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EP1338064A2 - Kompaktanordnung für mehrpolige sto stromfeste überspannungsableiter sowie gekapselter überspannungsableiter hierfür - Google Patents

Kompaktanordnung für mehrpolige sto stromfeste überspannungsableiter sowie gekapselter überspannungsableiter hierfür

Info

Publication number
EP1338064A2
EP1338064A2 EP01990442A EP01990442A EP1338064A2 EP 1338064 A2 EP1338064 A2 EP 1338064A2 EP 01990442 A EP01990442 A EP 01990442A EP 01990442 A EP01990442 A EP 01990442A EP 1338064 A2 EP1338064 A2 EP 1338064A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
compact arrangement
surge arrester
housing
encapsulated
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP01990442A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1338064B1 (de
Inventor
Georg Wittmann
Edmund ZÄUNER
Peter Zahlmann
Arnd Ehrhardt
Bernhard Krauss
Michael Waffler
Stefan Hierl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dehn SE and Co KG
Original Assignee
Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE2000158977 external-priority patent/DE10058977B4/de
Priority claimed from DE2001118210 external-priority patent/DE10118210B4/de
Priority claimed from DE10125941A external-priority patent/DE10125941B4/de
Application filed by Dehn and Soehne GmbH and Co KG filed Critical Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Priority to EP07111104.1A priority Critical patent/EP1833130B1/de
Publication of EP1338064A2 publication Critical patent/EP1338064A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1338064B1 publication Critical patent/EP1338064B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/06—Mounting arrangements for a plurality of overvoltage arresters

Definitions

  • the invention relates to a compact arrangement for multi-pole surge current-resistant surge arresters with internally wired, encapsulated spark gaps arranged essentially parallel in a housing, the spark gaps having opposite, protruding contact surfaces which are connected to external connection terminals and internal contact rails or bridges, and with an electronic control or trigger circuit located on a wiring carrier, according to the preamble of patent claim 1, and an encapsulated surge arrester, in particular for use in such a compact arrangement according to the preamble of patent claim 19.
  • Multi-pole surge arresters which are surge-proof up to 100 kA and which contain several encapsulated spark gaps in one housing, but not in a 3 + 1 circuit.
  • the trigger circuit or a control circuit is to be integrated in the housing, the electrical connection points having to be designed with a view to the assembly and production expenditure.
  • N-PE spark gaps are used to protect against overvoltages between the N and PE conductors. These spark gaps must have a very high surge current discharge capability up to 100 kA 10 / 350 ⁇ s, especially for protection against direct lightning strikes.
  • Encapsulated spark gaps with such a power are known for example from DE 196 04 947 Cl, DE 198 18 674 AI or DE 298 10 937 Ul. These spark gaps have a protection level of> 2.5kV.
  • spark gaps with lower protection levels are required in certain applications.
  • the use of trigger circuits is expedient to meet these requirements.
  • Powerful N-PE spark gaps, which also have an additional effective trigger electrode with consistently high performance, are not yet available.
  • the high current load, the associated high material burn-up, the high dynamic loads caused by current forces, pressure, energy and temperature place considerable structural demands on encapsulated arresters.
  • Encapsulated spark gaps with a coaxial electrode arrangement are previously known from US Pat. No. 3,849,704, but also from DE 198 17 063 AI.
  • the electrode spacing increases with increasing distance from the rollover point.
  • the aim here is to achieve an arc hike with an arc extension to increase the extinguishing capacity in the case of line follow current.
  • the extension of the arc inevitably leads to higher energy conversions and higher temperature and pressure loads that are unnecessary and also undesirable, particularly with N-PE spark gaps.
  • the overvoltage protection elements cited also have no third electrode for triggering.
  • the prior art cited above also shows no expansion spaces in which the heated gas can be effectively cooled after or during the load.
  • such a measure is very important, in particular in the case of encapsulated N-PE spark gaps, since the pressure load, the arc tension and thus the energy conversion and the temperature load can be kept to a minimum.
  • an overvoltage protection device which has coaxial main electrodes which can be triggered.
  • the electrodes are connected from the same side in order to bring about a directed movement of the arc to a baffle plate within the spark gap.
  • the extension of the arc is not expedient for N-PE spark gaps.
  • the known spark gap has no suitable expansion spaces which allow the hot gases to cool down. The resulting high pressure thus causes an undesirable increase in the arc voltage and stresses the housing of the spark gap unnecessarily in mechanical terms.
  • the pressure load can only be reduced through large outlet openings, which are already effective when arcing occurs. However, there is a risk of undesired leakage of electrically conductive gases.
  • DE-AS 12 82 153 presents a spark gap which has a so-called expansion and reflection space.
  • the reflection space should press the arc into the expansion space through the pressure that arises when the arc is ignited, in order to protect the ignition point against excessive burn-up and on the other hand the arc to extend, so that the extinguishing behavior of the spark gap is improved.
  • PE arrester can be used in a compact arrangement.
  • the surge arrester should meet the essential requirements, namely a high insulation capacity and a very high surge current discharge capacity, and there should be the possibility of using a third electrode
  • a housing has a trough shape with internal partition walls, the housing chambers formed in this way receiving the individual spark gaps and the respective connection terminals.
  • An insulating plate is provided on the housing trough which is open at the top and has openings into which spring contact elements are inserted.
  • the wiring carrier for the electronic control or trigger circuit is located above the insulating plate, the spring contacts establishing an electrical connection between contact points on the underside of the wiring carrier on the one hand and the outer jacket of one of the spark gaps on the other.
  • the wiring carrier is preferably a copper-clad printed circuit board, the contact points on the underside of this printed circuit board being designed as solder pads of larger area.
  • the printed circuit board comprises lateral, preferably cranked connection lugs, which can be electrically and mechanically connected to the inner contact rails, which are located in the respective housing chambers.
  • the underside of the insulating plate preferably has sleeve-like extensions in the area of the openings, which are cut at an angle to the longitudinal axis, so that on the one hand the spring contact elements are secured against falling down and on the other hand a conductive section of the latter is exposed.
  • the sleeve-like extension is closed in order to accommodate preferably used cylindrical compression springs, which on both sides of the respective openings, i.e. protrude upwards and downwards over the gate.
  • the chamfer of the sleeve-like extensions is in the form of a segment of a circle and is complementary to the cylindrical spark gap housing.
  • at least one further locking extension is formed on the insulating plate, which is adapted to the shape of the housing with its side oriented toward the respective spark gap, so that the insulating plate adjusts itself when it is put on, which further simplifies the assembly effort.
  • the top of the insulating plate has molded spacer cams that are supported against the underside of the circuit board. This minimizes unwanted force effects on the soldering points of the electronic components on the circuit board and undesired voltages and forces on the circuit board. In this sense, the distance cams are arranged distributed over the outer circumference of the top of the insulating plate.
  • the housing and the insulating plate are preferably plastic injection molded parts, i.e. in particular the insulating plate with the sleeve-like extensions and the distance cams is in one piece.
  • a proposed wiring level swap bridge for a 3 + 1 circuit has an essentially Z-shape with two short, oppositely directed and one longer connecting leg, the attachment and electrical
  • the longer connecting leg of the wiring level swap bridge can be provided with an insulation jacket.
  • Fitting bores or cutouts are made in the short legs, which correspond to the external dimensions of the respective projecting contact surfaces of the spark gap. Furthermore, the material thickness of at least the short legs is substantially the same or a small amount less than the height of the contact surface projection of the respective spark gap.
  • the wiring level swap bridge is then arranged in the outer housing of the surge arrester so that the long leg runs in the space between two of the spark gaps or between two chambers.
  • the contact rails required for this purpose are designed as metallic angle elements in one embodiment of the invention, a first angle leg being non-positively connected to the respective projecting contact surface of the spark gap and a positive fit being provided in the housing via this leg.
  • a second angle leg receives the external terminals mentioned or is used to attach them.
  • the first angle leg of the contact rails is connected via a screw connection to the respective contact surface of the spark gap, the bore provided there having an internal thread being used for this.
  • the screw connection also serves to secure the respective short legs of the wiring level swap bridge. Accordingly, there is no further screw connection or a similar contacting measure for changing the wiring level, e.g. across the contact rails, necessary.
  • one of the contact rails connects three of the four spark gaps on one of the long sides of the housing.
  • the contact rail provided on the opposite longitudinal side of the housing is designed either as a single rail per spark gap or as a contact rail which has insulating sections.
  • This contact rail which has individual contact rails or the insulating sections, receives the phase or neutral conductor terminals.
  • a further contact rail is provided with at least one outer terminal, which is connected to the fourth spark gap.
  • the wiring level swap bridge extends between the third phase spark gap and the neutral conductor spark gap and is electrically contacted there accordingly.
  • the wiring level swap bridge preferably consists of a conductive flat material, in particular copper.
  • chambers formed in the housing accommodate the spark gaps, the longitudinal sides of the housing comprising grooves or slots which serve to guide and fasten the contact rails.
  • One of the chamber walls can be designed to receive at least a portion of the wiring level swap bridge.
  • tongue-like features or projections are arranged or provided, which in the assembled state form a counter-bearing directed toward the respective first angle leg of the contact rail, so that extension forces of the wiring level swap bridge occurring during surge current flow can be safely absorbed.
  • the swap body is arranged in such a way that electrical forces caused by current flow cancel each other out in the sense of compensation, which represents a further essential advantage of the invention.
  • the insulating plate not only fulfills the task of electrical insulation, but also serves as
  • Carrier element of preferably cylindrical compression springs which serve for the electrical contacting or connection of the control or trigger circuit with the spark gaps located in the first level.
  • An outer cover then completes the overall arrangement and ensures contact safety and protection of the assembly.
  • the surge arrester further developed according to the invention is based on a coaxial construction of at least partially overlapping metallic main electrodes which have oppositely directed connections.
  • the main electrodes enclose an arc combustion chamber in connection with at least one insulation part.
  • at least one of the main electrodes has an inner expansion space and a trigger electrode, which preferably runs radially or axially rotationally symmetrically, is provided in the region of the insulation part.
  • the first main electrode is preferably designed as a rod electrode with a cavity, the latter being in communication with the arc combustion chamber via openings on the flow side.
  • connection area of the second, hollow cylindrical outer main electrode there is another expansion space.
  • the expansion spaces can have a minimized pressure compensation opening, which is preferably formed in the area of the connections.
  • the rod electrode is centered and held with its end remote from the connection via a further insulation part within the surrounding, second main electrode.
  • the second insulation part has return flow channels to the expansion space of the second main electrode.
  • Both expansion spaces can be connected on the flow side by at least one insulating channel.
  • a respective response voltage can be predetermined in a targeted manner by varying the radial distance between the coaxially arranged, partially overlapping electrodes.
  • At least one of the electrodes has a shoulder facing the arc combustion chamber or a step for a staggered response behavior and reliable extinguishing capacity even if the triggering fails.
  • the main electrodes can have groove-shaped contours, webs and / or cams to minimize burn-off on their surface facing the arc combustion chamber.
  • the second main electrode surrounding the first main electrode can represent an essential part of the encapsulation.
  • the first and / or second insulation part can have at least one peripheral web to support air breakdowns.
  • an extinguishing gas filling is preferably provided.
  • the overall arrangement has a high insulation capacity with a correspondingly high surge current discharge capacity and is therefore particularly intended for use as an N-PE spark gap.
  • Figure 1 is a view of the trough-like housing with individual chambers and spark gaps located therein as well as the not yet finally positioned insulating plate.
  • FIG. 3 shows a plan view of a multipole surge arrester with recognizable spark gaps, contact rails and the wiring level swap bridge;
  • Fig. 5 is a view of the underside of the circuit board of the control or trigger circuit with solder island contact points.
  • FIG. 6 shows a sectional illustration through a surge arrester with a coaxial electrode structure
  • Fig. 7 is a similar representation as disclosed in Fig. 6, but with a gradation of an inside of the second Main electrode to create a staggered response;
  • FIG. 8 shows a sectional illustration of a surge arrester with a stepped design of the second main electrode for reducing the distance in the entire arc combustion chamber and with an additional radial insulation section for reducing the erosion, in particular of the trigger electrode;
  • FIG. 9 shows a sectional illustration of a surge arrester with a trigger electrode which is arranged adjacent to the second main electrode in the axial direction.
  • An insulating plate 25 which has a plurality of sleeve-like extensions 26 on its underside, is placed on the upwardly open housing trough. These sleeve-like extensions serve to receive a cylindrical compression spring 27 (see also FIG. 2).
  • the sleeve-like extensions 26 are cut or cut out in a segment of a circle, as a result of which part of the cylindrical compression spring 27 is exposed.
  • the lower end portion 28 of the sleeve-like extensions 26 is closed, thereby preventing the respective cylindrical compression springs 27 from falling out downwards.
  • the chamfer of the sleeve-like extensions 26 is designed like a segment of a circle and is complementary to the cylindrical spark gap housing.
  • at least one further locking extension 29 is formed on the underside of the insulating plate 25. Further extensions 30 in the edge region of the underside of the insulating plate secure it against undesired displacement.
  • the aforementioned printed circuit board 33 is to be arranged above the insulating plate 25, the upper ends of the cylindrical compression springs 27 coming into contact with specially designed solder contact points on the underside of the printed circuit board, so that an electrical connection to the spark gaps is ensured.
  • the diameter of the contact points 34 is equal to or larger than the diameter of the cylindrical compression springs or the upper end of this contact spring 27.
  • the typical flat conical shape of a soldering point in connection with the flexibility of the respective cylindrical compression spring leads to one
  • FIG. 5 which also shows the connecting tabs 32 arranged on the side.
  • FIG. 3 The practical implementation of a multi-pole surge current-proof surge arrester in a 3 + 1 circuit can be seen in FIG. 3.
  • the individual surge arresters 1 to 4 are located in individual chambers 5 of the plastic housing, the contact rail 7 being provided on one of the longitudinal sides of the housing and electrically connecting the surge arresters 1 to 3.
  • Individual contact rails 8 to 11 are provided on the opposite side of the housing 6. These individual contact rails each take a pair of outer terminals 12 (see also Fig. 4).
  • the contact rail 7 or the individual contact rails 8 to 11 are electrically connected to a projecting contact surface 14 of the respective spark gaps 1 to 4 via a screw which is received by a bore with an internal thread in the projecting contact surface 14.
  • the necessary wiring level swap bridge 15 which has an essentially Z-shape, is located with its longer connecting leg between the spark gap arresters 3 and 4.
  • a shape 16 is provided in the corresponding chamber partition wall 17 for guiding at least the long leg of the wiring level swap bridge 15.
  • a fitting hole is made in the short leg 18 of the wiring level swap bridge 15, which is matched to the outer dimensions of the projecting contact surface 14 of the respective conductor 1 to 4.
  • the respective short leg 18 can be brought into positive engagement with the projecting contact surface 14, the Final fixing is then carried out with the aid of a corresponding contact rail, as is evident in the lower part of the figure in FIG. 4.
  • the material thickness of at least the short legs 18 is substantially equal to or less than the height dimension of the contact surface projection 14 of the respective spark gap 1 to 4.
  • the wiring level swap bridge 15 preferably consists of a flat copper material which can be provided with an insulation sheath 19 (see FIG. 4) at least in a partial area.
  • the contact rail 7, but also the individual contact rails 8 to 11, are designed as metallic angle elements, a first angle leg 20 being non-positively connected to the respective projecting contact surface 14 of the respective spark gap. Via this leg 20, a form fit or a corresponding hold in the housing 6 can be achieved at the same time, which has corresponding grooves or similar recesses for this.
  • a second angle leg 21 carries the connecting terminals 12.
  • the first angle leg 20 is via a screw connection
  • a third tongue angle leg 24 (see upper part of FIG. 4) serves as a cable fastening pressure plate. This third tongue angle leg 24 is essentially opposite the second angle leg 21.
  • FIGS. 6-9 are based on a first main electrode 41 and a second main electrode 42, the electrodes in the regions 45 having an electrical connection.
  • This connection can be realized for example by means of a screw connection.
  • the first main electrode is preferably designed as a rod electrode, which has a cavity 47 in the interior. This cavity 47 represents an internal expansion space.
  • the cavity 47 is connected to the arc combustion chamber 48 by at least one opening 49.
  • the first main electrode 41 projects partially into the tubular region of the second main electrode 42 in a coaxial arrangement. Specifically, this overlap area represents the desired coaxial structure.
  • an insulation part 44 between the first main electrode 41 and the second main electrode 42. This insulation part 44 then simultaneously delimits the arc combustion chamber 48 in the axial direction.
  • the insulating part 44 preferably has suitable openings or through-flow channels 410, so that an additional cavity 47 is connected to the arc combustion chamber 48 within the second main electrode 42.
  • a (first) insulation part 43 is arranged between the first main electrode 41 and the open end of the main electrode 42.
  • a solution in which the encapsulation takes place outside the main electrode arrangement and in which the arc chamber is not directly delimited by insulation parts is also within the scope of the invention.
  • the insulation part 43 now has an additional third electrode 46 for triggering the main section between the first and second main electrodes.
  • This electrode or a plurality of electrodes 46 can be arranged in a rod-shaped, pin-shaped, but also ring-shaped manner.
  • a disc electrode is used which is aligned coaxially with the first and second main electrodes.
  • the spark gap described is preferably pressed or screwed with additional insulation in a pressure-resistant metal housing.
  • the force is applied in the direction of the axis of symmetry.
  • these parts extend in the radial direction from the axis of symmetry. In this way it is ensured that an influence on the response voltage of the spark gap remains low both by the joining process and by thermal stress on the insulation parts under pressure.
  • the arc 100 then ignites between the main electrodes 41 and 42.
  • the arc 100 is formed by means of a sliding discharge along the insulation paths 43 or 44 or else by an air breakdown between the main electrodes 41 and 42nd
  • the arc 100 is located in the arc combustion chamber 48 and can rotate around the first main electrode 41 in accordance with the coaxial arrangement within this chamber.
  • an overpressure arises within the combustion chamber 48 due to the heating of the gases present. This overpressure would lead to an increased mechanical load on the parts and, in addition, an increase in the arcing voltage, which leads to an unnecessarily high energy conversion within the spark gap and thus also to high thermal loads.
  • the expanding gas is provided with at least one additional cavity 47 as an expansion space within the spark gap, which is not directly exposed to the arc. After ignition of the arc, the heated gas can flow out into the expansion chamber 47 via the openings or channels 49 or 410 mentioned. Due to the large volume there, the large heat capacity and the large surface area of the metal electrodes, the heated gas within these cavities is immediately cooled and relaxed. The pressure increase, the arc burning voltage and the energy conversion within the combustion chamber are thus kept to a minimum.
  • Such a mode of operation can also be implemented with two completely independent and separate combustion chambers.
  • Fig. 8 shows a similar arrangement as Fig. 7, but here the paragraph or the step is extended so far that there is a significant reduction in the distance in the entire arc combustion chamber 48 between the first and second main electrodes 41/42.
  • An additional axial insulation section 413 also reduces the erosion on the insulation part 43 and the trigger electrode 46, since direct contact of these parts with the arc 100 can be avoided.
  • this insulation section 413 can also be provided independently of the step 412 as in an embodiment according to FIG. 6.
  • FIG. 9 An arrangement in which the trigger electrode 46 is arranged downstream of the second main electrode 42 in the axial direction is shown in FIG. 9.
  • This arrangement ensures both the protection of the trigger electrode against excessive burn-up and a reduction in the response voltage without triggering. Furthermore, the trigger energy required can be reduced to a minimum with this arrangement.
  • the ignition spark which arises when the trigger circuit triggers between the trigger electrode 46 and the second main electrode 42 can in particular contact the first main electrode 41 when the insulation part 414 projects minimally into the combustion chamber 48 and the distance between the main electrodes 41 and 42 is shorter. As a result, the insulation gap between the main electrodes 41 and 42 is bridged suddenly and the trigger energy is limited to a minimum.
  • partial insulation of the main electrode 41 within the combustion chamber 48 along the axis of symmetry and adjacent to the insulation parts 43 and 44 can be provided to protect against the signs of burn-off on the respective ones Isolation parts or on the trigger electrode may be useful.
  • one or more circumferential contours e.g. can be formed or inserted as grooves or attached webs.
  • Air breakthroughs or to control the combustion behavior can be realized.
  • Insulation parts 43 and 44 may additionally be provided with at least one peripheral web (not shown) projecting into combustion chamber 48.
  • cylindrical compression spring 28 lower end portion of the sleeve-like extension

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kompaktanordnung für mehrpolige stossstromfeste Überspannungsableiter mit in einem Gehäuse im wesentlichen parallel angeordneten, intern verdrahteten gekapselten Funkenstrecken, wobei die Funkenstrecken gegenüberliegende, hervostehende Kontaktflächen aufweisen, die mit äusseren Anschlussklemmen sowie inneren Kontaktschienen oder brücken verbunden sind, und mit einer elektronischen, auf einem Verdrahtungsträger befindlichen Ansteuer- oder Triggerschaltung. Das Gehäuse ist mit Trennwänden versehen und besitzt eine Wannenform, wobei die derart gebildeten Gehäusekammern die Funkenstrecken und die Anschlussklemmen aufnehmen. Auf der nach oben offenen Gehäusewanne ist eine Isolierplatte vorgesehen, welche Öffnungen aufweist, in die Federkontaktelemente eingesetzt sind. Weiterhin befindet sich oberhalb der Isolierplatte der Verdrahtungsträger, wobei die Federkontaktelemente eine elektrische Verbindung zwischen Kontaktpunkten an der Unterseite des Verdrahtungsträgers und dem Mantel jeweils einer der Funkenstrecken schaffen. Weiterhin betrifft die Erfindung einen gekapselten Überspannungsableiter mit einer Funkenstreckenanordnung, umfassend zwei koaxial zueinander liegende, sich mindestens teilweise überlappende metallische Hauptelektroden mit entgegengesetzt gerichteten Anschlüssen, wobei die Hauptelektroden in Verbindung mit mindestens einem Isolationsteil einen Lichtbogenbrennraum bilden. Erfindungsgemäss weist mindestens eine der Hauptelektroden einen inneren Expansionsraum auf und es ist mindestens im Bereich eines äusseren Isolationsteils eine vorzugsweise radial oder axial rotationssymmetrisch verlaufende Triggerelektrode vorgesehen.

Description

Kompaktanordnung für mehrpolige stoßstromfeste Uberspannungsableiter sowie gekapselter Uberspannungsableiter hierfür
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Kompaktanordnung für mehrpolige stoßstromfeste Uberspannungsableiter mit in einem Gehäuse im wesentlichen parallel angeordneten, intern verdrahteten, gekapselten Funkenstrecken, wobei die Funkenstrecken gegen- überliegende, hervorstehende Kontaktflächen aufweisen, die mit äußeren Anschlußklemmen sowie inneren Kontaktschienen oder -brücken verbunden sind, und mit einer elektronischen, auf einem Verdrahtungsträger befindlichen Ansteuer- oder Triggerschaltung, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einen gekapselten Uberspannungsableiter, insbesondere zum Einsatz in einer solchen Kompaktanordnung gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 19.
Mehrpolige Uberspannungsableiter, die bis zu 100 kA stoßstrom- fest sind und die in einem Gehäuse mehrere gekapselte Funkenstrecken, allerdings nicht in 3+1-Schaltung, enthalten, sind bekannt.
Bei einer sogenannten 3+1-Schaltung werden die Außenleiter Ll, L2, L3 gegen N und der N-Leiter wiederum gegen PE geschaltet. Bei derartigen Ausführungsformen von mehrpoligen Überspan- nungsableitern in einem Gehäuse ist also ein interner Verdrahtungsebenen-Wechsel dann erforderlich, wenn alle Leiter (Ll, L2, L3 und N) von einer Seite ausgeschlossen werden sollen. Wird eine solche interne Verdrahtung durch eine zusätzliche Brücke realisiert, sind mindestens zwei weitere Schraub- oder Schweißverbindungen zur elektrischen Kontaktierung erforderlich. Aufgrund der Tatsache, daß eine derartige Brücke einer sehr hohen mechanischen Belastung bei den erwähnten möglichen Stoßströmen bis in den Bereich um 100 kA ausgesetzt ist, muß für eine entsprechende Dimensionierung und mechanische Ausführung Sorge getragen werden.
Ein weiteres Problem bei den Ausführungsformen von mehrpoligen Abieitern mit Verdrahtungsebenen-Wechsel besteht darin, daß nach Möglichkeit kein zusätzlicher Bauraum für die Brücke selbst in Anspruch genommen werden soll, um die Außenabmessungen des Gehäuses nicht zu verändern bzw. um Standardge- häuse einzusetzen, die auch für andere Applikationen geeignet sind.
Ebenso ist aus Gründen der Bauraumminimierung die Triggerschaltung bzw. eine Ansteuerschaltung im Gehäuse zu integrieren, wobei die elektrischen Anschlußstellen mit Blick auf den Montage- und Fertigungsaufwand auszubilden sind.
In Niederspannungsnetzen werden zum Schutz vor Überspannungen zwischen dem N- und PE-Leiter sogenannte N-PE-Funkenstrecken eingesetzt. Diese Funkenstrecken müssen insbesondere zum Schutz bei direktem Blitzeinschlag über ein sehr hohes Stoßstromableitvermögen bis hin zu 100 kA 10/350μs verfügen.
Gekapselte Funkenstrecken mit einem derartigen Leistungsver- mögen sind beispielsweise aus der DE 196 04 947 Cl, DE 198 18 674 AI oder DE 298 10 937 Ul vorbekannt. Diese Funkenstrecken verfügen über einen Schutzpegel von > 2,5kV.
In bestimmten Anwendungsfällen sind jedoch Funkenstrecken mit niedrigeren Schutzpegeln erforderlich. Zur Realisierung dieser Anforderungen ist der Einsatz von Triggerschaltungen zweckmäßig. Leistungsfähige N-PE-Funkenstrecken, die auch eine zusätzliche wirksame Triggerelektrode bei gleichbleibend hohem Leistungsvermögen aufweisen, stehen noch nicht zur Verfügung. Die hohe Strombelastung, der damit verbundene hohe Materialabbrand, die hohen dynamischen Belastungen durch Stromkräfte, Druck, Energie und Temperatur stellen erhebliche konstruktive Anforderungen bei gekapselten Abieitern.
Uberspannungsableiter mit koaxialen Elektrodenanordnungen, die aufgrund der gegebenen Rotationssymmetrie fertigungsseitig von Vorteil sind, wurden beispielsweise in der EP 0 840 413 AI oder EP 0 771 055 AI offenbart. Dort ist eine Elektrode beidseitig isoliert durch ein Rohr geführt, welches gleichzeitig die äußere Elektrode und den Gehäusemantel darstellt. Das Einbringen einer zusätzlichen Triggerelektrode ist nicht oder nur erschwert möglich. Darüber hinaus würde eine zusätzliche Elektrode unmittelbar in dem Brennbereich des Licht- bogens angeordnet sein und somit das Brennverhalten des Lichtbogens beeinflussen und einem starken Abbrand unterliegen. Gemäß DE 35 28 556 AI oder EP 0 242 688 Bl werden koaxiale Elektrodenanordnungen durch ein einseitiges Hineinragen einer Stabelektrode in eine Rohrelektrode gebildet. Bei den zitier- ten Lösungen ist das Einbringen einer dritten Elektrode nicht vorgesehen und auch nur schwer zu realisieren. Des weiteren besteht bei der Zündung von insbesondere stromstarken bzw. lang andauernden Lichtbögen die Gefahr, daß diese aus dem koaxialen Elektrodenbereich austreten und die Kapselung der Funkenstrecke nachhaltig schädigen. Vorhandene Hohlräume außerhalb des bevorzugten Brennraums können nicht zur Druckentlastung oder als Expansionraum genutzt werden, da die Wärmeabgabe an das Isolationsmaterial der Gehäusewand äußerst ineffektiv ist.
Aus der US 3,849,704, aber auch der DE 198 17 063 AI sind gekapselte Funkenstrecken mit koaxialer Elektrodenanordnung vorbekannt.
Gemäß DE 198 17 063 AI nimmt der Elektrodenabstand mit zuneh- mender Entfernung von der Überschlagsstelle zu. Ziel ist es hier, eine Lichtbogenwanderung mit Lichtbogenverlängerung zur Erhöhung des Löschvermögens bei Netzfolgestrom zu erreichen. Die Verlängerung des Lichtbogens führt jedoch zwangsläufig zu höheren Energieumsätzen und stärkeren Temperatur- und Druck- belastungen, welche insbesondere bei N-PE-Funkenstrecken unnötig und darüber hinaus unerwünscht sind.
Ebenso wenig verfügen die zitierten Überspannungs-Schutzele- mente über eine dritte Elektrode zur Triggerung. Der oben zitierte Stand der Technik zeigt auch keine Expansionsräume, in welchen das aufgeheizte Gas nach bzw. auch während der Belastung effektiv abgekühlt werden kann. Eine solche Maßnahme ist jedoch insbesondere bei N-PE-Funkenstrecken in gekapselter Ausführung sehr wesentlich, da so die Druckbelastung, die Bogenspannung und somit der Energieumsatz und die Temperaturbelastung auf ein Mindestmaß begrenzt werden können.
Aus der DE 100 08 764 AI wiederum ist eine Überspannungs- Schutzeinrichtung bekannt, die koaxiale Hauptelektroden aufweist, welche triggerbar sind. Der Anschluß der Elektroden erfolgt von der gleichen Seite, um innerhalb der Funkenstrecke eine gerichtete Bewegung des Lichtbogens zu einer Prallplatte zu bewirken. Dies führt jedoch zu einer Verlängerung und Aufteilung des Lichtbogens, wodurch eine Löschung von Netzfolgeströmen unterstützt werden soll. Die Verlängerung des Lichtbogens ist, wie bereits dargelegt, für N-PE-Funkenstrecke nicht zweckmäßig. Weiterhin besitzt die bekannte Funkenstrecke keine geeigneten Expansionsräume, welche eine Abkühlung der heißen Gase ermög- liehen. Der entstehende hohe Druck bewirkt so eine unerwünschte Erhöhung der Lichtbogenspannung und beansprucht das Gehäuse der Funkenstrecke in mechanischer Hinsicht unnötig. Ein Reduzieren der Druckbelastung kann nur durch große Auslaßöffnungen erfolgen, welche schon bei der Lichtbogen- entstehung wirksam sind, realisiert werden. Dabei jedoch besteht die Gefahr eines unerwünschten Austritts von elektrisch leitenden Gasen.
Die DE-AS 12 82 153 stellt eine Funkenstrecke vor, die über einen sogenannten Expansions- und einen Reflexionsraum verfügt. Der Reflexionsraum soll durch den Druck, der bei der Lichtbogenzündung entsteht, den Lichtbogen gezielt in den Expansionsraum drücken, um einerseits die Zündstelle vor zu starkem Abbrand zu schützen und um andererseits den Lichtbogen zu verlängern, so daß das Löschverhalten der Funkenstrecke verbessert ist.
Aus dem Vorstehenden ist es daher zunächst Aufgabe der Erfindung, eine weitergebildete Kompaktanordnung für mehrpolige stoßstromfeste Uberspannungsableiter mit in einem Gehäuse im wesentlichen parallel angeordneten, intern verdrahteten gekapselten Funkenstrecken mit Triggerschaltung anzugeben, die auch für eine sogenannte 3+1-Schaltung verwendet werden kann und die in besonders kostengünstiger Weise herstellbar ist.
Die Lösung dieses Teiles der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einer Kompaktanordnung für mehrpolige stoßstromfeste Uberspannungsableiter nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1, wobei die Unteransprüche 2 - 18 mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten gekapselten Uberspannungsableiter mit einer
Funkenstreckenanordnung anzugeben, welcher insbesondere als N-
PE-Ableiter in einer Kompaktanordnung eingesetzt werden kann.
Der Uberspannungsableiter soll die wesentlichen Anforderungen, nämlich ein hohes Isolationsvermögen und ein sehr hohes Stoßstromableitvermögen erfüllen und es soll die Möglichkeit bestehen, mit Hilfe einer dritten Elektrode den
Uberspannungsableiter triggerbar auszuführen.
Die Lösung dieser Teileaufgabe der Erfindung erfolgt mit einem gekapselten Uberspannungsableiter nach den Merkmalen des Patentanspruchs 19, wobei die folgenden Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung wird von einem Gehäuse ausgegangen, das eine Wannenform mit inneren Trennwänden besitzt, wobei die derart gebildeten Gehäusekammern die einzelnen Funkenstrecken und die jeweiligen Anschlußklemmen aufnehmen. Auf der nach oben offenen Gehäusewanne ist eine Isolierplatte vorgesehen, welche Öffnungen aufweist, in die Federkontaktelemente eingesetzt sind. Weiterhin ist oberhalb der Isolierplatte der Verdrahtungsträger für die elektronische Ansteuer- oder Triggerschaltung befindlich, wobei die Federkontakte eine elektrische Verbindung zwischen Kontaktpunkten an der Unterseite des Verdrahtungsträgers einerseits und dem Außenmantel jeweils einer der Funkenstrecken andererseits herstellen.
Bevorzugt ist der Verdrahtungsträger eine kupferkaschierte Leiterplatte, wobei die Kontaktpunkte an der Unterseite dieser Leiterplatte als größerflächige Lotinseln ausgeführt sind.
Die Leiterplatte umfaßt seitliche, vorzugsweise gekröpfte Anschlußfahnen, welche mit den inneren Kontaktschienen, die sich in den jeweiligen Gehäusekammern befinden, elektrisch und mechanisch verbindbar sind. Hierdurch wird also nicht nur die gewünschte elektrische Kontaktierung, sondern auch eine mechanische Arretierung der Isolierplatte, enthaltend die Federkontaktelemente, erreicht. Gesonderte Befestigungsmittel für die Isolierplatte selbst können entfallen.
Die Isolierplattenunterseite weist im Bereich der Öffnungen vorzugsweise hülsenartige Fortsätze auf, welche unter einem Winkel zur Längsachse angeschnitten sind, so daß einerseits die Federkontaktelemente gegen Herausfallen nach unten gesichert sind und andererseits ein leitfähiger Abschnitt dieser freiliegt. Im nicht geschnittenen unteren Bereich ist der hülsenartige Fortsatz geschlossen, um bevorzugt eingesetzte zylindrische Druckfedern aufzunehmen, die beiderseits der jeweiligen Öffnungen, d.h. nach oben und nach unten über den Anschnitt frei- bzw. hervorstehen.
Wenn die gekapselten Funkenstrecken eine im wesentlichen zylindrische Form besitzen, ist der Anschnitt der hülsenartigen Fortsätze kreissegmentartig und komplementär zum zylindrischen Funkenstreckengehäuse ausgebildet. Den jeweiligen hülsenartigen Fortsätzen gegenüberliegend ist mindestens ein weiterer Arretierungsfortsatz an der Isolierplatte angeformt, welcher mit seiner zur jeweiligen Funken- strecke orientierten Seite an deren Gehäuseform angepaßt ist, so daß die Isolierplatte beim Aufsetzen sich selbst justiert, wodurch der Montageaufwand weiter vereinfacht ist.
Die Oberseite der Isolierplatte weist angeformte Distanznocken auf, die sich gegen die Unterseite der Leiterplatte abstützen. Unerwünschte Krafteinwirkungen auf die Lötstellen der elektronischen Bauelemente auf der Leiterplatte sowie unerwünschte Spannungen und Kräfte auf die Leiterplatte werden hierdurch minimiert. In diesem Sinne befinden sich die Distanznocken über den Außenumfang der Oberseite der Isolierplatte verteilt angeordnet .
Das Gehäuse und die Isolierplatte sind bevorzugt Kunststoff- Spritzgußteile, d.h. insbesondere die Isolierplatte mit den hülsenartigen Fortsätzen und den Distanznocken ist einstückig.
Eine vorgesehene Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke für eine 3+1-Schaltung weist eine im wesentlichen Z-Form mit zwei kurzen, entgegengesetzt gerichteten und einem längeren Verbin- dungsschenkel auf, wobei die Befestigung und elektrische
Kontaktierung über eine Passung, im wesentlichen lediglich auf Formschluß basierend, realisiert ist.
Vorhandene hervorstehende Kontaktflächen an den Funkenstrecken werden genutzt, um über diese quasi Bolzen die Befestigung und Kontaktierung der Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke zu erreichen. Der längere Verbindungsschenkel der Verdrahtungsebenen- Wechselbrücke kann mit einer Isolationsumhüllung versehen sein.
In den kurzen Schenkeln sind Paßbohrungen oder Aussparungen eingebracht, welche dem Außenmaß der jeweiligen hervorstehenden Kontaktflächen der Funkenstrecke entsprechen. Weiterhin ist die Materialstärke mindestens der kurzen Schenkel im wesentlichen gleich oder einen geringen Betrag kleiner als das Höhenmaß des Kontaktflächen-Vorsprungs der jeweiligen Funkenstrecke. Die Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke ist dann im Außengehäuse des Überspannungsabieiters so angeordnet, daß der lange Schenkel im Bauraumabstand zwischen zwei der Funkenstrecken bzw. zwischen zwei Kammern verläuft.
Zur internen Verbindung sowie zur Aufnahme von äußeren Anschlußklemmen sind die hierfür erforderlichen Kontaktschienen bei einer Ausführungsform der Erfindung als metallische Winkelelemente ausgebildet, wobei ein erster Winkelschenkel kraftschlüssig mit der jeweiligen hervorstehenden Kontaktfläche der Funkenstrecke verbunden und über diesen Schenkel ein formschlüssiger Halt im Gehäuse gegeben ist. Ein zweiter Winkelschenkel nimmt die erwähnten äußeren Anschlußklemmen auf oder dient der Befestigung dieser.
Der erste Winkelschenkel der Kontaktschienen ist über eine Schraubverbindung mit der jeweiligen Kontaktfläche der Funkenstrecke verbunden, wobei hierfür die dort vorgesehene Bohrung mit Innengewinde genutzt wird.
Die Schraubverbindung, wie vorerwähnt, dient gleichzeitig der Sicherung der jeweiligen kurzen Schenkel der Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke. Demnach ist also keine weitere Schraubverbindung oder eine ähnliche Kontaktierungsmaßnahme für den Verdrahtungsebenen-Wechsel, z.B. über die Kontaktschienen hinweg, notwendig.
Bei einer dreiphasigen Anordnung des mehrpoligen Überspannungsabieiters mit Nulleiter verbindet eine der Kontaktschienen drei der vier Funkenstrecken auf einer der Gehäuselängsseiten. Die auf der gegenüberliegenden Gehäuselängsseite vorgesehene Kontaktschiene ist entweder als Einzelschiene pro Funkenstrecke oder als Kontaktschiene ausgebildet, die isolierende Abschnitte aufweist. Diese jeweils Einzelkontaktschienen bzw. die isolierenden Abschnitte aufweisende Kontaktschiene nimmt die Phasen- bzw. Nulleiter-Anschlußklemmen auf. Für den PE-Anschluß ist eine weitere Kontaktschiene mit mindestens einer äußeren Anschlußklemme vorgesehen, die mit der vierten Funkenstrecke verbunden ist.
Die Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke erstreckt sich zwischen der dritten Phasen-Funkenstrecke und der Nulleiter-Funkenstrecke und ist dort entsprechend elektrisch kontaktiert.
Bevorzugt besteht die Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke aus einem leitfähigen Flachmaterial, insbesondere Kupfer.
Wie vorerwähnt nehmen im Gehäuse ausgebildete Kammern die Funkenstrecken auf, wobei die Gehäuselängsseiten Nuten oder Schlitze umfassen, die der Führung und Befestigung der Kontaktschienen dienen.
Eine der Kammerwände kann zur führenden Aufnahme mindestens eines Teilabschnitts der Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke ausgebildet sein.
Im Bereich der kurzen Schenkel der Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke sind zungenartige Ausprägungen oder Vorsprünge angeordnet oder vorgesehen, welche im montierten Zustand ein zum jeweiligen ersten Winkelschenkel der Kontaktschiene gerichtetes Gegenlager bilden, so daß bei Stoßstromfluß auftretende Streckungskräfte der Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke sicher aufgenommen werden können.
Bei dem sich ergebenden Stromfluß einer 3+1-Schaltung mit Verdrahtungsebenen-Wechsel ist die Wechselbrücke so angeord- net, daß sich stromflußbedingte elektrische Kräfte im Sinne einer Kompensation gegenseitig aufheben, was einen weiteren wesentlichen Vorteil der Erfindung darstellt.
Dadurch, daß die Kontaktierung der Verdrahtungsebenen-Wechsel- brücke direkt an den Funkenstreckenpaketen über Bohrungen in der Brücke erfolgt, sind keine weiteren zusätzlichen mechanischen Verbindungen notwendig. Die bevorzugte Passung und die zusätzliche Sicherung der Paßklemmung mittels der Kontaktschienen schafft eine optimale elektrische wie auch mecha- nische Konstruktion, ohne daß der Bauraum vergrößert ist und damit sich die Außenabmessungen des mehrpoligen Überspannungs- ableiter-Gehäuses verändern.
Die bevorzugte Stapelanordnung von in einer ersten Ebene liegenden Funkenstrecken, einer darüber befindlichen Isolierplatte und der oberhalb dieser angeordneten Leiterplatte mit der elektronischen Schaltung reduziert den Bauraum in der gewünschten Weise. Dabei erfüllt die Isolierplatte nicht nur die Aufgabe der elektrischen Isolation, sondern dient als
Trägerelement von bevorzugt zylindrischen Druckfedern, die der elektrischen Kontaktierung bzw. Verbindung der Ansteuer- oder Triggerschaltung mit den in der ersten Ebene befindlichen Funkenstrecken dienen. Eine Außenabdeckung komplettiert dann die Gesamtanordnung und sorgt für die Berührungssicherheit und den Schutz der Baugruppe.
Bei dem erfindungsgemäß weitergebildeten Uberspannungsableiter wird von einer koaxialen Konstruktion mindestens teilweise sich überlappender metallischer Hauptelektroden ausgegangen, die entgegengesetzt gerichtete Anschlüsse besitzen. Die Hauptelektroden schließen in Verbindung mit mindestens einem Isolationsteil einen Lichtbogenbrennraum ein. Erfindungsgemäß weist mindestens eine der Hauptelektroden einen inneren Expansionsraum auf und es ist im Bereich des Isolationsteils eine vorzugsweise radial- oder axial-rotationssymmetrisch verlaufende Triggerelektrode vorgesehen.
Bevorzugt ist die ersten Hauptelektrode als Stabelektrode mit einem Hohlraum ausgebildet, wobei dieser über Öffnungen mit dem Lichtbogenbrennraum strömungsseitig in Verbindung steht.
Im Anschlußbereich der zweiten, hohlzylindrisch ausgebildeten äußeren Hauptelektrode ist ein weiterer Expansionsraum vor- handen.
Die Expansionsräume können eine minimierte Druckausgleichsöffnung aufweisen, welche bevorzugt im Bereich der Anschlüsse ausgebildet ist. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Stabelektrode mit ihrem anschlußfernen Ende über ein weiteres Isolationsteil innerhalb der umgebenden, zweiten Hauptelektrode zentriert und gehalten.
Das zweite Isolationsteil besitzt Rückstromkanäle hin zum Expansionsraum der zweiten Hauptelektrode.
Beide Expansionsräume können durch mindestens einen isolierenden Kanal strömungsseitig in Verbindung stehen.
Über eine Variation des radialen Abstands zwischen den koaxial angeordneten, teilweise überlappenden Elektroden ist eine jeweilige Ansprechspannung gezielt vorgebbar.
Mindestens eine der Elektroden weist einen zum Lichtbogenbrennraum gerichteten Absatz oder eine Stufung für ein gestaffeltes Ansprechverhalten und sicheres Löschvermögen auch bei Ausfall der Triggerung auf.
Erfindungsgemäß ist weiterhin die Möglichkeit gegeben, den Lichtbogenbrennraum durch einen auf die Stabelektrode aufgebrachten umlaufenden Steg teilbar auszuführen.
Die Hauptelektroden können auf ihrer zum Lichtbogenbrennraum gerichteten Oberfläche rillenförmige Konturen, Stege und/oder Nocken zur Abbrandminimierung aufweisen.
Die die erste Hauptelektrode umgebende zweite Hauptelektrode kann einen wesentlichen Teil der Kapselung darstellen.
Das erste und/oder zweite Isolationsteil kann mindestens einen umlaufenden Steg zur Unterstützung von Luftdurchschlägen aufweisen. Bei einer druckdichten Ausführungsform des Überspannungsabieiters ist bevorzugt eine Löschgasfüllung vorgesehen.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung von zwei ineinander ausgeführten Elektroden in koaxialer Lage aus abbrandfestem Material mit entgegengesetzten Anschlüssen, wobei die Hauptelektroden über innere Expansionsräume verfügen, entsteht eine Konfiguration, die das Einbringen einer rotationssymmetrischen dritten sogenannten Triggerelektrode erlaubt. Die Gesamtanordnung besitzt ein hohes Isolationsvermögen bei entsprechend hohem Stoßstromableitvermögen und ist daher insbesondere für den Einsatz als N-PE-Funkenstrecke bestimmt.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht des wannenartigen Gehäuses mit Einzelkammern und darin befindlichen Funkenstrecken sowie die noch nicht endgültig positionierte Isolierplatte;
Fig. 2 eine Ansicht der Anordnung mit positionierter Isolierplatte und darüber befindlicher, noch nicht befestigter Leiterplatte;
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen mehrpoligen Überspannungsab- leiter mit erkennbaren Funkenstrecken, Kontaktschienen und der Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke;
Fig. 4 Detaildarstellungen von jeweils zwei Überspannungsab- leitern mit erkennbarer konstruktiver mechanischer Anordnung der Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke;
Fig. 5 eine Ansicht der Leiterplattenunterseite der Ansteueroder Triggerschaltung mit Lotinsel-Kontaktpunkten.
Fig. 6 eine Schnittdarstellung durch einen Uberspannungsableiter mit koaxialer Elektrodenstruktur;
Fig. 7 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 6 offenbart, jedoch mit einer Abstufung einer Innenseite der zweiten Hauptelektrode zur Schaffung eines gestaffelten Ansprechverhaltens;
Fig. 8 eine Schnittdarstellung eines Überspannungsäbleiters mit gestufter Ausführung der zweiten Hauptelektrode zur Abstandsreduzierung in der gesamten Lichtbogenbrennkammer und mit einer zusätzlichen radialen Isolationsstrecke zur Verringerung des Abbrands insbesondere der Triggerelektrode; und
Fig. 9 eine Schnittdarstellung eines Überspannungsabieiters mit einer Triggerelektrode, welche der zweiten Hauptelektrode in axialer Richtung benachbart angeordnet ist.
Gemäß Fig. 1 sind im Kunststoffgehäuse 6 Kammern vorgesehen, die die Uberspannungsableiter bzw. Funkenstrecken 1 bis 4 aufnehmen. Zu erkennen sind weiterhin Anschlußklemmen 12 sowie Befestigungsschrauben 13.
Auf der nach oben offenen Gehäusewanne wird eine Isolierplatte 25 aufgesetzt, welche mehrere hülsenartige Fortsätze 26 an ihrer Unterseite besitzt. Diese hülsenartigen Fortsätze dienen der Aufnahme einer zylindrischen Druckfeder 27 (siehe auch Fig. 2) .
Bei Funkenstrecken 1 bis 4 in einer Form mit einem zylindrischen metallischen Außengehäuse sind die hülsenartigen Fortsätze 26 kreissegmentförmig angeschnitten bzw. ausgespart, wodurch ein Teil der zylindrischen Druckfeder 27 freiliegt.
Der untere Endabschnitt 28 der hülsenartigen Fortsätze 26 ist geschlossen, wodurch verhindert wird, daß die jeweiligen zylindrischen Druckfedern 27 nach unten herausfallen können.
Es ist also, wie in der Fig. 1 ersichtlich, der Anschnitt der hülsenartigen Fortsätze 26 kreissegmentartig und komplementär zum zylindrischen Funkenstreckengehäuse ausgebildet. Den jeweiligen hülsenartigen Fortsätzen 26 gegenüberliegend ist jeweils mindestens ein weiterer Arretierungsfortsatz 29 an der Unterseite der Isolierplatte 25 angeformt. Weitere Fortsätze 30 im Randbereich der Unterseite der Isolierplatte sichern diese gegen unerwünschtes Verschieben.
An der Oberseite der Isolierplatte 25 sind im äußeren Randbereich angeformte Distanznocken 31 vorhanden, die in Verbindung mit den gekröpften Anschlußfahnen 32, die an der Leiterplatte 33 befindlich sind, unerwünschte Spannungskräfte auf die Lötstützpunkte für die elektronischen Bauelemente auf der Leiterplatte 33 bzw. auf die Leiterplatte selbst verhindern.
Unter Hinweis auf Fig. 2 ist oberhalb der Isolierplatte 25 die erwähnte Leiterplatte 33 anzuordnen, wobei die oberen Enden der zylindrischen Druckfedern 27 mit speziell ausgebildeten Lotkontaktpunkten an der Unterseite der Leiterplatte in Verbindung kommen, so daß ein elektrischer Anschluß hin zu den Funkenstrecken gewährleistet wird.
Der Durchmesser der Kontaktpunkte 34 ist gleich oder größer als der Durchmesser der zylindrischen Druckfedern bzw. des oberen Endes dieser Kontaktfeder 27. Die typische flache Kegelform eines Lotpunkts führt in Verbindung mit der Flexi- bilität der jeweiligen zylindrischen Druckfeder zu einer
Zentrierung und sicheren Kontaktierung auch dann, wenn nicht zu vermeidende Toleranzen hinsichtlich der Lage und Ausführungsform der Anschlußfahnen 32 und deren Befestigung mittels Schrauben 13 vorliegen. Die Größenverhältnisse zwischen den Kontaktpunkten 34 einerseits und übrigen Lötinseln 35 zur Befestigung der elektronischen Bauelemente auf der Leiterplatte 33 sind der Fig. 5 entnehmbar, welche auch die seitlich angeordneten Anschlußfahnen 32 zeigt.
Bei mehrpoligen Überspannungsableitern in 3+1-Schaltung ergibt sich bei entsprechend gewünschter Klemmung die Notwendigkeit eines internen Verdrahtungsebenen-Wechsels, wofür eine ent- sprechende Brücke zwischen einer der Phasen und dem Nulleiter erforderlich ist.
Die praktische Ausführung eines mehrpoligen stoßstromfesten Uberspannungsableiters in 3+1-Schaltung läßt Fig. 3 erkennen. Die einzelnen Uberspannungsableiter 1 bis 4 befinden sich in einzelnen Kammern 5 des Kunststoffgehäuses, wobei auf einer der Gehäuselängsseiten die Kontaktschiene 7 vorgesehen ist, welche die Uberspannungsableiter 1 bis 3 elektrisch verbindet.
Auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 6 sind Einzelkontaktschienen 8 bis 11 vorgesehen. Diese Einzelkontaktschienen nehmen jeweils ein Paar von äußeren Anschlußklemmen 12 (siehe auch Fig. 4) auf.
Die Kontaktschiene 7 bzw. die Einzelkontaktschienen 8 bis 11 sind mit einer hervorstehenden Kontaktfläche 14 der jeweiligen Funkenstrecken 1 bis 4 elektrisch über eine Schraube verbunden, die von einer Bohrung mit Innengewinde der vorstehenden Kontaktfläche 14 aufgenommen wird.
Die notwendige Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke 15, die eine im wesentlichen Z-Form aufweist, befindet sich mit ihrem längeren Verbindungsschenkel zwischen den Funkenstreckenab- leitern 3 und 4.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist zur führenden Aufnahme mindestens des langen Schenkels der Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke 15 eine Ausformung 16 in der entspre- chenden Kammertrennwand 17 vorhanden.
Wie aus der Fig. 4 im oberen Bildteil besonders deutlich erkennbar, ist im kurzen Schenkel 18 der Verdrahtungsebenen- Wechselbrücke 15 eine Paßbohrung eingebracht, die auf die äußeren Abmessungen der vorstehenden Kontaktfläche 14 des jeweiligen Abieiters 1 bis 4 abgestimmt ist.
Damit kann der jeweilige kurze Schenkel 18 in Formschluß mit der vorstehenden Kontaktfläche 14 gebracht werden, wobei das Endfixieren dann mit Hilfe einer entsprechenden Kontaktschiene erfolgt, wie dies im unteren Bildteil nach Fig. 4 deutlich wird.
Die Materialstärke mindestens der kurzen Schenkel 18 ist im wesentlichen gleich oder kleiner als das Höhenmaß des Kontaktflächen-Vorsprungs 14 der jeweiligen Funkenstrecke 1 bis 4.
Bevorzugt besteht die Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke 15 aus einem Flachkupfermaterial, welches mindestens in einem Teilbereich mit einer Isolationsumhüllung 19 (siehe Fig. 4) versehen sein kann.
Die Kontaktschiene 7, aber auch die Einzelkontaktschienen 8 bis 11 sind als metallische Winkelelemente ausgebildet, wobei ein erster Winkelschenkel 20 kraftschlüssig mit der jeweiligen hervorstehenden Kontaktfläche 14 der jeweiligen Funkenstrecke verbunden ist. Über diesen Schenkel 20 kann gleichzeitig ein Formschluß oder entsprechender Halt im Gehäuse 6 erreicht werden, was hierfür entsprechende Nuten oder dergleichen Aussparungen besitzt.
Ein zweiter Winkelschenkel 21 trägt die Anschlußklemmen 12. Der erste Winkelschenkel 20 ist über eine Schraubverbindung
(siehe Fig. 4) mit der jeweiligen Kontaktfläche 14 der jeweiligen Funkenstrecke verbunden. Diese Schraubverbindung kann gleichzeitig den jeweiligen kurzen Schenkel 18 der Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke 15 sichern, wie dies im Bildteil rechts unten nach Fig. 4 dargestellt ist.
Zungenartige Ausprägungen oder Vorsprünge 22, die im Bereich der kurzen Schenkel 18 der Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke 15 angeordnet oder eingebracht sind, orientieren sich im mon- tierten Zustand hin zum jeweiligen ersten Winkelschenkel, so daß dann ein Gegenlager entsteht, welches elektrodynamische Kräfte im Stoßstromfall aufnehmen kann.
Insbesondere wirkt dieses Gegenlager einer Streckung des Bügels beim Stromfluß entgegen. Bei einer im wesentlichen mindestens abschnittsweisen U-Form der Kontaktschienen 8 bis 11 bzw. 23 für den PE-Anschluß dient ein dritter Zungen-Winkelschenkel 24 (siehe oberer Bildteil nach Fig. 4) als Kabelbefestigungs-Druckplatte . Dieser dritte Zungen-Winkelschenkel 24 liegt im wesentlichen dem zweiten Winkelschenkel 21 gegenüber.
Die Figuren 6 - 9 gehen von einer ersten Hauptelektrode 41 und einer zweiten Hauptelektrode 42 aus, wobei die Elektroden in den Bereichen 45 über einen elektrischen Anschluß verfügen. Dieser Anschluß kann beispielsweise mittels einer Schraubverbindung realisiert werden.
Die erste Hauptelektrode ist bevorzugt als Stabelektrode ausgebildet, welche im Inneren über einen Hohlraum 47 verfügt. Dieser Hohlraum 47 stellt einen inneren Expansionsraum dar.
Der Hohlraum 47 ist durch mindestens eine Öffnung 49 mit dem Lichtbogenbrennraum 48 verbunden.
Die erste Hauptelektrode 41 ragt partiell in den rohrförmig ausgebildeten Bereich der zweiten Hauptelektrode 42 in koaxialer Anordnung hinein. Konkret stellt dieser Überlappungsbe- reich die angestrebte koaxiale Struktur dar.
Durch die topfförmige Ausbildung der zweiten Hauptelektrode 42 kann diese unmittelbar einen Teil der Kapselung der gesamten Funkenstrecke bilden, so daß der Aufwand in technologischer, aber auch materialseitiger Hinsicht reduziert wird.
Zur Verbesserung der Führung und Justage besteht die Möglichkeit, zwischen der ersten Hauptelektrode 41 und der zweiten Hauptelektrode 42 ein Isolationsteil 44 anzuordnen. Dieses Isolationsteil 44 begrenzt dann in axialer Richtung gleichzeitig den Lichtbogenbrennraum 48.
Bevorzugt besitzt das Isolationsteil 44 geeignete Öffnungen oder Durchströmkanäle 410, so daß ein zusätzlicher Hohlraum 47 innerhalb der zweiten Hauptelektrode 42 mit dem Lichtbogenbrennraum 48 in Verbindung steht.
Um nun eine vollständige Kapselung der Elektrodenanordnung zu erreichen und um den Brennraum weiterhin zu begrenzen, wird zwischen der ersten Hauptelektrode 41 und dem offenen Ende der Hauptelektrode 42 ein (erstes) Isolationsteil 43 angeordnet.
Eine Lösung, bei der die Kapselung außerhalb der Hauptelek- trodenanordnung erfolgt und bei der die Lichtbogenkammer nicht unmittelbar durch Isolationsteile begrenzt ist, liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung.
Das Isolationsteil 43 weist nun eine zusätzliche dritte Elek- trode 46 zur Triggerung der Hauptstrecke zwischen erster und zweiter Hauptelektrode auf. Diese Elektrode oder mehrere Elektroden 46 können stabförmig, stiftförmig, aber auch ringförmig angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Scheibenelektrode eingesetzt, welche koaxial zu der ersten und zweiten Hauptelektrode ausgerichtet ist.
Vorzugsweise wird die beschriebene Funkenstrecke mit einer zusätzlichen Isolierung in einem druckfesten Metallgehäuse verpreßt oder verschraubt.
Die Krafteinwirkung erfolgt dabei in Richtung der Symmetrieachse. Um die möglichen Überschlagswege der Funkenstrecke entlang der Isolationsteile 43 und 44 von der Krafteinwirkung beim Fügeprozeß weitestgehend zu entkoppeln, erstrecken sich diese Teile in radialer Richtung von der Symmetrieachse. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß eine Beeinflussung der Ansprechspannung der Funkenstrecke sowohl durch den Fügeprozeß als auch bei thermischer Belastung der unter Druck stehenden Isolationsteile gering bleibt.
Die Funktionsweise der Anordnung soll nachstehend erläutert werden. Bei Triggerung der Funkenstrecke werden ein oder mehrere Zündfunken 411 von der Triggerelektrode 46 zu einer oder zu beiden der Hauptelektroden 41 und/oder 42 gezündet.
Darauf zündet der Lichtbogen 100 zwischen den Hauptelektroden 41 und 42. In dem Fall, wenn die Funkenstrecke ohne Triggerelektrode 6 ausgeführt ist, bildet sich der Lichtbogen 100 über eine Gleitentladung entlang der Isolationsstrecken 43 oder 44 oder aber auch durch einen Luftdurchschlag zwischen den Hauptelektroden 41 und 42.
Der Lichtbogen 100 befindet sich nach dem Zünden im Lichtbogenbrennraum 48 und kann entsprechend der koaxialen Anordnung innerhalb dieses Raums um die erste Hauptelektrode 41 rotieren. Zum Zeitpunkt der Lichtbogenzündung entsteht innerhalb des Brennraums 48 ein Überdruck durch die Erwärmung der vorhandenen Gase. Dieser Überdruck würde zu einer erhöhten mechanischen Belastung der Teile führen und zudem die Lichtbogenbrennspannung erhöhen, wodurch es zu einem unnötig hohen Energieumsatz innerhalb der Funkenstrecke und damit auch zu starken thermischen Belastungen kommt.
Auch würde die starke Aufheizung aller Teile im Brennraum das Verlöschen des Lichtbogens erschweren. Zur Vermeidung dieser negativen Erscheinungen wird innerhalb der Funkenstrecke dem expandierenden Gas mindestens ein zusätzlicher Hohlraum 47 als Expansionsraum zur Verfügung gestellt, welcher dem Lichtbogen nicht unmittelbar ausgesetzt ist. Nach Zündung des Lichtbogens kann das erhitzte Gas über die erwähnten Öffnungen oder Kanäle 49 bzw. 410 in die Expansionskammer 47 abströmen. Durch das dortige große Volumen, die große Wärmekapazität und die große Oberfläche der Metallelektroden wird das erhitzte Gas innerhalb dieser Hohlräume sofort abgekühlt und entspannt. Die Druckerhöhung, die Bogenbrennspannung und der Energie- Umsatz innerhalb der Brennkammer werden somit auf ein Minimum beschränkt .
Fig. 6 geht von einer Ausführungsform getrennter Expansionskammern 47 aus, jedoch besteht auch die Möglichkeit, die
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durch Abbrand, Temperatur oder Verschmutzung eben bis zum gegebenen Notfall erfolgt ist. Eine solche Funktionsweise läßt sich auch mit zwei vollständig unabhängig und getrennten Brennräumen realisieren.
Fig. 8 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig. 7, jedoch ist hier der Absatz oder die Stufung so weit verlängert, daß sich eine deutliche Abstandsreduzierung in der gesamten Lichtbogenbrennkammer 48 zwischen erster und zweiter Hauptelektrode 41/42 ergibt. Durch eine zusätzliche axiale Isolationsstrecke 413 wird zudem der Abbrand an dem Isolationsteil 43 und der Triggerelektrode 46 reduziert, da ein direktes Berühren dieser Teile mit dem Lichtbogen 100 vermieden werden kann. Selbstverständlich kann diese Isolationsstrecke 413 auch unabhängig vom Absatz 412 wie bei einer Ausführungsform nach Fig. 6 vorgesehen sein.
Eine Anordnung, bei der die Triggerelektrode 46 der zweiten Hauptelektrode 42 in axialer Richtung nachgeordnet wurde, zeigt Fig. 9.
Diese Anordnung gewährleistet sowohl den Schutz der Triggerelektrode vor zu starkem Abbrand als auch eine Reduzierung der Ansprechspannung ohne Triggerung. Des weiteren kann mit dieser Anordnung die benötigte Triggerenergie auf ein Minimum redu- ziert werden. Der beim Ansprechen der Triggerschaltung zwischen der Triggerelektrode 46 und der zweiten Hauptelektrode 42 entstehende Zündfunke kann insbesondere bei einem minimal in den Brennraum 48 hineinstehenden Isolationsteil 414 und einem geringeren Abstand der Hauptelektroden 41 und 42 bereits bei seiner Entstehung die erste Hauptelektrode 41 berühren. Dadurch wird die Isolationsstrecke zwischen den Hauptelektroden 41 und 42 schlagartig überbrückt und die Triggerenergie auf ein Minimum beschränkt.
Bei der Anordnung nach Fig. 9 kann eine partielle Isolation der Hauptelektrode 41 innerhalb der Brennkammer 48 entlang der Symmetrieachse und angrenzend an die Isolationsteile 43 und 44 zum Schutz vor Abbranderscheinigungen an den jeweiligen Isolationsteilen bzw. auch an der Triggerelektrode sinnvoll sein.
Zur Unterstützung der gewünschten Bogenrotation und zur Ver- meidung einer zu starken Anlagerung von Schmelzmaterial können in die Hauptelektroden 41 und 42 innerhalb des Brennraums 48 eine oder mehrere umlaufende Konturen, z.B. als Rillen oder aufgesetzte Stege eingeformt oder eingebracht werden.
Ebenfalls sind einzelne aufgesetzte Noppen bzw. sonstige Erhöhungen zur Steuerung der Ansprechspannung bei
Luftdurchschlägen bzw. zur Kontrolle des Abbrandverhaltens realisierbar.
Zur Unterstüzung von Luftdurchschlägen können auch die
Isolationsteile 43 und 44 zusätzlich mit mindestens einem in den Brennraum 48 hineinragenden umlaufenden Steg (nicht gezeigt) versehen sein.
Bezugszeigenliste
1 bis 4 Uberspannungsableiter bzw. Funkenstrecken
5 Kammer 6 Kunststoffgehäuse
7 Kontaktschiene
8 bis 11 Einzelkontaktschienen
12 Anschlußklemme
13 Schraube 14 hervorstehende Kontaktfläche der Funkenstrecke
15 Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke
16 Ausformung
17 Kammertrennwand
18 kurzer Schenkel der Verdrahtungsebenen-Wechsel- brücke
19 Isolationsumhüllung
20 erster Winkelschenkel
21 zweiter Winkelschenkel
22 zungenartige Ausprägungen oder Vorsprünge 23 PE-Klemme
24 Zungen-Winkelschenkel
25 Isolierplatte
26 hülsenartiger Fortsatz
27 zylindrische Druckfeder 28 unterer Endabschnitt des hülsenartigen Fortsatzes
29 Arretierungsfortsatz
30 weitere Fortsätze
31 Distanznocken
32 Anschlußfahne 33 Leiterplatte
34 Kontaktpunkt
35 Lötinseln
41 erste Hauptelektrode
42 zweite Hauptelektrode 43 äußeres Isolationsteil
44 inneres Isolationsteil
45 Anschlüsse
46 Triggerelektrode
47 Expansionsraum Lichtbogenbrennraum Öffnungen Durchströmkanäle Zündfunken Lichtbogen Absatz oder Stufung sich axial erstreckendes Isolationsteil hineinstehendes Isolationsteil

Claims

Patentansprüche
1. Kompaktanordnung für mehrpolige stoßstromfeste Uberspannungsableiter mit in einem Gehäuse im wesentlichen parallel angeordneten, intern verdrahteten gekapselten Funkenstrecken, wobei die Funkenstrecken gegenüberliegende, hervorstehende Kontaktflächen aufweisen, die mit äußeren Anschlußklemmen sowie inneren Kontaktschienen oder -brücken verbunden sind, und mit einer elektronischen, auf einem Verdrahtungsträger befindlichen Ansteuer- oder Triggerschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine mit Trennwänden versehene Wannenform besitzt, wobei die derart gebildeten Gehäusekammern die Funkenstrecken und die Anschlußklemmen aufnehmen, auf der nach oben offenen Gehäusewanne eine Isolierplatte vergesehen ist, welche Öffnungen aufweist, in die Federkontaktelemente eingesetzt sind, weiterhin oberhalb der Isolierplatte der Verdrahtungsträger befindlich ist, wobei die Federkontaktelemente eine elek- trische Verbindung zwischen Kontaktpunkten an der Unterseite des Verdrahtungsträgers und dem Mantel jeweils einer der Funkenstrecken schaffen.
2. Kompaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrahtungsträger eine kupferkaschierte Leiterplatte ist, wobei die Kontaktpunkte als größerflächige Lotinseln ausgeführt sind.
3. Kompaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte seitliche Anschlußfahnen umfaßt, welche mit den inneren Kontaktschienen elektrisch verbindbar sind, wobei hierdurch gleichzeitig eine mechanische Arretierung der Isolierplatte, enthaltend die Federkontaktelemente, erfolgt.
4. Kompaktanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierplattenunterseite im Bereich der Öffnungen hülsenartige Fortsätze aufweist, welche unter einem Winkel zur Längsachse angeschnitten sind, so daß einerseits die Federkontaktelemente gegen Herausfallen nach unten gesichert sind und andererseits ein leitfähiger Abschnitt dieser freiliegt.
5. Kompaktanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gekapselten Funkenstrecken eine im wesentlichen zylindrische Form oder eine solche Teilform besitzen, wobei der Anschnitt der hülsenartigen Fortsätze kreissegmentartig und komplementär zum zylindrischen Funkenstreckengehäuse oder einem dementsprechenden Gehäuseteil ausgebildet ist.
6. Kompaktanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkontaktelemente zylindrische Druckfedern sind, welche beiderseits der jeweiligen Öffnung hervorstehen.
7. Kompaktanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem hülsenartigen Fortsatz gegenüberliegend mindestens ein weiterer Arretierungsfortsatz vorgesehen ist, welcher mit seiner zur jeweiligen Funkenstrecke orientierten Seite an deren Gehäuseform angepaßt ist.
8. Kompaktanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der Isolierplatte angeformte Distanznocken aufweist.
9. Kompaktanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse und die Isolierplatte aus Kunststoff-Spritzguß bestehen.
10. Kompaktanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke mit im wesentlichen Z-Form mit zwei kurzen, entgegengesetzt gerichteten und einem längeren Verbindungsschenkel vorgesehen ist, wobei in den kurzen Schenkeln Paßbohrungen oder Aussparungen eingebracht sind, welche dem Außenmaß von hervorstehenden Kontaktflächen der Funkenstrecke entsprechen, weiterhin die Materialstärke mindestens der kurzen Schenkel im wesentlichen gleich oder kleiner als das Höhenmaß eines Kontaktflächen-Vorsprungs der Funkenstrecke ist und der lange Schenkel im Bauraumabstand zwischen zwei der Funkenstrecken verläuft.
11. Kompaktanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschienen als metallische Winkelelemente ausgebildet sind, wobei ein erster Winkelschenkel kraftschlüssig mit der jeweiligen hervorstehenden Kontaktfläche der Funkenstrecke verbunden und über diesen Schenkel ein formschlüssiger Halt im Gehäuse gegeben ist, sowie weiterhin ein zweiter Winkelschenkel die äußeren Anschlußklemmen trägt.
12. Kompaktanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Winkelschenkel über eine Schraubverbindung mit der jeweiligen Kontaktfläche der Funkenstrecke verbunden ist.
13. Kompaktanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubverbindung gleichzeitig den jeweiligen kurzen Schenkel der Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke sichert.
14. Kompaktanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer dreiphasigen Anordnung mit Nulleiter eine der
Kontaktschienen drei der vier Funkenstrecken auf einer der Gehäuselängsseiten verbindet, wobei die auf der gegenüberliegenden Gehäuselängsseite vorgesehene Kontaktschiene isolierende Abschnitte aufweist oder unterbrochen ist und die Phasen- sowie die Nulleiter-Anschlußklemmen aufnimmt, weiterhin für den PE-Anschluß eine Kontaktschiene mit mindestens einer äußeren Anschlußklemme mit der vierten Funkenstrecke verbunden ist und sich die Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke zwischen der dritten Phasen-Funkenstrecke und der Nulleiter- Funkenstrecke befindet und dort elektrisch kontaktiert ist.
15. Kompaktanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke aus einem leitfähigen Flachmaterial, insbesondere Kupfer besteht.
16. Kompaktanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammertrennwand zur führenden Aufnahme mindestens eines Teilabschnitts der Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke ausgebildet ist.
17. Kompaktanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der kurzen Schenkel der Verdrahtungsebenen-Wechselbrücke zungenartige Ausprägungen oder Vorsprünge angeordnet sind, welche im montierten Zustand ein zum jeweiligen ersten Winkelschenkel gerichtetes Gegenlager bilden.
18. Kompaktanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer im wesentlichen abschnittsweisen U-Form der Kontaktschienen ein dritter Zungen-Winkelschenkel, welcher dem zweiten Winkelschenkel gegenüberliegt, eine Kabelbefestigungs- Druckplatte bildet.
19. Gekapselter Uberspannungsableiter mit einer Funkenstreckenanordnung, umfassend zwei koaxial zueinander liegende, sich mindestens teilweise überlappende metallische Hauptelektroden mit entgegengesetzt gerichteten Anschlüssen, wobei die Hauptelektroden in Verbindung mit mindestens einem Isolationsteil einen Lichtbogenbrennraum bilden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Hauptelektroden einen inneren Expansionsraum aufweist und daß im Bereich eines äußeren Isolationsteils eine vorzugsweise radial oder axial rotationssymmetrisch verlaufende Triggerelektrode vorgesehen ist.
20. Gekapselter Uberspannungsableiter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hauptelektrode als Stabelektrode mit einem Hohlraum ausgebildet ist, wobei dieser über Öffnungen mit dem Licht- bogenbrennraum strömungsseitig in Verbindung steht.
21. Gekapselter Uberspannungsableiter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschlußbereich der zweiten, hohlzylindrisch ausgebildeten Hauptelektrode ein weiterer Expansionsraum vorhanden ist.
22. Gekapselter Uberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 19 - 21, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Expansionsräume eine minimierte Druckausgleichsöffnung aufweisen, welche bevorzugt im Bereich der Anschlüsse ausgebildet ist.
23. Gekapselter Uberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabelektrode mit ihrem anschlußfernen Ende über ein weiteres, inneres Isolationsteil innerhalb der umgebenden zweiten Hauptelektrode zentriert und gehalten ist.
24. Gekapselter Uberspannungsableiter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, innere Isolationsteil Durchströmkanäle hin zum Expansionsraum aufweist.
25. Gekapselter Uberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß beide Expansionsräume durch mindestens einen isolierenden Kanal in Verbindung stehen.
26. Gekapselter Uberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 19 - 25, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Variation des radialen Abstands zwischen den koaxial angeordneten, teilweise überlappenden Elektroden die jeweilige Ansprechspannung vorgebbar ist.
27. Gekapselter Uberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 19 - 27, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektroden einen zum Lichtbogenbrennraum gerichteten Absatz oder eine Stufung für ein gestaffeltes
Ansprechverhalten und sicheres Löschvermögen auch bei Ausfall der Triggerung besitzt.
28. Gekapselter Uberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogenbrennraum durch einen auf die Stabelektrode aufgebrachten, umlaufenden Steg teilbar ist.
29. Gekapselter Uberspannungsableiter nach einem der Ansprüche
19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptelektroden auf ihrer zum Lichtbogenbrennraum gerichteten Oberfläche rillenförmige Konturen, Stege und/oder Noppen aufweisen.
30. Gekapselter Uberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die die erste Hauptelektrode umgebende zweite Hauptelektrode einen Teil der Überspannungsableiter-Kapselung bildet.
31. Gekapselter Uberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 19 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus abbrandfestem Werkstoff, insbesondere Wolfram-Kupfer oder Graphit und die Isolationsteile aus einem gasabgebenden Kunststoff bestehen.
32. Gekapselter Uberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und/oder zweite Isolationsteil mindestens einen umlaufenden Steg zur Unterstützung von Luftdurchschlägen aufweisen.
33. Gekapselter Uberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 19 bis 21, gekennzeichnet durch eine druckdichte Ausführung mit Löschgasfüllung.
34. Gekapselter Uberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 19 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß beim druckdichten Verbinden mittels Verpressen, Verschrauben oder dergleichen die Wirkkräfte in Symmetrieachsenrichtung orientiert sind.
35. Gekapselter Uberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 19 bis 34, gekennzeichnet durch seine Verwendung als N-PE-Funkenstrecke .
36. Gekapselter Uberspannungsableiter gemäß einem der
Ansprüche 19 bis 35, gekennzeichnet durch seine Verwendung in einer Kompaktanordnung nach einem der
Ansprüche 1 bis 18.
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