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DE10245144C5 - Overvoltage protection arrangement with a spark gap as coarse protection element - Google Patents

Overvoltage protection arrangement with a spark gap as coarse protection element Download PDF

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DE10245144C5
DE10245144C5 DE10245144A DE10245144A DE10245144C5 DE 10245144 C5 DE10245144 C5 DE 10245144C5 DE 10245144 A DE10245144 A DE 10245144A DE 10245144 A DE10245144 A DE 10245144A DE 10245144 C5 DE10245144 C5 DE 10245144C5
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spark gap
protection
ignition
voltage
ptc thermistor
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Ralph Dr.-Ing. Brocke
Peter Dr.-Ing. Zahlmann
Uwe Dipl.-Ing. Strangfeld (Fh)
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Dehn and Soehne GmbH and Co KG
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Abstract

Überspannungs-Schutzanordnung mit einer Funkenstrecke als Grobschutzelement, wobei die Funkenstrecke zwei Hauptelektroden (1, 2) und mindestens eine Hilfselektrode (3) umfaßt und die Hilfselektrode (3) mit einer als Feinschutz wirkenden Zündeinrichtung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung mindestens einen nichtlinearen temperaturabhängigen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten, nämlich einen Kaltleiter (4) welcher bei Belastung seinen Kaltwiderstand ohne Zerstörung um mindestens das 5-fache erhöhen kann und bezüglich der Impulsströme bis zu mehreren 100 A standfest ist, aufweist und der Kaltleiter (4) derart verschaltet ist, daß durch die Widerstandserhöhung desselben das Ansprechen, die Empfindlichkeit sowie das Zünd- und Löschverhalten der Funkenstrecke gezielt eingestellt wird, wodurch neben dem Selbstschutz bzw. dem Schutz der Zündeinrichtung auch eine belastungs- und/oder temperaturabhängige Abstimmung der Funktionsweise des Feinschutzes, d. h. der Zündeinrichtung, und des Grobschutzes, d. h. der Funkenstrecke, innerhalb der Überspannungsschutzanordnung bei minimalem Verschleiß erreicht wird, wobei hierfür die Trennstrecke (8) zwischen der Hilfselektrode (3) und der Hauptelektrode...Overvoltage protection arrangement with a spark gap as coarse protection element, wherein the spark gap two main electrodes (1, 2) and at least one auxiliary electrode (3) comprises and the auxiliary electrode (3) with an igniter acting as fine protection in connection, characterized in that the ignition device at least one non-linear temperature-dependent Resistor with positive temperature coefficient, namely one PTC thermistor (4) which under load its cold resistance without destruction increase by at least 5 times can and re the pulse currents up to several 100 A is stable, and the PTC thermistor (4) is connected in such a way that by the resistance increase same the response, the sensitivity as well as the ignition and delete behavior the spark gap is set specifically, which in addition to the self-protection or the protection of the ignition device also a load and / or temperature-dependent coordination of the operation of fine protection, d. H. the ignition device, and coarse protection, d. H. the spark gap, within the overvoltage protection arrangement achieved with minimal wear being, taking this the separation path (8) between the auxiliary electrode (3) and the main electrode ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Überspannungs-Schutzanordnung mit einer Funkenstrecke als Grobschutzelement, wobei die Funkenstrecke zwei Hauptelektroden und mindestens eine Hilfselektrode umfaßt und die Hilfselektrode mit einer als Feinschutz wirkenden Zündeinrichtung in Verbindung steht, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an overvoltage protection arrangement with a spark gap as coarse protection element, wherein the spark gap comprising two main electrodes and at least one auxiliary electrode and the Auxiliary electrode with an acting as a fine protection ignition device in connection, according to the generic term of claim 1

Stand der TechnikState of the art

Der Schutzpegel für elektronische Geräte der unterschiedlichsten Art und anderen, gegenüber transienten Überspannungen sensiblen Anlagen hat sich in den zurückliegenden Jahren zu immer kleineren Ansprechwerten bei gleichzeitiger Erhöhung der Leistungsfähigkeit verschoben.Of the Protection level for electronic devices of the different kind and others, against transient overvoltages Sensitive equipment has become too prevalent in recent years smaller response values while increasing performance postponed.

Die damit verbundene drastische Reduzierung der Ansprechspannung bewirkt jedoch in unerwünschter Weise ein häufiges Aktivieren der Ableiter bereits bei energieschwachen Überspannungen, wodurch ein verstärkter Verschleiß der Ableiter entsteht.The associated drastic reduction of the operating voltage causes however in undesirable Way a frequent Activate the arrester already at low-energy surges, thereby strengthening Wear the Arrester is created.

Bei zum Einsatz kommenden triggerbaren Überspannungsableitern auf Funkenstreckenbasis zur optimierten Steuerung des Ansprechverhaltens wird davon ausgegangen, daß durch eine Vorentladung mittels Hilfselektrode Ladungsträger innerhalb des Überschlagwegs zwischen den Hauptelektroden eingebracht werden. Dieses Einbringen von Ladungsträgern bewirkt das Zünden einer Entladung zwischen den Hauptelektroden bei einer Spannung, welche deutlich unterhalb der Ansprechspannung der Funkenstrecke ohne Zündeinrichtung bzw. Vorentladung liegt.at for the use of triggerable surge arresters on the spark gap basis for optimized control of the response is assumed that by a pre-discharge by means of auxiliary electrode charge carriers within the rollover path be inserted between the main electrodes. This introduction of carriers causes the ignition a discharge between the main electrodes at a voltage which significantly below the operating voltage of the spark gap without ignition device or pre-discharge is.

Bei den bekannten Zündeinrichtungen der triggerbaren Art existiert eine Gruppe, die selbst keinerlei Möglichkeiten zur Spannungsbegrenzung besitzt und welche bei Erreichen eines bestimmten Spannungswerts die Zündung der Funkenstrecke erzwingt.at the known ignition devices the triggerable type exists a group that does not own any options has to limit the voltage and which when reaching a certain voltage value the ignition the spark gap enforces.

Derartige Anordnungen besitzen, insbesondere bei der Verwendung von Kapazitäten, den Vorteil einer sogenannten TOV(Temporary Overvoltage)-Festigkeit, da bei netzfrequenten Überspannungen nur Ausgleichsströme in vorhandene Kapazitäten fließen, jedoch kein lang andauernder, kontinuierlicher Stromfluß eintritt. Infolge der vergleichsweisen geringen Ausgleichsströme ist auch bei Impulsbeanspruchungen die Energie, welche zum Zünden der Vorentladung zur Verfügung steht, niedrig, wodurch sich die Gestaltungs- und Einsatzmöglichkeiten der Funkenstrecke in Grenzen halten.such Have arrangements, especially in the use of capacity, the Advantage of a so-called TOV (Temporary Overvoltage) strength, because of mains frequency overvoltages only equalizing currents into existing capacities flow, However, no long-lasting, continuous flow of current occurs. As a result of the comparatively small equalizing currents is too For impulse stresses, the energy used to ignite the pre-discharge to disposal stands, low, resulting in the design and application possibilities keep the spark gap within limits.

Der Hauptnachteil der oben genannten Überspannungsableiter besteht jedoch vor allem darin, daß die Funkenstrecken selbst einem hohen Verschleiß unterliegen, da diese auch bei sehr energiearmen Impulsspannungen gezündet werden und dann auch einer Belastung durch mögliche Netzfolgeströme ausgesetzt sind.Of the Main disadvantage of the above-mentioned surge but above all in that the Spark gaps themselves are subject to high wear, as these too be ignited at very low energy pulse voltages and then one Burden of possible Line follow currents are exposed.

Bei einer weiteren Gruppe von Zündeinrichtungen werden die Funkenstrecken vorteilhafterweise erst bei energiereichen Impulsspannungen gezündet, da bei kleineren Impulsen die Zündeinrichtung selbst als Überspannungs-Feinschutz wirkt.at another group of ignition devices The spark gaps are advantageously only at high energy Ignited pulse voltages, because with smaller pulses, the ignition device itself as overvoltage fine protection acts.

Auch ist bei dieser Bauart der Nachteil der begrenzten Energie des Zündimpulses sowie die Beschränkung bei der Funkenstrecken-Gestaltung nicht gegeben. Allerdings tritt jedoch hier das Problem auf, daß diese Einrichtungen bei netzfrequenten Überspannungen, bei denen die Funkenstrecke funktionsbedingt nicht gezündet werden sollte, überlastet werden. Bei Überspannungen ist die Wahrscheinlichkeit der thermischen Überlastung der eingesetzten Bauelemente derartiger Zündeinrichtungen auch schon bei vergleichsweise geringen, aber andauernden, insbesondere netzfrequenten Strömen gegeben. Die Ursache hierfür ist die Auslegung und Optimierung der Überspannungsableiter auf Impulsbelastungen und nicht bezüglich lang andauernder netzfrequenter Belastungen.Also is the disadvantage of the limited energy of the ignition pulse in this type as well as the restriction not given in the spark gap design. However, it occurs but here's the problem that this Devices with mains frequency overvoltages, in which the Spark gap should not be detonated due to the function, overloaded become. In case of overvoltages is the probability of thermal overload of the used Components of such ignition devices even at comparatively low, but lasting, in particular mains frequency currents given. The cause of this is the design and optimization of surge arresters on impulse loads and not regarding long-lasting mains frequency loads.

Beim Einsatz von Varistoren als Überspannungs-Feinschutzelemente für derartige Zündeinrichtungen ergibt sich ein weiterer Nachteil.At the Use of varistors as overvoltage fine protection elements for such ignition devices there is another disadvantage.

Varistoren sind spannungsabhängige Widerstände, die bei einem bestimmten Spannungswert niederohmig werden und bei welchen mit zunehmender Stromstärke der Spannungsabfall nur geringfügig zunimmt. Ein Spannungsabfall bei Zündeinrichtungen wird also im wesentlichen durch die Varistoren selbst bestimmt. Bei modernen Varistoren vom MOV-Typ ist der Spannungsabfall bei sehr großen Impulsströmen im kA-Bereich nur zwei- bis dreimal so hoch wie die Varistorspannung bei 1 mA. Bei gebräuchlichen Suppressordioden ist dieses Verhältnis sogar noch kleiner.varistors are voltage dependent resistors, which become low at a certain voltage value and at which with increasing current the voltage drop increases only slightly. A voltage drop in ignition devices is thus determined essentially by the varistors themselves. In modern MOV type varistors, the voltage drop is included very large impulse currents in the kA range only two to three times as high as the varistor voltage at 1 mA. In common Suppressor diodes, this ratio is even even smaller.

Da auch bei energiereichen Impulsströmen sich der Spannungsabfall bei Varistoren aufgrund deren Charakteristik, nämlich u verhält sich proportional zu i, nur geringfügig gegenüber einer Belastung mit kleinen Impulsströmen erhöht, ist bei diesen Zündeinrichtungen weiterhin von Nachteil, daß die Verzögerungszeit bis zum Zünden der Hauptstrecke nahezu unabhängig von der Größe des Impulsstroms ist.There even with high-energy pulse currents, the voltage drop with varistors due to their characteristics, namely u behaves proportional to i, only slightly across from increases a load with small pulse currents, is in these ignition devices continue to be a disadvantage that the Delay Time until the ignition the mainline almost independent on the size of the pulse current is.

Die Höhe des Spannungsabfalls ist neben anderen Einflußgrößen jedoch auch mit entscheidend für das Zündverhalten der Funkenstrecke, da sie die Spannungsdifferenz zwischen den Hauptelektroden bestimmt. Durch die bei Varistoren beschriebenen geringen Spannungsunterschiede ist es sehr schwierig, die Funkenstrecke erst bei energiereichen Impulsströmen sicher zu zünden. Vielmehr besteht hier zum Schutz der Varistoren vor Überlastung die Notwendigkeit, die Funkenstrecken schon bei noch relativ geringen Impulsströmen zu zünden. Damit werden also auch derartige Zündeinrichtungen bezüglich der Funkenstrecken einem unnötigen Verschleiß ausgesetzt.However, the magnitude of the voltage drop is, among other influencing variables, also decisive for the sparking behavior of the spark gap, since it determines the voltage difference between the main electrodes. By the described in varistors Given low voltage differences, it is very difficult to safely ignite the spark gap only at high-energy pulse currents. Rather, there is the need to ignite the spark gaps even at relatively low pulse currents here to protect the varistors from overloading. Thus, even such ignition devices are exposed to unnecessary sparking with respect to the spark gaps.

Die angegebenen Gruppen oder Arten von Zündeinrichtungen lassen sich bezüglich ihrer Aus führungsform noch in aktive oder passive Anordnungen unterscheiden. Bei Einrichtungen mit passiver Zündung erfolgt eine Vorentladung innerhalb der Funkenstrecke nur durch eine Spannungsverlagerung ohne Spannungserhöhung. Bei Zündeinrichtungen mit aktiver Zündung ist eine Spannungserhöhung, z.B. mit Hilfe eines Übertragers zur Zündung der Vorentladung gegeben.The specified groups or types of igniters can be in terms of its embodiment still differ in active or passive arrangements. At facilities with passive ignition a pre-discharge only takes place within the spark gap a voltage shift without voltage increase. For ignition devices with active ignition is a voltage increase, e.g. with the help of a transformer to ignite the Pre-discharge given.

Bei passiver Zündung wird die Spannung zu den Hilfselektroden üblicherweise mittels Impedanzen, z.B. Kapazitäten, ohmsche Widerstände oder Induktivitäten oder aber über einen Teiler aus Impedanzen der Hilfselektrode direkt bzw. über ein spannungsabhängiges Schaltgerät, z.B. einem Gasableiter oder Suppressordioden zugeführt. Wie die DE 199 52 004 A1 zeigt, ist auch eine Kombination von nichtlinearen Widerständen, z.B. Varistoren denkbar.In the case of passive ignition, the voltage is usually supplied to the auxiliary electrodes by means of impedances, for example capacitances, ohmic resistances or inductances, or else via a divider comprising impedances of the auxiliary electrode or via a voltage-dependent switching device, eg a gas arrester or suppressor diodes. As the DE 199 52 004 A1 shows, a combination of non-linear resistors, such as varistors is conceivable.

Die EP 0 933 860 A1 offenbart eine Zündeinrichtung zur aktiven Zündung, die vom Grundaufbau einen Spannungsteiler parallel zur Funkenstrecke zwischen den beiden Hauptpotentialen besitzt. Am Teiler wird jeweils eine Spannung abgegriffen, und über ein spannungsabhängiges Schaltgerät einem Übertrager zugeführt, welcher nach dem Ansprechen des Schaltgeräts aus dem Entladungsimpuls eine Hochspannung generiert, die der Hilfselektrode zugeführt wird.The EP 0 933 860 A1 discloses an ignition device for active ignition, which has a voltage divider parallel to the spark gap between the two main potentials of the basic structure. At the divider, a voltage is tapped in each case, and fed via a voltage-dependent switching device to a transformer, which generates a high voltage after the response of the switching device from the discharge pulse, which is supplied to the auxiliary electrode.

Eine solche Schaltung besitzt im Zusammenhang mit den üblichen Baugrößen der Ableiter nicht unerhebliche Nachteile. So bleibt die Dauer und die Höhe der Energiezufuhr durch die Zündentladung in die Funkenstrecke begrenzt. Die notwendige Dimensionierung der Bauelemente, insbesondere bei Verwendung von Kapazitäten, ist für einen wirksamen Überspannungs-Feinschutz technisch kaum realisierbar. In dem Falle, wenn der Schutzpegel des Ableiters gering zu halten ist, führt dies zwangsweise dazu, daß die Funkenstrecke bei kleinsten Impulsströmen gezündet werden muß, wodurch ein unerwünschter starker Verschleiß der Funkenstrecke bedingt ist.A such circuit has in common with the usual Sizes of the Arrester not insignificant disadvantages. So stays the duration and the height of Energy supply by the ignition discharge in the spark gap is limited. The necessary dimensioning of the components, especially when using capacities, is for effective overvoltage fine protection technically hardly feasible. In the case when the protection level of the arrester is to be kept low, this compulsorily leads to that the Spark gap must be ignited at the smallest pulse currents, which an unwanted one heavy wear the Spark gap is conditional.

Bei der Zündeinrichtung mit aktiver Zündung nach JP 1-26-8427 ist ein Varistor vorgesehen, welcher neben der Funktion des Überspannungs-Feinschutzes gleichzeitig die Funktion eines spannungsabhängigen Schalters übernimmt. Eine solche Lösung ist jedoch mit einem permanenten Leckstrom behaftet und erzeugt gegenüber Gasableitern aufgrund des sogenannten weichen Schattens geringere di/dt-Werte, welche wiederum geringere Zündspannungen erzeugen, wodurch die Gestaltungsmöglichkeiten der Funkenstrecke eingeschränkt sind.at the ignition device with active ignition after JP 1-26-8427 a varistor is provided, which in addition to the function of the overvoltage fine protection simultaneously assumes the function of a voltage-dependent switch. Such a solution However, it is associated with a permanent leakage current and generated across from Gas discharge due to the so-called soft shadow lower di / dt values, which in turn generate lower ignition voltages, thereby the design options the spark gap are limited.

Zum Stand der Technik sei noch auf die US-PS 4,760,486, die DE 19 47 349 A1 und die EP 0 186 939 A2 verwiesen, die sämtlich Zündeinrichtungen offenbaren, bei denen zwischen der Funkenstrecke und der Zündeinrichtung eine Längsentkopplung mittels Induktivitäten oder ähnlichen Bauelementen vorhanden ist.The prior art is still on the US-PS 4,760,486, the DE 19 47 349 A1 and the EP 0 186 939 A2 All of which disclose ignition devices in which a longitudinal decoupling by means of inductances or similar components is present between the spark gap and the ignition device.

Die JP 10023661 A zeigt eine Zündeinrichtung, bei der zur Längsentkopplung ein Kaltleiter benutzt wird. Die vorstehend genannten Zündeinrichtungen sind insbesondere bei großen Nennströmen der zu schützenden Verbraucher in ihrer Konstruktion sehr aufwendig und inakzeptabel.The JP 10023661 A shows an ignition device in which a PTC thermistor is used for longitudinal decoupling. The above-mentioned ignition devices are very expensive and unacceptable in particular in the case of large nominal currents of the consumers to be protected in their design.

Die dortige Zündeinrichtung übernimmt auch die Aufgabe des Überspannungs-Feinschutzes. Neben dem Nachteil der Längsentkopplung und der damit verbundenen relativ großen Baugröße besitzen die bekannten Anordnungen eine zu geringe Festigkeit gegenüber TOV-Belastung und insgesamt einen hohen Verschleiß der Funkenstrecke.The there takes over the ignition device also the task of overvoltage fine protection. In addition to the disadvantage of longitudinal decoupling and the associated relatively large size have the known arrangements too low a strength against TOV load and overall high wear of the spark gap.

Aus der DE 199 14 313 A1 ist ein Überspannungsschutzsystem vorbekannt, wobei dort eine Überwachungseinrichtung für die Zündeinrichtung vorhanden ist, die bei thermischer Überlastung sich und die Zündeinrichtung durch Abschalten schützt. Als Überwachungsschaltung kann im Zündkreis eine reversible Temperatursicherung vorgesehen sein, konkret wird bei der dortigen Lehre ein Temperaturschalter eingesetzt.From the DE 199 14 313 A1 an overvoltage protection system is previously known, there being a monitoring device for the ignition device, which protects against thermal overload and the ignition device by switching off. As a monitoring circuit, a reversible thermal fuse can be provided in the ignition circuit, specifically, a temperature switch is used in the local teaching.

Bei der Einrichtung zum Überspannungsschutz in elektrischen Niederspannungsnetzen nach G 93 14 632.9 ist eine Kombination von Grob- und Feinschutz vorbekannt, wobei eine Funkenstrecke als Grobschutzelement vorgesehen und ein Kaltleiter in Feinschutzzweig angeordnet ist.at the device for overvoltage protection in electrical low voltage networks according to G 93 14 632.9 is a Combination of coarse and fine protection previously known, with a spark gap as Coarse protection element provided and a PTC thermistor in Feinschutzzweig is arranged.

Die Vorteile von keramischen Kaltleitern beim Einsatz als Kurz- und Überlastschutz werden in KAINZ G.: Keramische Kaltleiter (PTC) schützen Elektronik. In: Elektronik Informationen, 1990, N. 11, S. 93-95 ausführlich vorgestellt.The Advantages of ceramic PTC thermistors for use as short-circuit and overload protection be in KAINZ G .: Ceramic PTC thermistors protect electronics. In: Electronics Information, 1990, N. 11, pp. 93-95 presented in detail.

Zum Einsatz von Kaltleitern, die im Längszweig von Überspannungs-Schutzgeräten angeordnet sind, um Überlastungsfällen vorzubeugen, sei noch auf die DE 39 08 236 A1 und die JP 09084258 A aufmerksam gemacht.For the use of PTC thermistors, which are arranged in the longitudinal branch of surge protective devices to prevent overload cases, is still on the DE 39 08 236 A1 and the JP 09084258 A made aware.

Aufgabenstellungtask

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Überspannungs-Schutzanordnung mit einer Funkenstrecke als Grobschutzelement anzugeben, wobei die Funkenstrecke zwei Hauptelektroden und mindestens eine Hilfselektrode umfaßt und die Hilfselektrode mit einer Zündeinrichtung in Verbindung steht. Die weiterentwickelte Anordnung soll bezüglich der Zündeinrichtung selbsttätig als Überspannungs-Feinschutz wirken. Weiterhin sollen Belastungen durch netzfrequente Überspannungen sicher beherrscht und eine quasi frei wählbare Zündenergie bereitgestellt werden.Out The above, it is therefore an object of the invention, an advanced surge protection device indicate with a spark gap as coarse protection element, wherein the Spark gap two main electrodes and at least one auxiliary electrode comprises and the auxiliary electrode in communication with an ignition device stands. The further developed arrangement should automatically with respect to the ignition device as overvoltage fine protection Act. Furthermore, loads caused by mains frequency overvoltages safely controlled and a quasi freely selectable ignition energy can be provided.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Gegenstand gemäß den Merkmalen nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.The solution The object of the invention is achieved with an article according to the features Claim 1, wherein the dependent claims comprise expedient refinements and developments.

Erfindungsgemäß wird innerhalb der Zünd einrichtung ein PTC-Element, d.h. ein Kaltleiter eingesetzt. Kaltleiter sind nichtlineare, temperaturabhängie Widerstände mit einem positiven Temperaturkoeffizienten.According to the invention within the ignition device a PTC element, i. a PTC thermistor is used. PTC thermistors are non-linear, temperature-dependent resistors with a positive temperature coefficient.

Ein halbleitender Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten des, Widerstandswerts kann beispielsweise aus gesintertem Bariumnitrat mit Zusätzen von Metallverbindungen hergestellt werden.One semiconducting resistor with positive temperature coefficient of, Resistance value may be, for example, sintered barium nitrate with additives made of metal compounds.

Mit der vorgeschlagenen Lösung wurde das bisherige Vorurteil der Fachwelt überwunden, welches die Anwendung von Kaltleitern im Zündkreis deshalb ausschloß, da bei sehr hohen Spannungen oder Temperaturen ein Kaltleiter einen negativen Temperaturkoeffzienten annehmen kann.With the proposed solution the previous prejudice of the professional world was overcome, which the application of PTC thermistors in the ignition circuit therefore excluded, because at very high voltages or temperatures a PTC thermistor can assume negative temperature coefficients.

Durchgeführte Versuche haben ergeben, daß speziell dimensionierte Kaltleiter geeignet sind, den hier angestrebten Zweck zu erfüllen, wobei derartige Kaltleiter bei Belastungen ihren Kaltwiderstand ohne Zerstörung um mindestens das 5fache erhöhen können und weiterhin Sicherheitsreserven der Zündeinrichtung bis zum sicheren Zünden der Funkenstrecke des Ableiters gewährleisten.Performed experiments have revealed that specifically dimensioned PTC thermistors are suitable, the purpose sought here to fulfill, Such PTC thermistors under load their cold resistance without destruction can increase by at least 5 times and continue safety reserves of the ignition device until the safe Ignite ensure the spark gap of the arrester.

Die eingesetzten Kaltleiter sind bezüglich der Impulsströme im Bereich bis zu mehreren 100 A standfest.The inserted PTC thermistors are regarding the pulse currents in the range up to several 100 A stable.

Eine zur Steuerung der Eigenschaften der Überspannungs-Schutzanordnung genutzte Widerstandserhöhung des Kaltleiters kann im Anwendungsfall durch joulsche Erwärmung bei sehr hohen energiereichen Impulsströmen, aber auch bei länger andauernden Strömen mit kleiner Amplitude, wie z.B. bei TOV-Belastungen eintreten.A for controlling the characteristics of the surge protective device used resistance increase the PTC thermistor can in case of application by Joule heating at very high-energy pulse currents, but also for longer-lasting Stream small amplitude, e.g. occur at TOV loads.

Der erfindungsgemäßen Erkenntnis des zweckmäßigen Einsatzes von Kaltleitern folgend sind diese derart, eine Zündeinrichtung bildend, verschaltet, daß die Widerstandserhöhung des Kaltleiters bei Belastung der Funkenstrecke das Zünd- und Löschverhalten letzterer steuert.Of the knowledge according to the invention the appropriate use of PTC thermistors these are such, an ignition device forming that interconnects resistance increase the PTC thermistor under load the spark gap the ignition and delete behavior the latter controls.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann dem Kaltleiter eine Impedanz, ein Varistor oder ein spannungsabhängiger Schalter in Reihe geschaltet werden. Als spannungsabhängiger Schalter kann ein Gasableiter Verwendung finden, der eine Einstellung der Zündspannung der Vorentladung unabhängig vom Zustand der eigentlichen Funkenstrecke ermöglicht.In In one embodiment of the invention, the PTC resistor can have an impedance, a varistor or a voltage-dependent switch are connected in series. As a voltage-dependent Switch can be found using a gas discharge tube, which has a setting of ignition the pre-discharge regardless of State of the actual spark gap allows.

Der Kaltleiter ist bevorzugt am Knotenpunkt eines Spannungsteilers angeschlossen, wobei dieser Spannungsteiler zwischen dem Eingangspotential parallel zu den Hauptelektroden angeordnet ist. Der Spannungsteiler kann einen Varistor aufweisen.Of the PTC thermistor is preferably connected to the junction of a voltage divider, this voltage divider being parallel between the input potential is arranged to the main electrodes. The voltage divider can have a varistor.

Bei einer aktiven Ausführungsform weist die Zündeinrichtung einen Zündspannungs-Übertrager auf, welcher primärseitig zwischen dem Eingangspotential liegt und dessen Sekundärseite zur Hilfselektrode führt.at an active embodiment has the ignition device an ignition voltage transformer, which primary side between the input potential and its secondary side to Auxiliary electrode leads.

Sekundärseitig ist hier eine Impedanz vorgesehen, die durch einen Varistor, eine Kapazität oder einen weiteren Kaltleiter gebildet wird.On the secondary side Here, an impedance is provided by a varistor, a capacity or another PTC thermistor is formed.

Bei der Ausführungsform einer aktiven Zündeinrichtung ist der Primärwicklung des Zündübertragers der Kaltleiter in Reihe geschaltet. Diesem Kaltleiter kann ergänzend eine Impedanz in Reihe geschaltet werden, wobei diese Reihenschaltung zusätzlich ein Schaltgerät umfaßt. Die ergänzende Reihenschaltung kann darüber hinaus einen Varistor und/oder eine Suppressordiode aufweisen.at the embodiment an active ignition device is the primary winding of the ignition transformer the PTC thermistor connected in series. This PTC thermistor can complement a Impedance can be connected in series, this series connection additionally a switching device includes. The supplementary Series connection can over it have a varistor and / or a suppressor diode.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist dafür Sorge getragen, daß eine von außen vorgebbare thermische Beeinflussung des Kaltleiters möglich wird. Diese Einrichtung kann z.B. eine Heizeinrichtung, d.h. eine Heizwicklung sein, um damit die Eigenschaften des Kaltleiters und letztendlich der Zündeinrichtung mittelbar vorzugeben.at a further embodiment the invention is for Carried that one specified from outside Thermal influence of the PTC thermistor is possible. This device can e.g. a heater, i. be a heating coil to thus the properties of the PTC thermistor and ultimately the ignition device pretend indirectly.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The Invention will be described below with reference to exemplary embodiments and under With the help of figures closer explained become.

Die in den Ausführungsbeispielen nach den 2-4 beschriebenen Varianten sind mit Ausnahme der Reihenschaltung Kaltleiter und Gasableiter (2) nicht erfindungswesentlich.In the embodiments according to the 2 - 4 With the exception of the series connection, PTC thermistors and gas discharge tubes ( 2 ) not essential to the invention.

Hierbei zeigen:in this connection demonstrate:

1 eine prinzipielle Darstellung der Zündeinrichtung mit Kaltleiter; 1 a schematic representation of the ignition device with PTC thermistor;

2 eine Ausführungsform der Zündeinrichtung mit einer Reihenschaltung von Kaltleiter und weiteren passiven Elementen; 2 an embodiment of the ignition device with a series circuit of PTC thermistor and other passive elements;

3 eine Darstellung eines Spannungsteilers mit am Knotenpunkt vorgesehenem Kaltleiter zur Bildung der Zündeinrichtung und 3 a representation of a voltage divider with provided at the node PTC thermistor to form the ignition device and

4 eine Ausführungsform zur aktiven Steuerung der Zündeinrichtung mittels Zündspannungs-Übertrager. 4 an embodiment for the active control of the ignition device by means of ignition voltage transformer.

Bei den passiven Ausführungsformen gemäß den 1 bis 3 dient die Trennstrecke 8 zwischen der Hilfselektrode 3 und der Hauptelektrode 2 als quasi spannungsabhängiger Schalter.In the passive embodiments according to the 1 to 3 serves the separation line 8th between the auxiliary electrode 3 and the main electrode 2 as a quasi voltage-dependent switch.

Erreicht die Spannungsbelastung über den Überspannungsableiter 7 zwischen den Eingangspotentialen 5 und 6 die Ansprechspannung der Trennstrecke 8 zwischen den Hauptelektroden 1 und 2, zündet eine Vorentladung zwischen den Elektroden 2 und 3 und es wird die Spannung über dem Überspannungsableiter 7 deutlich reduziert.Reaches the voltage load via the surge arrester 7 between the input potentials 5 and 6 the response voltage of the separation line 8th between the main electrodes 1 and 2 , ignites a pre-discharge between the electrodes 2 and 3 and it will be the voltage across the surge arrester 7 significantly reduced.

Dieser Spannungsabfall wird dann im wesentlichen durch den Kaltwiderstand des Kaltleiters 4 und die Höhe des Stroms durch diesen bestimmt.This voltage drop is then essentially due to the cold resistance of the PTC thermistor 4 and the amount of current determined by this.

Bei Impulsströmen im Bereich von wenigen 10 A bis einigen 100 A kann der Spannungsabfall sofort nach dem Zünden der Vorentladung auf wenige 10 V bis einige 100 V, je nach Kaltwiderstand des Kaltleiters 4, begrenzt werden. Durch diesen geringen Spannungsabfall über dem Ableiter ergibt sich dann die Möglichkeit, insbesondere bei energiearmen Impulsströmen eine Zündung der Funkenstrecke zwischen den Hauptelektroden 1 und 2 und damit deren unnötige Belastung gezielt zu steuern.For pulse currents in the range of a few 10 A to some 100 A, the voltage drop can immediately after the ignition of the pre-discharge to a few 10 V to several 100 V, depending on the cold resistance of the PTC thermistor 4 to be limited. As a result of this small voltage drop across the arrester, it is possible to ignite the spark gap between the main electrodes, especially in the case of low-energy pulse currents 1 and 2 and thus to control their unnecessary burden.

Ein gegebenenfalls auftretender Netzfolgestrom wird durch die Erhöhung des Widerstands des Kaltleiters 4 auf Werte begrenzt, welche dann durch die Trennstrecke 8 gelöscht werden können.An optionally occurring follow-up current is increased by increasing the resistance of the PTC thermistor 4 limited to values, which then through the separation distance 8th can be deleted.

Bei energiereichen Impulsströmen hingegen nimmt der Spannungsabfall am Kaltleiter 4 nach dem Erreichen der Nennansprechtemperatur aufgrund der joulschen Erwärmung überproportional zur Stromstärke zu, woraus sich die Möglichkeit einer raschen Spannungserhöhung bis zur sicheren Zündung der Funkenstrecke zwischen den Hauptelektroden 1 und 2 ergibt.In the case of high-energy pulse currents, on the other hand, the voltage drop at the PTC thermistor decreases 4 after reaching the Nennansprechtemperatur due to the Joule heating disproportionate to the current, resulting in the possibility of a rapid increase in voltage up to the safe ignition of the spark gap between the main electrodes 1 and 2 results.

Bei den kleinen Impulsströmen hingegen nimmt die Spannung nur proportional entprechend dem Kaltwiderstand zu bzw. da der Kaltwiderstand bei geringen Strömen und nur minimalen Erwärmungen des PTC's im allgemeinen sinkt, wird nicht einmal eine proportionale Erhöhung der Spannung bei entsprechender Stromzunahme erreicht. In diesem Arbeitsbereich ist der Spannungsabfall über der gesamten Funkenstrecke zu gering, um diese zu zünden.at the small momentum currents on the other hand, the tension only increases proportionally according to the cold resistance to or because of the cold resistance at low currents and only minimal warming of the PTC in general decreases, not even a proportional increase in tension at appropriate Current increase achieved. In this work area, the voltage drop is above the entire spark gap too low to ignite it.

Entscheidend für die Bemessung der PTC's ist der notwendige Energieeintrag bis zum sicheren Zünden der Funkenstrecke. Diese Energie sollte bei allen Belastungsfällen deutlich vor dem Erreichen der Temperatur in die Funkenstrecke eingebracht werden, bei welcher der Widerstand des PTC's wieder sinkt. Im Anwendungsfall erfolgt die Zündung der Funkenstrecke jedoch häufig schon vor dem Erreichen der Nennansprechtemperatur bzw. bei einer nur minimalen Überschreitung dieser Temperatur. Nach dem Zünden der Funkenstrecke wird der PTC entlastet und kühlt sich ab. Der PTC sollte jedoch die anstehende Netzspannung als einzelnes Gerät bzw. in Kombination mit einem Gasableiter oder ähnlichem sicher beherrschen.critical for the Dimensioning of the PTC's is the necessary energy input until the spark gap is safely ignited. These Energy should be significantly higher in all load cases before reaching the temperature are introduced into the spark gap, in which the resistance of the PTC again sinks. In the application, however, the ignition of the spark gap takes place often even before reaching the nominal response temperature or at a only minimal overshoot this temperature. After the ignition the spark gap relieves the PTC and cools down. The PTC should however, the upcoming mains voltage as a single device or in combination with a gas arrester or similar safe dominate.

Die gezielte Überhitzung (z.B. durch Heizungen) erfolgt nur in dem reversiblen Arbeitsbereich des PTC's, das heißt oberhalb der Nennansprechtemperatur und deutlich unterhalb der Temperatur, ab welcher der Widerstand des PTC's wieder fällt. Da die Nennansprechtemperatur der PTC's über einen gewissen Bereich variabel ist, können die benötigten Temperaturen nahezu beliebig gewählt werden.The targeted overheating (for example, by heaters) takes place only in the reversible working area of PTC's, that is above the nominal response temperature and well below the temperature, from which the resistance of the PTC drops again. Since the nominal response temperature the PTC's about a certain Range is variable the required temperatures chosen almost arbitrarily become.

Grundsätzlich wird durch das beschriebene Verhalten des Kaltleiters das Zünden der Funkenstrecke mit dem Anwachsen der Größe der Impulströme beschleunigt.Basically by the described behavior of the PTC thermistor the ignition of Spark gap accelerates with the increase in the size of the pulse currents.

Bei netzfrequenten Überspannungen führt der Stromfluß zu einer joulschen Erwärmung des Kaltleiters 4 und damit zur Erhöhung des Widerstandswerts entsprechend der gegebenen Kennlinie. Der Strom wird hierdurch selbsttätig auf einen unkritischen Wert begrenzt und der Kaltleiter 4 damit vor Überlastung geschützt.At power frequency overvoltages, the current flow leads to a Joule heating of the PTC thermistor 4 and thus to increase the resistance value according to the given characteristic curve. The current is thereby automatically limited to a non-critical value and the PTC thermistor 4 thus protected against overloading.

Aus dem Vorgenannten ergibt sich beim Einsatz von Kaltleitern neben dem äußerst positiven Selbstschutzeffekt bei netzfrequenten Überspannungen auch eine deutlich verbesserte Möglichkeit im Sinne einer gezielten belastungsabhängigen Steuerung des Ansprechens der eigentlichen Funkenstrecke.Out the above results when using PTC thermistors in addition the extremely positive self-protection effect at mains frequency overvoltages also a much improved possibility in the sense of a targeted load-dependent control of the response the actual spark gap.

Somit wird eine belastungsabhängige Abstimmung der Funktionsweise des Feinschutzes, d.h. der Zündeinrichtung, und des Grobschutzes, d.h. der Funkenstrecke, innerhalb des Ableiters bei minimalem Verschleiß erreicht.Consequently becomes a burden-dependent Tuning the operation of the fine protection, i. the ignition device, and coarse protection, i. the spark gap, inside the arrester achieved with minimal wear.

Wie in den 2 und 3 dargestellt, kann bei einer passiven Zündeinrichtung der Kaltleiter 4 auch in Kombination mit einer Impedanz, einem Varistor oder einem spannungsabhängigen Schalter Verwendung finden.As in the 2 and 3 shown in a passive ignition of the PTC thermistor 4 also be used in combination with an impedance, a varistor or a voltage-dependent switch use.

3 zeigt eine Ausführungsform mit einem Spannungsteiler Z1/Z2, wobei Z1 durch einen Varistor ersetzt werden kann. 3 shows an embodiment with a voltage divider Z1 / Z2, where Z1 can be replaced by a varistor.

Gemäß der offenbarten grundsätzlichen Schaltungsanordnung und deren Varianten ergeben sich einfache Möglichkeiten, das Zusammenspiel zwischen der Zündeinrichtung und einer vorgegebenen Funkenstreckenanordnung abzustimmen und einzustellen, wodurch ein breiterer Regelbereich nutzbar ist.According to the disclosed basic circuit arrangement and their variants, there are simple possibilities, the interaction between the ignition device and to tune and set a given spark gap arrangement, whereby a wider control range is usable.

Mit der Reihenschaltung eines Gasableiters beispielsweise kann die Zündspannung der Vorentladung nahezu unabhängig von der Trennstrecke der Funkenstrecke auch bei Alterung dieser eingestellt werden.With the series connection of a gas arrester, for example, the ignition voltage the pre-discharge almost independent from the separation path of the spark gap even with aging of this be set.

Mit der Erweiterung durch zusätzliche Impedanzen, wie Widerstände, Induktivitäten oder Kapazitäten, besteht die Möglichkeit, das Ansprechverhalten der Funkenstrecke für bestimmte Belastungsfälle, z.B. bestimmte Steilheiten der Impulsströme oder aber auch für bestimmte Energien der Impulströme anzupassen. Eine Reihenschaltung mit Varistoren kann zur besseren Kontrolle der Ansprechspannung und der Leckströme bei einer erwarteten Alterung der Funkenstrecke dienen.With the extension by additional Impedances, such as resistances, inductors or capacities, it is possible, the response of the spark gap for certain load cases, e.g. certain slopes of the pulse currents or for certain To adapt energies of the momentum currents. A series connection with varistors can for better control the response voltage and the leakage currents at an expected aging serve the spark gap.

Die in der 3 gezeigte Kombination mit einem Spannungsteiler bzw. einem weiteren Varistor ist ebenfalls zur besseren Einstellung der Ansprechspannung der Funkenstrecke nutzbar. Auch wird auf diese Weise die Einstellung der Leistungsfähigkeit der Feinschutzfunktion der Zündeinrichtung verbessert.The in the 3 shown combination with a voltage divider or another varistor is also used to better adjust the operating voltage of the spark gap. Also in this way the adjustment of the performance of the fine protection function of the ignition device is improved.

Das Prinzipschaltbild nach der 4 zeigt Möglichkeiten des Einsatzes von Kaltleitern in einer aktiven Zündeinrichtung mit einem Übertrager zur Erhöhung der Zündspannung. Hierdurch werden die Gestaltungsmöglichkeiten der Funkenstreckengeometrie erweitert und es können durch die Einflußnahme auf das Ansprechen des eingesetzten Schaltgeräts auch andere Kriterien außer der Spannung zum Auslösen der Funkenstrecke nutzbar gemacht werden. Dies können z.B. Ströme, Spannungsänderungen oder ähnliches im Längspfad, Querpfad bzw. auch in den zu schützenden Geräten selbst sein.The block diagram after the 4 shows ways of using PTC thermistors in an active ignition device with a transformer to increase the ignition voltage. As a result, the design options of the spark gap geometry are extended and it can be made useful by the influence on the response of the switching device used, other criteria except the voltage for triggering the spark gap. This can be, for example, currents, voltage changes or the like in the longitudinal path, transverse path or even in the devices to be protected.

Bei einer aktiven Zündeinrichtung ist eine Anordnung ohne strom- bzw. energiebegrenzende Teiler bevorzugt. Beim Einsatz einer solchen Schaltung wird nach dem Ansprechen des Schaltelements, welches passiv aber auch aktiv ausgelöst werden kann, der Gesamtspannungsabfall des Ableiters na hezu ausschließlich durch den Kaltwiderstand und die Übertragerwicklung bestimmt.at an active ignition device an arrangement without current or energy-limiting divider is preferred. When using such a circuit is after the response of the Switching element, which can be activated passively but also actively, the total voltage drop of the arrester almost exclusively by the cold resistance and the transformer winding certainly.

Kleinere Impulsströme werden somit direkt über die Zündeinrichtung und ohne jegliche Belastung oder Einbindung der Funkenstrecke abgeleitet. Die Energie und die Höhe der Ströme, welche nicht zum Ansprechen der Funkenstrecke führen, können in einfacher Weise durch die Ansprechspannung der Teilfunkenstrecke, das Leistungsvermögen des Übertragers, durch ein Begrenzungselement, z.B. Varistor und Zündkreis, bzw. parallel zum Übertrager und durch die Gestaltung der Funkenstrecke selbst eingestellt werden.smaller pulse currents are thus directly over the ignition device and derived without any stress or involvement of the spark gap. The Energy and the height the streams, which do not lead to the response of the spark gap, in a simple manner by the response voltage of the partial spark gap, the capacity of the transformer, by a limiting element, e.g. Varistor and ignition circuit, or parallel to the transformer and be adjusted by the design of the spark gap itself.

Zusätzlich ergibt sich durch den Spannungsabfall über dem Kaltleiter, welcher durch den Kaltwiderstand und die Charakteristik des Kaltleiters bei unterschiedlichen Strömen bestimmt wird, die Möglichkeit der Steuerung des Ansprechens der Funkenstrecke, da bei einem zu geringen Spannungsabfall selbst bei der Zündung der Vorentladung die Funkenstrecke nicht gezündet werden kann.Additionally results through the voltage drop over the PTC thermistor, which by the cold resistance and the characteristic the PTC thermistor is determined at different currents, the possibility the control of the response of the spark gap, as at one low voltage drop even at the ignition of the pre-discharge the Spark gap not ignited can be.

Bei optimierter Abstimmung der Funkenstrecke und der Zündeinrichtung kann bei einer aktiven Zündeinrichtung sogar die Belastung der Funkenstrecke durch die Vorentladungen auf ein Minimum begrenzt werden.at optimized tuning of the spark gap and the ignition device can with an active ignition device even the load on the spark gap due to the pre-discharges a minimum be limited.

Bei höheren Impulsströmen wird infolge des höheren Energieeintrags und des höheren Spannungsabfalls die Funkenstrecke schneller gezündet, so daß der Spannungsabfall über dem Kaltleiter auf Werte unterhalb des Schutzpegels begrenzt bleibt.at higher pulse currents is due to the higher Energy input and higher Voltage drop the spark gap ignited faster, so that the voltage drop across the PTC thermistor remains limited to values below the protection level.

Bei TOV-Belastungen und gegebenenfalls vorhandenen Folgeströmen wird der Strom in die Zündeinrichtung durch den Kaltleiter unabhängig vom Ansprechen der Funkenstrecke selbsttätig begrenzt. Bei einigen dieser Beispiele kann, wie erläutert, auch die Kombination eines Kaltleiters mit einem Widerstand, einer Induktivität oder aber auch einem Varistor zur Vergrößerung des Regelbereichs von Vorteil sein.at TOV loads and possibly existing downstream currents the current in the ignition device through the thermistor independent of Activation of the spark gap automatically limited. For some of these Examples can, as explained, also the combination of a PTC thermistor with a resistor, a inductance or even a varistor to increase the control range of advantage be.

Insbesondere bei einer aktiven Zündung der Funkenstrecke, wie in 4 gezeigt, ist zu beachten, daß die Sekundärwicklung des Übertragers und die Impedanz Z3 bzw. auch des Varistors und ein eventuell vorhandenes Schaltgerät, z.B. ein Gasableiter, auch durch einen Teilstrom nach dem Zünden der Vorentladung zwischen einer der Hauptelektroden und der Hilfselektrode stark belastet werden kann. Diese Belastung steigt insbesondere bei langen Verzugszeiten bis zum Zünden der Funkenstrecke zwischen den Hauptelektroden 1 und 2 an. Besonders kritisch für diese Bauelemente sind jedoch solche Belastungen, bei denen zwar die Vorentladung gezündet wird, jedoch die Hauptfunkenstrecke nicht durchzündet. In solchen Fällen kann insbesondere bei erhöhten Spannungen der Strom auch von vorhandenen Varistoren oder Schaltgeräten nicht beherrscht werden und die eingesetzten Bauelemente der Zündeinrichtung würden überlastet. Als Schutzmöglichkeit bieten sich hier neben der Einbindung eines weiteren Kaltleiters auch der Einsatz einer Kapazität, z.B. als Z3, an. Durch die Kapazität wird der mögliche Stromfluß über die Sekundärseite des Übertragers begrenzt. Die Einbindung einer solchen Kapazität stellt jedoch mit Blick auf die erforderlichen Energien zum Zünden der Funkenstrecke keine Einschränkung dar.In particular, with an active ignition of the spark gap, as in 4 shown, it should be noted that the secondary winding of the transformer and the impedance Z3 or the varistor and a possibly existing switching device, such as a gas arrester, by a partial stream after the ignition of the Pre-discharge between one of the main electrodes and the auxiliary electrode can be heavily loaded. This load increases especially with long delay times until the ignition of the spark gap between the main electrodes 1 and 2 at. However, particularly critical for these components are those loads in which, although the preliminary discharge is ignited, but does not ignite the main spark gap. In such cases, especially at elevated voltages, the current can not be controlled by existing varistors or switching devices and the components of the ignition device used would be overloaded. In addition to the inclusion of a further PTC thermistor, the use of a capacitance, for example as Z3, offers itself here as a protection option. The capacity limits the possible current flow through the secondary side of the transformer. However, the inclusion of such a capacity is not limiting in view of the energies required to ignite the spark gap.

Beim Einsatz eines Kaltleiters innerhalb von Zündeinrichtungen ergibt sich eine weitere vorteilhafte Möglichkeit der Steuerung des Verhaltens der Überspannungs-Schutzanordnung.At the Use of a PTC thermistor within ignition devices results another advantageous option the control of the behavior of the surge protective device.

Die Erhöhung des Widerstandswerts eines Kaltleiters kann durch eine von außen einwirkende Erwärmung bewirkt werden. Durch eine zielgerichtete Erwärmung des Kaltleiters, z.B. durch den Einsatz bei höheren Umgebungstemperaturen bzw. durch eine Heizwicklung oder ähnliches, kann die Empfindlichkeit der Zündeinrichtung auch unabhängig von Überspannungen eingestellt werden. Durch eine weitere, drastische künstliche Überhitzung besteht darüber hinaus die Möglichkeit, die Zündeinrichtung quasi zu passivieren, wodurch sich die Ansprechspannung des Ableiters bis auf die natürliche Ansprechspannung der Funkenstrecken zwischen den beiden Hauptelektroden 1 und 2 erhöht.The increase in the resistance of a PTC thermistor can be effected by an externally applied heating. By a targeted heating of the PTC thermistor, for example by use at higher ambient temperatures or by a heating coil or the like, the sensitivity of the ignition device can also be adjusted independently of overvoltages. By a further, drastic artificial overheating, moreover, there is the possibility of quasi passivating the ignition device, whereby the response voltage of the arrester except for the natural response voltage of the spark gaps between the two main electrodes 1 and 2 elevated.

Claims (3)

Überspannungs-Schutzanordnung mit einer Funkenstrecke als Grobschutzelement, wobei die Funkenstrecke zwei Hauptelektroden (1, 2) und mindestens eine Hilfselektrode (3) umfaßt und die Hilfselektrode (3) mit einer als Feinschutz wirkenden Zündeinrichtung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung mindestens einen nichtlinearen temperaturabhängigen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten, nämlich einen Kaltleiter (4) welcher bei Belastung seinen Kaltwiderstand ohne Zerstörung um mindestens das 5-fache erhöhen kann und bezüglich der Impulsströme bis zu mehreren 100 A standfest ist, aufweist und der Kaltleiter (4) derart verschaltet ist, daß durch die Widerstandserhöhung desselben das Ansprechen, die Empfindlichkeit sowie das Zünd- und Löschverhalten der Funkenstrecke gezielt eingestellt wird, wodurch neben dem Selbstschutz bzw. dem Schutz der Zündeinrichtung auch eine belastungs- und/oder temperaturabhängige Abstimmung der Funktionsweise des Feinschutzes, d. h. der Zündeinrichtung, und des Grobschutzes, d. h. der Funkenstrecke, innerhalb der Überspannungsschutzanordnung bei minimalem Verschleiß erreicht wird, wobei hierfür die Trennstrecke (8) zwischen der Hilfselektrode (3) und der Hauptelektrode (2) als spannungsabhängiger Schalter dient sowie der Kaltleiter (4) ausschließlich direkt oder in Reihe mit einem Gasableiter an der Hilfselektrode (3) und direkt an der Hauptelektrode (1) angeschlossen ist, so daß dann, wenn die Spannungsbelastung der Schutzanordnung (7) zwischen deren Eingangspotentialen (5; 6) die Anspruchspannung der Trennstrecke zwischen den Hauptelektroden (1; 2) erreicht, eine Vorentladung zwischen der Hauptelektrode (2) und der Hilfselektrode (3) zündet mit der Folge einer deutlichen Reduzierung der Spannung über der Schutzanordnung (7), wobei dieser Spannungsabfall durch den Kaltwiderstand des Kaltleiters (4) und die Höhe des Stromes durch diesen bestimmt ist. Overvoltage protection arrangement with a spark gap as coarse protection element, the spark gap comprising two main electrodes ( 1 . 2 ) and at least one auxiliary electrode ( 3 ) and the auxiliary electrode ( 3 ) is in connection with an ignition device acting as a fine protection, characterized in that the ignition device at least one non-linear temperature-dependent resistor having a positive temperature coefficient, namely a PTC thermistor ( 4 ) which can increase its cold resistance without destruction by at least 5-fold under load and with respect to the pulse currents up to several 100 A is stable, and the PTC thermistor ( 4 ) Is connected in such a way that the response, the sensitivity and the ignition and extinguishing behavior of the spark gap is set by the increase in resistance, which in addition to the self-protection or the protection of the ignition and a load and / or temperature-dependent tuning of the operation of the fine protection , ie the ignition device, and the coarse protection, ie the spark gap, within the overvoltage protection arrangement is achieved with minimal wear, for this purpose, the separation distance ( 8th ) between the auxiliary electrode ( 3 ) and the main electrode ( 2 ) serves as a voltage-dependent switch and the PTC thermistor ( 4 ) exclusively directly or in series with a gas discharge tube on the auxiliary electrode ( 3 ) and directly on the main electrode ( 1 ) is connected, so that when the voltage load of the protective device ( 7 ) between their input potentials ( 5 ; 6 ) the claim voltage of the separation distance between the main electrodes ( 1 ; 2 ), a pre-discharge between the main electrode ( 2 ) and the auxiliary electrode ( 3 ) ignites with the result of a significant reduction in the voltage across the protective device ( 7 ), this voltage drop being due to the cold resistance of the PTC thermistor ( 4 ) and the amount of current through it is determined. Überspannungs-Schutzanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur externen, von außen vorgebbaren thermischen Beeinflussung des Kaltleiters.Surge protection order according to claim 1, characterized by a device for external, from the outside predeterminable thermal influence of the PTC thermistor. Überspannungs-Schutzanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizwicklung vorgesehen ist, um die Eigenschaften des Kaltleiters (4) und damit der Zündeinrichtung mittelbar zu steuern.Overvoltage protection arrangement according to Claim 2, characterized in that a heating winding is provided in order to reduce the properties of the PTC thermistor ( 4 ) and thus indirectly control the ignition device.
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