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Patent Searching and Data


Title:
SPARK GAP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/134508
Kind Code:
A1
Abstract:
In order to provide a spark gap (1) for overvoltage protection, said spark gap having electrodes (3, 4, 20) that face each other and having a short deionization time, the electrodes (3, 4, 20) have, on at least a portion thereof, current-path bounding means (7, 16, 17) for forcing a desired current path in the electrodes (3, 4, 20) themselves.

Inventors:
SOEDER MICHAEL (DE)
LANGE DENNIE (DE)
OCHS JOERG (DE)
Application Number:
PCT/EP2010/055724
Publication Date:
November 03, 2011
Filing Date:
April 28, 2010
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
SOEDER MICHAEL (DE)
LANGE DENNIE (DE)
OCHS JOERG (DE)
International Classes:
H01T4/10; H01T4/14
Foreign References:
US4493004A1985-01-08
US4553063A1985-11-12
JP2008176950A2008-07-31
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Funkenstrecke (1) zum Bereitstellen eines Überspannungs¬ schutzes mit einer Elektrodenanordnung (2), die einander zu- gewandte Elektroden (3,4,20) aufweist,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

die Elektroden (3,4, 20) zumindest teilweise Strompfadbegren- zungsmittel (7,16,17) zum Erzwingen eines gewünschten Strompfades in den Elektroden (3,4,20) aufweisen.

2. Funkenstrecke (1) nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

die Strompfadbegrenzungsmittel (16,17) Ausnehmungen (18) im Inneren der jeweils zugeordneten Elektrode (3,4,20) begren- zen.

3. Funkenstrecke (1) nach Anspruch 1 oder 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

die Strompfadbegrenzungsmittel einen Strompfadbegrenzungs- stift (7) und/oder eine Strompfadbegrenzungsplatte (24) auf¬ weisen, die jeweils über eine elektrische Leitfähigkeit ver¬ fügen, die von derjenigen des restlichen Materials der jeweils zugeordneten Elektrode (3,4,20) abweicht. 4. Funkenstrecke (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

jede Elektrode (3,4,20) einen metallischen Elektrodensockel (5) sowie eine Elektrodenkappe (6) aufweist, die aus einem Kappenmaterial gefertigt ist, das eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist als das Sockelmaterial des Elektroden¬ sockels (5) .

5. Funkenstrecke (1) nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

die Elektrodenkappe (6) aus Grafit besteht.

6. Funkenstrecke (1) nach Anspruch 4 oder 5,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

die Elektrodenkappe (6) pilzkappenförmig ausgestaltet ist und einen halbkugelförmigen Schirmabschnitt (17) sowie einen länglichen Stielabschnitt (16) aufweist, die jeweils innere Hohlräume (18) begrenzen.

7. Funkenstrecke (1) nach Anspruch 6,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

zwischen dem Elektrodensockel (5) und der Elektrodenkappe (6) eine Strompfadbegrenzungsplatte (24) angeordnet ist und sich ein Strompfadbegrenzungsstift (7) in dem Stielabschnitt (16) durch die Strompfadbegrenzungsplatte (24) hindurch erstreckt, wobei die Strompfadbegrenzungsplatte (24) und der Elektroden¬ stift (7) jeweils aus einem Material gefertigt sind, das eine andere Leitfähigkeit aufweist als das Material der Elektro- denkappe (6) und/oder das Material des Elektrodensockels (5) .

8. Funkenstrecke (1) nach Anspruch 7,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

die Elektrodenanordnung (2) zwei einander in einer Längsrich- tung gegenüberliegende Längselektroden (3,4) und eine diesbe¬ züglich in einer Querrichtung versetzte Seitenelektrode (20) zum aktiven Zünden der Funkenstrecke (1) aufweist, wobei der Strompfadbegrenzungsstift (7) sich in Längsrichtung erstreckt und eine höhere Leitfähigkeit aufweist als das Material der Elektrodenkappe (6) und der Strompfadbegrenzungsplatte (24).

9. Funkenstrecke (1) nach Anspruch 8,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der sich in Längsrichtung erstreckende Strompfadbegrenzungs- stift (7) und die Strompfadbegrenzungsplatte (24) aus einem elektrisch nichtleitenden Isoliermaterial bestehen, wobei sich die Strompfadbegrenzungsplatte (24) nur teilweise zwi- sehen dem Elektrodensockel (5) und der Elektrodenkappe (6) erstreckt .

10. Funkenstrecke (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

die Elektroden (3,4,20) Elektrodenarme (10,11,22) aufweisen, die sich an einer gemeinsamen Funkenbrennseite der Elektro¬ denanordnung (2) erstrecken.

11. Funkenstrecke (1) nach Anspruch 10,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

die Elektrodenarme (10,11) unter Vergrößerung ihres Abstandes zueinander zu ihrem freien Ende (12,13) hin auseinander laufen . 12. Funkenstrecke (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

die Elektrodenanordnung (2) zwei einander in einer Längsrichtung gegenüber liegende Längselektroden (3,4) und eine Seitenelektrode (20) aufweist, die in Querrichtung zur Funken- brennseite hin versetzt bezüglich der Längselektroden (3,4) angeordnet ist und einen Elektrodenarm (22) aufweist, der sich in Querrichtung an der Funkenbrennseite erstreckt.

13. Funkenstrecke (1) nach Anspruch 12,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

sich alle Elektrodenarme (10,11,22) in einer gemeinsamen Ebene erstrecken.

14. Funkenstrecke (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

g e k e n n z e i c h n e t d u r c h

wenigstens eine Reversierelektrode (23) , die auf dem gleichen Potenzial liegt wie eine der Längselektroden (3,4), wobei je¬ de Reversierelektrode (23) so bezüglich der freien Enden der Längselektroden (3,4) angeordnet ist, dass ein zwischen den Elektrodenarmen (10,11) brennender Lichtbogen auf die Rever- sierelektroden (23) überspringt.

Description:
Beschreibung Funkenstrecke Die Erfindung betrifft eine Funkenstrecke zum Bereitstellen eines Überspannungsschutzes mit einer Elektrodenanordnung, die einander zugewandte Elektroden aufweist.

Funkenstrecken werden im Bereich der Elektroenergieübertra- gung und -Verteilung beispielsweise in Serienkompensations ¬ anlagen eingesetzt. Solche Serienkompensationsanlagen dienen in der Regel zur Blindleistungskompensation in Wechselspannungsnetzen und fallen unter den Begriff der so genannten Flexible AC Transmission Systems (FACTS) . Zur Serienkompensa- tion wird üblicherweise eine Kondensatorbank seriell in eine Wechselspannungsleitung geschaltet, wobei schützende Ablei ¬ terbänke parallel zur Kondensatorbank angeordnet sind. Die Funkenstrecke dient zum Schutz sowohl der Kondensator- als auch Ableiterbänke. Sie kann im Vergleich mit einem mechani- sehen Leistungsschalter sehr schnell gezündet werden, so dass Überspannungen an den Abieiter- und Kondensatorbänken vermieden werden können.

Bekannte Funkenstrecken weisen wenigstens eine Elektrodenan- Ordnung aus einander gegenüber liegenden Elektroden auf, deren Abstand oder Abstände so eingestellt ist, dass die Fun ¬ kenstrecke unterhalb einer bestimmten Spannung nicht von selbst durchschlägt, so dass ein aktives Zünden der Fun ¬ kenstrecke ermöglicht ist. Das Zünden der Funkenstrecke be- wirkt die Ausbildung eines Lichtbogens zwischen den Elektro ¬ den. Nach der Ausbildung des Lichtbogens wird ein parallel zur Funkenstrecke angeordneter Leistungsschalter geschlossen und der Lichtbogen somit gelöscht. Es ist zweckmäßig, dass die Funkenstrecke eine kurze Deioni- sationszeit aufweist, so dass diese nach Verlöschen des

Lichtbogens schnell wieder ihre Spannungsfestigkeit erreicht. Hat sich die besagte Spannungsfestigkeit eingestellt, kann der parallele Leistungsschalter wieder geöffnet werden. Die Funkenstrecke ist dann wieder einsatzbereit.

Der Lichtbogen entsteht zunächst an einer Stelle mit dem ge ¬ ringsten Elektrodenabstand. Für eine kurze Deionisationszeit ist es förderlich, dass der Lichtbogen diesen Ort des geringsten Abstandes möglichst schnell verlässt. Es ist ferner bekannt, dass ein Lichtbogen durch Kräfte von Magnetfeldern antreibbar ist, die durch den Strom verursacht werden, der die Elektrodenanordnung und den Lichtbogen durchfließt. Es ist ebenso bekannt, dass eine von einem Strom durchflossene, bewegliche Leiterschleife versucht, sich zu vergrößern, da das vom Strom erzeugte Magnetfeld im Schleifeninneren dichter ist, als außerhalb. Die Stromstärke bestimmt die Stärke des Magnetfeldes und somit den Betrag der den Lichtbogen treiben- den magnetischen Kraft. Die Richtung der besagten magnetischen Kraft wird durch den Strompfad bestimmt.

In der Praxis sind Elektrodenanordnungen dieser Art in wenigstens einem Funkenstreckengehäuse untergebracht, um die Elektroden gegen schädliche Umwelteinflüsse zu schützen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Funkenstrecke der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei der ein gebildeter Lichtbogen den Ort des geringsten Elektrodenabstandes möglichst schnell verlässt und sich dabei vergrößert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Elektroden zumindest teilweise Strompfadbegrenzungsmittel zum Erzwingen eines gewünschten Strompfades in den Elektroden aufweisen. Erfindungsgemäß verfügt zumindest ein Teil der Elektroden der Funkenstrecke über Strompfadbegrenzungsmittel zum Begrenzen oder Festlegen eines gewünschten Strompfades in den Elektroden selbst. Die Erfindung beruht auf der Idee, dass ein

Strompfad, welcher sehr nahe am Lichtbogen zweckmäßig verläuft, eine vielfach größere Kraftwirkung auf den Lichtbogen entfaltet als weiter entfernt liegende Strompfade, die bei ¬ spielsweise durch die Ausgestaltung der Zuleitungen bereitgestellt werden und aus Gründen der einzuhaltenden Spannungs- festigkeit nicht beliebig nahe am Lichtbogenentstehungsort angeordnet werden können. Je größer der Abstand der Elektro ¬ den gewählt wird, desto kleiner ist der Einfluss des Stromes in den elektrischen Zuleitungen, so dass die Strompfadbegrenzungsmittel insbesondere ab einem—bestimmten mit zunehmendem Elektrodenabstand umso förderlicher sind, um den Lichtbogen in die gewünschte Richtung zu treiben und dabei zu vergrö ¬ ßern. Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Funkenstrecke eignet sich daher insbesondere für Hochspannungen. Hierbei ist es auch möglich, dass die Funkenstrecke mehrere Elektro- denanordnungen aufweist, die in Reihe zueinander geschaltet sind. Ein gewünschter Strompfad ist dann erreicht, wenn ein über den besagten Strompfad fließender Strom ein Magnetfeld erzeugt, das den Lichtbogen aus dem Ort seiner Entstehung treibt, um sich zu vergrößern. Ein solcher Strompfad, der über den Lichtbogen selbst führt, bildet beispielsweise einen Leiterschleifenabschnitt aus.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung begrenzen die Strompfadbegrenzungsmittel Ausnehmungen im Inneren der Elektrode. Aufgrund der Ausnehmungen im Inneren der

Elektrode ist der Funkenstrom gezwungen, um die besagten Ausnehmungen herum zu fließen. Die Strompfadbegrenzungsmittel bilden Begrenzungsabschnitte der Ausnehmungen aus, in denen der Strompfad ausgebildet ist. Die Begrenzungsabschnitte sind so ausgestaltet, dass sich der gewünschte Strompfad in unmit ¬ telbarer Umgebung des Lichtbogens ausbildet. Der über den Strompfad fließende Strom erzeugt dann ein Magnetfeld, das den Lichtbogen aus dem Ort seiner Entstehung, also aus dem Ort des geringsten Elektrodenabstandes, heraustreibt, wobei sich der Lichtbogen vergrößert mit einer kurzen Deionisati- onszeit im Gefolge.

Zweckmäßigerweise weisen die Strompfadbegrenzungsmittel einen Strompfadbegrenzungsstift und/oder eine Strompfadbegrenzungs- platte auf, die jeweils über eine elektrische Leitfähigkeit verfügen, die von derjenigen des restlichen Materials der jeweils zugeordneten Längselektrode abweicht. Durch den Strom ¬ pfadbegrenzungsstift ist es möglich, den Strompfad in der Elektrode auf einen bestimmten Bereich zu begrenzen oder in einem Bereich der Längselektrode zu bündeln, wobei der besag ¬ te Bereich gemäß einer Variante der Strompfadbegrenzungsstift selbst ist, nämlich wenn dieser eine höhere Leitfähigkeit aufweist als das Elektrodenmaterial, in dem sich dieser er- streckt. Abweichend hiervon ist der Strompfadbegrenzungsstift aus einem Isoliermaterial gefertigt, das einen Strom schlech ¬ ter leitet als das ihn umgebende Elektrodenmaterial. Gemäß dieser Ausgestaltung ist der Strom gezwungen, um den Strompfadbegrenzungsstift herum zu fließen und sich in dem

verbleibenden Bereich der Elektroden auszubreiten. Die Strompfadbegrenzungsplatte besteht zweckmäßigerweise aus einem Ma ¬ terial, das eine geringere Leitfähigkeit aufweist als das restliche Material der Elektrode, in der diese angeordnet ist .

Bei einer Variante weist jede Längselektrode einen metalli ¬ schen Elektrodensockel sowie eine Elektrodenkappe auf, die aus einem Kappenmaterial gefertigt ist, das eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist als das Sockelmaterial des Elektrodensockels .

Zweckmäßigerweise besteht die Elektrodenkappe aus Grafit.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Elektrodenkappe pilzkappenförmig ausgestattet und bildet ei ¬ nen halbkugelförmigen Schirmabschnitt sowie einen mit dem Schirmabschnitt verbundenen Stielabschnitt auf. Dabei begren- zen Schirmabschnitt und Stielabschnitt innere Hohlräume, die auch als Ausnehmungen bezeichnet werden können. Wie bereits weiter oben erläutert wurde, zwingen die inneren Hohlräume oder Ausnehmungen den Strom dazu, sich in dem Stielabschnitt oder Schirmabschnitt auszubreiten, so dass ein bestimmter zweckmäßiger Strompfad erzwungen wird.

Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Elektrodensockel und der Elektrodenkappe eine Strompfadbegrenzungsplatte angeordnet, wobei sich ein Strompfadbegrenzungsstift durch die Strompfadbegrenzungs ¬ platte hindurch in dem Stielabschnitt erstreckt, wobei die Strompfadbegrenzungsplatte und der Strompfadbegrenzungsstift jeweils aus einem Material gefertigt sind, das eine andere Leitfähigkeit aufweist als das Material der Elektrodenkappe und/oder das Material des Elektrodensockels. Mit Hilfe des Strompfadbegrenzungsstifts , der Strompfadbegrenzungsplatte und den inneren Hohlräumen ist es ganz gezielt möglich, den Strom aus dem Elektrodensockel entweder durch den Stielab ¬ schnitt mittig in den Schirmabschnitt der Elektrodenkappe oder aber auf ganzer Länge durch den halbkugelförmigen

Schirmabschnitt der Elektrodenkappe fließen zu lassen. Dem Strom kann daher eine solche Richtung aufgeprägt werden, dass ein Lichtbogen schnell aus dem initialen Elektrodenraum heraus getrieben wird, um sich zu vergrößern, wobei sich bei- spielsweise eine kürzere Deionisationszeit für die Fun ¬ kenstrecke einstellt.

Zweckmäßigerweise weist die Elektrodenanordnung zwei einander in einer Längsrichtung zugewandte Längselektroden und eine diesbezüglich in Querrichtung versetzte Seitenelektrode zum aktiven Zünden der Funkenstrecke auf, wobei der Strompfadbe- grenzungsstift sich in Längsrichtung erstreckt und eine höhe ¬ re Leitfähigkeit aufweist als das Material der Elektrodenkap- pe und der Strompfadbegrenzungsplatte . Bei einer hiervon ab ¬ weichenden Variante ist keine Seitenelektrode vorgesehen. Die Funkenstrecke weist vielmehr zwei oder mehr in Reihe geschal ¬ tete Elektrodenanordnungen auf. Jede Elektrodenanordnung dieser Reihenschaltung verfügt jeweils über zwei Längselektro- den. Die in der Reihenschaltung miteinander verbunden Längelektroden liegen bei Betrieb der Funkenstrecke auf einem ge ¬ meinsamen Mittelspannungspotenzial. Jede Elektrodenanordnung dieser Reihenschaltung ist üblicherweise in einem separaten Gehäuse angeordnet.

Ist im Rahmen der Erfindung nur eine Elektrodenanordnung vorgesehen, weist diese jedoch zweckmäßigerweise die besagte Seitenelektrode auf, die bezüglich der Längselektroden in Querrichtung versetzt angeordnet ist. Bei einer solchen

Elektrodenanordnung verfügen die Längselektroden zweckmäßigerweise über einen Elektrodenstift, der sich in Längsrichtung erstreckt und eine höhere Leitfähigkeit aufweist als das Material der Elektrodenkappe und der Strompfadbegrenzungs ¬ platte. Bei dem Einsatz einer Seitenelektrode entsteht der initiale Lichtbogen nicht zwischen den Längselektroden, sondern brennt jeweils zwischen den Längselektroden und der Seitenelektrode. Die Seitenelektrode ist auf der Funkenbrennsei ¬ te und somit seitlich der Längselektroden angeordnet. Aufgrund der höheren Leitfähigkeit fließt der Funkenstrom über den Strompfadbegrenzungsstift , der sich in Längsrichtung und somit in Richtung auf die gegenüber liegende Längselektrode erstreckt. Dabei ragt der Strompfadbegrenzungsstift mit einem Ende in den halbkugelförmigen Schirmabschnitt hinein und fließt von da aus seitlich zum Fuß des initialen Lichtbogens, der sich wegen der Seitenelektrode seitlich der Längsrichtung auf der Längselektrode ausbildet. Die Strompfadbegrenzungs- platte trennt den Elektrodensockel von der Elektrodenkappe, so dass kein direkter Kontakt zwischen Elektrodensockel und Elektrodenkappe zur Ausbildung eines Strompfades besteht. Auf diese Weise werden parasitäre Strompfade verhindert. Beim Austritt des Stromes aus dem längsgerichteten Strompfadbe- grenzungsstift fließt dieser seitlich durch die Elektrodenkappe zum Fuß des Lichtbogens auf der Längselektrode. Daher spannt der Strompfad bezüglich des Austrittpunktes einen Win ¬ kel auf, der sich stark von 180° unterscheidet und beispiels ¬ weise zwischen 10° und 90° variiert. Dadurch wird von dem aus dem Lichtbogen und dem Kappenabschnitt bestehenden Teilstück des Strompfades eine Leiterschleife gebildet, die aufgrund magnetischer Kräfte die Tendenz hat auseinanderzustreben, mit der Folge, dass der Lichtbogen aus dem initialen Ort, also dem Ort des geringsten Abstands der Längselektrode zur Sei ¬ tenelektrode, heraus getrieben wird. Wird im Rahmen der Erfindung eine Reihenschaltung von Elektrodenanordnungen vorgesehen, so kommt eine diesbezüglich abweichende Ausgestaltung zur Anwendung. Bei dieser Ausgestaltung bestehen der sich in Längsrichtung erstreckende Elektrodenstift und die Strompfadbegrenzungsplatte aus einem elekt- risch nichtleitenden Isoliermaterial, wobei die Strompfadbe- grenzungsplatte den Elektrodensockel nur auf einem Teil der Fläche von der Elektrodenkappe trennt. Der Trennbereich ist an der Funkenbrennseite der jeweiligen Längselektrode ange ¬ ordnet. Die restliche Fläche steht für die Ausbildung des Strompfades zur Verfügung. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist keine seitlich versetzte Seitenelektrode vorgese ¬ hen, so dass sich der Lichtbogen initial zwischen den Längselektroden in Längsrichtung ausbildet.

Durch den isolierenden Strompfadbegrenzungsstift und die iso ¬ lierende Strompfadbegrenzungsplatte, die nur an der Funken ¬ brennseite jeder Längselektrode einen direkten Kontakt zwi ¬ schen Elektrodensockel und Elektrodenkappe verhindert, wird der Strom gezwungen, seitlich an der Zuleitungsseite über den halbkugelförmigen Schirmabschnitt der Elektrodenkappe zum Lichtbogenfuß zu fließen, wobei wieder ein Winkel bezüglich des Umlenkpunktes am Lichtbogenfuß des Strompfades aufge ¬ spannt wird, der zwischen 130° und 10° variiert. Wiederum wird hier, wie bereits oben ausgeführt wurde, durch das Teil ¬ stück des Strompfades eine Leiterschleife gebildet, wodurch der Lichtbogen von dem initialen Elektrodenbrennort in die Elektrodenarme getrieben wird. Zweckmäßigerweise weisen die Elektroden Elektrodenarme auf, die sich an einer gemeinsamen Funkenbrennseite der Elektro ¬ denanordnung erstrecken. Die Elektrodenarme der Längselektro ¬ de und gegebenenfalls der Elektrodenarm der Seitenelektrode sind vorteilhafterweise in einer gemeinsamen Ebene angeord- net. Verfügt die Elektrodenanordnung über eine Seitenelektro ¬ de ist diese zweckmäßigerweise ebenfalls in der Ebene ange ¬ ordnet, die durch die Elektrodenarme der Längselektroden auf ¬ gespannt ist. Zweckmäßigerweise laufen die Elektrodenarme der Längselektro ¬ den unter Vergrößerung ihres Abstandes zueinander zu ihrem freien Ende hin auseinander. Gemäß dieser vorteilhaften Weise vergrößert sich der gegenseitige Abstand der Elektrodenarme zu deren freien Ende hin. Ein aus der Elektrodenanordnung durch magnetische Kräfte heraus getriebener Lichtbogen wandert somit zu dem Ort des größten Abstandes am freien Ende der Elektrodenarme mit einer noch weiter verkürzten Deionisa- tionszeit im Gefolge.

Zweckmäßigerweise sind die elektrischen Zuleitungen für

Längselektroden der Elektrodenanordnung der Funkenstrecke beide gemeinsam auf der gleichen Seite angeordnet, die hier als Zuleitungsseite bezeichnet ist und der Funkenbrennseite gegenüberliegt. Dabei erstrecken sich die Zuleitungen vorteilhafterweise im Wesentlichen quer zu einem sich in der Elektrodenanordnung ausbildenden Lichtbogen. Aufgrund der gemeinsamen Anordnung der elektrischen Zuleitungen auf der Zuleitungsseite der jeweiligen Elektrodenanordnung sowie der gleichzeitigen Ausrichtung in der besagten Querrichtung wird ein Magnetfeld erzeugt, das einen an der Elektrodenanordnung entstehenden Lichtbogen vom Ort des geringsten Abstandes zwischen den Elektroden in die Elektrodenarme treibt, die an der von der Zuleitungsseite abgewandten Funkenbrennseite der Elektrodenanordnung angeordnet sind.

Zweckmäßigerweise ist wenigstens eine Reservierelektrode vor ¬ gesehen, die auf dem gleichen Potenzial liegt, wie eine der Längselektroden, wobei jede Reservierelektrode so bezüglich der freien Enden der Elektrodenarme angeordnet ist, dass ein zwischen den Elektrodenarmen brennender Lichtbogen auf die Reservierelektroden überspringt.

Wie bereits weiter oben beschrieben wurde, ist die Elektro- denanordnung gemäß der Erfindung zum Schutz vor Umwelteinflüssen in wenigstens einem Gehäuse angeordnet, das aus

Platzgründen nicht beliebig groß sein darf. Das Gehäuse ist beispielsweise ein metallisches Gehäuse, wobei die Gehäuse ¬ wandungen auf einem elektrischen Potenzial liegen und für den Lichtbogen ebenfalls eine Elektrode darstellen können. Ein sich zu weit ausbreitender Lichtbogen könnte somit das Gehäuse erreichen und dieses aufgrund seiner großen Hitze beschä ¬ digen. Darüber hinaus würde ein Stromfluss über das Gehäuse erfolgen. Dies ist ebenfalls unerwünscht. Auch die unkontrol ¬ lierte Ausbildung eines Lichtbogens ist nachteilig. Aus die ¬ sem Grunde ist wenigstens eine Reservierelektrode vorgesehen, die zweckmäßigerweise auf einem Hochspannungspotenzial liegt, auf dem sich auch eine der Längselektroden befindet. Aufgrund der geometrischen Anordnung der Reservierelektrode und der damit verbundenen veränderten Stromzuführung wird der Lichtbogen von der Reservierelektrode wieder zurück auf die Elekt ¬ rodenarme der Elektrodenanordnung oder auf eine weitere Re ¬ servierelektrode geworfen. Im Rahmen dieser Ausgestaltung der Erfindung wird der Lichtbogen daher aus dem Elektrodenraum hinaus in die Elektrodenarme getrieben, von deren Ende der Lichtbogen anschließend auf die wenigstens eine Reservier ¬ elektrode übergeht. Diese fängt somit den Lichtbogen gegebe ¬ nenfalls mit Unterstützung einer weiteren Reservierelektrode ab, bevor er auf die Gehäusewandung überspringt.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin ¬ dung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei

Figur 1 Ausführungsbeispiel einer Elektrodenanord nung einer erfindungsgemäßen Funkenstrecke,

Figur 2 weiteres Ausführungsbeispiel einer Elekt rodenanordnung einer erfindungsgemäßen Funkenstrecke, Figur 3 eine Längselektrode der Funkenstrecke gemäß

Figur 2 in einer Draufsicht, wobei die Elekt ¬ rodenkappe entfernt wurde, Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Elekt ¬ rodenanordnung einer erfindungsgemäßen Funkenstrecke mit einer Seitenelektrode,

Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Elekt ¬ rodenanordnung einer erfindungsgemäßen Funkenstrecke und

Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Elekt ¬ rodenanordnung einer erfindungsgemäßen Fun- kenstrecke zeigen.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungs ¬ gemäßen Funkenstrecke 1, die eine Elektrodenanordnung 2 mit einer ersten Längselektrode 3 und einer zweiten Längselektro- de 4 aufweist. Die Elektrodenanordnung 2 ist in Reihe zu ei ¬ ner weiteren Elektrodenanordnung geschaltet, die figürlich nicht dargestellt ist. Dabei ist jede Elektrodenanordnung 2 in einem separaten Gehäuse angeordnet. Zwei Längselektroden der Reihenschaltung liegen bei Betrieb der Funkenstrecke 1 auf einem Zwischenspannungspotenzial. Bei der in Figur 1 ge ¬ zeigten Elektrodenanordnung 2 liegt die Längselektrode 3 auf einem Hochspannungspotenzial und die Längselektrode 4 auf dem Zwischenspannungspotenzial. Es ist erkennbar, dass jede

Längselektrode 3 beziehungsweise 4 einen Elektrodensockel 5 sowie eine Elektrodenkappe 6 aufweist. Dabei liegen sich die Längselektroden 3 beziehungsweise 4 in einer Längsrichtung gegenüber. Genauer gesagt, erstreckt sich die Längsrichtung durch die Punkte auf der jeweiligen Längselektrode, die den geringsten Abstand zueinander aufweisen. Jede Längselektrode 3, 4 weist ferner einen sich in der besagten Längsrichtung erstreckenden Elektrodenstift 7 als Strompfadbegrenzungsstift aus Kupfer auf. Der Elektrodensockel 5 ist aus Aluminium ge ¬ fertigt, wobei die Elektrodenkappe 6 aus Graphit besteht. Auch ist in Figur 1 erkennbar, dass sich elektrische Zuleitungen 8 und 9 quer zur besagten Längsrichtung an einer gemeinsamen Zuleitungsseite der Elektrodenanordnung 2 erstrecken und mit dem Elektrodensockel 5 der jeweiligen Längs ¬ elektrode 3 beziehungsweise 4 verbunden sind.

An der von der Zuleitungsseite abgewandten Funkenbrennseite der Elektrodenanordnung 2 erstrecken sich Elektrodenarme 10, 11 ebenfalls in einer Querrichtung, wobei jeder Elektrodenarm 10, 11 mit dem Elektrodensockel 5 der jeweils zugeordneten Längselektrode 3 beziehungsweise 4 verbunden ist. Die Zulei ¬ tungen 8, 9 der Elektrodensockel 5 und die Elektrodenarme 10,11 bestehen jeweils aus Aluminium und liegen alle in einer gemeinsamen Ebene. Am freien Ende jedes Elektrodenarmes 10 beziehungsweise 11 ist jeweils ein Abbrennabschnitt 12 bezie- hungsweise 13 ausgebildet, welcher aus einem Material be ¬ steht, das eine hohe Hitzebeständigkeit aufweist, so dass ein dort brennender Lichtbogen eine minimale Beschädigung hervorruft. In Figur 1 ist ferner ein initialer Lichtbogen 14 schematisch verdeutlicht, der an der Stelle mit dem geringsten Abstand zwischen den Längselektroden 3 und 4 entsteht. Ferner ist ein Strompfad 15 eingezeichnet, sowie die Richtung des Stromflusses durch Pfeile dargestellt.

Es ist erkennbar, dass sich ein nach dem Zünden der Fun- kenstrecke 1 fließender Strom zunächst im Aluminium des

Elektrodensockels 5 und dann in dem aus Kupfer bestehenden Elektrodenstift 7 in Längsrichtung fließt, von dort aus eben ¬ falls in Längsrichtung fließend in den Lichtbogen 14 eintritt und dann über den Elektrodenstift 7 der Längselektrode 4 wie- der abfließt. Aufgrund der Anordnung der elektrischen Zuleitungen 8 und 9 auf der gleichen Seite der Elektrodenanordnung 2, nämlich der Zuleitungsseite, und der parallelen Ausrichtung der Zuleitungen 8,9, werden Magnetfelder erzeugt, die den Lichtbogen 14 vom Ort seiner initialen Zündung zu dem freien Ende 12 beziehungsweise 13 der Elektrodenarme 10 be ¬ ziehungsweise 11 treiben. Aus diesem Grunde wird dabei der Funkenstrecke 1 ein Lichtbogen schnell von seinem Entste ¬ hungsort schnell in die Elektrodenarme getrieben.

Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin ¬ dungsgemäßen Funkenstrecke 1, wobei jedoch jede Längselektro ¬ de 3 beziehungsweise 4 Strompfadbegrenzungsmittel aufweist, die durch den Elektrodenstift 7, eine teilweise zwischen Elektrodensockel 5 und Elektrodenkappe 6 angeordnete Strom ¬ pfadbegrenzungsplatte 24 sowie eine zweckmäßige geometrische Ausgestaltung der Elektrodenkappen 6 ausgebildet sind. Die Elektrodenkappen 6 sind jeweils pilzkappenförmig ausgestaltet und weisen einen inneren länglichen Stiftabschnitt 16 sowie einen Schirmabschnitt 17 auf, der halbkugelförmig ausgebildet ist. Der Stiftabschnitt 16 und der Schirmabschnitt 17 begren ¬ zen innere Hohlräume 18, die auch als Ausnehmung bezeichnet werden können. Der Elektrodenstift 7 besteht hier aus einem elektrisch nicht leitenden Isoliermaterial. Auch die Strom- pfadbegrenzungsplatte 24 weist eine wesentlich geringere elektrische Leitfähigkeit auf als der Elektrodensockel 5 und Elektrodenkappe 6. Dabei ist die Strompfadbegrenzungsplatte 24 nur an der Funkenbrennseite zwischen Elektrodenkappe 6 und dem Elektrodensockel 5 angeordnet und verhindert einen direk- ten Kontakt der besagten Bauteile nur auf dieser Seite. Der Strompfad 15 bildet sich daher aufgrund der im Vergleich zum Grafit des Schirmabschnitts 17 schlechteren elektrischen Leitfähigkeit des Elektrodenstifts 7 und der Strompfadbegren ¬ zungsplatte 24 an der Zuleitungsseite in dem Schirmabschnitt 17 aus und geht von dort aus in den Lichtbogen 14 über und tritt von dort aus wieder in den Schirmabschnitt 17 der

Längselektrode 4 ein. Hierbei kommt es an Umlenkpunkten zu einer Richtungsänderung des Strompfades. Bezüglich dieser Um- lenkpunkte spannt der Strompfad daher einen Winkel auf, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel bei etwa 130° liegen dürfte. Der gegenüber Figur 1 zum Lichtbogenaustrittspunkt hin verschobene Knick im Strompfad verjüngt eine Stromschlei ¬ fe zum Lichtbogen hin und verdichtet dadurch an dieser Stelle das vom Strom erzeugte magnetische Feld innerhalb der Schlei ¬ fe und unterstützt damit das Heraustreiben des Lichtbogens aus dem Ort seiner initialen Zündung in die Elektrodenarme 10 beziehungsweise 11. Die Deionisationszeit der Funkenstrecke 1 ist gegenüber dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sogar noch verkürzt, da sich dieser vorteilhafte Strompfad ¬ verlauf in unmittelbarer Nähe zum Lichtbogen einstellt.

Figur 3 zeigt die Längselektrode 4 der Funkenstrecke 1 gemäß Figur 2 in einer Draufsicht, wobei jedoch die Elektrodenkappe 6 entfernt wurde. Es ist erkennbar, dass die Strompfadbegren- zungsplatte 24 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel nur aus einem Kreissegment besteht, und daher den Elektrodensockel 5 nicht vollständig bedeckt, sondern nur teilweise und an der Funkenbrennseite angeordnet, mit anderen Worten den Elektro- denarmen 10,11 zugewandt, ist. An der Zuleitungsseite ist da ¬ her ein direkter Kontakt zwischen Elektrodensockel 5 und Elektrodenkappe 6 bereitgestellt. Alternativ zu dieser Aus ¬ führung kann die Strompfadbegrenzungsplatte zweisegmentig ausgeführt sein und hier an der Zuleitungsseite einen gut leitfähiges Kreissegment für die Ausbildung des Strompfades aufweisen .

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin ¬ dungsgemäßen Funkenstrecke 1, wobei die Elektrodenanordnung 2 wie das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 wieder die Längs ¬ elektroden 3 beziehungsweise 4 sowie eine Seitenelektrode 20 aufweist. Die Strompfadbegrenzungsmittel der Elektrodenanord ¬ nung 2 sind durch die Strompfadbegrenzungsplatte 24, den sich in Längsrichtung durch die Strompfadbegrenzungsplatte 24 hin ¬ durch erstreckenden Elektrodenstift 7 sowie durch die pilz- kappenförmige Ausgestaltung der Elektrodenkappe 6 realisiert. Bei dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht je ¬ der Elektrodenstift 7 aus Kupfer, also einem im Vergleich zum Aluminium des Elektrodensockels 5, dem Graphit der Elektro ¬ denkappe 6 und dem Material der Strompfadbegrenzungsplatte 24 besser leitenden Material, so dass sich der Strompfad 15 zu ¬ nächst im Aluminium der elektrischen Zuleitung 8, dem Aluminium des Elektrodensockels 5 und dem Elektrodenstift 7 aus Kupfer in Längsrichtung ausbildet, um dann seitlich unter

Ausbildung eines ersten Umlenkpunktes in den halbkugelförmigen Schirmabschnitt 17 überzugehen und am Austrittspunkt 19 unter Ausbildung eines weiteren Umlenkpunktes winkelig in den Lichtbogen 14 zu fließen. Entsprechend große Winkeländerungen in Lichtbogennähe stellen sich an der Längselektrode 4 ein. Aufgrund dieser starken Winkeländerungen wird jeweils annähernd eine Leiterschleife gebildet, wodurch der Lichtbogen besonders schnell und auch bei größeren Elektrodenabständen in die Elektrodenarme 10,11 getrieben wird.

Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin ¬ dungsgemäßen Funkenstrecke 1, wobei neben der Elektrodenanordnung 2 eine Reservierelektrode 23 vorgesehen ist. Die Re ¬ servierelektrode 23 ist so bezüglich der Elektrodenarme 10 beziehungsweise 11 angeordnet, dass sich ein von den erfin ¬ dungsgemäß ausgebildeten Magnetfeldern beschleunigter Lichtbogen in die Elektrodenarme 10, 11 getrieben und schließlich kontrolliert von der Reservierelektrode 23 aufgefangen wird. Zur Verdeutlichung dieses Effektes sind in Figur 6 Lichtbo- genverläufe zu verschiedenen Zeitpunkten gezeigt, wobei die Indizes mit zunehmender Brenndauer des Lichtbogens 14 anstei ¬ gen. Der initiale Lichtbogen ist wiederum mit dem Bezugszeichen 14 versehen. Er entsteht an dem Ort des geringsten Ab- Standes zwischen den Längselektroden 3 beziehungsweise 4 . Aufgrund der Magnetkräfte wird der Lichtbogen 14 aus dem Elektrodenbereich herausgetrieben und wandert wie aus den Verläufen 14 2 , 14 3 , 14 4 und 14 5 erkennbar wird, zum freien En ¬ de 12 beziehungsweise 13 der Elektrodenarme 1 0 beziehungswei- se 1 1 . Hier beult sich der Lichtbogen von dem mit dem Bezugszeichen 14 5 referenzierten Verlauf zu dem Verlauf 14 6 weiter aus und brennt schließlich - wie mit dem Verlauf 14 7 verdeut ¬ licht ist - zwischen der Reservierelektrode 23 und dem Elekt ¬ rodenarm 1 1 der Längselektrode 4 . Die Reservierelektrode 23 befindet sich auf dem gleichen Potenzial wie die Längselekt ¬ rode 3 . Hierbei ändert sich der Stromverlauf, da der Funken ¬ strom - wie in Figur 5 durch Pfeile angedeutet - nunmehr über die Reservierelektrode fließt. Aufgrund der sich einstellen ¬ den Magnetfelder wird der Lichtbogen dann von der Reservier- elektrode wieder zurück auf die Elektrodenarme 1 0 und 1 1 ge ¬ worfen und weist beispielsweise den Verlauf 14 s auf. Verlauf 14 g deutet an, dass sich ein Wechselspiel zwischen Reversier- elektrode 23 und Elektrodenarm 1 0 einstellt. Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin ¬ dungsgemäßen Funkenstrecke 1 , wobei die Elektrodenarme 1 0 , 1 1 jedoch nicht mehr parallel zueinander verlaufen - wie in Figur 5 gezeigt - sondern ihren Abstand zueinander zu ihren freien Enden hin vergrößern. Um auch ein sicheres Abfangen des Lichtbogens bei auseinander laufenden Elektrodenarmen 1 0 , 11 zu ermöglichen, sind zwei Reservierelektroden 23 vorgesehen, die ebenfalls so bezüglich der freien Enden der Elektrodenarme 1 0 und 1 1 angeordnet sind, dass der Lichtbogen 14 aufgefangen wird. Auch in Figur 7 sind Lichtbogenverläufe zu unterschiedlichen Zeitpunkten verdeutlicht, wobei die Indizes des Bezugszeichens 14 mit zunehmender Brenndauer des Lichtbo ¬ gens ansteigen. Aus den Verläufen 14, 14 2 , 143, 14 4 und 14 5 wird erkennbar, dass der Lichtbogen durch die erfindungsgemäß hervorgerufenen magnetischen Kräfte zu den freien Enden der Elektrodenarme 10, 11 getrieben wird. Aus dem Verlauf 14β ist erkennbar, dass sich der Lichtbogen schließlich so stark ausbeult, dass die Gefahr besteht, dass der Lichtbogen auf das figürlich nicht dargestellte Gehäuse der Funkenstrecke 1 überspringt. Dies wird jedoch durch die in Figur 7 oben ge ¬ zeigte Reservierelektrode 23 verhindert, auf die der Lichtbo ¬ gen 14 7 zunächst überspringt. Aufgrund der neuen Richtung des Stromflusses wird der Lichtbogen 14 8 dann auf die untere Re ¬ servierelektrode 23 geworfen, woraufhin sich erneut ein neuer Stromfluss einstellt. Dieser bewirkt ein Zurückspringen des Lichtbogens 14 9 auf die obere Reservierelektrode 23, so dass sich ein Wechselspiel zwischen der oberen und unteren Reservierelektrode 23 einstellt. Die Reservierelektroden 23 ermög ¬ lichen eine kompakte Bauform des Gehäuses und damit der ge- samten Funkenstrecke.