专利名称：承载雷电流的火花放电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有多个串联火花放电装置的承载雷电流的火花放电装置，其中该火花放电装置包括n个分火花放电装置，其电弧点火电压由于分火花放电装置的串联电路达到一个分火花放电装置的电弧点火电压的n倍值，其中除了在发生雷电流情况下第一个响应的火花放电装置外分火花放电装置通过电抗接线，如此这些分火花放电装置逐步接通，其中第二个和另外的火花放电装置经过电抗直接置于一个公共参考电位上、特别置于作为参考电极的最后火花放电装置的空电极上，此外主要通过电容形成电抗。
背景技术：
如此的火花放电装置公开于DE 197 42 302 A1以及DE 197 55 082A1中。
具有多倍火花放电装置的如此避雷器在实践中证明是有效的，可是在应用时得出几个缺点。
在多倍火花放电装置中动作电压不可以调整得任意小。原因是逐步点燃多倍火花放电装置的各个分火花放电装置并且向下有限调整多倍火花放电装置的分火花放电装置的放电距离。此外动作电压有条件地依赖于通过多倍火花放电装置的分火花放电装置的放电延迟而存在电压的电压陡度(也称作脉冲特性曲线)。
发明内容
以现技术状况为出发点本发明基于这个任务，如此改善分级形式的避雷器，即降低动作电压。
在权利要求中给出这种解决方案。
附图描述在图2至13中指出了本发明的实施例并且下面详细阐述。
在
图1中指出了根据现技术状况的火花放电装置。
具体实施例方式
在图1中指出的、根据现技术状况的电路具有一个多倍火花放电装置，其具有多个串联的火花放电装置FS1至FSN。除了在发生雷电流的情况下第一个响应的火花放电装置FS1外分火花放电装置通过电抗C2至CN接线，如此逐步接通分火花放电装置。第二个和另外的火花放电装置经过电抗直接置于一个公共的参考电位B上、例如置于作为参考电极的最后火花放电装置FSN的空电极上。主要通过电容以电容器的形式形成电抗C2至CN。还规定一个并联电容CP1至CPN并联于每个火花放电装置。在并联电容中涉及每个火花放电装置的固有电容。在A处表明火花放电装连接在供电网的一个导体或这一类必须保护的导体上。如果如此的火花放电装置为了模拟响应特性连接在一个混合发生器上，其通常用于核实避雷器的性能，则产生如下情景。混合发生器在空载时提供1.2/50μs雷电冲击电压并且在接通火花放电装置时提供8/20μs形式的冲击电流。在混和发生器连接在火花放电装置上时表明多倍火花放电装置的分火花放电装置逐步动作。在完全点燃多倍火花放电装置的所有分火花放电装置之后在多倍火花放电装上出现由多倍火花放电装的所有分火花放电装置的阳极电压降和阴极电压降形成的电压降。在第一次点燃第一个分火花放电装置时已经开始电流流经多倍火花放电装置并且通过电容控制确定该电流流过。以点燃整个多倍火花放电装置开始真正的冲击电流。可以通过分火花放电装置的较小放电距离把多倍火花放电装置的动作电压降低到下面的界限，通过在生产时的公差得出该界限。作为附加条件对此注意，避雷器在安装位置上始终处于电源电压并且因此对于相应预先规定的试验交流电压必须设计一个避雷器。
本发明建议一个新的途径用于降低动作电压。本发明的核心在于，通过在分火花放电装置的电极上施加一个触发电压接通多倍火花放电装置的至少一个、主要是所有分火花放电装置。通过相应触发动作电压几乎可以调整的任意小，这对于多倍火花放电装置的功能是十分有益的。
在权利要求2至13中部分地给出了基于根据权利要求1的原理的并列解决方案。
在图2中指出了本发明的第一实现。对此借助于一个并联于多倍火花放电装置的辅助火花放电装置产生触发电压，其动作电压小于多倍火花放电装置的分火花放电装置的动作电压并且具有平的脉冲特性曲线。在按照图2的电路原理中通过辅助火花放电装置HFS1并且经过由电阻W1至WN形成的无源网络连接分火花放电装置FS1至FSN实现触发作用。如果在如此电路布置中与在混合发生器上未触发的多倍火花放电装置相比模拟特性，则确定辅助火花放电装置HFS1被调整到远远低于分火花放电装置FS1至FSN的动作电压的动作电压。可是由于辅助火花放电装置HFS1不必引导雷电流，则可以使用填充已知惰性气体的火花放电装置，其特征是700伏的低雷电感应冲击电压和平滑的脉冲特性曲线。在点燃辅助火花放电装置HFS1之后电压脉冲经过限流电阻W1至WN上同时到达连接的分火花放电装置FS1至FSN上。在电压终端之间始终存在二个分火花放电装置FS。在最后的分火花放电装置FSN上、其连接在参考电位或地电位上、同样存在电压脉冲。控制电容C2至CN经过限流电阻W1至WN充电。由此电压一点点缓慢上升。可是此外由此根据分火花放电装置FS1至FSN的脉冲特性曲线点燃特性变得特别合适，这以较低的动作电压表明。也由此识别该效果，即由此引起了多倍火花放电装置的较大点火时间。可以如此调整限流电阻，即雷电流不流经辅助火花放电装置HFS1，而是流过多倍火花放电装置的所有分火花放电装置FS1至FSN。
在图3中通过附加插入一个可变电阻或多个可变电阻V1、V2补充按照图2的电路。在串联中的多个可变电阻电路降低在串联电路中可变电阻的有效容量并因此在交流电压的情况下、特别是在实验交流电压的情况下对电压分配产生有益作用。
在图4中指出了一个相应电路的变体。对此使用一个阈值开关、主要使用一个Schmitt触发器，其在自由选择的电压值的情况下接通开关晶体管T。由此也能够接通低于在填充惰性气体的火花放电装置中给出的大约700伏界限的电压并且避免了填充惰性气体的火花放电装置的脉冲特性曲线的不利作用。类似于按照图2和3的实施形式在此也再度预先规定限流电阻和控制电容。
在图5中指出了该电路的一个改进，其中正如在图5中看到的，再度插入多个可变电阻V1、V2。在串联电路中多个可变电阻的应用降低在串联电路中可变电阻的有效容量并因此在交流电压的情况下、特别是在实验交流电压的情况下对电压分配产生有益作用。
在按照图4和5的实施形式中因此通过阈值开关SW和开关晶体管T的布置经过由电阻(限流电阻)形成的无源网络实现触发作用。
在这个在图6中描述的实施例中通过具有脉冲变压器TRA的辅助火花放电装置HFS1和经过由电阻(限流电阻)形成的无源网络连接分火花放电装置实现触发作用。
在图6中指出了一个具有辅助火花放电装置HFS1的电路，借助于根据图2的实施例已经阐述了该辅助火花放电装置的作用。对此辅助火花放电装置HFS1与产生较高电压脉冲的变压器TRA串联触发多倍火花放电装置的分火花放电装置FS1至FSN。在变压器TRA初级绕组支路中(在图中右上部)的串联电阻用于限流并因此用于保护变压器。次级绕组(在图中左上部绕组)的次级电压以同在另外的实施例中描述的同样方式置于多倍火花放电装置的分火花放电装置FS1至FSN上。如此连接变压器TRA，即极性反转。这表明，当在正电压点燃辅助火花放电装置HFS1的情况下在变压器TRA的次级侧输出端上存在一个与参考电位或地电位相比负的电压，其相应对多倍火花放电装置的分火花放电装置的点燃产生有益作用。
在图7中以改进指出了通过具有多个脉冲变压器TR1至TRN的辅助火花放电装置HFS1和经过由电阻W1至WN(限流电阻)形成的无源网络与分火花放电装置FS1至FSN的连接指出了触发作用。对此除了第一个分火花放电装置FS1外变压器TA1至TRN布置在多倍火花放电装置的每个分火花放电装置上。在此也是如此连接变压器TR1至TRN，即极性反转，也就是说当在正电压点燃辅助火花放电装置HFS1的情况下在变压器TR1至TRN的次级侧输出端上存在一个与参考电位或地电位相比负的电压。在辅助火花放电装置HFS1和变压器TR1至TN的网络之间还插入一个限流电阻。
在图8中指出了另外一种可能的电路布置。在此通过具有抖动脉冲电压产生的辅助火花放电装置HFS1与HFS2和经过由电阻(限流电阻)形成的无源网络与分火花放电装置FS1至FSN的连接实现触发作用。
在图8中指出了具有二个辅助火花放电装置HFS1和HFS2的相应电路，辅助火花放电装置用于产生较高的电压脉冲用于触发多倍火花放电装置的分火花放电装置FS1至FSN。在多倍火花放电装置上存在的电流电压首先点燃辅助火花放电装置HFS1，其对电容CS充电，直到达到辅助火花放电装置HFS2的点火电压。在这种情况下点燃辅助火花放电装置HFS2并且已充电的电容CS经过电感L的线圈连接在电容CB上，在该电容上比如出现电容CS的双倍电压。由此基于较高的触发电压与例如按照图2的电路相比改善了点火特性。
在该振荡电路终电容器CS大约为电容器CB的电容量的10倍。
在按照图9的电路布置中可以放弃第二个辅助火花放电装置和电容CS。
在根据图8和图9的电路中一个Schmitt触发器也可以用作阈值开关，其在自由选择电压值的情况下接通开关晶体管，由此能够接通低于在填充惰性气体的火花放电装置中给出的大约700伏界限的电压并且避免了填充惰性气体的火花放电装置的脉冲特性曲线的不利作用。
类似于按照图7的电路根据图10预先规定变压器TR1至TRN的布置，其中触发电压分别置于这样的金属电极上，其处于在多倍火花放电装置的每一个分火花放电装置FS1至FSN的电极之间的绝缘内部。在图11中指出了一个类似触发电路的实例，该电路经过电阻W1至WN连接在这样的金属电极上，其处于在多倍火花放电装置的每一个分火花放电装置FS1至FSN的电极之间的绝缘内部。
在图12和13中指出了具有金属触发电极的如此火花放电装置的结构。以E1和E2表示火花放电装置FS的二个电极。在这二个电极之间布置一个绝缘I，在该绝缘内部布置金属触发电极T。在该触发电极上可以施加相应的触发电压。在实施例中电极E1和E2是圆形平片，而绝缘I是由绝缘材料形成的环形体，并且金属触发电极T同样是一个金属环形部分。
根据实施例解释了本发明，其中实施例没有表明限制。关于在实施例中的图形描述注意，以图画的描述的相应电路布置是清楚的，因此电路的进一步阐述是多余的。
本发明不拘限于实施例，而是在整个公开的范围内多样变化。
所有新的、在描述和/或图中公开的单个和组合特征看作本发明的主要特征。
权利要求
1.具有多个串联火花放电装置的承载雷电流的火花放电装置，其中该火花放电装置包括n个分火花放电装置(FS)，其电弧点火电压由于分火花放电装置(FS)的串联电路达到一个分火花放电装置的电弧点火电压的n倍值，其中除了在发生雷电流情况下第一个响应的火花放电装置(FS1)外，分火花放电装置(FS)通过电抗(C2-CN)接线，如此这些分火花放电装置逐步接通，其中第二个和另外的火花放电装置(FS2-FSN)经过电抗直接置于一个公共参考电极上、特别置于作为参考电极的最后火花放电装置(FSN)的空电极上，其中此外主要通过电容形成电抗(C2-CN)，其特征在于，一个触发电压至少施加于分火花放电装置(FS1-FSN)之一的电极上，借助于该触发电压接通分火花放电装置。
2.按照权利要求1的火花放电装置，其特征在于，为了产生触发电压一个辅助火花放电装置(HFS1)并联于多倍火花放电装置，其动作电压小于多倍火花放电装置的分火花放电装置(FS)的动作电压并且其有利地具有一个平的脉冲特性曲线。
3.按照权利要求1的火花放电装置，其特征在于，为了产生触发电压一个具有开关晶体管(T)的阈值开关(SW)、特别是一个Schmitt触发器、并联于多倍火花放电装置。
4.按照权利要求3的火花放电装置，其特征在于，可以调整接通电压小于多倍火花放电装置的分火花放电装置的动作电压，并且不具有脉冲特性曲线。
5.按照权利要求2的火花放电装置，其特征在于，一个变压器(TRA)串联于辅助火花放电装置(HFS1)。
6.按照权利要求2的火花放电装置，其特征在于，多个变压器(TR1-TN)串联于辅助火花放电装置(HFS1)，其中除了第一个分火花放电装置(FS1)外多倍火花放电装置的每一个分火花放电装置(FS2-FSN)都并联于一个变压器(TR1-TRN)。
7.按照权利要求2的火花放电装置，其特征在于，具有二个电容(CS、CB)和一个线圈(L)、用于产生抖动的冲击电压的振荡电路串联于辅助火花放电装置(HFS1)，其中在振荡电路中第二个辅助火花放电装置(HFS2)串联于线圈(L)。
8.按照权利要求2的火花放电装置，其特征在于，具有一个线圈(L)和一个电容(CB)、用于产生抖动冲击电压的振荡电路串联于辅助火花放电装置(HFS1)。
9.按照权利要求1至8之一的火花放电装置，其特征在于，触发电压经过限流电阻(W1-WN)置于分火花放电装置的电极上。
10.按照权利要求1至9之一的火花放电装置，其特征在于，分火花放电装置(FS)包括二个电极(E1、E2)和布置在其间的、由绝缘材料(I)形成的环，其中在绝缘材料(I)中插入一个主要环形并且特别是金属的触发电极(T)，触发电压置于该电极上。
11.按照权利要求1至10之一的火花放电装置，其特征在于，在分火花放电装置(FS1-FSN)的、触发电压置于其上的连接点之间分别存在二个分火花放电装置(FS)。
12.按照权利要求11的火花放电装置，其特征在于，触发电压置于最后的、连接于地电位或参考电位的分火花放电装置(FSN)上。
13.按照权利要求1至12之一的火花放电装置，其特征在于，至少一个可变电阻(V1、V2)串联于产生触发电压的元件。
14.按照权利要求13的火花放电装置，其特征在于，二个可变电阻(V1、V2)串联。
全文摘要
为了建立一个具有多个串联的分火花放电装置的承载雷电流的多倍火花放电装置，其中除了在发生雷电流情况下第一个响应的火花放电装置(FS1)外分火花放电装置通过电抗(C2、CN)接线，如此逐步接通分火花放电装置，其中第二个和另外的分火花放电装置(FS2－FSN)经过电抗直接置于一个公共参考电位上，在该多倍火花放电装置中降低了动作电压，建议，一个触发电压至少置于分火花放电装置之一的电极上，借助于该触发电压接通分火花放电装置。
文档编号H01T4/00GK1467895SQ0310616
公开日2004年1月14日 申请日期2003年2月19日 优先权日2002年7月9日
发明者J·梅佩林克, M·本津, J·特林克瓦尔德, J 梅佩林克, 挚送叨 申请人:奥宝贝特曼股份有限两合公司