極上。
10.按照權利要求1至9之一的火花放電裝置，其特徵在於，分火花放電裝置(FS)包括二個電極(E1、E2)和布置在其間的、由絕緣材料(I)形成的環，其中在絕緣材料(I)中插入一個主要環形並且特別是金屬的觸發電極(T)，觸發電壓置於該電極上。
11.按照權利要求1至10之一的火花放電裝置，其特徵在於，在分火花放電裝置(FS1-FSN)的、觸發電壓置於其上的連接點之間分別存在二個分火花放電裝置(FS)。
12.按照權利要求11的火花放電裝置，其特徵在於，觸發電壓置於最後的、連接於地電位或參考電位的分火花放電裝置(FSN)上。
13.按照權利要求1至12之一的火花放電裝置，其特徵在於，至少一個可變電阻(V1、V2)串聯於產生觸發電壓的元件。
14.按照權利要求13的火花放電裝置，其特徵在於，二個可變電阻(V1、V2)串聯。
全文摘要
為了建立一個具有多個串聯的分火花放電裝置的承載雷電流的多倍火花放電裝置，其中除了在發生雷電流情況下第一個響應的火花放電裝置(FS1)外分火花放電裝置通過電抗(C2、CN)接線，如此逐步接通分火花放電裝置，其中第二個和另外的分火花放電裝置(FS2－FSN)經過電抗直接置於一個公共參考電位上，在該多倍火花放電裝置中降低了動作電壓，建議，一個觸發電壓至少置於分火花放電裝置之一的電極上，藉助於該觸發電壓接通分火花放電裝置。
文檔編號H01T4/00GK1467895SQ0310616
公開日2004年1月14日 申請日期2003年2月19日 優先權日2002年7月9日
發明者J·梅佩林克, M·本津, J·特林克瓦爾德, J 梅佩林克, 摯送叨 申請人:奧寶貝特曼股份有限兩合公司