DE1881598U

DE1881598U - CONTROL IMPEDANCE, IN PARTICULAR FOR OVERVOLTAGE ARRESTERS.

Info

Publication number: DE1881598U
Application number: DES41093U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-04-18
Filing date: 1962-04-18
Publication date: 1963-10-31

Description

§ flUI099706-2U<§ flUI099706-2U <

SfEMENSSfEMENS

SIEMENS-SCHUCKERTWErJCE AKTIENGESELLSCHAFTSIEMENS-SCHUCKERTWErJCE AKTIENGESELLSCHAFT

Berlin und Erlangen Patent- und LizenzabteilungBerlin and Erlangen patent and license department

Φ BERLIN-SIEMENSSTADTΦ BERLIN-SIEMENSSTADT

62/004062/0040

S teuer impedanz, inst* e sondere fürS expensive impedance, inst * e special for

ableiter.arrester.

Bs ist bekannt, zur Spannungssteuerung an elektrischen Geräten, inslie sondere an '"'"berspannungsalsleitern, S teuer impedanz en zu verwenden= Die Steuerimpedanzen sollen eine "bestimmte Terteilung der Spannung sicherstellen. Bei Ableitern, die aus einzelnen Äbleiterbausteinen zusatsmengesetzt sind, soll duren die Spannungssteuerung z.B. die durch unterschiedliche Srd- It is known to use S expensive impedances for voltage control on electrical devices, especially on '"'" overvoltage conductors = the control impedances should ensure a "certain division of the voltage Voltage control, e.g. the

- 1 - Schm/Win- 1 - Schm / Win

PM 9/83Ο/39Φ3PM 9/83/39/3

kapazitäten verursachte ungleichmäßige Spannungsverteilung beseitigt werden.capacities caused uneven distribution of tension be eliminated.

Als S teuer impedanzen verwendet man vielfach ohmsche Widerstände, u.a. auch mit spannungsabhängiger CharakterIstifc. Solche spannungsabhängigen Widerstände bestehen aus einem Widerstandsmaterial mit einem hohen spezifischen Widerstand, vor allem aus Siliziumkarbid, das mit Hilfe eines Bindemittels zu einem Widerstandsblock geformt ist. Auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Blockes sind leitende Schichten vorgesehen, die als elektrische Anschlüsse des Widerstandes dienen. Nachteilig ist bei ohmschen Steuerwiderständen, daß die Verlustleistung im Widerstand dem Steuerstrom direkt propOrtional ist. Der Steuerstrom ist deshalb durch die z.B. aufgrund der Wärmeabfuhr gegebene Verlustleistung begrenzt.Ohmic resistances are often used as expensive impedances, including those with a voltage-dependent characteristic. Such voltage-dependent resistors consist of one Resistance material with a high specific resistance, mainly made of silicon carbide, which is made with the help of a binder is shaped into a resistor block. Conductive layers are provided on two opposite sides of the block, which serve as electrical connections for the resistor. The disadvantage of ohmic control resistors is that the power loss in the resistor is directly proportional to the control current is. The control current is therefore due to, for example, the Heat dissipation given power loss is limited.

Zur Spannungssteuerung hat man auch Kondensatoren benutzt. Sie werden vor allem bei Schaltern eingesetzt, wo es auf den Platzbedarf nicht ankommt. Die Kapazitäten der Kondensatoren müssen nämlich verhältnismäßig groß sein, damit bei den üblichen niedrigen Betriebsfrequenzen von z.B. 50 Hz ein genügend großer Steuerstrom fließt. Die Kondensatoren beanspruchen daher verhältnismäßig viel Raum und sind ziemlich kostspielig. Capacitors have also been used to control voltage. They are mainly used for switches where space is not an issue. The capacities of the capacitors must be relatively large so that a sufficiently large control current flows at the usual low operating frequencies of, for example, 50 Hz. The capacitors therefore take up a relatively large amount of space and are quite expensive.

KsuerungCure

Die iMXMHig befaßt sich mit einer Steuerimpedanz, bestehend aus einem Block aus einem Widerstancigniaterial mit hohem spezifischen Widerstand, insbesondere Siliziumkarbid, und leitenden Schichten an zwei gegenüberliegenden Seiten des Blockes.The iMXMHig deals with a control impedance, consisting of from a block of a high specific resistance material Resistance, especially silicon carbide, and conductive Layers on two opposite sides of the block.

— 2 —- 2 -

S eu erungs gemäßAccording to the rules

9/830/3-9859/830 / 3-985

ist iß dem Block ein Stoff mit einer hoben Dielektrizitätskonstante in feiiiv erteilt er Form enthalten.Is the block a fabric with a lifted Dielectric constant included in freely given form.

Neuerung
Durch die :Sä?£5i®$ä8gxwird eine Steuerimpedanz geschaffen, die gleichzeitig sowohl einen ohmsehen als auch einen Steuerstrom führt. Im Vergleich zu ilen "bekannten ohmschen Steuerwiderstanden ergibt daraus sich eine vorteilhaft starke Steuerung, d.h. ein großer Steuerstrom, "bei hohen Frequenzen, also bei kurzzeitigen Vorgängen, die zu einem Ansprechen des Überspannungsabieiters führen sollen. Den bekannten Kondensatoren gegenüber kann die Kapazität der Steuerimpedanz nachinnovation
Through the: Sä? £ 5i® $ ä8gx, a control impedance is created that carries both an ohmic and a control current at the same time. Compared to ilen "known ohmic control resistors", this results in an advantageously strong control, ie a large control current, "at high frequencies, that is to say for short-term processes which are intended to trigger the surge arrester. Compared to the known capacitors, the capacitance of the control impedance can

feuerung
der %&W§J®ßX£Z% kleiner gemacht werden, denn bei niedrigen Frequenzen ist die Steuerwirkung auch bei kleiner Kapazität deshalb genügend groß, weil dann der ohmsohe Widerstand der Steuerimpedana für den Steuerstrom sorgt. Diese Vorteile werden erreicht, ohne daß dazu, eine wesentliche Vergrößerung des Volumens im Vergleich zu den bekannten Steuermitteln notwendig ist. Ss ist nämlich zu berücksichtigen, daß die bekannten Keramikkondensatoren eine dickwandige Isolierstoffummantelung aufweisen müssen, um die notwendige elektrische Festigkeit zwischen den Anschlüssen zu erhalten. Diese Ummantelung trägtfiring
the % & W§J®ßX £ Z% can be made smaller, because at low frequencies the control effect is sufficiently great even with a small capacity, because the ohmic resistance of the control impedance then provides the control current. These advantages are achieved without a substantial increase in volume compared to the known control means being necessary. It must be borne in mind that the known ceramic capacitors must have a thick-walled insulating jacket in order to obtain the necessary electrical strength between the connections. This sheath wears

Heuerung nichts zur Steuerung bei. Bei der S&SOSa&lig erhält man dagegen bei gleichem Volumen noch eine zusätzliche ohiasche Steuerung. Eine starke ummantelung ist nicht notwendig,,weil der Abstand der Anschlüsse größer ist.Hiring nothing to control. At the S & SOSa & lig, however, you get with the same volume an additional ohiasche control. Strong sheathing is not necessary, because of the spacing the connections are larger.

Als Stoff mit einer hohen Dielektrizitätskonstante ist in ersterAs a substance with a high dielectric constant is first

PM 9/830/3985PM 9/830/3985

Linie Bariumtitanat (BaIiO*) geeignet. Bariumtitanat. hat eine relative Dielektrizitätskonstante zwischen 3000 und 5000 und ergibt auch "bei verhältnismäßig großen Abmessungen des Blockes, die im Hinblick auf den ohmschen liderstand vorteilhaft sein können, eine genügend große Kapazität, ferner kann Rutil (TiOg) als Stoff mit einer hohen Dielektrizitätskonstante verwendet werden, dessen relative Dielektrissitätskonste etwa bei 2000 liegt.Line barium titanate (BaIiO *) suitable. Barium titanate. has a relative dielectric constant between 3000 and 5000 and also results in "with relatively large dimensions of the block, which are advantageous with regard to the ohmic resistance can, a sufficiently large capacity, furthermore rutile (TiOg) can be used as a substance with a high dielectric constant, the relative dielectric constant of which is around 2000 lies.

Der Anteil des Stoffes mit der hohen Dielektrizitätskonstante kann je naoh dem gewünschten Verhältnis von ohmscher zu kapazitiver Steuerung unterschiedlich gewählt werden. Er sollte nicht kleiner sein als 20$, weil sonst die kapazitive Wirkung der Steuerimpedanz im Vergleich zu der ohmschen Wirkung zu klein wird. Z.B. kann man äen Anteil so groß wählen, daß bei der Betriebsspannung mit einer Frequenz von 50 Hz die ohmsche Komponente des Stromes durch die Steuerimpedanz gleich der kapazitiven Komponente ist.The proportion of the substance with the high dielectric constant can be selected differently depending on the desired ratio of ohmic to capacitive control. It should not be less than $ 20, because otherwise the capacitive effect of the control impedance is too small compared to the ohmic effect. For example, one can choose the proportion so large that at the operating voltage with a frequency of 50 Hz the ohmic component of the current through the control impedance is equal to the capacitive component.

Um eine gute Verteilung des Stoffes mit einer hohen Dielektrizitätskonstante zu erhalten, macht man die Korngröße dieses Stoffes möglichst klein. Zweckmäßig ist die Korngröße wesentlich, und zwar um ein Mehrfaches kleiner als die des Widerstand smaterials. Als Bindemittel für Steuerimpedanzblöcke nach In order to get a good distribution of the substance with a high dielectric constant, one makes the grain size of this As small as possible. The grain size is expediently essential, namely several times smaller than that of the resistor material. As a binding agent for control impedance blocks according to

feuerung
der En£±Mxmg sind insbesondere keramische Binder gut geeignet. Die Binder werden so ausgewählt, daß die Brenntemperatur nicht zu einer Zersetzung des Stoffes mit der hohen Dielektrizitätskonstante führt.firing
Of the En £ ± Mxmg, ceramic binders are particularly well suited. The binders are selected so that the firing temperature does not lead to decomposition of the material with the high dielectric constant.

£LA 9/830/3985£ LA 9/830/3985

Neuerung . Zur näheren Erläuterung der llStiiiMg wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben.Innovation. For a more detailed explanation of the llStiiiMg, a Embodiment described with reference to the drawing.

Der dargestellte Block 1 der Steuerimpedanz ist als Scheibe mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser beträgt etwa 1:3. Auf beiden Stirnseiten des Blockes ist eine Kupferschicht 2 bzw. 3 aufgespritzt. Die Schichten 2 und 3 dienen als elektrischer Anschluß. Durch den Abstand 4 zwischen ihnen und dem Rand der Scheibe wird die Gefahr von AuSenüberschlägen verringert. 2u dem gleichen Zweck kann man auf die Mantelflächen einen Isolieranstrich 5 aufbringen. The illustrated block 1 of the control impedance is designed as a disk with a circular cross-section. The ratio of height to diameter is about 1: 3. A copper layer 2 or 3 is sprayed onto both end faces of the block. Layers 2 and 3 serve as an electrical connection. The distance 4 between them and the edge of the pane reduces the risk of external flashovers. For the same purpose, an insulating paint 5 can be applied to the outer surfaces.

Die Scheibe besteht aus etwa 40 Gewichtsprozent körnigem Siliziumkarbid (SiG) mit einer Korngröße von etwa 10 ai, 40 Gewichtsprozent Bariumtitanat (BaTiG*) mit einer Korngröße von etwa 1m und Kaolin als keramischem Binder.The disc consists of about 40 percent by weight of granular silicon carbide (SiG) with a grain size of about 10 ai, 40 percent by weight of barium titanate (BaTiG *) with a grain size of about 1m and kaolin as a ceramic binder.

Das Bariumtitanat ist über die Seheibe 1 gleichmäßig verteilt, da die Widerstandsraasse vor dem Formen und Brennen gut durchgemischt wurde-. Deshalb ergibt sich eine mittlere relative Dielektrizitätskonstante des Widerstandsmaterials von etwa 1000 bis. 2000. Die Scheibe weist daher nicht nur eine spannungsabhängige ohmsche Leitfähigkeit auf. Sie wirkt zugleich als Kondensator mit den Schichten 2 und 3 als Belägen, also als frequenzabhängiger Blindleitwert.The barium titanate is evenly distributed over the disc 1, since the resistance race was well mixed before molding and firing. Therefore there is a mean relative Dielectric constant of the resistor material from about 1000 to. 2000. The disc therefore has not just one voltage-dependent ohmic conductivity. It works at the same time as a capacitor with layers 2 and 3 as coatings, i.e. as a frequency-dependent susceptance.

FLA 9/850/3965FLA 9/850/3965

Neuerung
Die Steuerimpedanz nach der SsfiaatoKCg ist nicht nur für Überspannungsableiter geeignet. Sie kann, mit Vorteil auch für andere elektrische Geräte, z.B. für die erwähnten Leistungsschalter mit Mehrfachunterbrechung verwendet werden, ferner innovation
The control impedance according to the SsfiaatoKCg is not only suitable for surge arresters. It can also be used with advantage for other electrical devices, for example for the mentioned circuit breakers with multiple interruptions, furthermore

EeuerungRenewal

ist die Bsiimtosg: nicht auf die beim Ausführungsbeispiel dargestellte Scheibenforiu beschränkt. Die Steuerimpedanz nachis the Bsiimtosg: not to that shown in the embodiment Disk shape limited. The control impedance according to

EeuerungRenewal

der E3f££admag kann auch beispielsweise als ling oder dgl. aus gebildet sein.the E3f ££ admag can also be used, for example, as a ling or the like be educated.

6 Ansprüche6 claims

Claims

9/830/3985 Protection claim:

1. Control impedance, especially for surge arresters, consisting from a block of a resistance material with a high specific resistance, in particular silicon carbide ", and conductive layers on two opposite sides of the block, characterized in that a substance in the block with a high dielectric constant in finely divided Porm is included.

2. Control impedance according to claim. 1, characterized by barium titanate (BaIiO-) ice substance with a high dielectric constant.

3. control impedance according to claim 1, characterized by Hutll (TjOyJ .. as a substance with a high dielectric constanto

4 »control impedance according to claim 1, characterized in that the proportion of the substance with a high dielectric constant is at least 20fo .

5. control impedance according to claim 1, characterized in that

that the grain size of the substance with a high dielectric constant is substantially, preferably several times, smaller than the grain size of the resistor material.

6. control impedance according to claim 1, characterized by a

ceramic binder.