CH668516A5

CH668516A5 - Ueberspannungsschutzeinrichtung fuer elektrische anlagen, insbesondere fuer elektronische apparate.

Info

Publication number: CH668516A5
Application number: CH1881/85A
Authority: CH
Inventors: Bertalan Dombi
Original assignee: Zellweger Uster Ag
Priority date: 1985-05-03
Filing date: 1985-05-03
Publication date: 1988-12-30
Also published as: DE3611793A1; IT8647972A0; AU5651286A; GB8609528D0; GB2175156A; IT1191881B

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzeinrichtung für elektrische Anlagen, insbesondere für elektronische Apparate, bei welcher einerseits zwischen die beiden Leitungen des Netzeingangs ein erster spannungsabhängiger Widerstand geschaltet ist und anderseits diese beiden Leitungen je über einen weiteren spannungsabhängigen Widerstand an Masse oder an Erde gelegt sind.

Elektronische Apparate und elektrische Niederspannungsanlagen, das sind Anlagen mit einer Nenn- oder Betriebsspannung bis zu etwa 1000 V, sind bekanntlich durch Überspannungen gefährdet. Diese haben ihren Ursprung beispielsweise in atmosphärischen oder nuklearen Entladungen, in direkten Kontakten, in kapazitiver oder induktiver Kopplung mit anderen elektrischen Anlagen, welche höhere Spannung führen, oder in Schaltvorgängen in den Anlagen selbst.

Die Verwendung spannungsabhängiger Widerstände für Überspannungsschutzeinrichtungen ist bekannt. Derartige Widerstände, insbesondere Varistoren, das sind Widerstände mit einem negativen Spannungsexponenten des Widerstandes, zeichnen sich dadurch aus, dass ihr Widerstand mit zunehmender Spannung kleiner wird. Sie eignen sich daher prinzipiell zum Schutz vor Überspannungen.

Die genannte Eigenschaft der spannungsabhängigen Widerstände nützt auch eine aus der DE-OS 3 109 883 bekannte Überspannungsschutzeinrichtung der eingangs genannten Art aus, bei welcher jedoch der Nachteil besteht, dass durch das direkte Anlegen der spannungsabhängigen Widerstände an Masse oder Erde das geforderte Isolationsniveau von beispielsweise mindestens 2 kV nicht gewährleistet ist.

Durch die Erfindung soll nun diese bekannte Überspannungsschutzeinrichtung dahingehend verbessert werden, dass sie die Ableitung energiereicher Überspannungen garantiert und ausserdem ein hohes Isolationsniveau gewährleistet. Dabei soll gleichzeitig dafür gesorgt sein, dass die Betriebsspannung des elektronischen Apparats im Störungsfall den für die Aufrechterhaltung von dessen Funktionstüchigkeit notwendigen Wert nicht unterschreitet.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwischen den weiteren spannungsabhängigen Widerständen und der Masse bzw. Erde ein gasgefüllter Überspannungsabieiter angeordnet ist.

Die Verwendung gasgefüllter Überspannungsabieiter in Überspannungsschutzeinrichtungen ist an sich bekannt. So ist beispielsweise in der DE-AS 2 355 421 und in der DE-OS

2 538 919 je eine Überspannungsschutzeinrichtung mit einem gasgefüllten Überspannungsabieiter und einem dazu parallel geschalteten spannungsabhängigen Widerstand beschrieben. Diese Anordnungen vermögen jedoch die gestellte Aufgabe nicht zu lösen. Denn sobald der gasgefüllte Überspannungsabieiter angesprochen hat, bricht die Betriebsspannung auf dessen sogenannte Bogenbrennspannung zusammen, welche ca. 10 bis 25 V beträgt. Und dies bedeutet bei allen eine höhere Betriebsspannung benötigenden Geräten eine Spannungsunterbrechung infolge Kurzschlusses mit Durchbrennen der Sicherung, durch welche das Gerät ausser Betrieb gesetzt wird.

Ein weitere wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Überspannungsschutzeinrichtung besteht in deren Folgestromunterdrückung. Das bedeutet, dass der gasgefüllte Überspannungsabieiter nach Abklingen der Überspannung nicht wie bei den meisten bekannten Einrichtungen so lange weiterbrennt, wie die anliegende Spannung die notwendige Brennspannung überschreitet bzw. der Überstromschutz anspricht, sondern wegen der Wirkung der beiden weiteren spannungsabhängigen Widerstände erlischt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels, welches ein sche-matisches Schaltbild einer erfindungsgemässen Überspannungsschutzeinrichtung zeigt, näher erläutert.

In der Figur ist der Netzeingang eines gegen Überspannung zu schützenden elektronischen Apparats dargestellt. Die Netzspannung von beispielsweise 220 V liegt an zwei Versorgungsleitungen 1 und 2 und der Netzeingang besteht darstellungsgemäss aus drei Stufen: Aus einer Überspannungsschutzeinrichtung US, aus einem Tiefpassfilter TP und aus einer Stufe PT zur Potentialtrennung, von welcher Leitungen 3 und 4 zum eigentlichen Verbraucher abzweigen.

Die Stufe PT zur Potentialtrennung, welche darstellungsgemäss einen induktiv wirkenden Übertrager 5 aufweist, wird als bekannt vorausgesetzt und wird daher hier nicht näher beschrieben. Das aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit eingebaute Tiefpassfilter TP unterstützt zwar durch Reduktion der hochfrequenten Restanteile der Überspannungspitzen die Schutzwirkung der Überspannungsschutzeinrichtung US, sein Beitrag an die Schutzwirkung ist aber lediglich von sekundärer Bedeutung.

Die Überspannungsschutzeinrichtung US besteht darstellungsgemäss aus insgesamt drei ZNR-Widerständen 6, 7 und 8 und aus einer Gaszelle 9. Der erste ZNR-Widerstand 6 ist zwischen die beiden Versorgungsleitungen 1 und 2 geschaltet. Die beiden weiteren ZNR-Widerstände 7 und 8 befinden sich in einem zweiten, die Versorgungsleitungen 1 und 2 verbindenden Zweig, von welchem von einem Knotenpunkt 10 zwischen den beiden Widerständen 7 und 8 ein weiterer Zweig 11 abzweigt, welcher über die Gaszelle 9 an Masse oder Erde gelegt ist.

Die Überspannungsschutzeinrichtung US ist gegen beide Arten von Überspannungen wirksam, also sowohl gegen solche, die gegen Pol und Nulleiter im Gegentakt, als auch gegen solche, die auf Pol und Nulleiter gegenüber Masse gleichsinnig, im Gleichtakt wirken.

Gegentakt-Übertspannungen werden über den Widerstand 6 abgeleitet, welcher ähnlich wie eine bipolare Zener-Diode dann leitend zu wirken beginnt, wenn die Überspannung den Wert seiner Schwellenspannung überschreitet.

Durch eine Gleichtakt-Überspannung zündet die Gaszelle 9 und es erfolgt dadurch über die Widerstände 7 und 8 eine Ableitung zur Masse. Sobald die Überspannung abgeklungen ist, löscht die Gaszelle 9, weil bei der dann herrschenden Betriebsspannung des Netzes die Widerstände 7 und 8 nicht mehr leitend wirken und dadurch der Lichtbogen in der Gaszelle 9 mangels Strom abreisst. Durch die Serienschaltung der Gaszelle 9 mit den Widerständen 7 und 8 kann trotz geringer Brennspannung der Gaszelle 9 kein Folgestrom aufkommen.

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Typische Richtwerte für die ZNR-Widerstände 6, 7 und 8 und die Gaszelle 9 sind die folgenden:

— Widerstände 6, 7, 8: Varistorspannung 470 V bei 1mA

— Gaszelle 9: Zündspannung 1500 V

Brennspannung 15 V

Die beschriebene Überspannungsschutzeinrichtung US kann sowohl bei Geräten mit Schutzerde — Isolation 2 kVeff — als auch bei solchen mit Schutzisolation — Isolation 4 kVeff — verwendet werden. Zur Prüfung der Isolation braucht lediglich die 5 Gaszelle 9 ausgebaut zu werden.

1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Überspannungsschutzeinrichtung für elektrische Anlagen, insbesondere für elektronische Apparate, bei welcher einerseits zwischen die beiden Leitungen des Netzeingangs ein erster spannungsabhängiger Widerstand geschaltet ist und anderseits diese beiden Leitungen je über einen weiteren spannungsabhängigen Widerstand an Masse oder Erde gelegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den weiteren spannungsabhängigen Widerständen (7, 8) und der Masse bzw. Erde ein gasgefüllter Überspannungsabieiter (9) angeordnet ist.

2. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die spannungsabhängigen Widerstände (6, 7, 8) durch ZNR-Widerstände gebildet sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ZNR-Widerstände (6, 7, 8) eine Varistorspannung von etwa 470 V bei 1mA besitzen, und dass der gasgefüllte Überspannungsabieiter (9) eine Zündspannung von etwa 1500 V und eine Brennspannung von etwa 15 V aufweist.