-
Technischer Bereich
-
Die Erfindung bezieht sich auf dem Bereich der Vorrichtungen zum Schutz gegen Überspannungen.
-
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen, die mit einer Vorrichtung zur Überwachung verbunden ist, die einen Sensor zur Strommessung zum Liefern eines Signals umfasst, das für den von der Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen abgeleiteten Überspannungsstrom repräsentativ ist, wobei die Vorrichtung zur Überwachung so konfiguriert ist, dass sie Informationen über die von der Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen abgeleiteten Überspannungsströme in Abhängigkeit von dem von dem Sensor zur Strommessung gelieferten Signal bereitstellt.
-
Technischer Hintergrund
-
Zum Schutz von elektrischen Geräten vor transienten Überspannungen, die verschiedene Ursachen haben können, wie z. B. Blitzschlag oder industrielle Störungen, ist die Verwendung von Vorrichtungen zum Schutz gegen Überspannungen bekannt.
-
Vorrichtungen zum Schutz gegen Überspannungen sind dazu bestimmt, vor und parallel zu den zu schützenden Elementen angeordnet zu werden. Sie verwenden Schutzelemente, die die Besonderheit aufweisen, dass sie im Normalzustand eine hohe Impedanz haben und leitend werden, wenn sie einer Überspannung ausgesetzt sind, die über einem bestimmten Schwellenwert liegt, der höher ist als die normale Betriebsspannung der zu schützenden Geräte. Die Schutzelemente ermöglichen somit die Ableitung von Überspannungen.
-
Darüber hinaus ist es auch bekannt, Vorrichtungen zur Überwachung zu verwenden, um Informationen über Überspannungsströme zu liefern, die von der Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen abgeleitet werden. Die Vorrichtungen zur Überwachung umfassen einen Sensor zur Strommessung, z. B. einen Torus zum Strommessung, der um einen Leiter herum angeordnet ist, der die Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen mit der Erde verbindet. Der Torus zur Strommessung gibt eine Spannung ab, die proportional zur Ableitung des Stroms ist, der in dem durch den Torus zur Strommessung fließenden Leiter fließt. Der Torus zur Strommessung ist mit einer Einheit zur Signalverarbeitung verbunden, die das gelieferte Signal integriert und somit so konfiguriert ist, dass sie eine oder mehrere Informationen über die Überspannungsströme liefert, insbesondere deren Anzahl, Amplitude und Zeitpunkt. Es kann daher durchaus nützlich sein, die Anzahl und die Eigenschaften der Überspannungsströme genau zu schätzen, um eine Überprüfung der zu schützenden Geräte auszulösen, vorbeugende Wartungsmaßnahmen zu organisieren (wie z. B. den Austausch von Schutzelementen vor ihrem Ausfall) oder die Strategie zum Schutz gegen Überspannungen zu verbessern.
-
Da der Torus zur Strommessung und die Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen jedoch zwei getrennte Elemente sind, die jeweils in unterschiedlichen Gehäusen angeordnet sind, nimmt das Ganze viel Platz ein. Darüber hinaus erfordert die Anordnung des Torus zur Strommessung zusätzliche Montagearbeiten.
-
Zusammenfassung
-
Eine der Erfindung zugrunde liegende Idee ist es daher, eine Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen und einen Torus zur Strommessung vorzuschlagen, die einander zugeordnet sind, und einfach anzuordnen sind und weniger Platz benötigen.
-
Gemäß einer Ausführungsform stellt die Erfindung eine Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen zur Anordnung in einer elektrischen Anlage parallel zu einem oder mehreren zu schützenden Elementen zur Verfügung, wobei die elektrische Anlage mindestens eine erste Phasenleitung, eine Neutralleitung und eine Erdleitung umfasst, die Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen umfassend:
- - ein Gehäuse;
- - mindestens eine erste und eine zweite Stromschiene, die in dem Gehäuse angeordnet sind;
- - mindestens eine erste und eine zweite Klemme, die in dem Gehäuse angeordnet sind, die jeweils mit der ersten und der zweiten Stromschiene verbunden und jeweils dazu bestimmt sind, mit der Neutralleitung (N) und der Erdleitung (T) der elektrischen Anlage verbunden zu werden;
- - mindestens ein erstes Schutzmodul, das die erste Stromschiene und die zweite Stromschiene verbindet, wobei das erste Schutzmodul so konfiguriert ist, dass es einen Überspannungsstrom von der Neutralleitung (N) zur Erdleitung (T) oder umgekehrt ableitet;
- - einen Torus zur Strommessung, der in dem Gehäuse angeordnet ist und eine zentrale Öffnung umfasst, durch die ein Detektionsabschnitt verläuft, der einer der ersten und zweiten Stromschienen zugeordnet ist, wobei der Detektionsabschnitt in einem Ableitungsweg von Überspannungsstrom angeordnet ist, der von der ersten Klemme zu der zweiten Klemme führt.
-
Somit ist der Torus zur Strommessung unmittelbar in dem Gehäuse der Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen angeordnet, was zum einen den Platzbedarf der Baugruppe begrenzt und zum anderen die Anordnung erleichtert.
-
Gemäß Ausführungsformen kann eine solche Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das erste Schutzmodul nur eine Gasfunkenstrecke.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist der Detektionsabschnitt der ersten Stromschiene zugeordnet.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist der Detektionsabschnitt zwischen einem Bereich der ersten Stromschiene, der elektrisch mit dem ersten Schutzmodul verbunden ist, und einem Bereich der ersten Stromschiene, der elektrisch mit dem zweiten Schutzmodul verbunden ist, angeordnet.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Torus zur Strommessung eine Rogowskispule. Ein solcher Torus zur Strommessung ermöglicht eine zuverlässige Anzeige der Amplitude von Überspannungen, die von der Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen auf die Erde abgeleitet werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Torus zur Strommessung einen ringförmigen Träger, der eine ringförmige Aufnahme um die zentrale Öffnung definiert, und eine Spule, die in der Aufnahme des ringförmigen Trägers angeordnet ist.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der ringförmige Träger einen ersten Teil und einen zweiten Teil, die durch Befestigungsorgane aneinander befestigt sind, wobei der erste und der zweite Teil jeweils einen ersten Schlitz und einen zweiten Schlitz umfassen, die so bemessen sind, dass sie den Durchgang des Detektionsabschnitts ermöglichen. Dadurch kann der Torus zur Strommessung derart angeordnet sein, dass der Detektionsabschnitt durch die beiden Teile der ringförmigen Halterung geführt ist.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der erste Teil einen ringförmigen Boden sowie eine Außenwand und eine Innenwand, die von dem Boden in Richtung des zweiten Teils vorstehen, wobei die Innenwand und die Außenwand zusammen mit dem Boden die Aufnahme definieren, wobei der erste Schlitz durch den Boden, die Außenwand und die Innenwand verläuft, wobei der zweite Teil einen ringförmigen Flansch umfasst, der die Aufnahme bedeckt, wobei der zweite Schlitz durch den ringförmigen Flansch verläuft.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der erste ringförmige Abschnitt zwei Laschen, die von dem ringförmigen Flansch in Richtung des ersten Teils vorstehen und jeweils in Abschnitte des ersten Schlitzes eingreifen, die in der Innenwand und der Außenwand des ersten Teils angeordnet sind.
-
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Schlitz und der zweite Schlitz winkelversetzt zueinander ausgebildet.
-
Gemäß einer Ausführungsform besteht die Spule aus einem Draht, der nacheinander einen ersten Anschluss, einen spiralförmigen Abschnitt in Form eines unvollständigen Torus, der sich zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt, die durch einen Zwischenraum voneinander getrennt sind, der den Durchgang des Detektionsabschnitts ermöglicht, einen Rücklaufabschnitt, der sich von dem zweiten Ende des spiralförmigen Abschnitts erstreckt und innerhalb des spiralförmigen Abschnitts bis zum ersten Ende des spiralförmigen Abschnitts verläuft, und einen zweiten Anschluss bildet. Dies erleichtert die Anordnung der Spule um den Detektionsabschnitt.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der ringförmige Träger eine Wand, die in der Aufnahme zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des spiralförmigen Abschnitts der Spule angeordnet ist.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist der Rücklaufabschnitt in einer isolierenden Hülle angeordnet.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Spule einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss, die mit einer gedruckten Schaltung verbunden sind, die in einem Raum in dem ringförmigen Träger angeordnet ist.
-
Gemäß einer Ausführungsform hat der ringförmige Träger einen hohlen Fuß, der den Raum definiert, in dem die gedruckte Schaltung angeordnet ist.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der erste Teil des ringförmigen Trägers einen hohlen Fuß, der den Raum definiert, in dem die gedruckte Schaltung angeordnet ist, wobei der zweite Teil des ringförmigen Trägers einen zweiten Abschnitt umfasst, der gegenüber dem hohlen Fuß des ersten Teils zur Anordnung kommt, so dass der Raum, der die gedruckte Schaltung aufnimmt, geschlossen wird.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Stromschiene mit dem zweiten Schutzmodul durch eine Lötstelle verbunden.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen ferner:
- - eine dritte Stromschiene, die in dem Gehäuse angeordnet ist;
- - eine dritte Klemme, der in dem Gehäuse angeordnet ist, mit der dritten Stromschiene verbunden und dazu bestimmt ist, mit der ersten Phasenleitung der elektrischen Anlage verbunden zu werden; und
- - ein zweites Schutzmodul, das die dritte Stromschiene mit der ersten Stromschiene verbindet; wobei das zweite Schutzmodul so konfiguriert ist, dass es einen Überspannungsstrom von der ersten Phasenleitung auf die Erdleitung oder auf die Neutralleitung oder umgekehrt ableitet.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfassen das erste und das zweite Schutzmodul ein oder mehrere Schutzelemente, die aus Gasfunkenstrecken, Luftfunkenstrecken, Varistoren, Dioden zur Unterdrückung von Überspannungen (im englischen Sprachraum als transientvoltage-suppression (TVS) bezeichnet) und Thyristoren zur Unterdrückung von Überspannungen ausgewählt sind.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das zweite Schutzmodul eine Gasfunkenstrecke und einen Varistor in Reihe.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist das zweite Schutzmodul lösbar auf das Gehäuse aufgesteckt.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen ferner eine vierte und eine fünfte Stromschiene, die in dem Gehäuse angeordnet sind, und eine vierte und eine fünfte Klemme, die jeweils mit der vierten und der fünften Stromschiene verbunden und jeweils dazu bestimmt sind, elektrisch mit einer zweiten und einer dritten Phasenleitung verbunden zu werden, wobei die Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen ferner ein drittes und ein viertes Schutzmodul umfasst, wobei das dritte Schutzmodul die vierte Stromschiene mit der ersten Stromschiene verbindet und das vierte Schutzmodul die fünfte Stromschiene mit der ersten Stromschiene verbindet, wobei das vierte und das fünfte Schutzmodul jeweils so konfiguriert sind, dass sie einen Überspannungsstrom von der zweiten Phasenleitung auf die Erdleitung oder die Neutralleitung und von der dritten Phasenleitung auf die Erdleitung oder die Neutralleitung oder umgekehrt ableiten.
-
Gemäß einer Ausführungsform sind das dritte und das vierte Schutzmodul lösbar auf das Gehäuse aufgesteckt.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfassen das dritte und das vierte Schutzmodul eine Gasfunkenstrecke und einen Varistor in Reihe.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse einen vorderen Teil und einen hinteren Teil, wobei der hintere Teil Befestigungselemente umfasst, die so konfiguriert sind, dass sie die Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen an einem Schrank der elektrischen Anlage befestigt, die eine Sammelschiene umfasst, die mindestens drei Busschienen umfasst, die jeweils mit der ersten Phasenleitung, mit der Neutralleitung und der Erdleitung verbunden sind, wobei der hintere Teil Öffnungen umfasst, die jeweils eine der ersten, zweiten und dritten Klemmen aufnehmen, um das Andrücken jeder der ersten, zweiten und dritten Klemmen an eine der Busschienen zu ermöglichen.
-
Gemäß einer Ausführungsform hat das Gehäuse einen vorderen Teil, der mit einem externen Steckverbinder versehen ist, der mit dem Torus zur Strommessung verbunden ist.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung auch eine Anordnung umfassend eine Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen und einer Vorrichtung zur Überwachung, die über ein Kabel mit dem externen Steckverbinder der Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen verbunden ist, wobei die Vorrichtung zur Überwachung so konfiguriert ist, dass sie ein von dem Torus zur Strommessung geliefertes Signal verarbeitet und eine oder mehrere Überspannungsinformationen liefert, die aus der Anzahl, der Amplitude, der Dauer und dem Zeitpunkt der von der Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen abgeleiteten Überspannungsströme ausgewählt ist.
-
Figurenliste
-
Zum besseren Verständnis der Erfindung und weiterer Ziele, Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden mehrere beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden, die nur zu illustrativen Zwecken und nicht zu einschränkend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.
- [1] 1 ist ein Schaltplan einer elektrischen Anlage umfassend eine Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen, in den ein Sensor zur Strommessung integriert ist.
- [2] 2 ist eine perspektivische Vorderansicht einer Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen.
- [3] 3 ist eine perspektivische Vorderansicht der Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen aus 1, die ohne den vorderen Teil des Gehäuses dargestellt ist, um die Beobachtung der Komponenten der Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen zu ermöglichen.
- [4] 4 ist eine perspektivische Rückansicht der Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen, die ohne den vorderen Teil des Gehäuses dargestellt ist.
- [5] 5 ist eine perspektivische Vorderansicht Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen, die ohne den vorderen Teil des Gehäuses und einige Module zum Schutz gegen Überspannungen dargestellt ist.
- [6] 6 zeigt ein lösbares Schutzmodul.
- [7] 7 zeigt die Stromschiene der Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen, die mit dem Sensor zur Strommessung angeordnet ist.
- [8] 8 ist eine Explosionszeichnung des Sensors zur Strommessung.
- [9] 9 ist eine perspektivische Ansicht der Spule des Sensors zur Strommessung.
-
Beschreibung der Ausführungsformen
-
1 ist eine schematische Darstellung einer elektrischen Anlage 1, die mit einer Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen ausgestattet ist. Die Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen ist parallel und vor dem oder den zu schützenden Elementen 3 angeordnet.
-
In 1 ist die elektrische Anlage 1 eine Dreiphasenanlage und umfasst somit drei Phasenleitungen L1, L2, L3, eine Neutralleitung N und eine Erdleitung T. Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist die elektrische Anlage 1 jedoch eine einphasige Anlage und umfasst daher nur eine Phasenleitung L1. In einem solchen Fall werden die Anzahl und die Anordnung der nachfolgend beschriebenen Schutzmodule 4, 5, 6, 7 entsprechend angepasst.
-
In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen drei Schutzmodule 4, 5, 6, die jeweils zwischen einer der Phasenleitungen L1, L2, L3 und der Neutralleitung N angeordnet sind. Die Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen umfasst auch ein Schutzmodul 7 zwischen der Neutralleitung N und der Erdleitung T. Eine solche Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen ermöglicht somit die Beseitigung von Überspannungen: im Gleichtaktmodus zwischen Phase oder Neutralleiter und Erde und im Differenzmodus zwischen zwei Phasen oder zwischen einer Phase und dem Neutralleiter. Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen nur zwischen der Neutralleitung N und der Erdleitung T angeordnet und umfasst daher nur ein einziges Schutzmodul.
-
Jedes Schutzmodul 4, 5, 6, 7 hat ein oder mehrere Schutzelemente, die aus Gasfunkenstrecke, Luftfunkenstrecke, Varistoren, Dioden zur Unterdrückung von Überspannungen und Thyristoren zur Unterdrückung von Überspannungen ausgewählt sind. Wenn ein Schutzmodul 4, 5, 6, 7 einer Spannung unterhalb einer Aktivierungsspannung ausgesetzt ist, wirkt es als hochohmiges Element, so dass kein Strom durch dieses fließt. Im Unterschied dazu wirkt das Schutzmodul 4, 5, 6, 7, wenn es einer Spannung oberhalb der Aktivierungsspannung ausgesetzt ist, als ein Element mit einer Impedanz von nahezu null, so dass die Überspannung zur Erde abgeleitet wird.
-
Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst beispielsweise jedes der Schutzmodule 4, 5, 6, die zwischen einer der Phasenleitungen L1, L2, L3 und der Neutralleitung N angeordnet sind, einen Varistor 8 und eine Gasfunkenstrecke 9 in Reihe. Die Gasfunkenstrecke 9 ist insofern von Vorteil, als sie keinen Leckstrom aufweist, solange sie nicht gezündet ist, während ein Varistor 8 einen Leckstrom in der Größenordnung von einigen zehn oder hundert Mikroampere hat, was ihn vorzeitig altern lässt. Die Gasfunkenstrecke 9 hat jedoch den Nachteil, dass sie nur dann abschalten kann, wenn der sogenannte Netzfolgestrom, der durch sie fließt, ausreichend gering ist, so dass es nicht ausgeschlossen ist, dass eine Gasfunkenstrecke 9 gezündet bleibt, wenn sie nicht mit einem Varistor 8 gekoppelt ist. Somit ist die Kombination aus einem Varistor 8 und einer Gasfunkenstrecke 9 besonders vorteilhaft, da sie den Leckstrom im Schutzmodul 4, 5, 6 begrenzt und gleichzeitig zuverlässig dafür sorgt, dass das Schutzmodul 4, 5, 6 nach dem Durchgang der Überspannung in einen hochohmigen Zustand zurückkehrt.
-
Im dargestellten Beispiel umfasst das Schutzmodul 7, das zwischen der Erdleitung T und der Neutralleitung N angeordnet ist, nur eine Gasfunkenstrecke 10. Dieses Schutzmodul 7 benötigt keinen Varistor, da bei einer solchen Anordnung die Gasfunkenstrecke 10 nicht Gefahr läuft, nach dem Durchgang der Überspannung gezündet zu bleiben.
-
Der Aufbau der einzelnen Schutzmodule 4, 5, 6, 7 ist oben nur als Beispiel beschrieben und kann je nach Anwendung variieren.
-
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen einen Sensor zur Strommessung und insbesondere einen Torus 11 zur Strommessung. Der Torus 11 zur Strommessung ist um einen Abschnitt 12 der elektrischen Schaltung der Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen herum angeordnet, der auf dem Ableitungspfad für Überspannungsströme zwischen jeder der Phasenleitungen L1, L2, L3 und der Neutralleitung N und der Erdleitung T angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform ist der Torus 11 zur Strommessung zwischen der Neutralleitung N und dem Schutzmodul 7 angeordnet, das zwischen der Neutralleitung N und der Erdleitung T angeordnet ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Torus 11 zur Strommessung jedoch auch zwischen dem Schutzmodul 7 und der Erdleitung T angeordnet sein.
-
Der Sensor 11 zur Strommessung ist direkt in die Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen integriert, was den Platzbedarf verringert und die Anordnung der Baugruppe erleichtert.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Torus 11 zur Strommessung eine Rogowskispule. Eine Rogowskispule hat Windungen, die gleichmäßig um einen torusförmigen Träger verteilt sind. Die Rogowskispule hat einen Luftkern und wird daher nicht durch Wirbelströme im Kern gestört, wie es bei Torus 11 zur Strommessung mit einem Eisenkern der Fall ist. Der Strom, der durch den Abschnitt 12 der elektrischen Schaltung fließt, um den die Rogowskispule angeordnet ist, erzeugt ein Magnetfeld, das an der Spule eine Spannung erzeugt, die proportional zur Ableitung des Stroms ist.
-
Die Anschlüsse des Torus 11 zur Strommessung sind mit einer Vorrichtung 13 zur Überwachung verbunden. Die Vorrichtung 13 zur Überwachung umfasst eine Einheit zur Signalverarbeitung, die so konfiguriert ist, dass sie das von dem Torus 11 zur Strommessung gelieferte Signal verarbeitet und eine oder mehrere der Informationen über die von der Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen abgeleiteten Überspannungsströme ausgibt, wie z. B. die Anzahl der Überspannungsströme, ihre Amplitude, ihre Dauer und ihr Datum. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 13 zur Überwachung einen Bildschirm, auf dem eine oder mehrere der oben genannten Informationen angezeigt werden können. Die Vorrichtung 13 zur Überwachung kann auch eine Alarmvorrichtung umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie ein Alarmsignal ausgibt, wenn die Anzahl der Überspannungsströme, ihre Amplitude und/oder ihre Dauer einen Schwellenwert überschreiten.
-
Die 2 bis 5 zeigen eine Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen gemäß einer Ausführungsform, die dem Schema in 1 entspricht.
-
Die Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen umfasst ein Gehäuse 14, das einen hinteren Teil 15 und einen vorderen Teil 16 umfasst und zwischen diesen einen Innenraum definiert. Der hintere Teil 15 umfasst Befestigungselemente 17, 18, die in den 2 bis 4 zu sehen sind und so konfiguriert sind, dass sie die Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen an einem nicht dargestellten Schrank einer elektrischen Anlage befestigen. Der Schrank ist mit einer Sammelschiene ausgestattet, die fünf Busschienen umfasst, die jeweils mit den drei Phasenleitungen L1, L2, L3, der Neutralleitung N und der Erdleitung T verbunden sind.
-
Die Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen umfasst fünf Klemmen 19, 20, 21, 22, 23, die in 4 zu sehen und die jeweils dazu bestimmt sind, mit den drei Phasenleitungen L1, L2, L3, der Neutralleitung N und der Erdleitung T der elektrischen Anlage 1 verbunden zu werden. Insbesondere umfasst der hintere Teil 15 des Gehäuses 14 fünf Öffnungen, die jeweils eine Klemme 19, 20, 21, 22, 23 aufnehmen, die dazu bestimmt ist, gegen eine der fünf Busschienen des Schranks der elektrischen Anlage 1 gedrückt zu werden.
-
Weiterhin hat die Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen, wie in 5 dargestellt, fünf Stromschienen 24, 25, 26, 27, 28, die jeweils mit einer Klemme 19, 20, 21, 22, 23 verbunden sind. Die Stromschienen 24, 25, und 26 sind jeweils mit einer der Klemmen 20, 21, 22 verbunden, die dazu bestimmt sind, mit einer der drei Phasenleitungen L1, L2, L3 verbunden zu werden. Die Stromschiene 27 ist mit einer Klemme 19 verbunden, der dazu bestimmt ist, mit der Neutralleitung N verbunden zu werden, während die Stromschiene 28 mit einer Klemme 23 verbunden ist, der dazu bestimmt ist, mit der Erdleitung T verbunden zu werden.
-
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen drei Schutzmodule, 4, 5, 6, die insbesondere in 3 dargestellt sind, die lösbar auf das Gehäuse 26 der Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen aufgesteckt werden können. Wie in 6 dargestellt, umfasst jedes Schutzmodul 4, 5, 6 ein Kunststoffgehäuse, in dem die Schutzelemente und zwei Anschlussstifte 29, 30, nämlich ein Anschlussstift 29, der sogenannte Phasenanschlussstift, der dazu bestimmt ist, elektrisch mit einer der Phasenleitungen L1, L2, L3 verbunden zu werden, und ein Anschlussstift 30, der sogenannte Neutralleiterstift, der dazu bestimmt ist, elektrisch mit der Neutralleitung N verbunden zu werden, angeordnet sind. Zu diesem Zweck ist der Phasenanschlussstift 29 jedes Schutzmoduls 4, 5, 6 dazu bestimmt, in eine Öffnung 31 in einer der Stromschienen 24, 25, 26 einzugreifen, um den Anschlussstift 29 elektrisch mit der Stromschiene 24, 25, 26 zu verbinden. Der Neutralleitungsanschlussstift 30 ist dazu bestimmt, in eine der drei Öffnungen 32, 33, 34 in der Stromschiene 27 einzugreifen. Gemäß der schematischen Darstellung in 1 umfasst jedes der drei Schutzmodule 4, 5, 6 eine Gasfunkenstrecke in Reihe mit einem Varistor. Jedes Schutzmodul 4, 5, 6 umfasst außerdem einen nicht dargestellten thermischen Trennschalter, der es am Ende der Lebensdauer ermöglicht, das Schutzmodul 4, 5, 6 außer Betrieb zu setzen.
-
Weiterhin ist auch ein Schutzmodul 7 zwischen der Stromschiene 27, die mit der Neutralleitung N verbunden werden soll, und der Stromschiene 28, die mit der Phasenleitung N verbunden werden soll, angeordnet. Wie in der schematischen Darstellung in 1 umfasst dieses Schutzmodul 7 nur ein Schutzelement, nämlich eine Gasfunkenstrecke 10. Die Gasfunkenstrecke 10 umfasst eine erste Elektrode, die über eine Lötstelle mit der Stromschiene 27 elektrisch verbunden ist, und eine zweite Elektrode, die über eine Lötstelle mit der Stromschiene 28 elektrisch verbunden ist.
-
Wie in den 3 bis 5 dargestellt, umfasst die Vorrichtung 2 zum Schutz gegen Überspannungen einen Torus 11 zur Strommessung, der in dem zwischen dem hinteren Teil 15 und dem vorderen Teil 16 des Gehäuses 14 gebildeten Innenraum angeordnet ist. Wie in 7 dargestellt, ist der Torus 11 zur Strommessung um die Stromschiene 27 und insbesondere um den Teil 35 der Stromschiene 27 angeordnet, der über die Gasfunkenstrecke 10 zur Erdleitung T führt.
-
Der Torus 11 zur Strommessung umfasst eine zentrale Öffnung 45, die durch die Stromschiene 27 gequert wird. Vorteilhafterweise ist der Torus 11 zur Strommessung geeignet, um die Stromschiene 27 angeordnet zu werden, indem die Stromschiene 27 durch die verschiedenen Teile des Torus 11 zur Strommessung hindurchgeführt wird. Auf diese Weise kann der Torus 11 zur Strommessung auf die Stromschiene 27 angeordnet werden, nachdem diese zuvor an der Gasfunkenstrecke 10 befestigt wurde. Dies ist notwendig, da die Stromschiene 27 an der Gasfunkenstrecke 10 durch ein Lötverfahren befestigt wird, bei dem Temperaturen auftreten, die den Torus 11 zur Strommessung beschädigen würden.
-
Hierzu umfasst der Torus 11 zur Strommessung, wie in 8 dargestellt, einen ringförmigen Träger 36 mit einem ersten Teil 37 und einem zweiten Teil 38, die eine ringförmige Aufnahme 39 die um die zentrale Öffnung 45 und eine Spule 40, die in der Aufnahme 39 des ringförmigen Trägers 36 angeordnet ist, zu definieren.
-
Der ringförmige Träger 36 ist zum Beispiel aus Kunststoff ausgebildet. Der erste Teil 37 umfasst einen ringförmigen Boden 41, der um die zentrale Öffnung 45 angeordnet ist, sowie eine ringförmige Innenwand 42 und eine Außenwand 43. Die Innenwand 42 und die Außenwand 43 stehen von dem Boden 41 in Richtung des zweiten Teils 38 des Gehäuses 14 vor und definieren zusammen mit dem Boden 41 die Aufnahme 39 zur Aufnahme der Spule 40. Der erste Teil 37 des Gehäuses 36 umfasst einen Schlitz 44, der durch den Boden 41, die Innenwand 42 und die Außenwand 43 verläuft. Der Schlitz 44 ist so bemessen, dass der Abschnitt 35 der Stromschiene 27 durch den Boden 41, die Innenwand 42 und die Außenwand 43 hindurchgeführt werden kann, um innerhalb der zentralen Öffnung 45 angeordnet zu sein. Der erste Teil 37 umfasst außerdem im unteren Teil einen hohlen Fuß 46, der einen Freiraum 47 definiert, der dazu bestimmt ist, eine gedruckte Schaltung 48 aufzunehmen, mit der die beiden Anschlüsse 49, 50 der Spule 40 verbunden sind.
-
Der zweite Teil 38 umfasst einen ringförmigen Flansch 51, der dazu bestimmt ist, gegenüber der Aufnahme 39 des ersten Teils 37 zur Anordnung zu kommen, um sie zu schließen, sowie einen zweiten Abschnitt 52, der dazu bestimmt ist, gegenüber dem hohlen Fuß 46 des ersten Teils 37 zur Anordnung zu kommen, um die Aufnahme 39 zu schließen, die dazu bestimmt ist, die gedruckte Schaltung 48 aufzunehmen. Der zweite Teil 38 umfasst auch einen Schlitz 53, der den Durchgang des Abschnitts 35 der Stromschiene 27 durch den ringförmigen Flansch 51 ermöglicht. Der Schlitz 53 im zweiten Teil 38 ist vorteilhafterweise winkelversetzt zum Schlitz 44 im ersten Teil 37 angeordnet.
-
Weiterhin umfasst der ringförmige Träger 36 Befestigungsorgane 54, 55, 56, 57, mit denen das erste Teil 37 und das zweite Teil 38 aneinander befestigt werden können. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der zweite Teil 38 Stifte 54, 55, die dazu bestimmt sind, in Aufnahmen 56, 57 des ersten Teils 37 eingefügt zu werden. Außerdem umfasst der zweite Teil 38 vorteilhafterweise zwei Laschen 58, 59, die von dem ringförmigen Flansch 51 des zweiten Teils 38 in Richtung des ersten Teils 37 vorstehen und die jeweils dazu bestimmt sind, in die Abschnitte des Schlitzes 44 einzugreifen, die in der Innenwand 42 und in der Außenwand 43 angeordnet sind, wodurch diese verschlossen werden können und somit der Durchgang von Staub in das Innere der Aufnahme 39 begrenzt wird.
-
Weiterhin besteht die Spule 40 wie in 9 dargestellt aus einem Draht mit zwei Anschlüssen 49, 50, die elektrisch mit der gedruckten Schaltung 48 verbunden sind. Die Spule 40 umfasst einen schraubenförmigen Abschnitt in Form eines unvollständigen Torus, der sich zwischen einem ersten Ende 60 und einem zweiten Ende 61 erstreckt. Darüber hinaus umfasst die Spule 40 ab dem zweiten Ende 61 einen Rücklaufabschnitt 62, der in 9 schematisch als gestrichelte Linien dargestellt ist und innerhalb der Windungen des schraubenförmigen Abschnitts bis zum ersten Ende 60 verläuft. Somit stehen die beiden Anschlüsse 49, 50 der Spule 40 vom ersten Ende 60 des schraubenförmigen Abschnitts in Richtung der gedruckten Schaltung vor. Der spiralförmige Abschnitt weist daher eine Form eines unvollständigen Torus auf und die Spule 40 weist einen Raum 63 zwischen den beiden Enden 60, 61 des spiralförmigen Abschnitts auf, der den Durchgang des Abschnitts 35 der Stromschiene 37 zulässt. Dadurch kann die Spule 40 rund um den Abschnitt 35 der Stromschiene 37 angeordnet werden. Der Rückführungsabschnitt 32 ist vorteilhafterweise von einer isolierenden Hülle bedeckt, so dass die Strommessung nicht gestört wird. Darüber hinaus umfasst der erste Teil 37 des Gehäuses 14 eine Wand 67, die in der Aufnahme 39 zwischen den beiden Enden 60, 61 des spiralförmigen Abschnitts der Spule 40 angeordnet ist und dafür sorgt, dass sich diese nicht berühren.
-
Außerdem weist der Torus 11 zur Strommessung einen Stecker 64 auf, der elektrisch mit der gedruckten Schaltung 48 verbunden und andererseits mit einem nicht dargestellten Kabel verbunden ist. Der Stecker 64 wird durch eine Öffnung 65 im zweiten Teil 38 des ringförmigen Trägers 36 geführt. Das mit dem Stecker 64 verbundene Kabel ist mit einem externen Steckverbinder 66 verbunden, der in den 2, 3 und 5 zu sehen ist, z. B. über eine gedruckte Schaltung.
-
Der externe Steckverbinder 66 ist für die Aufnahme eines Kabels vorgesehen, das mit einer externen Vorrichtung 13 zur Überwachung verbunden ist, um das von dem Torus 11 zur Strommessung gelieferte Spannungssignal an die Vorrichtung 13 zur Überwachung zu übertragen.
-
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit mehreren beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie selbstverständlich in keiner Weise auf diese beschränkt und umfasst alle technischen Äquivalente der beschriebenen Mittel sowie deren Kombinationen, soweit diese in den Rahmen der Erfindung fallen.
-
Die Verwendung des Verbs „umfassen“, „enthalten“ oder „aufweisen“ und seine konjugierten Formen schließt nicht aus, dass andere Elemente oder Schritte als die in einem Anspruch angegebenen vorhanden sind.
-
In den Ansprüchen ist jedes Bezugszeichen in Klammern nicht als Einschränkung des Anspruchs auszulegen.
