GASABLEITER & GASGEFÜLLTE FUNKENSTRECKEN

Als Hersteller von Gasableitern und Gasgefüllten Funkenstrecken verfügt CITEL über ein großes Produktspektrum, mit denen sich die meisten Konfigurationsanforderungen und Spezifikationen auf dem Markt erfüllen lassen:

  • Gasableiter in 2- und 3-Elektroden-Konfiguration
  • Überschlagspannungen von 75 bis 3500 V
  • Ableitfähigkeiten von 5 bis 150 kA (8/20 μs)
  • Optionales externes Kurzschlusselement
  • Montage auf Unterlagen, Leiterplatten oder Oberflächenmontierten Bauteilen möglich.



Technik & Funktionsweise

Gasableiter und Gasgefüllte Funkenstrecken bestehen aus zwei oder drei Elektroden in einem Gehäuse, das mit einem (nicht radioaktiven) Edelgas gefüllt ist. In diesem Gehäuse herrscht ein definierter Druck. Das Gehäuse ist ein Keramikrohr, das an den Enden durch Metallkappen verschlossen ist, die zugleich als Elektroden dienen. Sie werden hauptsächlich zum Schutz von Telekommunikationsleitungen eingesetzt, eignen sich aber auch für andere Anwendungen.





Ruhezustand:
Dieser ist durch einen praktisch unbegrenzt hohen Isolationswiderstand gekennzeichnet.

Glimmentladung:
Bei der Ansprechspannung steigt die Leitfähigkeit schlagartig an. Wenn der vom Gasableiter abgeleitete Strom weniger als etwa 0,5 A beträgt (dies ist ein ungefährer Wert, der vom jeweiligen Bauelement abhängt), liegt die Glimmspannung an den Klemmen im Bereich von 80-100 V.

Lichtbogenbildung:
Mit steigendem Strom stellt sich über dem Gasableiter statt der Glimmspannung die Lichtbogenspannung ein (ca. 20 V). In diesem Betriebszustand ist der Gasableiter am wirkungsvollsten, weil der abgeleitete Strom mehrere tausend Ampere erreichen kann, ohne dass die an seinen Klemmen anliegende Lichtbogenspannung steigt.

Erlöschen:
Bei einer Vorspannung, die ungefähr gleich der Glimmspannung ist, nimmt der Gasableiter wieder seine ursprünglichen isolierenden Eigenschaften an.




Elektrische Eigenschaften

Ein Gasableiter ist durch die folgenden elektrischen Haupteigenschaften gekennzeichnet:

  • DC-Überschlagspannung (V)
  • Impuls-Überschlagspannung (V)
  • Ableitstromfestigkeit (kA)
  • Isolationswiderstand (GΩ)
  • Kapazität (pF)

DC-Überschlagspannung:
Dies ist der wichtigste Parameter, der das Betriebsverhalten eines Gasableiters beschreibt. Dabei handelt es sich um diejenige Spannung, bei der zwischen den Elektroden ein Spannungsüberschlag erfolgt, wenn eine langsam steigende Spannung (dV/dt = 100 V/s) an das Bauelement angelegt wird. Sie ist abhängig vom Elektrodenabstand, vom Druck sowie von den Eigenschaften des Gasgemischs und der emittierenden Substanz.

Erhältliche DC-Überschlagspannungen:

  • Mindestspannung: 75 V
  • Mittlere Spannung: 230 V
  • Hochspannung: 500 V
  • Sehr hohe Spannung: 1000 bis 3000 V

Der Toleranzbereich der Überschlagspannung beträgt generell ± 20%.





Ableitstrom:
Diese Größe ist abhängig von den Gaseigenschaften, vom Volumen und vom Elektrodenwerkstoff sowie seiner Behandlung. Der Ableitstrom ist eine wichtige Kenngröße eines Gasableiters und unterscheidet ihn von anderen Schutzbauelementen wie Varistoren oder Z-Dioden. Er liegt bei Standardbauelementen zwischen 5 und 20 kA bei einem 8/20-μs-Impuls. Diesem Strom kann das Bauteil wiederholt (für typisch zehn Impulse) standhalten, ohne dass es zerstört oder in seinen Grundspezifi kationen verändert wird.

Impuls-Überschlagspannung:
Überschlagspannung bei Vorhandensein einer steilen Anstiegsfl anke (dV/dt = 1 kV/μs): Die Impuls-Überschlagspannung steigt mit zunehmendem dV/dt-Wert.

Isolationswiderstand und Kapazität:
Diese Kenngrößen machen den Gasableiter in einer Stromleitung, die sich im eingeschwungenen Zustand befi ndet, praktisch „unsichtbar“:
Der Isolationswiderstand ist sehr hoch (>10 GΩ), die Kapazität sehr niedrig (<1 pF).

3-Elektroden-Konfiguration

Wird eine zweiadrige Leitung (beispielsweise eine Telefonleitung) mit zwei Gasableitern in 2-Elektroden-Konfi guration geschützt, die jeweils an eine Ader und Erde angeschlossen sind, kann es zu folgendem Problem kommen:
Auf der Leitung tritt eine Gleichtakt-Überspannung auf. Wegen der Streuung der Überschlagspannungen (± 20%) erfolgt der Überschlag eines der beiden Gasableiter sehr kurz (wenige Mikrosekunden) vor dem des anderen. Somit wird die Ader, die den Überschlag ausgelöst hat, geerdet (unter Vernachlässigung der Lichtbogenspannungen), wodurch die Gleichtakt-Überspannung zu einer Differential-Überspannung wird. Für das zu schützende Endgerät ist das sehr gefährlich. Diese Gefahr besteht erst dann nicht mehr, wenn auch beim zweiten Gasableiter (einige Mikrosekunden später) der Überschlag erfolgt. Die 3-Elektroden-Konfi guration beseitigt diesen Nachteil. Der Überschlag eines Pols löst fast augenblicklich (innerhalb einiger Nanosekunden) einen „allgemeinen“ Überschlag des Bauelements aus, da sich alle Elektroden im selben gasgefüllten Gehäuse befinden.

Ende der Betriebslebensdauer

Gasableiter sind so ausgelegt, dass sie mehreren Impulsen zerstörungsfrei bzw. ohne Verlust ihrer Anfangseigenschaften standhalten (bei typischen Impulstests werden zehn 5-kA-Impulse jeder Polarität verwendet). Andererseits wird ein anhaltender hoher Strom (z.B. mit einem Effektivwert von 10 A für 15 Sekunden, was dem Fall entspricht, dass eine Hochspannungs-Freileitung auf eine Telekommunikationsleitung fällt) das Bauelement defi nitiv zerstören. Wenn ein ausfallsicheres Verhalten am Ende der Betriebslebensdauer erwünscht ist (wobei ein Kurzschluss dem Anwender eine Leitungsfehlfunktion bei deren Erkennung meldet), sollten Gasableiter mit dieser Ausfallsicherheits-Funktion (externer Kurzschluss) gewählt werden.

Normen

Die CITEL-Gasableiter erfüllen die Spezifikationen der wichtigsten Telekommunikations-Betreibergesellschaften (Deutsche Telekom, France Telecom, British Telecom usw.) sowie die internationale Empfehlung ITU-T K12 und das Normenwerk IEC 61643-31x.

Mechanische Eigenschaften

CITEL Gasentladungsröhrchen sind in verschiedenen mechanischen Konfigurationen erhältlich, um sich an die gewünschte Einstellung anzupassen:

  • Blanke Ausführung für Montage angepasste Abstützung
  • Ausführung “S” Drahtausgang (Durchmesser 0,8 oder 1 mm) zur Montage auf Leiterplatte
  • SMD “-Version für Oberflächenmontage, mit optionaler” SQ “ (Anti-Roll-Rechteckelektrode-Version).

Oberflächenmontage
Die meisten Gasentladungsröhren der CITEL-Reihe sind für die Oberflächenmontage (SMD) erhältlich, mit optionaler Anti-Rolling “-Version mit Vierkant-Elektrode (SQ). Das Schweißprofil mit Reflow muss der empfohlenen Kurve folgen (gegenüberliegend).
Die 3-polige BMSQ CMS FL-Gasleitung ist mit ihrer Anti-Roll “-Elektrode und ihrem exklusiven externen Kurzschlusssystem, das auf diese Befestigungsart abgestimmt ist, besonders für die Oberflächenmontage-Technologie geeignet.

Leiterplattenmontage
Die meisten CITEL Gasentladungsröhren sind mit Drahtausgang (Durchmesser 0,8 oder 1 mm) zur Montage auf einer Leiterplatte erhältlich. Verschiedene Ausgabearten je nach Bereich möglich:
Axialer, radialer, gerader, gefalteter Ausgang.
Die Wellenlötung muss nach dem empfohlenen Profil erfolgen (gegenüberliegend).

Radiales Gurting
Die CITEL Gasentladungsröhrchen mit Drahtausgang werden in einem Radialband in einer Packung von 500 Bauteilen entsprechend den Bereichen (Plan gegenüberliegend) und entsprechend der IEC 286-1 Spezifikation geliefert.

Band und Rolle
Die CITEL Gasentladungsröhrchen mit SMT-Montage werden im Tape and Reel-Pack, Rolle mit 500,800 oder 1000 Bauteilen (Plan gegenüberliegend) und entsprechend der IEC 286-1 Spezifikation geliefert.


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