Überspannungsableiter mit Funkenstrecke. Es sind Einrichtungen an Überspan nungsableitern mit Funkenstrecken bekannt, welche den Zweck haben, die Funken strecken bei schnellen Spannungsänderungen empfindlicher zu machen. Sie verwenden zu diesem Zweck Drosseln oder Kondensato ren. Diese besonderen Apparate machen die Funkenstrecken-Überspannungsableiter bau lich umständlich. Ausserdem arbeiten die bekannten Überspannungsableiter mit Fun kenstrecke schon bei Spannungen, die noch keinen Überschlag hervorbringen sollen, mit einem wenig homogenen Feldverlauf, so dass der Unterschied zwischen dem Feld verlauf bei niedriger Frequenz und dem jenigen bei hochfrequenten Ausgleichsvor gängen nicht sehr gross ist.
Die Erfindung löst die Aufgabe, einen für hochfrequente Ausgleichsvorgänge be sonders empfindlich einstellbaren Über spannungsableiter mit Funkenstrecke durch eine baulich einfache Anordnung zu schaf fen. Sie besteht darin, dass die Oberfläche mindestens einer Funkenelektrode aus meh reren leitenden Teilen zusammengesetzt ist, von denen der den kleinsten Funkenabstand aufweisende Mittelteil unmittelbar an das Stromzuleitungsorgan angeschlossen ist, und die diesem Mittelteil benachbarten Teile der Elektrodenoberfläche nur über Widerstands material mit dem Mittelteil und dem daran angeschlossenen Zuleitungsorgan in Ver bindung stehen, derart, dass bei Spannun gen,
deren Frequenz kleiner als 100 Perio den pro Sekunde ist, die dem Mittelteil be nachbarten Teile der Elektrodenoberfläche in gleicher Weise von den Feldlinien beauf- schlagt sind wie dieser und praktisch eine homogene Feldverteilung herrscht, während bei hochfrequenten Ausgleichsvorgängen die Feldlinien sich auf den Mittelteil der Elek- trodenoberfläche konzentrieren und dadurch eine ungleichmässige Feldverteilung hervor bringen.
Die Elektroden werden zweck mässigerweise derart ausgebildet, dass eine praktisch stark ungleichmässige Feldvertei- lung erst bei Frequenzen eintritt, die über 10000 Perioden pro Sekunde liegen.
Die Elektroden können an sich beliebige Formen haben. Vorzugsweise gibt man der zusammengesetzten Elektrodenoberfläche Ku- gelschalenförm. Die Ansprechspannung er gibt sich bei gegebenem Kugelradius aus der Schlagweite.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele des Überspannungsableiters nach der Erfindung dargestellt.
Beim Beispiel nach Abb. 1 besteht der grössere Teil 10 des Kugelabschnittes, wel cher die Elektrode bildet, aus einem Halb leitermaterial, zum Beispiel Kohle, Schiefer, Silit, gepresster Asbestmasse oder der gleichen. In eine Bohrung der Elektrode ist ein Stift 11 eingesetzt. Dieser besteht -aus gutleitendem Metall. 12 ist die plattenför- mige Gegenelektrode. Bei Wechselspannung von 50 Perioden in der Sekunde wird das Feld nicht verzerrt.
Das Feld ist ebenso gleichförmig, als wenn der Elektrodenteil 10 auch aus gutleitendem Metall bestände. Tritt jedoch eine Wanderwelle von sehr hoher Frequenz auf, so verwandelt sich die Anordnung "Kugelplatte" in "Spitzeplatte", deren Ansprechspannung bei gleichbleiben der Schlagweite niedriger liegt.
Die Feld umwandlung hat ihre Ursache darin, dass bei der hohen Frequenz der kapazitive Lade strom, der durch den Halbleiter 10 des Kugelabschnittes fliesst, einen sehr hohen Spannungsabfall hervorbringt, wodurch das Potential der Oberfläche des Kugelabschnitt teils 10 weit unter das Potential der Spitze 11, welcher der Platte 12 gegenübersteht, gesenkt wird.
Man hat es durch die Wahl des spezifi schen Widerstandes des Halbleitermaterials in der Hand, bei höheren Frequenzen die Feldverzerrung stärker oder weniger stark zu machen. Es ist zum Beispiel möglich, das Feld bei mittelfrequenten Ausgleichs vorgängen, zum Beispiel bei 1000 Perioden pro Sekunde, nicht, bei Wanderwellen da gegen stark verzerrt zu machen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Abb. 2. Hier besteht der Teil 13 des Kugel- abschnittes ebenso wie der Stift 14 aus gut leitendem Metall. Die Teile 13 und 14 sind aber voneinander durch einen Halbleiter 15, zum Beispiel schlechtleitendes Papier, schwachleitenden Kitt oder dergleichen, ge trennt.
Derjenige Teil des kapazitiven Ladestromes der Funkenstrecke, der durch den Stift 14 fliesst und aus der der Platte 12 gegenüberliegenden Fläche 16 des Stiftes austritt, hat kein Widerstandsmaterial zu durchfliessen, dagegen muss der aus der Oberfläche 17 des Teils 13 austretende Lade strom durch das Widerstandsmaterial 15 hindurchfliessen. Infolgedessen wird aber bei hochfrequenten 8Spannungsänderungen das Potential der Oberfläche des Teils 1-i we sentlich unter das Potential der von ihr um schlossenen Vorderfläche 16-des Stiftes 1.4 gesenkt, obwohl beide Oberflächen 16 und 17 aus gleich gutleitendem Metall sind.
Die entstehende starke örtliche Potentialdiffe renz zwischen den durch das Widerstands material 15 getrennten -Oberflächenteilen 16 und 17 hat zur Folge, dass zwischen ihnen eine Teilentladung stattfindet, die ihrerseits ionisierend auf den Überschlagweg nach der Platte 12 einwirkt und den Überschlag be schleunigt.
Man kann auch alle beiden einander gegenüberstehenden Elektroden geteilt aus führen. So kann zum Beispiel die Platte 12 aus Leitern und Halbleitern zusammenge setzt sein oder eine entsprechend zusammen gesetzte kugelförmige Gegenelektrode ange ordnet werden.
Eine zweckmässige Weiterbildung der Ausführung gemäss der Abb. 2 besteht darin, dass je zwei metallisch leitende Oberflächen teile der Elektrode durch einen Mehrfach spalt voneinander getrennt sind, der durch Einfügen von leitenden Stegen in eine brei tere Spaltfläche entsteht. Diese Ausführung ist besonders geeignet bei Elektroden für Funkenstrecken mit grosser Schlagweite. Es wird hierdurch eine zu grosse Breite eines Einzelspaltes und damit eine unerwünscht starke Feldverzerrung bei normalfrequenter, das ist etwa. 50periodiger Spannung vermie den.
Anderseits setzt eine derartige Anord nung bei hochfrequenter Stossspannung die Stossüberschlagspannung sehr viel stärker herab, als eine Anordnung mit einfachem schmalem Spalt. Hierdurch ist die Ansprech- genauigkeit und der Schutzwert des Funken streckenableiters wesentlich verbessert.
Die leitenden Stege, die in den Spalt ein gefügt sind und seine Unterteilung bewir ken, können über hochohmige Widerstände untereinander und mit den leitenden Teilen der Elektroden verbunden sein, so dass sie ein Zwischenpotential annehmen; sie können auch isoliert angeordnet sein.
Diese Ausführungsform ist in Abb. 3 beispielsweise veranschaulicht.
Die Elektrode setzt sich aus dem Metall bolzen 21 und dem Abschnitt einer ebenfalls gutleitenden Kugelschale 22 zusammen. 23 ist die Kugelkalotte aus Isolierstoff, die die Kugelschale 22 trägt. Zwischen der Ober fläche 24 des Stiftes 21 und der Kugelschale ?? besteht ein Spalt. Der Bolzen 21 ist mit der Kugelschale 22 lediglich durch den hoch- ohmigen Widerstand 25 verbunden, über den der Ladestrom der Elektrode zur Kugel schale 22 fliesst. In dem Ringspalt ist ein ringförmiger Steg 26 aus gutleitendem Me tall eingefügt, der mit dein hochohmigen Widerstand 25 verbunden sein kann.
Auf diese Weise entstehen zwei Ringspalte 27 und<B>29.</B> Bei normalfrequenter Spannung verläuft das Feld der Elektrode auch in der Nähe der Spalte 2 7 und 28 nahezu unver- zerrt. Bei Beanspruchung der Funkenstrecke mit einer hochfrequenten Stossspannung wird jedoch das Feld sehr stark verzerrt. Ausser dem können zwischen Stiftoberfläche 24 und Kugelschale 22 Funken überschlagen, die dann als Zündfunken den weiteren Über schlag einleiten. Hierdurch wird die Stoss überschlagspannung sehr stark herabgesetzt.