DE102005046833A1 - Überspannungsschutzgerät und Verfahren zum Ableiten von transienten Überspannungen - Google Patents

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Überspannungsschutzgerät zum Schutz von elektrischen Niederspannungsanlagen und -geräten, mit einem Gehäuse und mit einem im Gehäuse angeordneten Ableiter, daß dadurch an verschiedene Anforderungen einfach angepaßt werden, daß als Ableiter mindestens ein leistungsstarkes Halbleiterbauelement vorgesehen ist, wobei das Halbleiterbauelement über eine Ansteuerschaltung derart steuerbar ist, daß die Kennlinie des Halbleiterbauelements in unterschiedlichen Betriebsbereichen des Überspannungsschutzgeräts unterschiedliche Eigenschaften aufweist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzgerät zum Schutz von elektrischen Niederspannungsanlagen und -geräten, mit einem Gehäuse und mit einem im Gehäuse angeordneten Ableiter, insbesondere einem Blitzstrom und/oder Überspannungsableiter. Daneben betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Ableiten von transienten Überspannungen in elektrischen Niederspannungsanlagen, mit einem mindestens einen Ableiter aufweisenden Überspannungsschutzgerät.
• Elektronische Meß-, Steuer-, Regel- und Schaltkreise, vor allem auch Telekommunikationseinrichtungen und -anlagen sowie elektronische Anlagen und Geräte, sind empfindlich gegen transiente Überspannungen, wie sie insbesondere durch atmosphärische Entladungen, aber auch durch Schalthandlungen oder Kurzschlüsse in Energieversorgungsnetzen auftreten können.
• Elektrische Stromkreise arbeiten mit der für sie spezifizierten Spannung, der Nennspannung (in der Regel ≅ Netzspannung), normalerweise störungsfrei. Das gilt dann nicht, wenn Überspannungen auftreten. Als Überspannungen gelten alle Spannungen, die oberhalb der oberen Toleranzgrenze der Nennspannung liegen. Hierzu zählen vor allem auch die transienten Überspannungen, die aufgrund von atmosphärischen Entladungen, aber auch durch Schalthandlungen oder Kurzschlüsse in Energieversorgungsnetzen auftreten können und galvanisch, induktiv oder kapazitiv in elektrische Stromkreise eingekoppelt werden können. Um nun elektrische oder elektronische Stromkreise und die daran angeschlossenen elektronischen Anlagen und Geräte, wo auch immer sie eingesetzt sind, gegen transiente Überspannungen zu schützen, sind Überspannungsschutzgeräte entwickelt worden und seit weit mehr als zwanzig Jahren bekannt.
• Wesentlicher Bestandteil von bekannten Uberspannungsschutzgeräten ist in der Regel eine Funkenstrecke, die bei einer bestimmten Uberspannung, der Ansprechspannung, anspricht und damit verhindert, daß in dem durch das Überspannungsschutzgerät geschützten Stromkreis Überspannungen auftreten, die größer als die Ansprechspannung der Funkenstrecke sind. Dabei sind zur Verbesserung bzw. Verringerung der Ansprechspannung im Bereich der Elektroden bzw. der zwischen den Elektroden wirksamen Durchschlag-Funkenstrecke in verschiedener Weise Zündhilfen realisiert worden.
• Bei bekannten Uberspannungsschutzgeräten entsteht beim Zünden der Durchschlag-Funkenstrecke durch den entstehenden Lichtbogen eine niederimpedante Verbindung zwischen den beiden Elektroden. Über diese niederimpedante Verbindung fließt zunächst – gewollt – der abzuleitende Blitzstrom. Funkenstrecken weisen somit zwei unterschiedliche Betriebsbereiche auf, nämlich einer ersten Betriebsbereich, den Normalbetrieb, in dem keine Überspannung ansteht, und einen zweiten Betriebsbereich, den Ableitbereich, in dem eine Überspannung ansteht. Im Normalbetrieb ist die Funkenstrecke sehr hochohmig, während sie im Ableitbetried des Stoßstromes sehr niederohmig ist. Bei anliegender Netzspannung folgt dann über diese niederimpedante Verbindung des Überspannungsschutzgerätes ein unerwünschter Netzfolgestrom, so daß man bestrebt ist, den Lichtbogen möglichst schnell nach abgeschlossenem Ableitvorgang zu löschen. Auch hierzu sind eine Vielzahl von Vorschlägen gemacht worden.
• Ist bei Überspannungsschutzgeräten der Lichtbogen gelöscht, so ist zwar zunächst die niederimpedante Verbindung zwischen den beiden Elektroden unterbrochen, der Raum zwischen den beiden Elektroden, d. h. der Bereich der Durchschlag-Funkenstrecke, ist jedoch noch fast vollständig mit Plasma gefüllt. Durch das vorhandene Plasma ist jedoch die Ansprechspannung zwischen den beiden Elektroden derart herabgesetzt, daß es bereits bei anliegender Betriebsspannung zu einem erneuten Zünden der Durchschlag-Funkenstrecke kommen kann. Dieses Problem tritt besonders dann auf, wenn das Überspannungsschutzgeräte ein gekapseltes oder halboffenes Gehäuse aufweist, da dann ein Abkühlen oder Verflüchtigen des Plasmas durch das im wesentlichen geschlossene Gehäuse verhindert wird.
• Um ein erneutes Zünden des Überspannungsschutzgerätes, d. h. der Durchschlag-Funkenstrecke, zu verhindern, sind bisher verschiedene Maßnahmen getroffen worden, um die ionisierte Gaswolke von den Zündelektroden wegzutreiben oder abzukühlen. Hierzu sind konstruktiv aufwendige Labyrinthe und Kühlkörper verwendet worden, wodurch sich die Herstellung der Überspannungsschutzgeräte verteuert.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Uberspannungsschutzgerät zum Schutz von elektrischen Niederspannungsanlagen und -geräten anzugeben, das an verschiedene Anforderungen einfach angepaßt werden kann, wobei insbesondere ein unerwünschter Netzfolgestrom vermieden oder schnell und effektiv unterdrückt werden soll. Außerdem soll ein möglichst einfaches und effektives Verfahren zum Ableiten von transienten Überspannungen mit einem Überspannungsschutzgerät angeben werden.
• Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Überspannungsschutzgerät dadurch gelöst, daß als Ableiter mindestens ein leitungsstarkes Halbleiterbauelement vorgesehen ist, wobei das mindestens eine Halbleiterbauelement über eine Ansteuerschaltung derart steuerbar ist, daß die Kennlinie des Halbleiterbauelements, insbesondere dessen Widerstand, bei unterschiedlichen Betriebsbereichen des Überspannungsschutzgeräts unterschiedliche Eigenschaften aufweist.
• Im Unterschied zu bekannten Überspannungsschutzgeräten wird somit als Ableiter keine Funkenstrecke sondern mindestens ein Halbleiterbauelement verwendet, dessen Eigenschaft durch die Ansteuerschaltung steuerbar ist. Das mindestens eine leitungsstarke Halbleiterbauelement, daß parallel zum Eingang des zu schützenden Stromkreises angeordnet ist, wird dabei so ausgewählt, daß es im Ableitfall, d. h. beim Anliegen einer Überspannung, einen Stoßstrom von mehreren Kiloamper durchschalten kann. Im Normalbetrieb, d. h. wenn keine Überspannung ansteht, ist das Halbleiterbauelement dagegen so angesteuert, daß es sehr hochohming ist, so daß über das Halbleiterbauelement kein unerwünschter Leckstrom fließt.
• Im Unterschied zu einer Funkenstrecke, welche nur die beiden zuvor beschriebenen Betriebs- bzw. Arbeitsbereiche aufweist und somit entweder sehr hochohmig oder sehr niederohmig ist, kann das erfindungsgemäße verwendete Halbleiterbauelement durch die Ansteuerschaltung so angesteuert werden, daß die Kennlinie des Halbleiterbauelements – und damit auch die Kennlinie des Überspannungsschutzgeräts – auch beim Abklingen bzw. Ausklingen des Stoßstromes derart optimiert ist, daß die Ausbildung eines unerwünschten Netzfolgestroms verhindert, unterdrückt oder zumindest begrenzt wird.
• Weist das erfindungsgemäße Überspannungsschutzgerät als Ableiter nur ein Halbleiterbauelement auf, so ist dieses – wie zuvor bereits ausgeführt – parallel zum Eingang des zu schützenden Stromkreises, d.h. im Querzweig, angeordnet. Dadurch, daß dieses Halbleiterbauelement im Normalbetrieb sehr hochohmig ist, wird somit – ebenso wie bei einer Funkenstrecke – verhindert, daß im Normalbetrieb über das Halbleiterbauelement ein unerwünschter Leckstrom fließt.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist nun vorgesehen, daß zusätzlich zu dem im Querzweig angeordneten leistungsstarken Halbleiterbauelement mindestens ein weiteres Halbleiterbauelement im Längszweig angeordnet ist. Dieses Halbleiterbauelement hat dabei die Funktion einer über die Ansteuerschaltung steuerbaren Längsimpedanz. Durch eine derartige Längsimpedanz ist eine gezielt Begrenzung des in dem zu schützenden Stromkreis bzw. in die zu schützende Anlage fließenden Stroms möglich.
• Durch die Verwendung eines steuerbaren Halbleiterbauelements als Längsimpedanz ergibt sich insbesondere der Vorteil, daß eine zu schützende elektrische Anlage nicht nur gegen transiente Uberspannungen sondern auch gegen sogenannte Temporary Over Voltages (TOV) geschützt werden können. Mit TOV werden dabei Spannungsanhebungen der Versorgungsspannung bezeichnet, die hinsichtlich der Maximalspannung deutlich unterhalb von üblichen transienten Überspannungen liegen, die jedoch über einen deutlich längeren Zeitraum von einigen Millisekunden bis einigen Sekunden anliegen können. Derartige TOVs werden in der Regel durch Fehler im Versorgungsnetz verursacht. Da derartige Spannungserhöhungen deutlich unterhalb der Ansprechspannung von üblichen Uberspannungsschutzgeräten mit einer Durchschlag-Funkenstrecke liegenden, führen TOVs nicht zu einem Ansprechen der herkömmlichen Überspannungsschutzgeräte. Durch die Anordnung mindestens eines steuerbaren Halbleiterbauelements im Längszweig können somit neben transienten Überspannungen auch TOVs beherrscht werden, so daß nachfolgende elektrische Geräte oder Anlagen auch vor Schäden aufgrund von länger anliegenden Überspannungen geschützt werden können.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Uberspannungsschutzgeräts erfolgt die Ansteuerung des jeweiligen Halbleiterbauelements derart, daß das Halbleiterbauelement über die unterschiedlichen Betriebs- bzw. Arbeitsbereiche des Überspannungsschutzgeräts eine optimierte, theoretisch abgeleitete Kennlinie aufweist, wobei die theoretisch abgeleitete Kennlinie insbesondere die Arbeitsbereiche Normalbetrieb, Ableiten eines Stoßstromes und Abklingen des Stoßstromes berücksichtigt.
• Bei Ermittlung der theoretisch abgeleiteten optimalen Kennlinie des Überspannugsschutzgeräts bzw. des Halbleiterbauelements werden dabei als Randbedingungen vorzugsweise die maximale Betriebsspannung des Netzes, der maximale Ableitstoßstrom und der maximale Schutzpegel des Überspannungsschutzgeräts berücksichtigt. Unter Berücksichtigung dieser Randbedingungen und gegebenenfalls weiterer Betriebsparameter kann eine optimale Kennlinie für das Halbleiterbauelement mathematisch ermittelt werden. Bei einem Ableiter mit einer derartigen Kennlinie ist dann gewährleistet,
• • daß im Normalfall kein unerwünschter Leckstrom über den Ableiter fließt,
• • daß bei Erreichen der Ansprechspannung der Ableiter leitend wird, so daß der Stoßstrom möglichst vollständig über den Ableiter fließt, und
• • daß nach dem Ableiten des Stoßstromes ein unerwünschter Netzfolgestrom verhindert wird.
• Durch die Verwendung eines leitungsstarken Halbleiterableiters, der über eine Ansteuerschaltung gesteuert wird, kann somit ein aktiv gesteuerter Ableiter erreicht werden, dessen Kennlinie der theoretisch optimalen Kennlinie weitestgehend angenähert ist.
• Zuvor ist ausgeführt worden, daß das Halbleiterbauelement von der Ansteuerschaltung derart angesteuert wird, daß nach dem Ableiten des Stoßstromes ein Netzfolgestrom möglichst verhindert wird. Auch wenn dies der Normalfall ist, so sind Anwendungsfälle denkbar, bei denen ein Netzfolgestrom in begrenzter Höhe erwünscht ist, um Netzrückwirkungen zu minimieren. Auch dieses Verhalten kann durch eine entsprechende Kennlinie beschrieben werden, so daß das Halbleiterbauelement bzw. die Halbleiterbauelemente gegebenenfalls von der Ansteuerschaltung entsprechend angesteuert werden kann bzw. angesteuert werden können.
• Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgeräts wird das Halbleiterbauelement derart angesteuert, daß beim Abklingen des Stoßstromes die Restspannung des Halbleiterbauelements der aktuell anliegenden Netzspannung entspricht. Nach dem Ableiten des Stoßstromes wird das Halbleiterbauelement dann so angesteuert, daß es hochohmig ist, so daß ein Netzfolgestrom verhindert wird.
• Wie im Stand der Technik, so liegt auch das erfindungsgemäße Überspannungsschutzgerät in der Regel parallel zum Eingang des zu schützenden Stromkreises bzw. der zu schützenden Anlage bzw. des zu schützenden Gerätes. Das Überspannungsschutzgerät ist also elektrisch, und zwar galvanisch, mit den Leitungen bzw. Anschlüssen verbunden, zwischen denen betriebsmäßig die Netzspannung ansteht. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Überspannungsschutzgerät nicht nur zum Schutz von Stromkreisen verwendet werden, bei denen als Netzspannung eine Wechselspannung vorliegt, vielmehr ist das erfindungsgemäße Überspannungsschutzgerät ohne weiteres auch dann einsetzbar, wenn die Netzspannung des zu schützenden Stromkreises eine Gleichspannung ist.
• Damit die Ansteuerschaltung das Halbleiterbauelement entsprechend dem jeweiligen Arbeits- bzw. Betriebsbereich optimal ansteuert, muß die Ansteuerschaltung wissen, in welchem Betriebsbereich sich das Uberspannungsschutzgerät befindet. Hierzu kann grundsätzlich eine separate Spannungs- und/oder Stromüberwachung verwendet werden. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, daß die Ansteuerschaltung mit einer Spannungserfassungseinrichtung und vorzugsweise auch mit einer Stromerfassungseinrichtung verbunden ist, und dadurch in Abhängigkeit von der erfaßten Spannung und dem erfaßten Strom das Halbleiterbauelement ansteuert.
• Gemäß einer letzten vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgeräts, die hier noch kurz erwähnt werden soll, ist eine Energiespeichereinheit zur Versorgung der Ansteuerschaltung vorgesehen.
• Die zur Ansteuerung der Halbleiterbauelemente benötigte Energie wird dabei vorzugsweise der abzuleitenden Überspannung entnommen und in der Energiespeichereinheit zwischengespeichert. Dadurch ist eine optimale Ansteuerung des Halbleiterbauelements auch dann gewährleistet, falls im Ableitfall vorübergehend keine Netzspannung zur Verfügung steht.
• Bei dem eingangs beschriebenen Verfahren zum Ableiten von transienten Überspannungen mit einem mindestens einen Ableiter aufweisenden Überspannungsschutzgerät ist die Aufgabe zunächst dadurch gelöst, daß als Ableiter mindestens ein leitungsstarkes Halbleiterbauelement vorgesehen ist, welches durch eine Ansteuerschaltung derart angesteuert wird, daß die Kennlinie des Halbleiterbauelements, insbesondere dessen Widerstand, in unterschiedlichen Betriebsbereichen des Überspannungsschutzgeräts unterschiedliche Eigenschaften, insbesondere unterschiedliche Widerstandswerte, aufweist.
• Wie zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Uberspannungsschutzgerät ausgeführt, ist auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise vorgesehen, daß die Ansteuerung des Halbleiterbauelements derart erfolgt, daß das Halbleiterbauelement über die unterschiedlichen Betriebsbereiche des Überspannungsschutzgeräts eine optimierte, theoretisch abgeleitete Kennlinie aufweist, wobei die theoretisch abgeleitete Kennlinie insbesondere die Arbeitsbereiche Normalbetrieb, Ableiten eines Stoßstromes und Abklingen des Stoßstromes berücksichtigt.
• Vorzugsweise erfolgten die Ansteuerungen des Halbleiterbauelements bzw. der Halbleiterbauelemente dabei derart, daß die Ausgangsspannung bzw. der Ausgangsstrom des Überspannungsschutzgeräts so ausgeregelt wird, daß die Ausgangsspannung bzw. der Ausgangsstrom dem ursprünglichen sinusförmigen Spannungs- bzw. Stromverlauf im Normalbetrieb folgt. Für eine derartige Ansteuerung können die aus der Leistungselektronik bekannten Methoden der Modulation, insbesondere eine Pulsweitenmodulation, herangezogen werden.
• Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Überspannungsschutzgerät bzw. das Verfahren zum Ableiten von transienten Uberspannungen auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 10 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
• 1 ein stark vereinfachtes Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgeräts,
• 2 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgerät, und
• 3 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Uberspannungsschutzgerät.
• 1 zeigt ein stark vereinfachtes Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgeräts. Das Überspannungsschutzgerät weist dabei ein parallel zum Eingang des zu schützenden Stromkreises, mit den beiden Leitungen L und N verbundenes Halbleiterbauelement 1 auf, welches in der Lage ist, im Ableitfall einen Strom von einigen hundert Amper oder mehreren Kiloamper durchzuschalten. Bei einem solchen, im Querzweig angeordneten Leistungshalbleiterbauelement kann es sich beispielsweise um einen Transistor oder einen Tyristor handeln.
• Darüber hinaus weist das Überspannungsschutzgerät noch eine das Halbleiterbauelement 1 steuernde Ansteuerschaltung 2 auf, die eingangsseitig mit einer Spannungserfassungseinrichtung 3 und einer Stromerfassungseinrichtung 4 verbunden ist. In Abhängigkeit von den von der Spannungserfassungseinrichtung 3 und der Stromerfassungseinrichtung 4 gelieferten Werten, d. h. von dem durch den zu schützenden Stromkreis fließenden Strom bzw. die anstehende Spannung, erfolgt dann über die Ansteuerschaltung 2 eine entsprechende aktive Steuerung des Halbleiterbauelements 1, so daß das Halbleiterbauelement 1 in allen Betriebs- bzw. Arbeitsbereichen des Überspannungsschutzgeräts eine Kennlinie aufweist, die der theoretisch optimalen Kennlinie möglichst weitestgehend angenähert ist.
• Die 2 und 3 zeigen zwei vereinfachte Blockschaltbilder zweier weiterer Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgeräts. Im Unterschied zu dem Überspannungsschutzgerät gemäß 1 weisen die Uberspannungsschutzgeräte gemäß den 2 und 3 neben einem ersten Halbleiterbauelement 1, welches im Querzweig angeordnet ist, noch zwei weitere Halbleiterbauelemente 11, 12 auf, die jeweils im Längszweig angeordnet sind. Hierbei ist es selbstverständlich, daß anstelle zweier Halbleiterbauelemente 11, 12 auch nur ein Halbleiterbauelement 11 im Längszweig vorgesehen sein kann.
• Ebenso wie das im Querzweig angeordnete Halbleiterbauelement 1 werden auch die beiden im Längszweig angeordneten Halbleiterbauelemente 11, 12 von der Ansteuerschaltung 2 gesteuert, die eingangsseitig mit einer Spannungserfassungseinrichtung 3 und einer Stromerfassungseinrichtung 4 verbunden ist. Die Halbleiterbauelemente 11, 12 dienen dabei als steuerbare Längsimpedanzen, mit deren Hilfe eine gezielte Begrenzung des in die zu schützende Anlage fließenden Stromes möglich ist.
• Das in 3 dargestellte Überspannungsschutzgerät unterscheidet sich von dem in 2 dargestellten Überspannungsschutzgerät nur dadurch, daß zusätzlich zu einer ausgangsseitigen Meßwerterfassung über die Spannungseinrichtung 3 und die Stromerfassungseinrichtung 4 auch eine eingangsseitige Meßwerterfassung über eine zweite Spannungserfassungseinrichtung 13 und eine zweite Stromerfassungseinrichtung 14 erfolgt.
• Im Ergebnis wird somit ein Uberspannungsschutzgerät zur Verfügung gestellt, das einfach aufgebaut ist und dennoch ein verbessertes Verhalten in allen Arbeits- bzw. Betriebsbereichen als herkömmlich, eine Funkenstrecke aufweisende, Überspannungsschutzgerät aufweist.

Claims (15)

1. Überspannungsschutzgerät zum Schutz von elektrischen Niederspannungsanlagen und -geräten, mit einem Gehäuse und mit einem im Gehäuse angeordneten Ableiter, insbesondere einem Blitzstrom und/oder Überspannungsableiter, dadurch gekennzeichnet, daß als Ableiter mindestens ein leistungsstarkes Halbleiterbauelement (1, 11, 12) vorgesehen ist, wobei das mindestens eine Halbleiterbauelement (1, 11, 12) bzw. die Halbleiterbauelemente (1, 11, 12) über eine Ansteuerschaltung (2) derart steuerbar ist bzw. sind, daß die Kennlinie des Halbleiterbauelements (1, 11, 12) bzw. der Halbleiterbauelemente (1, 11, 12), insbesondere dessen bzw. deren Widerstand, bei unterschiedlichen Betriebsbereichen des Überspannungsschutzgeräts unterschiedliche Eigenschaften aufweist bzw. aufweisen.
2. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 1, mit mindestens zwei leistungsstarken Halbleiterbauelementen (1, 11, 12), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Halbleiterbauelement (1) im Querzweig und zusätzlich mindestens ein Halbleiterbauelement (11, 12) im Längszweig angeordnet ist.
3. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des Halbleiterbauelements (1, 11, 12) bzw. der Halbleiterbauelemente (1, 11, 12) derart erfolgt, daß das Halbleiterbauelement (1, 11, 12) bzw. die Halbleiterbauelemente (1, 11, 12) über die unterschiedlichen Betriebsbereiche des Überspannungsschutzgeräts jeweils eine optimierte, theoretisch abgeleitete Kennlinie aufweist bzw. aufweisen, wobei die theoretisch abgeleitete Kennlinie insbesondere die Arbeitsbereiche Normalbetrieb, Ableiten eines Stoßstromes und Abklingen des Stoßstromes berücksichtigt.
4. Uberspannungsschutzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die theoretisch abgeleitete Kennlinie bzw. die theoretisch abgeleiteten Kennlinien als Randbedingungen die maximale Betriebsspannung des Netzes, den maximalen Ableitstoßstrom und/oder den maximalen Schutzpegel des Überspannungsschutzgeräts berücksichtigt bzw. berücksichtigen.
5. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das im Querzweig angeordnete Halbleiterbauelement (1) im Normalbetrieb möglichst hochohmig und beim Ableiten eines Stoßstromes möglichst niederohmig ist, und daß beim Abklingen des Stoßstromes das Halbleiterbauelement (1, 11, 12) bzw. die Halbleiterbauelemente (1, 11, 12) so angesteuert wird bzw. werden, daß die Ausbildung eines Netzfolgestromes verhindert oder ein anstehender Netzfolgestrom schnell unterdrückt oder begrenzt wird.
6. Uberspannungsschutzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abklingen des Stoßstromes die Restspannung des Halbleiterbauelements (1, 11, 12) bzw. der Halbleiterbauelemente (1, 11, 12) näherungsweise der anliegenden Netzspannung entspricht.
7. Überspannungsschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung (2) mit mindestens einer Spannungserfassungseinrichtung (3) und/oder mindestens einer Stromerfassungseinrichtung (4) verbunden ist, und in Abhängigkeit von der erfaßten Spannung und/oder vom erfaßten Strom das Halbleiterbauelement (1, 11, 12) bzw. die Halbleiterbauelemente (1, 11, 12) ansteuert.
8. Überspannungsschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Energiespeichereinheit zur Versorgung der Ansteuerschaltung (2) vorgesehen ist.
9. Überspannungsschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiterbauelement (1, 11, 12) ein Transistor oder ein Thyristor vorgesehen ist.
10. Verfahren zum Ableiten von transienten Überspannungen in elektrischen Niederspannungsanlagen, mit einem mindestens einen Ableiter aufweisenden Überspannungsschutzgerät, dadurch gekennzeichnet, daß als Ableiter mindestens ein leistungsstarkes Halbleiterbauelement vorgesehen ist, wobei das mindestens eine Halbleiterbauelement durch eine Ansteu erschaltung derart angesteuert wird, daß die Kennlinie des Halbleiterbauelements, insbesondere dessen Widerstand, in unterschiedlichen Betriebsbereichen des Uberspannungsschutzgeräts unterschiedliche Eigenschaften aufweist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des Halbleiterbauelement bzw. der Halbleiterbauelemente derart erfolgt, daß das Halbleiterbauelement bzw. die Halbleiterbauelemente über die unterschiedlichen Betriebsbereiche des Überspannungsschutzgeräts jeweils eine optimierte, theoretisch abgeleitete Kennlinie aufweist bzw. aufweisen, wobei die theoretisch abgeleitete Kennlinie insbesondere die Arbeitsbereiche Normalbetrieb, Ableiten eines Stoßstromes und Abklingen des Stoßstromes berücksichtigt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ermittlung der theoretisch abgeleiteten Kennlinie als Randbedingungen die maximale Betriebsspannung des Netzes, der maximale Ableitstoßstrom und/oder der maximale Schutzpegel des Überspannungsschutzgeräts berücksichtigt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des Halbleiterbauelements bzw. der Halbleiterbauelemente derart erfolgt, daß die Ausgangsspannung bzw. der Ausgangsstrom des Überspannungsschutzgeräts so ausgeregelt wird, daß die Ausgangsspannung bzw. der Ausgangsstrom dem ursprünglichen sinusförmigen Spannungs- bzw. Stromverlauf im Normalbetrieb folgt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des Halbleiterbauelements bzw. der Halbleiterbauelemente mit Hilfe einer Modulation, beispielsweise einer Pulsweitenmodulation, erfolgt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie zur Ansteuerung des Halbleiterbauelements bzw. der Halbleiterbauelemente der abzuleitenden Uberspannung entnommen wird.