[发明专利]过电压保护元件

说明书

本发明涉及一个用来释放瞬时过电压的过电压保护元件，它由两个电极、一个介于电极之间的有效空气击穿火花隙和一个电极外罩组成，每个电极都有一个连接臂和一个与连接臂成一锐角的火花角。两个相隔一定距离的电极之火花角共同构成空气击穿火花隙。

电(特别是电子)测量、控制、调节和开关电路，特别是通信设备对大气放电以及电网的短路和操作所引起的过电压都比较敏感，特别是使用电子元件，尤其是晶体管和晶闸管时，这种敏感性有所增加；瞬时过电压对日益增多的集成电路巳构成严重危害。

除了带有一个空气击穿火花隙的过电压保护元件(见德国专利DE-C-3716997)外，也有一些带有一空气闪络火花隙的过电压保护元件，它们在动作时产生沿面放电(见德国专利DE-A-2718 188、DE-A-2934236和DE-A-3101354)。

带有一个空气击穿火花隙的过电压保护元件与带有一个空气闪络火花隙的过电压保护元件比较，前者的优点是，能承受较大的冲击电流，缺点则是动作电压较高，而且不特别恒定。

针对动作电压较高这个缺点，人们曾提出了带一个空气击穿火花隙的各种过电压保护元件(见德国专利DE-A-4141681、DE-A-4141682、和DE-A-4244051)。

本发明的任务在于提出一个全面改进过电压保护特性的过电压保护元件，特别是改进它的动作电压，雷电冲击电流和工频续流承受特性以及工频续流灭弧特性。

本发明是通过各种技术方案来解决上述问题的。而且，这些技术方案既可单独采用也可同时采用。

本发明的第一个技术方案是，电极的火花角在其与连接臂相邻的范围内有一个贯穿连接臂的孔，此孔的作用是在过电压保护元件动作的一瞬间改进起弧特性和电弧移动特性，特别是使孔附近的电弧通过热气吹弧“拉动起来”。

本发明的第二个技术方案是，在两个电极连接臂对应端之间考虑了一个(释放沿面放电的)辅助起弧。在按此方案实施的过电压保护元件的空气击穿火花隙的最窄部分即实现动作的部位犹如加了一个辅助空气闪络火花隙。这个辅助空气闪络火花隙与真正用作过电压保护的空气击空火花隙比较具有相当恒定的特别小的动作电压。一旦在这个相当恒定的很小的动作电压下动作后，已点火的辅助空气闪络火花隙便导致具有相当高的电流承受能力即具有相当高的雷电冲击电流和工频续流承受能力的空气击穿火花隙“突然”起弧。也就是说，本发明的过电压保护元件的这种结构形式兼有空气击穿火花隙和空气闪络火花隙之优点，而同时却摒弃了它们的缺点。

本发明的第三个技术方案是，外罩至少部分地采用在燃烧时不产生碳的塑料做成，或至少部分地用这种塑料覆盖。由一个空气击穿间隙构成的带有火花角的电极一般都是装在一个相当小的塑料外壳中，这种塑料在受热或燃烧时产生碳，特别在动作后产生很热的电弧使塑料燃烧，从而产生大量的碳，致使电极污染，绝缘强度消失。此外，混合气体中含大量的碳也会损害电极的灭弧特性。如果按本发明外壳至少部分地用一种在加热或燃烧时不产生碳的塑料做成，或外壳至少部分地用这样-种塑料覆盖，当然不出现上述缺点。

本发明的第四个技术方案是外壳的侧壁相当靠近电极的火花角，因而对电弧产生特别好的气吹作用，电弧在火花角端部迅速移动，亦即不是固定燃弧区。

本发明的第五个技术方案是，与电极火花角相邻的外壳盖用导电材料，最好用铜钨合金，且与外壳盖相邻的电极火花角之端部和外壳盖之间的距离一般是这样选择的，即电弧可能在与外壳盖相邻的火花角之端部和外壳盖之间产生。在本发明的过电压保护元件中，电弧首先从起弧区移动到火花角的端部，然后在火花角端部和用导电材料作成的外壳盖之间形成两个电弧。此时建立的导线回线把两个电弧驱动到火花角后面，其结果是，产生两个电弧，它们在工频续流的情况下导致很高的燃弧电压。这反过来又导致了工频续流情况下的灭弧特性的明显变化，亦即形成了一个准耐受短路电流的放电间隙。由于这两个电弧位于火花角后面，所以介于火花角之间的敏感的起弧区受到了特别好的保护。

本发明所采取的各个改进方案一方面可参见列在权利要求1和10后面的各项权利要求，另一方面可参见结合附图进行说明的一个特别优选的实施例。

图1是本发明的过电压保护元件的电极的第一优选结构的侧视图，

图2是本发明的过电压保护元件的电极的第二优选结构的侧视图，

图3是图1所示的两个共同作用的电极的侧视图，

图4是沿图3的Ⅳ-Ⅳ线看的、通过两电极的断面图，

图5是通过本发明的过电压保护元件的一个只示意地示出的横向剖视图，