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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschaltung sowie ein Messgerät
mit einer solchen Schutzschaltung.
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Eine
Schutzschaltung zum Schutze vor Überspannungen ist in der
Messtechnik sehr wichtig, um die Betriebsbereitschaft in Anlagen
der industriellen Prozess-Messtechnik bspw. zur Automatisierung
chemischer und verfahrenstechnischer Prozesse jederzeit aufrechterhalten
zu können.
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Da
Sensoren immer dort montiert werden, wo die jeweilige Messgröße
auftritt, müssen diese Sensoren auch direkt vor Ort vor Überspannungseinflüssen
geschützt werden. Wichtig ist, dass hier neben dem Schutz der
Netzversorgungsleitungen auch in den Signaladern sowohl zur Sensorseite
hin als auch zur Anlagenseite hin ein sicherer und unkomplizierter
Schutz gegen statische Entladungen, Schaltvorgänge im Netz
und angeschlossenen Geräten, und gegen induktive und kapazitive
Einkopplungen verschiedenster Art erfolgt. Nur so können
diese Störungen zuverlässig von wertvollen Mess-
und Steuerkomponenten ferngehalten werden. Für einen Netzschutz
kann ein Hochleistungs-Varistor Überströme bis
zu 20 kA ableiten. Bei Überlast wird der Varistor sicher
vom Netz getrennt und der Ausfall kann gemeldet werden.
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Der
Grobschutz der Signalleitungen kann durch hochbelastbare Gasableiter
realisiert werden: Tritt ein Überstrom auf, steigt die
Spannung an integrierten, hochbelastbaren Widerständen
an und bringt die Gasableiter zum zünden. Die Ader wird
gegen Erde kurzgeschlossen, die Gasableiter können kurzfristig
bis zu 10 kA ableiten. Der Feinschutz der Signalleitungen kann durch
bipolare Transzorbdioden realisiert werden, die im Picosenkundenbereich
schneller als der Grobschutz reagieren. Hier werden die Transienten
mit hoher Anstiegsflanke abgefangen und gegen Erde kurzgeschlossen.
Optional können integrierte Schmelzsicherungen bei Überlast
des Überspannungsableiters die Adern auch völlig
abtrennen.
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Kurze Überspannungsimpulse
(sog. Transienten) werden durch betriebliche Schalthandlungen im
Mittel- und Niederspannungsnetz, durch Motorschütze sowie
durch das Löschen von Kurzschlussströmen im Schutzorgan
verursacht. Blitzeinschläge kommen ebenfalls als Ursache
in Frage. Transienten treten häufig auf und erreichen oft
Spitzenwerte von mehreren tausend Volt. In diesem Fall hängt
die Sicherheit eines Benutzers von der Durchschlagsfestigkeit des
Messgerätes ab.
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Insbesondere
Schaltnetzteile von Messgeräten, die eine zugehörige
Mess- und Betriebselektronik mit Energie versorgen, benötigen
einen Überspannungsschutz. Derartige Schaltnetzteile sind
in den Patentanmeldungen
DE 10 2005 044 7223 A1 und
DE 10 2005 040 005 A1 gezeigt.
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Ein
Schaltnetzteil, welches bspw. in ein Messgerät integriert
ist, hat mehrere gesetzliche Anforderungen zu erfüllen,
die zum Teil widersprüchlich sind, so dass es kaum möglich
ist, diese gleichzeitig zu erfüllen. Einerseits muss ein
Schaltnetzteil einen Überlasttest gemäß IEC
61000-4-5 bestehen. Dafür muss das Messgerät
bestimmte Impulsformen einer Stossspannung und/oder einer Stromspitze
schadfrei überstehen, ohne dass die Sicherung auslöst.
Andererseits muss ein Schaltnetzteil den Forderungen der Gerätesicherheit
zufolge den Eingangsstromkreis beim Auftreten einer Überspannung
unterbrechen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache Vorrichtung vorzuschlagen,
die gleichzeitig die Bestimmungen zur Gerätesicherheit
und zur Durchführung eines Überspannungsschutztests
erfüllt.
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Die
Aufgabe wird durch eine Schutzschaltung und ferner durch ein Messgerät
gelöst.
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Bezüglich
der Schutzschaltung wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass die Schutzschaltung eingangs- und ausgangsseitig
je mindestens zwei elektrische Anschlüsse aufweist, wobei
ein eingangsseitiger Anschluss mit wenigstens einem ausgangsseitigen
Anschluss elektrisch verbunden ist, wobei die Schutzschaltung mindestens
eine erste Überspannungsschutzvorrichtung umfasst, die
im Fall einer elektrischen Spannung zwischen zwei eingangsseitigen
Anschlüssen, die über einem ersten vorgegebenen
Spannungswert liegt, mindestens zwei der eingangsseitigen Anschlüsse
kurz schließt oder die elektrische Spannung zwischen mindestens
zwei ausgangsseitigen Anschlüssen begrenzt, wobei die Schutzschaltung
mindestens eine zweite Überspannungsschutzvorrichtung umfasst,
die im Fall einer elektrischen Spannung zwischen zwei eingangsseitigen
Anschlüssen, die über einem zweiten vorgegebenen
Spannungswert liegt, mindestens zwei der eingangsseitigen Anschlüsse
kurz schließt oder die elektrische Spannung zwischen mindestens
zwei ausgangsseitigen Anschlüssen begrenzt, wobei die Schutzschaltung
mindestens eine Sicherungsvorrichtung umfasst, die im Fall eines
Stromflusses zwischen den eingangsseitigen Anschlüssen
mit einer Stromstärke, die über einem vorgegebenen
Stromstärkewert liegt, den Stromfluss unterbricht.
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Durch
die erfindungsgemäße Schutzschaltung wird gewährleistet,
dass bspw. ein ausgangsseitig an die Schutzschaltung angeschlossenes
elektrisches Gerät erstens einer Bestimmung zur Gerätesicherheit
z. B. nach EN 61010-1:2001 genügt, indem
die zweite Überspannungsschutzvorrichtung nach der Sicherungsvorrichtung
angeordnet ist, damit die Sicherungsvorrichtung den Stromfluss ggf.
unterbricht und zweitens der Forderung nach elektromagnetischer
Verträglichkeit (EMV) genügt, indem durch die
erste Überspannungsschutzvorrichtung, die vor der Sicherung
angeordnet ist, ein Überspannungsschutztest gemäß IEC
61000-4-5 („Surge Test”) erfüllt
wird, ohne dass die Sicherungsvorrichtung den Stromfluss unterbricht.
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Die
erste Überspannungsschutzvorrichtung ist bspw. indem sie
eine flinkere Ansprechzeit aufweist als die zweite Überspannungsschutzvorrichtung,
so ausgelegt, dass sie nur Spannungsspitzen einer bestimmten Impulsform
begrenzt, bspw. jene aus dem IEC „Surge Test”.
Die zweite Überspannungsschutzvorrichtung dagegen kann
eine trägere Ansprechzeit und einen gegenüber
dem ersten Spannungswert niedrigeren zweiten Spannungswert aufweisen.
Durch eine solche Auslegung können sowohl die Anforderungen
der elektrischen Gerätesicherheit als auch die Anforderungen
des IEC „Surge Tests” erfüllt werden.
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Somit
kann eine Schutzschaltung, welche die Forderungen nach elektromagnetischer
Verträglichkeit und Geräte-Sicherheit erfüllt,
auf eine einfache, kostengünstig und technisch elegante
Art und Weise realisiert werden.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung begrenzt die zweite Überspannungsschutzvorrichtung
die elektrische Spannung zwischen mindestens zwei ausgangsseitigen
Anschlüssen oder schließt mindestens zwei der eingangsseitigen
Anschlüsse kurz, im Falle dass die erste Überspannungsschutzvorrichtung
ausfällt und einer elektrischen Spannung zwischen zwei
eingangsseitigen Anschlüssen, die über einem zweiten vorgegebenen Spannungswert
liegt. Bspw. aufgrund ihrer Auslegung oder aufgrund von Verschleiß kann
die erste Überspannungsschutzvorrichtung eine auftretende Überspannung
nur ungenügend ableiten. Um den Bestimmungen der elektrischen
Gerätesicherheit zu genügen, kann die Schutzschaltung
so ausgestaltet sein, das die zweite Überspannungsschutzvorrichtung
in diesem Fall bei einer auftretenden Überspannung auslöst.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung unterbricht in dem Fall, dass
die zweite Überspannungsschutzvorrichtung die Anschlüsse
eingangsseitig kurz schließt oder die elektrische Spannung
zwischen mindestens zwei ausgangsseitigen Anschlüssen begrenzt,
die Sicherungsvorrichtung den Stromfluss.
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Vorzugsweise
ist die Schutzschaltung so ausgelegt, dass die Sicherungsvorrichtung
den Stromfluss unterbricht, wenn die zweite Überspannungsschutzvorrichtung
auslöst, d. h. die eingangsseitigen Anschlüsse kurz
schließt oder die Spannung zwischen den ausgangsseitigen
Anschlüssen begrenzt. Dabei löst die zweite Überspannungsschutzvorrichtung
aus, wenn die erste Überspannungsschutzvorrichtung bspw.
aufgrund ihrer Auslegung eine Überspannung nicht oder nur
ungenügend ableitet. In dem Fall, dass die zweite Überspannungsschutzvorrichtung
auslöst, fällt die an den ausgangsseitigen Anschlüssen
angeschlossene Last und der damit verbundene Widerstand weg, so
dass der Stromfluss ansteigt und die Sicherungsvorrichtung auslöst.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der vorgegebene erste
Spannungswert im Wesentlichen gleich dem zweiten vorgegebenen Spannungswert.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste vorgegebene
Spannungswert kleiner oder im Wesentlichen gleich dem zweiten vorgegebenen
Spannungswert.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste vorgegebene
Spannungswert größer oder im Wesentlichen gleich
dem zweiten vorgegebenen Spannungswert.
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Durch
diese verschiedenen Abstimmungen der Spannungswerte lassen sich
verschiedenartige Spannungsspitzen bzw. Stromspitzen kompensieren.
Dadurch lässt sich die Schutzschaltung für verschiedene
Anwendungen und Anforderungen auslegen.
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Durch
den vorgegebenen ersten und zweiten Spannungswert lässt
sich die erfindungsgemäße Schutzschaltung auf
den jeweiligen ausgangsseitig angeschlossenen Verbraucher, dessen
Schaltnetzteil und seinen Spannungsbedarf anpassen. So lässt
sich die Schutzschaltung auf einen Verbraucher mit einem Spannungsbedarf
von bspw. 24 V bis hin zu einem Verbraucher mit 250 V abstimmen.
Durch die eine geeignete Wahl des ersten und zweiten Spannungswertes
lassen verschiedene Formen von Überspannungen und/oder Überspannungs-Impulsen
zumindest begrenzen. Für eine entsprechende Auslegung kann
die erste oder zweite Überspannungsschutzvorrichtung bspw.
aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Sicherungsvorrichtung
eine elektrische Sicherung, insbesondere eine Schmelzsicherung.
Diese Sicherungsvorrichtung ermöglicht einen kostengünstigen
und dennoch effektiven Schutz vor Überströmen
und damit einhergehender übermäßiger
Erwärmung der Bauteile oder deren Zuleitungen. Ein weiterer
Vorteil ist, dass Schmelzsicherungen in unterschiedlichsten Ausführungsformen u.
a. mit unterschiedlichen Auslösecharakteristika erhältlich
sind und sich die Ansprechzeit der Schmelzsicherung somit an die
Auslösecharakteristik der Schutzschaltung optimal an die
bestehenden Anforderungen eines angeschlossenen Gerätes
bzw. Verbrauchers anpassen lässt.
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In
einer Variante kann die Sicherungsvorrichtung bspw. aus einem Bimetallstreifen
bestehen. Dies bietet den Vorteil, dass die Auslösetemperatur
der Sicherungsvorrichtung über einen breiten Temperaturbereich gewählt
werden kann. Zudem kann der Bimetallstreifen als Schalter ausgelegt
sein, der den Stromkreis nachdem der Bimetallstreifen abgekühlt
ist, wieder schließt.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Sicherungsvorrichtung
eine elektronische Sicherung. Elektronische Sicherungen ermöglichen
gegenüber elektrischen Sicherungen schnellere Ansprechzeiten
und haben einen geringeren Platzbedarf. Dafür besteht die
elektronische Sicherung bspw. aus einem elektronisch angesteuerten
Relais. Vorteilhafterweise kann das Ansprechverhalten der elektronischen
Sicherung mit hoher Genauigkeit eingestellt werden.
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Alternativ
kann auch eine Temperatursicherung als Sicherungsvorrichtung vorgesehen
sein. Das Auslöseprinzip einer Temperatursicherung basiert
auf der Detektion einer Temperatur durch einen Temperaturfühler.
Im Gegensatz zu einer elektrischen Sicherung wird dabei nicht primär
der Stromfluss gemessen.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung handelt es sich bei der ersten
und/oder zweiten Überspannungsschutzvorrichtung um einen
Varistor. Besonders Varistoren können zur Begrenzung des
elektrischen Stroms in einem großen Stromstärkebereich
eingesetzt werden. Der vorgegebene erste bzw. zweite Spannungswert ab
dem eine Überspannung abgeleitet wird, ist dabei durch
den Schwellwert des Varistors gegeben. Die Ansprechzeit und der
Schwellwert eines Varistors lassen sich, bspw. durch das Material
aus dem der Varistor besteht, bestimmen. So weist bspw. ein aus
Siliziumoxid SiO bestehender Varistor eine flinkere Ansprechzeit
auf, als ein aus Zinkoxid ZiO bestehender Varistor.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei
der ersten und/oder zweiten Überspannungsschutzvorrichtung
um eine Zehner-Diode, einen Gasableiter und/oder eine Suppressor-Diode
oder eine Schaltung bestehend aus wenigstens einem dieser Bauteile.
Die genannten Bauteile können bspw. zur Dimensionierung
des Ansprechverhaltens der Schutzschaltung verwendet werden. Durch
Auswahl der geeigneten Bauteile kann so bspw. das zeit- und spannungsabhängige
Ansprechverhalten der Schutzschaltung bestimmt werden. Weitere bekannte
zum Schutz vor Überspannungen verwendete Bauelemente sind
Entladungsstrecken. Solche Entladungsstrecken dienen zum Abbau besonders
energiereicher Überspannungen, allerdings mit dem Nachteil,
dass noch große Restspannungen übrig bleiben.
Varistoren und Suppressordioden haben dagegen eine vergleichsweise
kleine Restspannung, aber nur ein geringes Stromableite-Vermögen.
Vorzugsweise wird daher eine Staffelung von Überspannungsschutzvorrichtungen
entsprechend der Höhe ihres Ableitevermögens vorgenommen.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Schutzschaltung ausgangsseitig
mit einem Schaltnetzteil verbunden. Gegenüber konventionellen
Netzteilen kann ein Schaltnetzteil höhere Wirkungsgrade
erreichen. Vorteilhaft ist hierbei, dass die erfindungsgemäße
Schutzschaltung unabhängig davon ist, ob eine Gleich- oder eine
Wechselspannung anliegt. Somit kann eine erfindungsgemäße
Schutzschaltung einem Schaltnetzteil, das einen Verbraucher mit
einer Gleichspannung versorgt, die nur einen geringen Toleranzbereich
von bis zu circa 5% aufweist, vorgeschaltet sein.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen der Schutzschaltung
und dem Schaltnetzteil eine Entstörungs-Schaltung und/oder
eine Gleichrichtungs- und/oder Siebungsschaltung angeordnet. Die Entstörungsschaltung
besteht dabei bspw. aus einer Drosselspule und Entstörkondensatoren
(z. B. X-, Y-Kondensatoren) zur Glättung der Spannung.
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Weiterhin
können Dioden zur Gleichrichtung der Spannung vorgesehen
sein.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Schutzschaltung
in das Schaltnetzteil integriert. Die Schutzschaltung ist bspw.
Teil der elektrischen oder elektronischen Komponenten des Schaltnetzteils.
Dies ermöglicht die kompakte Herstellung eines überspannungssicheren
Schaltnetzteils.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Entstörungs-Schaltung
und/oder eine Gleichrichtungs- und/oder Siebungs-Schaltung in das
Schaltnetzteil integriert. Dadurch ergibt sich ein kompakter und Platz
sparender Aufbau der Eingangsbeschaltung des Schaltnetzteils.
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Bezüglich
des Messgerätes wird die Aufgabe durch ein Messgerät
zur Bestimmung und/oder Überwachung einer physikalischen
und/oder chemischen Messgröße mit einer erfindungsgemäßen
Schutzschaltung gelöst. Durch eine erfindungsgemäße
in das Messgerät eingebaute Schutzschaltung ist das Messgerät
kostengünstig entsprechend den Anforderungen der Gerätesicherheit
und der elektromagnetischen Verträglichkeit ausgestaltet.
Solche Messgeräte kommen u. a. in Anlagen der Prozessautomatisierung
zur Bestimmung chemischer und/oder physikalischer Messgrößen
zum Einsatz. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Messgerät
um ein sog. Zwei- oder ein Vier-Leiter-Messgerät. Dabei
sind die eingangsseitigen Anschlüsse der Schutzschaltung
an eine Stromschleife angeschlossen, während die ausgangsseitigen
Anschlüsse mit der Mess- und Betriebselektronik des Messgerätes
verbunden sind.
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Die
Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt:
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1:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Schutzschaltung,
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2:
beispielhafte Kennlinie eines Varistors, und
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3:
eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Schutzschaltung,
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1 zeigt
ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schutzschaltung.
Eingangsseitig ist die Schutzschaltung mit einer Energiequelle verbunden,
die zwischen den eingangseitigen Anschlüssen 1 eine
elektrische Spannung zur Verfügung stellt. Dabei kann es
sich um eine Gleich- oder Wechselspannung handeln. Da der erste
oder zweite Varistor 3, 4 eine symmetrische Strom-Spannungskennlinie
(s. 2) besitzt, ist die in 1 gezeigte
erfindungsgemäße Schutzschaltung sowohl bei Gleich-
als auch bei Wechselspannung bzw. Wechselstrom funktionsfähig.
Ansprechzeit, und Abschaltstrom bzw. Schwellspannung der Schmelzsicherung 5 bzw.
der Überspannungsschutzvorrichtung 3, 4 können
entsprechend, z. B.: durch ein geeignetes Material und/oder eine
geeignet Dicke, gewählt werden.
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Der
erste Varistor 3 bildet die erste Überspannungsschutzvorrichtung. Über
den ersten Varistor 3 sind die beiden eingangsseitigen
elektrischen Anschlüsse 1 miteinander verbindbar.
Im Fall einer Überspannung, d. h. einer Spannung, die über
dem Wert der Schwellspannung US des ersten
Varistors 3 liegt, erzeugt der erste Varistor 3 einen
Nebenschluss (Kurzschluss) bzw. begrenzt die Spannung zwischen den
ausgangsseitigen Anschlüssen 2, indem er die Überspannung
eingangsseitig ableitet. Alternativ kann die Überspannung
auch geerdet werden. Dadurch liegt an den ausgangsseitigen Anschlüssen 2 nur
die maximal zulässige Spannung an. Diese maximal zulässige
Spannung ist durch die Schwellspannung des ersten Varistors 3 bzw.
durch den Schwellwert US des zweiten Varistors 4 gegeben.
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Der
erste Varistor 3 begrenzt die Spannung zwischen den ausgangsseitigen
Anschlüssen 2, indem er eine auftretende Überspannung
eingangsseitig ableitet. Zwischen den eingangsseitigen Anschlüssen 1 liegt demnach
die volle auftretende Überspannung an, während
zwischen den ausgangsseitigen Anschlüssen 2 nur maximal
die Schwellspannung US des Varistors 3 bzw.
des zweiten Varistors 4 anliegt.
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Durch
die Knotenpunkte A und D ist die Schutzschaltung über die
eingangsseitigen Anschlüsse 1 mit der Energiequelle
verbunden. Parallel zum ersten Varistor 3 zwischen den
Knotenpunkten A und D sind die Schmelzsicherung 5, der
zweite Varistor 4 und die ausgangsseitigen Anschlüsse 2 geschaltet.
Dabei befindet sich die Schmelzsicherung 5 zwischen den
Knotenpunkten A und B. Zwischen den Knotenpunkten B und C ist der
zweite Varistor 4 parallel zu den ausgangsseitigen Anschlüssen 2 geschaltet. Über
diese ausgangsseitigen Anschlüsse 2 ist bspw.
ein Schaltnetzteil S eines Messgerätes mit der Schutzschaltung
verbunden.
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Der
erste Varistor 3 ist dabei so angeordnet, dass die Spannung
vor der Schmelzsicherung bzw. vor den parallel angeordneten Bauteilen
beschränkt und dadurch Beschädigungen durch Überspannungen
am nachfolgenden Stromkreis verhindert, ohne dass die Sicherung 5 den
gezeigten Stromkreis unterbricht.
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Ist
der Varistor 3 nur für einen bestimmten Spannungsbereich
oder für bestimmte Spannungsimpulse z. B. mit einer Anstiegs-/Abfallzeit
im Bereich von ca. 10/700 μs ausgelegt
oder fällt der erste Varistor 3 bspw. aufgrund
von Verschleiß aus oder ändern sich bspw. ebenfalls
verschleissbedingt die Werte seiner Schwellspannungen US,
so wird eine auftretende (transiente) Überspannung nicht
(mehr) über den ersten Varistor 3 abgebaut. In
einem solchen Fall wird die elektrische Gerätesicherheit
durch den zweiten Varistor 4 und die Schmelzsicherung 5 gewährleistet.
Der zweite Varistor 4 kann zu diesem Zwecke auf die an
die ausgangsseitig angeschlossene Elektronik angepasst sein und
bspw. empfindlicher, flinker oder träger ausgelegt sein
als der erste Varistor 3.
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2 zeigt
die Kennlinie eines sog. Varistors. Varistoren (variable res istors)
sind spannungsabhängige Widerstände mit einer
symmetrischen Strom-Spannungs-Kennlinie, deren Widerstand mit zunehmender Spannung
abfällt.
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Die
plötzliche Abnahme des Widerstands erfolgt dabei ab einem
Schwellwert/einer Schwellspannung US. Typischerweise
werden Varistoren parallel zu dem Bauteil oder der Vorrichtung geschaltet,
die vor Überspannung geschützt werden soll. Auf
diese Weise bilden Varistoren im Falle einer Überspannung
einen niederohmigen Nebenschluss. Die Ansprechzeit eines Varistors
liegt üblicherweise im Nanosekundenbereich. Je nach Auslegung
der Schaltung und der Größe der zu überwachenden
Spannung können alternativ in der erfindungsgemäßen
Schutzschaltung auch Suppressordioden (für kleine Spannungen)
und/oder Gasableiter (für hohe Spannungen) eingesetzt werden.
Die Anordnung erfolgt dann entsprechend des gewünschten
Ansprechverhaltens der Überspannungsschutzvorrichtungen.
Vorzugsweise wird der gröbste Überspannungsschutz
der Spannungsquelle am nächsten angeordnet.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Schutzschaltung. An das Schaltnetzteil S kann ein Verbraucher – nicht
explizit gezeigt – angeschlossen sein. Die Eingangsbeschaltung 10 des Schaltnetzteils
S enthält eine erfindungsgemäße Schutzschaltung
und eine Entstörungs-, Gleichrichtungs- und Siebungsschaltung.
Die Schutzschaltung besteht dabei im Wesentlichen aus dem ersten
Varistor 3, dem zweiten Varistor 4 und der Schmelzsicherung 5.
Die Siebungsschaltung besteht im Wesentlichen aus den Kondensatoren
C1, C2, C3 und C4. Die Gleichrichtungsschaltung besteht aus den
Dioden D1, D2, D3 und D4 und die Entstörungsschaltung aus
den Induktivitäten L1 und L2.
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Das
Schaltnetzteil S ist für einen Regelbetrieb mit bspw. 250
V ausgelegt. Die in 3 gezeigte Eingangsbeschaltung 10,
die die erfindungsgemäße Schutzschaltung umfasst,
ist so ausgelegt, dass das für eine Eingangsspannung von
250 V ausgelegtes Schaltnetzteil den „Surge Test” gemäß IEC
61000-4-5 besteht. Bei dem sog. „Surge Test” wird
kurzfristig ein Spannungsimpuls von 1,4 kV und maximal 700 A zwischen
den eingangsseitigen Anschlüssen, dem L- und N-Leiter angelegt.
Weiterhin ist die Schutzschaltung so dimensioniert, dass sie in
dem Fall, dass der erste Varistor 3 ausfällt und
eine Überspannung zwischen den eingangsseitigen Anschlüssen
L, N anliegt, die Schmelzsicherung 5 den Stromkreis unterbricht.
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Die
Schutzschaltung ist dabei wie folgt ausgelegt. Der erste Varistor
weist einen Schwellwert von 470 V bei einem Ableitevermögen
von 1200 A auf. Der zweite Varistor weist ebenfalls eine Schwellspannung
von 470 V und ein Ableitevermögen von 1200 A auf, während
die Schmelzsicherung so ausgelegt ist, dass sie bei 0,8 A auslöst.
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Die
eingezeichneten Dioden D1 bis D4 sind dem Schaltnetzteil S vorgeschaltet
und stellen dem Schaltnetzteil S an seinen Eingängen eine
Gleichspannung zur Verfügung. Die Dioden D1 bis D4 können
auch, ebenso wie die gesamte in 3 gezeigte
Eingangsbeschaltung 10, in das Schaltnetzteil S integriert
sein.
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Die
Induktivitäten L1 und L2 und die Kapazitäten C1
bis C4 dienen der Entstörung und Siebung der anliegenden
Spannung. Die gezeigte Eingangsbeschaltung des Schaltnetzteils stellt
somit sicher, dass an dem Schaltnetzteil eine Gleichspannung anliegt,
die entstört und gesiebt ist und bei der durch die erfindungsgemäße
Schutzschaltung Spannungsspitzen abgefangen werden, ohne dass das
Schaltnetzteil beschädigt wird oder ausfällt. Bezugszeichenliste Tabelle 1
| 1 | Eingangsseitig
Anschlüsse |
| 2 | Ausgangsseitige
Anschlüsse |
| 3 | Erster
Varistor |
| 4 | Zweiter
Varistor |
| 5 | Schmelzsicherung |
| 10 | Eingangsbeschaltung |
| A | Knotenpunkt
A |
| B | Knotenpunkt
B |
| C | Knotenpunkt
C |
| D | Knotenpunkt
D |
| C1 | Kondensator |
| C2 | Kondensator |
| C3 | Kondensator |
| C4 | Kondensator |
| D1 | Diode |
| D2 | Diode |
| D3 | Diode |
| D4 | Diode |
| L1 | Spule |
| L2 | Spule |
| GND | Erde/Referenzpotential |
| S | Schaltnetzteil |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 1020050447223
A1 [0006]
- - DE 102005040005 A1 [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - IEC 61000-4-5 [0007]
- - EN 61010-1:2001 [0011]
- - IEC 61000-4-5 [0011]
- - IEC 61000-4-5 [0047]