Die Erfindung betrifft einen Zündkreis. Aus dem Stand der Technik sind Funkenstrecken bekannt.

Diese werden unter anderem zum Schutz von elektrischen Anlagen parallel zu diesen elektrischen Anlagen geschaltet. Tritt ein Überspannungsereignis ein, so soll die

Funkenstrecke zünden und die Überspannung an der

elektrischen Anlage vorbei ableiten. Dabei ist es Ziel den Spannungspegel, bei dem die Funkenstrecke zündet, so gering wie möglich zu halten. Dieser Spannungspegel wird auch als Schutzpegel bezeichnet. Um den Schutzpegel gering zu halten, werden Funkenstrecken mit einem Zündkreis ausgestattet.

Dabei stellen die Zündkreise typischerweise eine

Vorionisierung der Funkenst ecke zur Verfügung, so dass die Funkenstrecke bei wesentlich geringeren Spannungen im

Vergleich zu einer Funkenstrecke ohne Vorionisieren zündet. D.h. der Spannungspegel, der zum Zünden der Funkenstrecke notwendig ist, wird herabgesetzt. Die Vorionisierung wird durch eine Hilfselektrode erreicht, welche entweder mittig oder näher zu einer der Hauptelektroden der Funkenstrecke angeordnet ist. Dabei stellt die Hilfselektrode zusammen mit zumindest einer der Hauptelektroden der Funkenstrecke eine Hilfsfunkenstrecke dar, währende die Funkenstrecke zwischen der Hauptelektroden der Funkenstrecke häufig als Haupt funkenstrecke bezeichnet wird.

Allerdings kann es abhängig von der Bauform der

Funkenstrecke einige Zeit, z.B. einige Mikro-Sekunden dauern, bevor die Hauptfunkenstrecke zündet. Da übliche Überspannungsimpulse mit sehr hohen Stromanstiegen aufwarten, ist es während des

Stromanstieges besonders kritisch die geforderten

Schutzpegel einzuhalten. Aus diesem Grund kann parallel zur Funkenstrecke ein weiterer Schutzpfad bereitgestellt werden, der den Schutzpegel für kurze Zeiten entsprechend niedrig hält. Da dieser weitere Schutzpfad nur für kurze Zeit benötigt wird, kann er für geringere Anforderungen ausgelegt werden. Z.B. kann die Funkenstrecke ein Abieiter entsprechend Class I sein, während im weiteren Schutzpfad Abieiter entsprechend Class II eingesetzt werden.

Obwohl die vorstehenden Anordnungen bereits zu einer

Reduktion der Schutzpegel führen, sind diese immer noch relativ hoch. Weiterhin ist die Ausgestaltung der weiterenSchutzpfade häufig nachteilig, da hierdurch häufig eine nicht zu unterschätzende parasitäre induktive Komponente eingebracht wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Zündkreis zur Verfügung zu stellen, der die Nacheile aus dem Stand der Technik in erfinderischer Weise umgeht.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematische Anordnungen von Funkenstrecken mit einem Zündkreis,

Fig. 2 ein Detail einer Funkenstrecke mit

Hilfselektrode,

Fig. 3 einen schematischen Aufbau eines

Mehrfachkontaktvaristor mit einem Abgriff,

Fig. 4 Funkenstrecken mit einem Zündkreis,

Fig. 5 Funkenstrecken mit einem Zündkreis,

Fig. 6 Reihenschaltungen von Funkenstrecken mit einem

Zündkreis gemäß Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 7 Reihenschaltungen von Funkenstrecken mit einem

Zündkreis gemäß weiterer Ausführungsformen der

Erfindung, und

Fig. 8 Reihenschaltungen von Funkenstrecken mit einem

Zündkreis gemäß noch weiterer Ausführungsformen der Erfindung.

Die Figur 1 zeigt schematische Anordnungen von

Funkenstrecken FSi mit einem Zündkreis Z. Die Funkenstrecke weist eine erste Zuleitung ZLi und eine zweite Zuleitung ZL ₂ auf. Der Zündkreis Z ist als zweiter Schutzpfad als

Reihenschaltung zweier Varistoren VARi, VAR ₂ ausgebildet. Dabei wird die Reihenschaltung als eine Art Spannungsteiler betrieben, wobei der Abgriff des Spannungsteilers auf die Hilfselektrode Hi einer Funkenstrecke geführt ist. D.h. bei einem Überspannungsereignis werden zunächst die Varistoren VAR _X , VAR ₂ leitfähig, und hierdurch bedingt über die

Hilfselektrode Hi zu einem baldigen Zünden der Funkenstrecke FSi. D.h. die Zeit bis zum Zünden der Funkenstrecke wird durch den zweiten Schutzpfad überbrückt. Eine Überlastung des zweiten Schutzpfades kann durch geeignete

Dimensionierung des Spannungsteilers und der Hilfselektrode vermieden werden, in dem die Funkenstrecke zu einem

frühzeitigen Zünden durch eine vorhandene Vorionisierung veranlasst wird. Die gleichzeitige Auslegung des

Zündkreises Z als paralleler Ableitpfad führt zu einer vorteilhaften Reduktion von benötigten Bauteilen.

Wie in Figur 1 auf der linken Seite gezeigt, kann die

Anordnung baulich vereinigt sein, oder aber wie auf der rechten Seite dargestellt, kann der Zündkreis Z verbindbar, z.B. steckbar, ausgeführt sein.

In Figur 2 ist ein Detail einer Funkenstrecke FSi mit

Hilfselektrode Hi gezeigt. Dieses Funkenstrecke FSi weist einen ersten Funkenstreckenanschluss FSAx und einen zweiten Funkenstreckenanschluss FSAi auf. Der erste

Funkenstreckenanschluss FSA ₂ ist mit einer ersten (Haupt- ) Elektrode der Funkenstrecke in Verbindung und der zweite Funkenstreckenanschluss FSA ₂ ist mit einer zweiten (Haupt- Elektrode der Funkenstrecke in Verbindung. Weiterhin weist die Funkenstrecke FSi eine Hilfselektrode Hi auf. Die

Hilfselektrode Hi kann dabei entweder mittig oder näher zu einer der beiden Hauptelektroden angeordnet sein, oder aber auch resistiv mit einer der Hauptelektroden verbunden sein.

In Figur 4 und 5 sind weitere Funkenstrecken mit einem Zündkreis dargestellt. Diese weisen im Unterschied zu Figur 3 weiterhin einen gasgefüllten Überspannungsabieiter, zu Englisch gas discharge tube (GDT) , auf. Mit solch einem gasgefüllten Überspannungsabieiter GDT im Zündkreis kann erreicht werden, dass die Gesamtanordnung weiterhin einen hohen Isolationswert aufweist. Bei einer reinen

Varistorbeschaltung VARi, VAR ₂ des Zündkreises Z (wie er in Figur 1 gezeigt ist) ist dies nicht immer gegeben. Dabei zeigt sich die Anordnung gemäß Figur 5 als besonders vorteilhaft, da bei dieser Anordnung eine besonders gute Einstellung des jeweiligen Zündverhaltens möglich ist. So kann durch die Variation der Ansprechspannung des

gasgefüllten Überspannungsabieiter GDT und eine geeignete Wahl der Varistoren der Spannungsteiler in Bezug auf den Strom durch den Zündkreis so eingestellt werden, dass die Funkenstrecke vor Überlastung der Varistoren sicher

gezündet wird. Dabei zeigt sich auch günstig eine

asymmetrisch angeordnete Hilfselektrode (wie in den Figuren angedeutet) zu verwenden.

Um den induktiven Einfluss durch den Zündkreis zu

minimieren, kann vorteilhafterweise ein

Mehrfachkontaktvaristor M-VAR eingesetzt werden. Ein solcher Mehrfachkontaktvaristor M-VAR ist schematisch in Figur 3 dargestellt. Dabei weist der

Mehrfachkontaktvaristor M-VAR, welcher durch einen

gestrichelten Rahmen dargestellt ist, einen ersten

Mehrfachkontaktvaristoranschluss M-VARAi und einen zweiten Mehrfachkontaktvaristoranschluss M-VARA ₂ auf.

Weiterhin weist der Mehrfachkontaktvaristor M-VAR einen Abgriff A auf.

Obwohl nur ein Abgriff dargestellt ist, können auch mehrere Abgriffe vorgesehen sein. Dabei stellt der Mehrfachkontaktvaristor M-VAR schaltungstechnisch eine integrierte Reihenschaltung aus einem ersten Varistor VARi und einem zweiten Varistor VAR ₂ dar. Der Einsatz von

Mehrfachkontaktvaristoren M-VAR hat zudem den Vorteil, dass für diese Bauteile lediglich eine einzige

Temperaturüberwachung vorgesehen sein kann, während für eine diskrete Reihenschaltung in aller Regel mehrere

Temperaturüberwachungen vorgesehen sein müssen. Weiterhin ist durch die Verwendung eines Mehrfachvaristors immer sichergestellt, dass die Teilvaristoren aus einer Baucharge stammen. Weiterhin werden parasitäre Induktivitäten durch den integrierten Ansatz vermieden. Hierdurch kann das

Schaltverhalten positiv beeinflusst werden. Dabei ist zu vermerken, dass der Abgriff nicht notwendigerweise zu einer symmetrischen Spannungsteilung führen muss, sondern, dass die Teilvaristoren VARi und VAR ₂ auch unterschiedlich gewählt sein können. Weiterhin wird der Bauteileeinsatz minimiert, da nun nur noch ein Mehrfachkontaktvaristor M-VAR zum

Einsatz kommt.

Dieses Konzept kann auch auf Reihenschaltungen von

Funkenstrecken ausgeweitet werden. Durch eine

Reihenschaltung von Funkenstrecken kann eine

blit zstoßstromtragfähige und netzfolgestrombegrenzende Überspannungsschutzgerät 1 bereitgestellt werden.

In den Figuren 6 bis 8 sind Reihenschaltungen von

Funkenstrecken mit einem Zündkreis gemäß Ausführungsformen der Erfindung gezeigt.

Dabei wird jeweils ein Zündkreis Z für eine Reihenschaltung von zumindest zwei Funkenstrecken FSi, FS ₂ zur Begrenzung von Überspannungen mit mittlerer und hoher Leistung, insbesondere von Überspannungen entsprechend den Impulsformen 8/20 und 10/350 s mit Amplituden von etwa 10 kA bis etwa 200 kA (Class I Abieiter) gezeigt. Die

Funkenstrecken FSi, FS ₂ sind jeweils mit zumindest einer Hilfselektrode Hi, H ₂ ausgestattet. Der Zündkreis Z weist einen ersten Varistor VARi und einen zweiten Varistor VAR ₂ auf. Der Zündkreis Z ist insbesondere zur Begrenzung von Überspannungen mit mittlerer Leistung, insbesondere von Überspannungen entsprechend der Impulsform 8/20 mit Amplituden von etwa 10 bis etwa 100 kA (Class II Abieiter) , geeignet. Der Zündkreis Z ist dabei zur Verbindung mit den Hilfselektroden Ηχ, H ₂ ausgelegt, wobei der Zündkreis Z zwei Teilzündkreise TZi, TZ ₂ aufweist, wobei der erste

Teilzündkreis ΤΖχ den ersten Varistor VAR _X aufweist und zur Zündung der ersten Funkenstrecke FSi ausgelegt ist, und wobei der zweite Teilzündkreis TZ ₂ den zweiten Varistor VAR ₂ aufweist und zur Zündung der zweiten Funkenstrecke FS ₂ ausgelegt ist.

Der in Figur 6 und Figur 7 gezeigte optionale gasgefüllte Überspannungsabieiter GDT stellte eine Isolation der

Anordnung, insbesondere des Zündkreises Z, dar, da die beiden Zündstrecken (Zündelektrode zu den beiden jeweils unteren Hauptelektroden) bei einer resistiven Anbindung keine Isolation aufweisen.

Über die drei Varistoren der Figur 6 wird ein weiter

Schutzpfad mit geringem Schutzpegel aufgebaut, der die Spannung so lange begrenzt, bis die beiden Funkenstrecken FSi, FS ₂ zünden. Gleichzeitig dienen die Varistoren als Zündvaristoren für die Funkenstrecken. Dabei kann es förderlich sein Varistoren mit unterschiedlichen

Nennspannungen zu verwenden, um das Zünden der

Funkenstrecken bei niedrigem Schutzpegel der

Gesamtanordnung zu optimieren. Die Varistoren des Zündkreises können mit einer oder mehreren thermischen Abtrennvorrichtungen versehen werden. In der Ausführungsform gemäß Figur 7 wird im Unterschied zu Figur 6 lediglich eine Reihenschaltung aus zwei Varistoren eingesetzt. D.h. der Zündkreis kann nicht mehr ohne

weiteres als eigenständiger Schutzpfad gesehen werden. Über die zwei Varistoren VARi, VAR ₂ werden die beiden

Hilfselektroden Ηχ, H ₂ der Funkenstrecken FSi, FS ₂

angesteuert. Der Verzicht auf den dritten Varistor kann zum einen zur Folge haben, dass die beiden Funkenstrecken, insbesondere die untere Funkenstrecke, früher zünden, da der gesamte Anfangsstrom über die erste Funkenstrecke fließt. Da ein schnelles Zünden der Funkenstrecken generell positiv für den Schutzpegel ist, kann bei geeigneter

Dimensionierung der Varistoren ein verbesserter Schutzpegel eingestellt werden. In den Ausführungsformen gemäß Figur 6 und Figur 7 stellen der erste Teilzündkreis TZi und der zweite Teilzündkreis TZ ₂ des Zündkreises Z eine Reihenschaltung dar.

Diese Ausführungsformen eigenen sich in besonderer Weise, um Mehrfachkontaktvaristoren M-VAR einzusetzen. Ein Einsatz von Mehrfachkontaktvaristoren M-VAR führt wiederum zu den bereits zuvor beschriebenen Vorteilen. D.h. der erste

Varistor VARi und der zweite Varistor VAR ₂ sind Teil eines Mehrfachkontaktvaristors M-VAR mit zumindest einem Abgriff A. Der Abgriff A ist dann zur Verbindung mit der ersten Hilfselektrode H _x ausgelegt. In der Ausführungsform der Figur 6 kann auch ein Mehrfachkontaktvaristors M-VAR mit mehreren Abgriffen zum Einsatz kommen. Ein erster Abgriff ist dann zur Verbindung mit der ersten Hilfselektrode Ηχ ausgelegt während ein weiterer Abgriff zur Verbindung mit der zweiten Hilfselektrode H ₂ ausgelegt ist. Natürlich kann hier aber auch ein einfacher Mehrfachkontaktvaristors M-VAR mit einem Abgriff A in Reihe mit einem diskreten weiteren Varistor verwendet werden.

In den Ausführungsformen gemäß Figur 6 und 8 ist der zweite Teilzündkreis TZ ₂ zur Verbindung mit einer zweiten Zuleitung ZL ₂ der Reihenschaltung von zumindest zwei Funkenstrecken FSi, FS ₂ ausgelegt. Dies entspricht dem Schaltungskonzept aus Figur 4.

In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen weist der

Zündkreis weiterhin einen gasgefüllten

Überspannungsabieiter GDT auf, wobei der erste

Teilzündkreis TZi den gasgefüllte Überspannungsabieiters GDT und den ersten Varistor VAR _X als Serienschaltung aufweist und zur Zündung der ersten Funkenstrecke FSi ausgelegt ist. Hierdurch kann die Gesamtisolation der Anordnung hoch gehalten werden.

Ohne weiteres kann der vorstehend skizzierte Zündkreis Z integriert (so dargestellt auf der linken Seite der Figuren 6 bis 8) oder verbindbar (so dargestellt auf den rechten Seiten der Figuren 6 bis 8) ausgeführt sein. In der

integrierten Bauweise kann so ein Überspannungsschutzgerät 1 bereitgestellt werden, dass blitzstoßstromtragfähige und netzfolgestrombegrenzende Eigenschaften besitzt.

Andererseits kann die steckbare Variante zu einem

nachrüstbaren Schutz bei verbessertem Zündverhalten

verwendet werden. Somit ist es ohne weiteres möglich ein kostengünstiges Kombiprodukt anzubieten, dass auf

einfachste Art und Weise an die Bedürfnisse angepasst werden kann. In der Ausführungsform, welche in Figur 8 dargestellt ist, sind die zwei Teilzündkreise getrennt voneinander

ausgeführt. Dabei ist der erste Teilzündkreis TZi zur

Verbindung mit einer ersten Zuleitung ZLi der

Reihenschaltung von zumindest zwei Funkenstrecken FSi, FS2 ausgelegt. In entsprechender Weise ist auch der zweite Teilzündkreis TZ ₂ zur Verbindung mit einer zweiten Zuleitung ZL ₂ der Reihenschaltung von zumindest zwei Funkenstrecken FSi, FS2 ausgelegt. Abschließend wird in Bezug auf Figur 8 noch darauf hingewiesen, dass die Anordnung der

Hilfselektroden in Bezug auf die Zuleitungen bei

asymmetrischer Anordnung oder resistiver Ankopplung so gestaltet sein kann, dass die Elektroden, welche zu den Hilfselektroden den geringsten Abstand aufweisen,

elektrisch kontaktiert sind. Dies ist besonders

vorteilhaft, wenn die Hilfselektroden resistiv an eine der Hauptelektroden der jeweiligen Funkenstrecke angebunden sind. Durch diese Anordnung sind die jeweils nicht resistiv angebundenen Elektroden auf den außen liegenden

Zuleitungsseiten angeordnet und stellen somit eine

verbesserte Isolation zur Verfügung.

Soweit vorstehend von Class I bzw. Class II Abieitern gesprochen wird sind damit lediglich Eigenschaften der entsprechenden Abieiter referenziert . Auf eine tatsächliche Normkompatibilität kommt es nicht an.

Weiterhin können die Varistoren auch als

Multikontaktvaristoren ausgeführt sein. Solche

Multikontaktvaristoren sind beispielsweise Gegenstand der deutschen Patentanmeldung DE 10 2012 011 241 auf die hier explizit verweisen wird. Bei dieser Ausführungsform der Varistoren weist der Varistor eine Parallelschaltung von Teilvaristoren auf, bei der viele Einzelkontakte

nebeneinander eine gemeinsame Varistorkeramik parallel kontaktieren. So kann beispielsweise eine Zuleitungsseite eines Varistors und/oder ein Abgriff A in Bezug auf einen oder beide daran anschließenden Teilvaristoren als

Multikontakt ausgelegt sein.

Diese Multikontaktvaristoren erlaubt es eine weitere Reduzierung der Schutzpegel bereitzustellen während zugleich die Sicherheit gegenüber einem Durchlegieren erhöht wird. Eine solche Bauform kann auch mit einer Reihenschaltung wie zuvor beschrieben kombiniert sein, so dass ein Mehrfach-Multikontaktvaristor verwendet wird.

Bezugs zeichenliste

Abgriff A Funkenstrecken FS _X , FS ₂ Funkenstreckenanschluss FSAi, FSA ₂ gasgefüllten Überspannungsabieiter GDT Hilfselektrode Hi, H2 Teil zündkreise TZ _X , TZ ₂ Varistor VARx, VAR ₂ Zündkreis Z Zuleitung ZLi, ZL ₂

Mehrfachkontaktvaristor M-VAR

Mehrfachkontaktvaristoranschluss M-VARAi , M-VARA ₂

ÜberSpannungsschützgerät 1