DE3831935A1 - Overvoltage protection - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Überspannungsschutz gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Dabei ist unter "Verbraucher" jeder anschließbare Verbraucher bzw. auch eine Gruppe von Verbrauchern zu verstehen, der, bzw. die mit einem geson derten Überspannungsschutz versehen sein müssen. Ein solcher Verbraucher, der auch als Endgerät definiert wird und be sonders überspannungsempfindlich ist, kann z. B. ein Computer oder eine Computeranlage, bzw. generell ein Endgerät sein, bei dem bereits geringe Unregelmäßigkeiten in der zugeführ ten Spannung zu Schäden oder Störungen führen können. Vom Netz her bzw. einer Netz-Unterverteilung kann in der Regel für solche spannungsempfindliche Verbraucher nicht der ge nügende Überspannungsschutz gegeben werden.The invention relates to surge protection according to the Preamble of Claim 1. Here, under "consumer" each connectable consumer or a group of To understand consumers who or with a separate overvoltage protection must be provided. Such a Consumer, which is also defined as a device and be is particularly sensitive to overvoltage, z. B. a computer or a computer system, or generally a terminal device, where already slight irregularities in the fed voltage can lead to damage or malfunctions. From Network or a network sub-distribution can usually not the ge for such voltage sensitive consumers sufficient surge protection is given.
Ein gesonderter Überspannungsschutz bzw. Überspannungsschutz geräte sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. So kennt man aus DIN VDE 0845 Teil 1, Oktober 1987, Bild 15, einen Varistor mit Folgestromschutz, bei dem sich der Varistor in einem Quer pfad zwischen den beiden Längsstrompfaden eines Überspannungs schutzes befindet und eine Wärmekopplung zwischen diesem Varistor und einer Thermosicherung besteht, die in einem der Längsstrompfade vorgesehen ist. Hiermit ist zwar in bestimmten Fällen eine Abschaltung des Strompfades zum Verbraucher bei Überhitzung des Varistors möglich, je doch kann aufgrund des zu geringen Stromschaltvermögens der Thermosicherung durch im Fehlerfall auftretende Fol geströme eine Brandgefahr durch nicht ordnungsgemäßes Abschalten der Thermosicherung auftreten. Auch kennt man aus der o. g. Veröffentlichung eine Anordnung, mit der im Längspfad eine Stromsicherung und im Querpfad ein Ableiter vorgesehen ist, der im Fall der Überhitzung eine parallel zu ihm verlaufende Kurzschlußleitung kurzschließt, die dann den Querpfad bildet. Hierbei soll aber, da es sich um Anlagen der Fernmeldetechnik handelt, der Kurz schluß bestehen bleiben und eine Meldung an eine Zentrale oder dergleichen geben. Über die Abstimmung der Strom sicherung ist nichts gesagt. Eine Thermosicherung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 war nicht vorhanden. Schließ lich kennt man aus dieser Vorveröffentlichung auch eine Ausführung, bei der eine Thermosicherung im Querpfad in Reihe mit einem Varistor geschaltet war. Hier fehlte also generell eine Stromsicherung im Längspfad. Damit konnte im Querpfad ein beliebig hoher Strom fließen, der nur dann abgeschaltet wurde, wenn entweder eine Strom sicherung im Netz bzw. der Unterverteilung, oder die Thermoabschaltung ansprach.A separate surge protection or surge protection Devices are known in different versions. So you know from DIN VDE 0845 Part 1, October 1987, Figure 15, a varistor with follow current protection, in which the varistor is in a cross path between the two longitudinal current paths of a surge Protection is located and a heat coupling between this Varistor and a thermal fuse, which is in one the longitudinal current paths are provided. Hereby is in in certain cases the current path is switched off Consumers possible if the varistor overheats, depending however, due to the insufficient current switching capacity thermal fuse due to fol There is a risk of fire due to improper use Switch off the thermal fuse. Also knows one from the above Publishing an order with the one in the longitudinal path a power fuse and in the cross path Arrester is provided, which in the case of overheating shorts the short-circuit line running parallel to it, which then forms the cross path. Here, however, since it are systems of telecommunications technology, the short remain and a report to a central office or give the like. About tuning the electricity fuse is said nothing. A thermal fuse according to The preamble of claim 1 was not available. Close One also knows one from this previous publication Version with a thermal fuse in the cross path in Series was connected with a varistor. Here was missing so generally a power fuse in the longitudinal path. In order to an arbitrarily high current could flow in the cross path, the was only turned off when either a power fuse in the network or the sub-distribution, or the Thermal shutdown responded.
Hinzu kommt, daß die Absicherung im Netz, insbesondere einer Unterverteilung und auch eine etwa vorhandene Ab sicherung des Verbrauchers (Endgerät) nicht auf die für diesen Überspannungsschutz notwendige Abschaltcharakte ristik abgestimmt sind, so daß in diesem Fall ebenfalls eine Gefährdung des Überspannungsschutzes, insbesondere Brandgefahr besteht.In addition, the protection in the network, in particular a subdistribution and any existing Ab securing the consumer (terminal) not to the for this surge protection necessary shutdown characteristics are coordinated so that in this case also a risk to surge protection, in particular There is a risk of fire.
Bei all dem ist zu berücksichtigen, daß Thermosicherungen, welche auf die Erwärmung eines Varistors ansprechen nur re lativ kleine Ströme schalten können, sich daher nicht als Stromsicherung zur Abschaltung größerer Kurzschlußströme eignen.With all of this, it should be borne in mind that thermal fuses, which respond to the heating of a varistor only right can switch relatively small currents, therefore not as Power fuse for switching off larger short-circuit currents own.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, einen Überspannungsschutz gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahingehend auszubilden, daß dieser Überspannungsschutz sowohl gegen eine zu hohe Belastung durch den über ihn fließenden Strom, als auch gegen eine unzulässig hohe Er wärmung des in ihm befindlichen Überspannungsableiters geschützt wird, insbesondere keine Brandgefahr besteht.In contrast, the object of the invention is one Surge protection according to the preamble of the claim 1 to train that this surge protection both against too high a burden from him flowing current, as well as against an impermissibly high Er heating of the surge arrester located in it is protected, in particular there is no risk of fire.
Die Lösung dieser Aufgabe wird , ausgehend vom Oberbe griff des Anspruches 1, in der Kombination der Maßnahmen gemäß den Abschnitten a) und b) des Kennzeichens des An spruches 1 gesehen. Damit ist zunächst der vom Netz bzw. von der Unterverteilung zum Verbraucher gehende Strom pfad des Überspannungsschutzes gegen eine unzulässig hohe Strombelastung des Überspannungsschutzes geschützt, die z. B. in dem Fall eintreten kann, daß der End verbraucher mehr Strom verträgt als der Überspannungs schutz und daher erst dann über den Endverbraucher der Strom fluß abgeschaltet wird, wenn der Überspannungsschutz be reits unzulässig hoch mit Strom belastet wurde. Hier greift die Maßnahme gemäß a) durch. Diese Stromsicherung wird also auf die Belastbarkeit des Längspfades bzw. des Überspannungs schutzes eingestellt. Insbesondere ist dieser Stromschutz für solche Fälle wichtig, in denen im Verbraucher ein Kurz schluß auftritt, der aber weder von der dortigen Sicherung noch von der Sicherung der Unterverteilung oder des Netzes rechtzeitig abgeschaltet wird. Auch wird die Stromsicherung gemäß Maßnahme a) wirksam, wenn der Überspannungsableiter im Parallelpfad bei einem Defekt einen zu großen Strom in diesem Parallelpfad durchläßt, ohne daß er von der Thermosicherung abgeschaltet wird. Die Thermosicherung gemäß Maßnahme b) des Kennzeichens wird dann wirksam, wenn im Überspannungsableiter, bevorzugt ist hierbei an einen Varistor gedacht, eine Über hitzung eintritt, welche den Überspannungsschutz gefährden könnte. Dabei ist wesentlich, daß diese Thermosicherung unab hängig davon abschaltet, ob ein zu hoher Strom, sei es im Längspfad und/oder im Querpfad fließt, da sie sich nur nach der jeweils auftretenden Temperatur richtet. Insbesondere besteht für diese Thermosicherung nicht die Anforderung, hohe Ströme abschalten zu müssen. Auch ist es für die Tren nung des Strompfades in der Thermosicherung nicht notwendig, in diesem Querpfad einen Kurzschluß hierbeizuführen, der mit einem entsprechend hohen Strom diesen Pfad abschaltet. Zusam mengefaßt ergibt sich, daß erst die erläuterte Kombination den notwendigen Brand- bzw. Sachschutz für den Überspannungs schutz bei allen vorkommenden Betriebszuständen, einschließlich Kurzschlüssen, schafft. Der Überspannungsschutz in Versorgungs leitungen wird im Defektfall abgeschaltet. Schädliche Auswir kungen auf die umgebenden Betriebsmittel sind vermieden. Mit der Kombination aus Stromsicherung und Thermosicherung des Überspannungsschutzes wird ein defekter Überspannungs ableiter in jedem Fall abgeschaltet.The solution to this problem is, starting from the Oberbe handle of claim 1, in the combination of measures according to sections a) and b) of the label of the An Proverb 1 seen. This means that the network or electricity going from the sub-distribution to the consumer path of surge protection against an impermissible protected against high current load of surge protection, the z. B. can occur in the event that the end consumer can tolerate more electricity than surge voltage protection and therefore only then through the end consumer of the electricity flow is turned off when the surge protector be was already impermissibly high with electricity. Here comes into play the measure according to a). So this electricity fuse on the resilience of the longitudinal path or the overvoltage protection set. In particular, this is current protection important for those cases in which a short consumer in the end occurs, but neither from the backup there nor from securing the sub-distribution or the network is switched off in time. Also the electricity fuse According to measure a) effective if the surge arrester in Parallel path in the event of a defect, too much current in it Passes parallel path without it from the thermal fuse is switched off. The thermal fuse according to measure b) of The label becomes effective when in the surge arrester, preference is here given to a varistor, an over heating occurs, which endanger the surge protection could. It is essential that this thermal fuse is independent depending on whether the current is too high, whether in the Longitudinal path and / or in the cross path flows, since they only follow the temperature that occurs in each case. In particular there is no requirement for this thermal fuse, having to switch off high currents. It is also for the doors the current path in the thermal fuse is not necessary, cause a short circuit in this cross path, which with a path with a correspondingly high current. Together quantified, it follows that only the combination explained the necessary fire or property protection for the surge Protection in all operating conditions, including Short circuits, creates. The surge protection in supply Lines are switched off in the event of a defect. Harmful effects Conversions on the surrounding equipment are avoided. With the combination of power fuse and thermal fuse of the Surge protection becomes a defective surge arrester switched off in any case.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist Ge genstand des Anspruches 2. Ein solches Gerät kann an der jeweils gewünschten Stelle im Zuge der Versorgungs leitungen vom Netz bzw. der Unterverteilung zum Ver braucher (Endgerät) eingeschaltet werden. Es ist gemäß der Erfindung sowohl gegen Überströme als auch gegen thermische Überbelastung gesichert.A preferred embodiment of the invention is Ge object of claim 2. Such a device can the desired position in the course of the supply lines from the network or the sub-distribution to the Ver need to be switched on. It is according to the invention against both overcurrents and thermal overload secured.
Eine den Einsatz und die Bedienung in der Praxis er leichternde Ausführung eines Gerätes gemäß Anspruch 2 ist Inhalt des Anspruches 3.The use and operation in practice Lightening execution of a device according to claim 2 is the content of claim 3.
Anspruch 4 betrifft weitere Ausführungsmöglichkeiten der Anschlußmittel eines Zwischengerätes gemäß Anspruch 2.Claim 4 relates to further design options the connecting means of an intermediate device according to claim 2.
Anspruch 5 betrifft eine bevorzugte Ausführung des Über spannungsableiters.Claim 5 relates to a preferred embodiment of the over voltage arrester.
Anspruch 6 ergibt den Vorteil, daß bereits vorhandene handelsübliche Thermosicherungen verwendet werden können, d. h. keine neue Thermosicherung entwickelt werden muß.Claim 6 gives the advantage that already existing commercially available thermal fuses can be used, d. H. no new thermal fuse needs to be developed.
Die Merkmale des Anspruches 7 sind aus Gründen der Über wachung wichtig.The features of claim 7 are for the sake of watch important.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nachstehenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung von erfindungsgemäßen Ausführungsmöglichkeiten zu ent nehmen. In der Zeichnung zeigt: Further advantages and features of the invention are following description and the associated drawing to ent of execution options according to the invention to take. The drawing shows:
Fig. 1 schematisch die Anordnung eines Über spannungsschutzes nach der Erfindung zum Netz und zum Verbraucher, Fig. 1 shows schematically the arrangement of an overvoltage protection according to the invention to the network and to the consumer,
Fig. 2 die Schaltung eines Überspannungs schutzes nach der Erfindung, Fig. 2 shows the circuit of an overvoltage protection according to the invention,
Fig. 3 ein Beispiel einer Thermosicherung, die im Rahmen der Erfindung einge setzt werden kann, Fig. 3 shows an example of a thermal fuse, which is in the scope of the invention uses can be,
Fig. 4 in Außenansicht die gerätemäßige Aus führung eines Überspannungsschutzes nach der Erfindung. Fig. 4 in external view of the device implementation of a surge protector according to the invention.
In Fig. 1 ist mit 1 die Unterverteilung eines Netzes mit Erdung 2 und einer üblichen Absicherung 3, z. B. 16 A, und einer abgehenden Stromleitung 4 gezeichnet, 5 zeigt eben falls in Art eines Blockschemas den später noch näher zu erläuternden Überspannungsschutz mit Erdung 6. Die durch den Überspannungsschutz 5 auf einem Längspfad 7 hindurch führende Stromleitung wird gemäß Ziff. 8 zum Endgerät bzw. Verbraucher 9 geführt, der eine eigene Stromabsi cherung 10 (entsprechend seiner maximalen Strombelast barkeit) aufweisen kann und bei 11 geerdet ist.In Fig. 1, 1 is the sub-distribution of a network with grounding 2 and a conventional fuse 3 , z. B. 16 A, and an outgoing power line 4 , 5 shows just if in the manner of a block diagram the surge protection with grounding 6 to be explained later. The power line leading through the overvoltage protection 5 on a longitudinal path 7 is, according to para. 8 led to the terminal or consumer 9 , which can have its own current protection 10 (corresponding to its maximum current load availability) and is grounded at 11 .
In Fig. 2 ist das Schaltbild des Überspannungsschutzes mit dem Stromlängspfad 7 und einem sich von diesem Längs pfad zur Erdung 6 erstreckenden Querpfad 12 dargestellt. Statt der in Fig. 1 und 2 dargestellten Erdungen könnte auch ein entsprechender Stromlängspfad vorgesehen sein. Im Stromlängspfad und zwar eingangsseitig E (die Aus gangsseite des Überspannungsschutzes ist mit A bezeichnet) ist eine Stromsicherung 13 vorgesehen, die auf die maxi male Strombelastbarkeit des Längspfades 7 und des Quer pfades 12 abgestimmt ist, d. h. bei Überschreiten des ent sprechenden Stromwertes auslöst. Hiermit wird eine unzu lässig hohe Strombelastung des Längspfades 7 bzw. des Querpfades 12 (mit den Elementen 15 und 20) verhindert. Die Stromsicherung 13 ist also unabhängig von den übri gen Absicherungen 3, 10 und lediglich auf die Anforderun gen bzw. ßedingungen eines Schutzes des Überspannungs schutzes 5 ausgerichtet. Das gleiche gilt für die Thermo sicherung 14, die sich in Reihenschaltung mit dem Über spannungsableiter 15 in diesem Querpfad 12 befindet. Ist der Überspannungsableiter 15, bevorzugt gemäß Ausfüh rungsbeispiel ein Varistor, defekt oder wird er aus einem anderen Grunde zu warm, so löst dies die Thermosicherung 14 aus und unterbricht damit den Strom in diesem Quer pfad 12. Hierzu genügt das an sich geringe Schaltvermögen einer üblichen Thermosicherung, wie sie in Fig. 3 dar gestellt ist. Innerhalb eines Gehäuses 16 stehen unter der Wirkung der Druckfedern 17 zwei Leitungsstücke 18, die durch eine Lotstelle 19 miteinander verbunden sind. Es ist dafür gesorgt, daß die Erwärmung des Varistors an die Lotstelle 19 gelangt. Bei übermäßiger Erwärmung schmilzt sie und die Federn 17 reißen die beiden den Strom führenden Leitungsstücke 18 (die dem Querpfad 12 entsprechen) auseinander. Im Fall eines großen Kurz schlußstromes wird dieser nicht über die Thermosicherung 14 sondern über die ein demgegenüber wesentlich höheres (bezogen auf den Strom) Schaltvermögen aufweisende Strom sicherung 13 abgeschaltet.In Fig. 2, the circuit diagram of the overvoltage protection with the current longitudinal path 7 and a transverse path 12 extending from this longitudinal path to the ground 6 is shown. Instead of the groundings shown in FIGS. 1 and 2, a corresponding longitudinal current path could also be provided. In the longitudinal current path, namely on the input side E (the output side of the overvoltage protection is designated A ), a current fuse 13 is provided, which is matched to the maximum current carrying capacity of the longitudinal path 7 and the transverse path 12 , that is, triggers when the corresponding current value is exceeded. This prevents an impermissibly high current load on the longitudinal path 7 or the transverse path 12 (with the elements 15 and 20 ). The power fuse 13 is thus independent of the rest of the fuses 3 , 10 and only on the requirements or conditions of protection of the surge protector 5 . The same applies to the thermal fuse 14 , which is in series connection with the surge arrester 15 in this transverse path 12 . If the surge arrester 15 , preferably a varistor according to the exemplary embodiment, is defective or it becomes too warm for another reason, this triggers the thermal fuse 14 and thus interrupts the current in this cross path 12 . For this purpose, the low switching capacity of a conventional thermal fuse, as shown in FIG. 3, is sufficient. Within a casing 16 are 17, two pipe sections 18 which are interconnected by a solder joint 19 under the action of the compression springs. It is ensured that the heating of the varistor reaches the solder point 19 . If it heats up excessively, it melts and the springs 17 tear apart the two current conducting pieces 18 (which correspond to the transverse path 12 ). In the case of a large short-circuit current, this is not switched off via the thermal fuse 14 but via a current fuse 13 which has a significantly higher switching capacity (based on the current).
Es können somit sowohl innere Kurzschlüsee über den Paral lelpfad 12 als auch äußere Kurzschlüsse über den Längs pfad 7 bewältigt werden. Der äußere Kurzschluß kann vor allem durch einen Kurschluß im Verbraucher oder einen Schaden in dem Längspfad 7 hervorgerufen werden.Both inner shorts via the parallel path 12 and outer shorts via the longitudinal path 7 can thus be managed. The external short circuit can be caused above all by a short circuit in the consumer or a damage in the longitudinal path 7 .
Die Anzeige 20 ist dem Varistor 15 parallel geschaltet. Ist durch die Thermosicherung 15 der Strom im Parallel pfad 12 unterbrochen worden, so kann entweder die bisher erfolgte Anzeige 20 erlöschen; oder aber es kann die bisher bei Normalbetrieb nicht vorhandene Anzeige auf leuchten. Im letztgenannten Fall kann auch statt des Aufleuchtens ein akustisches Signal gegeben werden. Auch ist eine Fernanzeige zu einer Schaltwarte möglich.The display 20 is connected in parallel with the varistor 15 . If the current in the parallel path 12 has been interrupted by the thermal fuse 15 , either the previous display 20 can go out; or it can light up the display that was previously not available during normal operation. In the latter case, an acoustic signal can be given instead of lighting up. Remote display to a control room is also possible.
Die bereits erwähnte Geräteausführung ist Fig. 4 zu ent nehmen. Das Gehäuse 21 umgibt die hier nicht noch ein mal dargestellten Schaltelemente und Leitungen gemäß Fig. 2. Eingangsseitig E ist ein Stecker 22 vorgesehen, der in eine Steckdose des Netzes bzw. der Untervertei lung 1 einsteckbar ist. Ausgangsseitig A ist eine Steck dose 23 zum Einführen der Zuleitungen des Endgerätes oder Verbrauchers 9 vorgesehen. 20 beziffert auch hier die Anzeige, z. B. eine Glühbirne.The device version already mentioned is shown in FIG. 4. The housing 21 surrounds the switching elements and lines according to FIG. 2, which are not shown here again . On the input side E , a plug 22 is provided, which can be inserted into a socket of the network or the sub-distribution 1 . On the output side A , a socket 23 is provided for inserting the leads of the terminal or consumer 9 . 20 also numbers the display here, e.g. B. a light bulb.
Die vorgenannte Zwischengeräteausführung mit Stecker und Steckdose ist die bevorzugte Ausführungsform der Er findung. Es können stattdessen aber auch flexible An schlußmittel in Form von Zu- und Ableitungen vorgesehen sein, die an der Unterverteilung und dem Endgerät ange bracht, z. B. angelötet oder angeschraubt, werden. Statt dessen kann die Geräteausführung des Überspannungs schutzes auch mit Klemmen oder einer Kombination von Klemmen und flexiblen Anschlußmitteln ausgerüstet sein. Auch wären eingangs- und ausgangsseitig bzw. in Kombi nation mit einer der vorgenannten Anschlußmittel soge nannte Lötbeine am Gehäuse 21 anbringbar, die dem elektrischen Anschluß an eine Platine oder dergleichen ermöglichen.The aforementioned intermediate device version with plug and socket is the preferred embodiment of the invention. Instead, however, flexible connection means can be provided in the form of supply and discharge lines, which are brought to the sub-distribution and the terminal, for. B. soldered or screwed. Instead, the device version of the surge protection can also be equipped with terminals or a combination of terminals and flexible connecting means. Also on the input and output side or in combination with one of the aforementioned connection means so-called soldering legs on the housing 21 can be attached, which enable electrical connection to a circuit board or the like.
Claims (7)
- a) daß eine Stromsicherung (13) sich in einem Längspfad (7) befindet, in dem der Strom vom Netz bzw. Unterverteilung (1) zum Verbraucher bzw. Endgerät (9) fließt und daß diese Strom sicherung (13) bei Überschreiten der maximalen Strombelastbarkeit des Längspfades (7) und/oder des Querpfades (12) auslöst, und
- b) daß in einem Querpfad (12) zwischen dem oben genannten Längspfad (7) und einem weiteren Längs pfad oder Erde (2, 6, 11) der Überspannungsab leiter (15) und eine auf die Erwärmung des Über spannungsableiters ansprechende, den Über spannungsableiter abschaltende Thermosiche rung (14) vorgesehen ist.
- a) that a current fuse ( 13 ) is located in a longitudinal path ( 7 ) in which the current flows from the network or sub-distribution ( 1 ) to the consumer or terminal ( 9 ) and that this current fuse ( 13 ) when the maximum is exceeded Current carrying capacity of the longitudinal path ( 7 ) and / or the transverse path ( 12 ) triggers, and
- b) that in a transverse path ( 12 ) between the above-mentioned longitudinal path ( 7 ) and a further longitudinal path or earth ( 2 , 6 , 11 ) of the surge arrester ( 15 ) and a responsive to the heating of the surge arrester, the surge arrester deactivating thermal fuse ( 14 ) is provided.
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