DE102014200293B4

DE102014200293B4 - Überspannungsschutzgerät für eine oder mehrere Phasen zur Montage auf einer Schaltschrankschiene

Info

Publication number: DE102014200293B4
Application number: DE102014200293.1A
Authority: DE
Inventors: Frank Welzel
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2016-04-21
Anticipated expiration: 2034-01-11
Also published as: DE102014200293A1

Abstract

Überspannungsschutzgerät für eine oder mehrere Phasen (L1, L2, L3) zur Montage auf einer Schaltschrankschiene (PEN), das je ein Überspannungsschutzelement (SPD1, SPD2, SPD3) zwischen jeder der einen Phase oder der mehreren Phasen (L1, L2, L3) und dem durch die Schaltschrankschiene (PEN) bereitgestellten Erdanschluss aufweist, bei dem der Anschluss der Schaltschrankschiene (PEN) mittels einer die Schaltschrankschiene (PEN) umschließenden Kontaktfeder (KF) erfolgt, wobei die Kontaktfeder so ausgestaltet ist, dass bei einem Stromfluss über die Kontaktfeder diese zur Schaltschrankschiene (PEN) gezogen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzgerät für eine oder mehrere Phasen zur Montage auf einer Schaltschrankschiene.
Aus dem Stand der Technik sind Installationen von Überspannungsschutzeinrichtungen insbesondere im industriellen Umfeld bekannt. Dabei werden in der Regel einzelne Überspannungsschutzgeräte auf sogenannten DIN-Schienen montiert. Die einzelnen Geräte oder auch Module von Überspannungsschutzgeräten werden dabei von einem Monteur einzeln verdrahtet und insbesondere einzeln mit einer PEN-Schiene oder einem PEN-Leiter verbunden. Beispielhaft sei auf die EP 0 046 545 A1 verwiesen.
Häufig werden auch Überspannungsschutzeinrichtungen zur Montage auf DIN-Schienen eingesetzt. Die Montage eines Überspannungsschutzeinrichtung für eine DIN Schiene bedarf jedoch zunächst immer der Montage einer solchen DIN Tragschiene, die in dem Installationsbereich üblicherweise nicht ortsnah vorhanden ist. Bei dieser Installationsart sind die Überspannungsschutzeinrichtungen über Kabel mit der Phase und der PEN-Schiene oder dem PEN-Leiter zu verbinden. Das hat zur Folge, dass zusätzliche Leitungslängen entstehen, welche die Schutzwirkung des Überspannungsschutzeinrichtungen in der Installation wegen des zusätzlichen Spannungsabfalls über der Leitungsstrecke beeinträchtigen können.
Dieser Vorgang ist sehr zeitaufwändig. Daher wurden vor einiger Zeit Überspannungsschutzmodule entworfen, die direkt auf eine PEN-Schiene in einer oder mehreren dort extra herzustellenden Bohrung befestigt werden. Zwar wird hierdurch der Verdrahtungsaufwand minimiert, allerdings ist der Bohr- und/oder Schneidevorgang für die Bohrung immer noch sehr zeitaufwändig.
Aus dem Bereich der Stromerfassungseinrichtungen sind wie z. B. aus der EP 1 387 454 A1 Lösungen bekannt, bei der auf Stromschienen eine Einheit aufgesteckt und befestigt wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch Überspannungsschutzgeräte für eine oder mehrere Phasen zur Montage auf einer Schaltschrankschiene, wobei je ein Überspannungsschutzelement zwischen jeder der einen Phase oder der mehreren Phasen und dem durch die Schaltschrankschiene bereitgestellten Erdanschluss bereitgestellt wird, wobei der Anschluss der Schaltschrankschiene mittels einer Kontaktfeder die Schaltschrankschiene umschließenden Kontaktfeder erfolgt, wobei die Kontaktfeder so ausgestaltet ist, dass bei einem Stromfluss über die Kontaktfeder diese zur Schaltschrankschiene gezogen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht von Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgeräts in Draufsicht,
2 ein elektrisches Schaltbild von Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgeräts,
3 eine schematische Ansicht von Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgeräts in seitlicher Ansicht, und
4 eine weitere schematische Ansicht von Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgeräts in seitlicher Ansicht.
Die 1, 2, 3 und 4 zeigen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in verschiedenen Aspekten.
Dabei ist ein erfindungsgemäßes Überspannungsschutzgerät für eine oder mehrere Phasen L₁, L₂, L₃ angenommen. Dabei kann das erfindungsgemäße Überspannungsschutzgerät beispielsweise wie in den Figuren dargestellt für drei Phasen L₁, L₂, L₃ vorgesehen sein, jedoch kann auch nur eine einzige der Phasen L₁, L₂, L₃ angeschlossen sein.
Das erfindungsgemäße Überspannungsschutzgerät ist – wie in 1, 3 und 4 gezeigt – zur Montage auf einer Schaltschrankschiene PEN geeignet. Die PEN Schiene ist beispielsweise eine Kupferschiene, die in der Regel unten in einem Schaltschrank (z. B. Gebäudeeinspeisung) installiert ist.
Dabei stellt die Montage des Überspannungsschutzgeräts auf der Schaltschrankschiene PEN sowohl die elektrische Verbindung als auch die mechanische Anbringung auf der Schaltschrankschiene PEN zur Verfügung. Insbesondere stellt die Schaltschrankschiene PEN die elektrische Verbindung zum Erdpotential her.
Pro Phase, d. h. für die Phase oder die Phasen L₁, L₂, L₃, wird wie in 2 gezeigt, ein Überspannungsschutzelement SPD₁, SPD₂, SPD₃ zwischen jeder der einen Phase oder der mehreren Phasen L₁, L₂, L₃ und dem durch die Schaltschrankschiene PEN bereitgestellten Erdanschluss bereitgestellt.
Dabei erfolgt der Anschluss der Schaltschrankschiene PEN mittels einer Kontaktfeder KF, die die Schaltschrankschiene PEN umschließt, wie 3 und 4 in seitlicher Ansicht verdeutlicht.
Durch die Kontaktfeder KF wird zuverlässig ein elektrischer Kontakt hergestellt und auch die mechanische Befestigung schnell und ohne größeren Montageaufwand zur Verfügung gestellt. Zudem ermöglicht die Kontaktfeder KF, dass das Überspannungsschutzgerät einfach auf die PEN-Schiene ausgerastet werden kann.
Durch die Ausgestaltung der Kontaktfeder wird zudem Sorge dafür getragen, dass im Falle eines Stromflusses aufgrund des dabei entstehenden Magnetfeldes die Kontaktfeder KF zur Schaltschrankschiene PEN gezogen wird, sodass im kritischen Moment des Einsatzes ein sicherer Halt des Überspannungsschutzgerätes auf der Schaltschrankschiene PEN gewährleistet ist.
Besonders einfach kann dies durch eine tulpenartige Kontaktfeder KF – wie in 4 gezeigt – erreicht werden, welche die PEN-Schiene von oben und gleichzeitig von unten kontaktiert. Somit wird der Kontakt bei Stromstoß von PEN-Schiene über Tulpe durch die dynamischen Kräfte zusammengezogen. Dadurch wird die Lichtbogenbildung in Luftspalten vermieden.
Bevorzugt ist die Kontaktierung so auszuführen, dass sie in der Lage ist, Stoßströme der Kurvenform (10/350) μs bis zu 100 kA zu tragen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt auch der Anschluss der einen Phase oder der Anschluss der mehreren Phasen L₁, L₂, L₃ schraubenlos, z. B. mittels Push-In Kontakten. Diese sind in den 3 und 4 als Vertiefungen angedeutet, in die der entsprechende Leiter, hier L₁, eingeführt wird. Beim einführen wird z. B. mittels einer federnden Haltezunge sowohl der elektrische Kontakt als auch eine mechanische Befestigung zur Verfügung gestellt. Hierdurch können die Montagezeiten weiter verringert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können das eine Überspannungsschutzelement oder die mehreren Überspannungsschutzelemente SPD₁, SPD₂, SPD₃ steckbar in dem Überspannungsschutzgerät angeordnet sein. Dies ist in den 1, 3 und 4 durch schraffierte Blöcke für die Überspannungsschutzeinrichtungen dargestellt. Hierdurch können die einzelnen Überspannungsschutzelemente einfach gewechselt werden und insbesondere bei einem Fehler eines einzelnen Überspannungsschutzelements müssen nicht alle Überspannungsschutzelemente bzw. das gesamte Überspannungsschutzgerät getauscht werden. Hierdurch können die Unterhaltungsaufwendungen minimiert werden. Zudem wird vermieden, dass eine komplette Anlage vor dem Wechsel eines Überspannungsschutzelements freigeschaltet, d. h. spannungsfrei geschaltet, werden muss.
Besonders vorteilhaft sind zwischen der einen Phase oder den mehreren Phasen L₁, L₂, L₃ jeweils ein Sicherungselement F₁, F₂, F₃ vorgesehen ist. Hierdurch kann im Falle eines Netzfolgestromes ein zuverlässiges Abschalten der betroffenen Phase bzw. des Überspannungsschutzelemente SPD₁, SPD₂, SPD₃ zur Verfügung gestellt werden.
Ohne weiteres können für die Überspannungsschutzelemente unterschiedliche Elemente gewählt werden. Insbesondere kann das Überspannungsschutzelement SPD₁, SPD₂, SPD₃ aus einer Gruppe aufweisend Varistoren, Funkenstrecken, Suppressordioden oder gasgefüllte Überspannungsableiter ausgewählt sein.
Durch die Verwendung der Erfindung ergeben sich ein Zeitvorteil und ein verringerter Materialaufwand, da nun lediglich noch die Phasen mit dem Überspannungsschutzgerät zu verbinden sind. Dies kann herkömmlich oder wie oben angedeutet mittels Schnellmontagesystemen erfolgen. D. h. es wird nun keine weitere Verbindungsleiter von einer DIN-Schiene mit dem Überspannungsschutzgerät zur PEN-Schiene benötigt.
Bezugszeichenliste

1: Elektrische Vorrichtung
2: Gehäuse
5: Oberseite
L₁, L₂, L₃: Elektrische Phase
PEN: Schaltschrankschiene
SPD₁, SPD₂, SPD₃: Überspannungsschutzelement
KF: Kontaktfeder
F₁, F₂, F₃: Sicherungselement

Claims

Überspannungsschutzgerät für eine oder mehrere Phasen (L₁, L₂, L₃) zur Montage auf einer Schaltschrankschiene (PEN), das je ein Überspannungsschutzelement (SPD₁, SPD₂, SPD₃) zwischen jeder der einen Phase oder der mehreren Phasen (L₁, L₂, L₃) und dem durch die Schaltschrankschiene (PEN) bereitgestellten Erdanschluss aufweist, bei dem der Anschluss der Schaltschrankschiene (PEN) mittels einer die Schaltschrankschiene (PEN) umschließenden Kontaktfeder (KF) erfolgt, wobei die Kontaktfeder so ausgestaltet ist, dass bei einem Stromfluss über die Kontaktfeder diese zur Schaltschrankschiene (PEN) gezogen wird.
Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss der einen Phase oder der Anschluss der mehreren Phasen schraubenlos erfolgt.
Überspannungsschutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Überspannungsschutzelement oder die mehreren Überspannungsschutzelemente (SPD₁, SPD₂, SPD₃) steckbar in dem Überspannungsschutzgerät angeordnet sind.
Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der einen Phase oder den mehreren Phasen (L₁, L₂, L₃) und dem zugehörigen Überspannungsschutzelement (SPD1, SPD2, SPD3) jeweils ein Sicherungselement (F₁, F₂, F₃) vorgesehen ist.
Überspannungsschutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überspannungsschutzelement (SPD₁, SPD₂, SPD₃) ausgewählt ist aus einer Gruppe aufweisend Varistoren, Funkenstrecken, Suppressordioden oder gasgefüllte Überspannungsableiter.