專利名稱：電涌放電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有至少一個火花間隙(spark gap)以及與其串聯(lián)連接的電子元 件的電涌放電器(surge arrester)。
背景技術(shù)：
電涌放電器，特別是目前工藝水平中已知的雷電電涌放電器包括具有多個串聯(lián)連 接的火花間隙的抗雷電流放電器。這樣的裝置用于避免雷擊或者其它過電壓狀態(tài)導致的損 害。這些火花間隙用于瞬態(tài)電勢的平衡，從而目的是清除持續(xù)電流。現(xiàn)有技術(shù)是基于將多 個火花間隙串聯(lián)連接以改進對持續(xù)電流的清除能力。然而這導致火花放電電壓的不希望的 增加。串聯(lián)連接的火花間隙的數(shù)目越大，火花放電電壓越大。為了降低火花放電電壓并由此降低保護級，例如可能使用用于火花間隙的電容控 制器。這里也存在技術(shù)邊界條件，這意味著當火花間隙的數(shù)目增加時，火花放電電壓也將增 加。而且，由于大量火花間隙而造成的工程電路的努力以及在適用的情況下必需的額外的 電路測量，例如電容控制器，成本很高。對于已知的火花間隙，與根據(jù)本發(fā)明的電涌放電器的情況一樣，當存在雷擊時，在 達到火花間隙的火花放電電壓的情況下，火花間隙由于PE(接地導體)與有源導體之間的 過電壓而被初次點燃(fire)。在已知的系統(tǒng)中，直接連接至有源導體的第一火花間隙以使得達到相應(yīng)的火花放 電電壓這樣的方式形成且其由電極形成的陽極和陰極以這樣的方式隔開。電極之間的距離 越小，火花放電電壓越小。在已知的系統(tǒng)中，點燃后，短路電流流動并在每一個隨后的火花 間隙上建立高的電壓降，電壓降由于火花間隙的重復而累加，從而對應(yīng)于火花間隙數(shù)目，弧 降電壓將比電源電壓高，因此沒有持續(xù)電流流動。對于目前工藝水平，參照DE19742302A1。

發(fā)明內(nèi)容
基于目前工藝水平，本發(fā)明的目的為構(gòu)造一種電涌放電器，該電涌放電器形成優(yōu) 選僅具有一個火花間隙并由此具有相應(yīng)的火花放電特性的系統(tǒng)并且該電涌放電器具有與 多個火花間隙相同的持續(xù)電流消除能力。而且，將減少電氣和電子部件的安裝努力和成本。為了解決這一問題，本發(fā)明提出電氣元件包括具有兩個電極的部件，在兩個電極 之間布置有由導電材料組成的粒狀材料，粒狀材料以導電的方式將電極連接，從而容納粒 狀材料的空間被耐熱的絕緣材料殼體包圍。具有兩個電極和電極之間的導電粒狀材料的部件在電流在過電壓情況下流動之 前具有非常低的阻抗。在例如雷擊的過電壓的情形下，許多小的火花間隙在粒狀顆粒之間 被點火(ignite)，從而對于相應(yīng)的電流負載，由于粒狀體之間大量轉(zhuǎn)換的反電壓，在持續(xù)電 流上獲得高衰減效應(yīng)，從而消除了持續(xù)電流。
提供相應(yīng)的耐熱的絕緣材料殼體以保證由電極和導電粒子形成的部件的結(jié)合。在 其最簡單的實施例中，這樣的部件與例如在受保護系統(tǒng)的PE導體與相導體之間具有相應(yīng) 的低火花放電電壓的火花間隙串聯(lián)連接。這一實施例完全解決了該問題，因為單個火花間 隙與以該部件形式的元件串聯(lián)連接，并且在電流流動之前這一部件具有非常低的阻抗而在 電流流動時其產(chǎn)生高的反電壓并由此產(chǎn)生高的衰減效應(yīng)，從而單個火花間隙可以消除持續(xù) 電流。優(yōu)選提供的是松散地填充在電極與由絕緣材料殼體形成的空間之間的粒狀材料。松散的填料需要保證粒狀體之間的間隙，這有利于在粒狀材料的顆粒之間形成小 的電弧。然而，由絕緣材料殼體形成的空間內(nèi)的填料必須足以保證在元件被不同地放置時， 確保粒狀體與電極之間的接觸。為了這一目的，優(yōu)選提供的是延伸進入空間內(nèi)的電極具有突起。特別優(yōu)選提供的 是粒狀材料由球形微粒組成。也可提供的是粒狀材料由顆粒狀微粒組成。優(yōu)選提供的是粒狀材料由石墨顆?；蚴蚪M成。優(yōu)選使用石墨，因為對于這種材料，高的電流和/或熱不會引起任何熔融。進一步優(yōu)選提供的是粒狀材料具有0. 4-1. 6mm的顆粒尺寸。進一步優(yōu)選提供的是絕緣材料殼體由陶瓷或玻璃組成。對于顆粒尺寸，重要的是由如果顆粒非常細微，則非常少的空氣保持在微粒之間 從而僅能部分或者根本不能達到期望的效果的事實給定下限。上限由粒狀材料的顆粒應(yīng)當 在相應(yīng)的空間內(nèi)布置為高的事實給定。用于設(shè)置消除效應(yīng)的進一步的參數(shù)是絕緣材料殼體的直徑或橫截面、包括粒狀材 料填料的絕緣材料殼體的長度。取決于尺寸，即包括粒狀材料的絕緣材料殼體的厚度和/ 或長度，較大或較小的反電壓將由該部件建立。也可構(gòu)想的是形成具有多個串聯(lián)連接的火花間隙的電涌放電器并通過串聯(lián)連接 所述類型的電氣元件以完成這些火花間隙。進一步優(yōu)選提供的是電極由石墨組成。為了實現(xiàn)整個功能單元的特別緊湊的設(shè)計，可提供的是部件的電極之一形成火花 間隙的一個電極。這里優(yōu)選提供的是在形成火花間隙的一個電極的特定電極上施加環(huán)形絕緣體，在 該環(huán)形絕緣體上裝配火花間隙的第二電極。進一步優(yōu)選提供的是火花間隙與部件的電極為圓柱形，而絕緣材料殼體為連接至 部件的電極的管。在火花間隙的電極之間的環(huán)形絕緣體由耐熱材料組成，特別地為PTFE，或也可為陶瓷。


根據(jù)本發(fā)明的電涌放電器的特別簡單的設(shè)計形式在圖中示出。圖1示出了相應(yīng)的電涌放電器的中央縱截面。
具體實施例方式
該電涌放電器包括火花間隙1，其經(jīng)由引線導體連接至例如AC電源系統(tǒng)的、I處的 相導體以及II處的PE導體。串聯(lián)連接至火花間隙的是電氣元件。該元件包括具有兩個電 極3、4的部件2，電極3、4之間布置由導電材料組成的粒狀材料5，電極3、4通過粒狀材料 5以導電的方式相互連接。包含粒狀材料5的空間被耐熱絕緣材料殼體6包封。
粒狀材料5松散地填充在電極3、4與由絕緣材料殼體6形成的空間之間。優(yōu)選地， 電極3、4具有延伸進入空間的突起7、8，以保證在元件的任何位置，確保電極3、4與粒狀材 料5的部件之間的接觸。粒狀材料由球形或粒狀微粒組成，優(yōu)選地由石墨顆?；蚴蚪M 成，從而大約0.4-1. 6mm的微粒尺寸是優(yōu)選的。絕緣材料殼體6由陶瓷或玻璃組成，而電極 3、4由石墨組成。在該實施例中，部件2的電極3形成火花間隙的一個電極，火花間隙的另一 個電極在9處給定。布置在形成部件2的電極以及火花間隙1的一個電極二者的電極3與 電極9之間的為優(yōu)選的環(huán)形絕緣體10，環(huán)形絕緣體10優(yōu)選由PTFE制成。通過電極9與電極 3之間的間隙，可以調(diào)節(jié)火花間隙1相對于需要的級的點火性能(ignition performance)。 消除表現(xiàn)僅僅由部件2確定，而部件2可根據(jù)其預定目的在其直徑和/或長度上作出修改， 從而獲得粒狀材料5的相應(yīng)數(shù)量和分布。電極9也優(yōu)選地由石墨組成。在該實施例中，電極3和電極4與絕緣材料殼體6 —起形成包圍粒狀材料5的相 互緊密連接的元件。根據(jù)本發(fā)明的電涌放電器具有低火花放電電壓，從而由于粒狀材料5的顆粒通過 火花放電形成多個小火花間隙而在直通(through-conduction)時建立高的反電壓。這不 會損害或提高火花間隙1的火花放電電壓。本發(fā)明并不限于實施例，而是在公開的框架內(nèi)可以有多種變化。說明書和/或圖中公開的所有新的單獨的和組合的特征被視為對本發(fā)明來說是 必不可少的。
權(quán)利要求
具有至少一個火花間隙(1)以及串聯(lián)連接的電氣元件的電涌放電器，其特征在于電氣元件包括具有兩個電極(3，4)的部件(2)，兩個電極(3，4)之間布置由導電材料組成的粒狀材料(5)，粒狀材料以導電的方式連接電極(3，4)，從而容納粒狀材料(5)的空間被耐熱的絕緣材料殼體(6)包圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電涌放電器，其特征在于粒狀材料(5)松散地填充在電極 (3,4)與由絕緣材料殼體(6)形成的空間之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電涌放電器，其特征在于電極(3，4)具有延伸進入該空 間的突起(7,8) 0
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的電涌放電器，其特征在于粒狀材料(5)由球形微粒組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的電涌放電器，其特征在于粒狀材料(5)由粒狀微粒組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的電涌放電器，其特征在于粒狀材料(5)由石墨顆?；蚴?墨球組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的電涌放電器，其特征在于粒狀材料(5)具有0.4-1. 6mm 的顆粒尺寸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7所述的電涌放電器，其特征在于絕緣材料殼體(6)由陶瓷或玻璃組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的電涌放電器，其特征在于電極(3，4)由石墨組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9所述的電涌放電器，其特征在于部件(2)的電極(3)之一形成 火花間隙(1)的電極之一。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電涌放電器，其特征在于在形成火花間隙(1)的一個電極 的電極(3)上施加環(huán)形絕緣體(10)，在環(huán)形絕緣體(10)上裝配火花間隙(1)的第二電極 (9)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11所述的電涌放電器，其特征在于火花間隙(1)與部件(2)的 電極(3，4，9)為圓柱形，而且絕緣材料殼體(6)為連接至部件的電極(3，4)的管。全文摘要
本發(fā)明涉及電涌放電器。為了構(gòu)造一種具有至少一個火花間隙以及串聯(lián)連接的電氣元件、形成優(yōu)選僅具有一個火花間隙以及相應(yīng)的火花放電特性的系統(tǒng)并具有與多個火花間隙相同的持續(xù)電流消除能力的電涌放電器，提出了包括具有兩個電極(3，4)的部件(2)的電氣元件，在兩個電極(3，4)之間布置由導電材料組成的粒狀材料(5)，粒狀材料(5)以導電的方式連接電極(3，4)，從而容納粒狀材料(5)的空間被耐熱的絕緣材料殼體(6)包圍。
文檔編號H02H9/06GK101958540SQ201010233889
公開日2011年1月26日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者J·舒爾萬茲 申請人:奧寶貝特曼股份有限兩合公司