DE19803636A1 - Überspannungsschutzsystem - Google Patents
ÜberspannungsschutzsystemInfo
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- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
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- H01T2/02—Spark gaps comprising auxiliary triggering means comprising a trigger electrode or an auxiliary spark gap
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Description
Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzsystem mit einem Überspannungs
schutzelement und einer das Überspannungsschutzelement auslösenden Zündhilfe,
wobei das Überspannungsschutzelement zwei Hauptelektroden und eine zwischen
den Hauptelektroden wirksame Luft-Durchschlag-Funkenstrecke aufweist.
Elektrische, insbesondere aber elektronische Meβ-, Steuer-, Regel- und Schaltkreise,
vor allem auch Telekommunikationseinrichtungen und -anlagen, sind empfindlich ge
gen transiente Überspannung, wie sie insbesondere durch atmosphärische Entladun
gen, aber auch durch Schalthandlungen und Kurzschlüsse in Energieversorgungs
netzen auftreten können. Diese Empfindlichkeit hat in dem Maße zugenommen, in
dem elektronische Bauelemente, insbesondere Transistoren und Thyristoren, verwen
det werden; vor allem sind zunehmend eingesetzte integrierte Schaltkreise in starkem
Maße durch transiente Überspannungen gefährdet.
Um nun elektrische, insbesondere aber elektronische Meß-, Steuer-, Regel- und
Schaltkreise, vor allem auch Telekommunikationseinrichtungen und -anlagen, ganz
allgemein: wo auch immer eingesetzte elektronische Bauelemente, gegen transiente
Überspannungen zu schützen, sind Überspannungsschutzelemente und Überspan
nungsschutzsysteme entwickelt worden und seit mehr als zwanzig Jahren bekannt
(vgl. z. B. die deutschen Offenlegungsschriften bzw. Patentschriften 27 18 188,
29 34 236, 31 01 354, 36 39 533, 37 16 997, 38 12 058, 38 37 051, 39 05 427,
39 10 435, 41 41 681, 41 41 682, 42 36 584, 42 44 051, 44 02 615, 44 35 968 und
44 39 730).
Wesentlicher Bestandteil eines Überspannungsschutzsystems ist mindestens ein
Überspannungsschutzelement, das anspricht bei einer bestimmten Überspannung
(Ansprechspannung) und damit verhindert, daß in dem durch ein solches Überspan
nungsschutzelement geschützten Bereich Überspannungen auftreten, die größer als
die Ansprechspannung des Überspannungsschutzelementes sind.
Zu Überspannungsschutzsystemen gehörende. Überspannungsschutzelemente im
weiteren Sinne sind auch gasgefüllte Überspannungsableiter, Induktivitäten, Wider
stände und Varistoren (bzw. Bauelemente mit ähnlichen nichtlinearen Kennlinien),
die als hybride Schaltungen Überspannungsschutzsysteme darstellen (vgl. die deut
sche Offenlegungsschrift 42 36 584). Bei in Form von hybriden Schaltungen ver
wirklichten Überspannungsschutzsystemen spricht man auch von einem eingangs
seitig vorgesehenen Grobschutzelement und einem ausgangsseitig vorgesehenen
Feinschutzelement (vgl. z. B. die deutsche Offenlegungsschrift 39 05 427). Benutzt
man die Differenzierung "Grobschutzelement" einerseits und "Feinschutzelement" an
dererseits, so handelt es sich bei dem Überspannungsschutzelement, das zu dem erfin
dungsgemäßen Überspannungsschutzsystem gehört, um ein Grobschutzelement.
Eingangs ist ausgeführt worden, daß das zu dem erfindungsgemäßen Überspan
nungsschutzsystem gehörende Überspannungsschutzelement zwei Hauptelektroden
und eine zwischen den Hauptelektroden wirksame Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
aufweist (vgl. die deutschen Offenlegungsschriften bzw. Patentschrift 37 16 997,
41 41 681, 41 41 682, 42 44 051, 44 02 615, 44 35 968 und 44 39 730). Neben Über
spannungsschutzelementen mit einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke gibt es Über
spannungsschutzelemente mit einer Luft-Überschlag-Funkenstrecke, bei denen also
beim Ansprechen eine Gleitentladung auftritt (vgl. die deutschen Offenlegungsschrif
ten 27 18 188, 29 34 236 und 31 01 354).
Überspannungsschutzelemente mit einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke haben ge
genüber Überspannungsschutzelementen mit einer Luft-Überschlag-Funkenstrecke
den Vorteil einer höheren Stoßstromtragfähigkeit, jedoch den Nachteil einer höheren -
und auch nicht sonderlich konstanten - Ansprechspannung. Folglich sind bereits ver
schiedene Überspannungsschutzelemente mit einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
entwickelt worden, die in bezug auf die Ansprechspannung verbessert worden sind
(vgl. die deutschen Offenlegungsschrift 41 681, 41 41 682, 42 44 051, 44 02 615,
44 35 968 und 44 39 730). Dabei sind im Bereich der Hauptelektroden bzw. der zwi
schen den Hauptelektroden wirksamen Luft-Durchschlag-Funkenstrecken in ver
schiedener Weise Zündhilfen realisiert worden, - z. B. dergestalt, daß zwischen den
Hauptelektroden mindestens eine eine Gleitentladung auslösende Zündhilfe vorge
sehen ist, die teilweise in die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke hineinragt, stegartig
ausgeführt ist und aus Kunststoff besteht (vgl. die deutschen Offenlegungsschriften
41 41 681, 41 41 682, 42 36 584 und 44 02 615), wobei die Hauptelektroden mit
Bohrungen versehen sein können, die dafür sorgen, daß im Augenblick des Anspre
chens des Überspannungsschutzelemente, also des Zündens, der entstandene Licht
bogen neben den Bohrungen durch eine thermische und/oder elektrische und/oder
magnetische Druck- und Kraftwirkung "in Fahrt gesetzt wird", also von seiner Entste
hungsstelle wegwandert (vgl. die deutsche Offenlegungsschrift 44 02 615). Die bei
bekannten Überspannungsschutzelementen vorgesehenen, zuvor angesprochenen
Zündhilfen können gleichsam als "passive Zündhilfen" bezeichnet werden, - "passive
Zündhilfen" deshalb, weil sie nicht selbst "aktiv" ansprechen, sondern nur durch eine
Überspannung ansprechen, die an den Hauptelektroden auftritt.
Gegenstand der Erfindung ist nicht nur ein Überspannungsschutzsystem mit einem
Überspannungsschutzelement, Gegenstand der Erfindung ist vielmehr auch ein Über
spannungsschutzelement als solches, das in dem eingangs beschriebenen Überspan
nungsschutzsystem eingesetzt sein kann, jedoch auch in anderen Überspannungs
schutzsystemen eingesetzt werden kann.
Weiter oben ist bereits darauf hingewiesen werden, daß Überspannungsschutzele
mente mit einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke eine relativ hohe - und auch nicht
sonderlich konstante - Ansprechspannung haben. Das gilt natürlich auch für Über
spannungsschutzsysteme mit einem solchen Überspannungsschutzelement. Folglich
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Überspannungsschutzsystem mit ei
nem Überspannungsschutzelement der in Rede stehenden Art bzw. ein solches Über
spannungsschutzelement anzugeben, das eine relativ geringe - und auch weitgehend
konstante - Ansprechspannung hat.
Das erfindungsgemäße Überspannungsschutzsystem, bei dem die zuvor hergeleitete
und aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist nun zunächst und im wesentlichen dadurch
gekennzeichnet, daß als Zündhilfe ein Zündkreis mit einem Zündspannungsausgang
vorgesehen ist, das Überspannungsschutzelement eine zwischen den Hauptelektro
den wirksame Zündfunkenstrecke mit mindestens einer Zündelektrode aufweist und
die Zündelektrode an den Zündspannungsausgang des Zündkreises angeschlossen
ist. Während, wie weiter oben ausgeführt, bei den im Stand der Technik bekannten
Überspannungsschutzsystem bzw. Überspannungsschutzelementen nur eine "pas
sive Zündhilfe" vorgesehen ist, ist erfindungsgemäß nun eine "aktive Zündhilfe" reali
siert, - "aktive Zündhilfe" deshalb, weil - zusätzlich zu der Luft-Durchschlag-Funken
strecke - eine Zündfunkenstrecke vorgesehen ist, die "aktiv" gezündet wird, nämlich
in Abhängigkeit von einer am Zündspannungsausgang des Zündkreises entstehen
den Zündspannung anspricht.
Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, den bei dem erfindungsgemäßen
Überspannungsschutzsystem vorgesehenen Zündkreis auszugestalten und weiter
zubilden. Das wird unten in Verbindung mit Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Für das zu dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzsystem gehörende Über
spannungsschutzelement ist zunächst wesentlich, daß es zwei Hauptelektroden und
eine zwischen den Hauptelektroden wirksame Luft-Durchschlag-Funkenstrecke auf
weist und daß - in Verfolg der erfindungsgemäßen Lehre - zwischen den Haupt
elektroden, also im Bereich der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke, eine Zündfunken
strecke mit mindestens einer Zündelektrode vorgesehen ist.
Ist bei dem zu dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzsystem gehörenden
Überspannungsschutzelement nur eine Zündelektrode vorgesehen, so muß natürlich
die - grundsätzlich zwei Zündelektroden benötigende - Zündfunkenstrecke zwi
schen der zusätzlich vorgesehenen Zündelektrode und einer der beiden Hauptelek
troden verwirklicht sein. Bei einem solchen Überspannungsschutzelement mit drei
Elektroden stellt dann eine Elektrode sowohl eine Hauptelektrode als auch eine
Zündelektrode dar; eine Elektrode ist also funktional sowohl der Luft-Durchschlag-
Funkenstrecke als auch der Zündfunkenstrecke zugeordnet.
Zum Stand der Technik gehört ein unter verschiedenen Gesichtspunkten besonders
vorteilhaftes Überspannungsschutzelement, das zunächst in der deutschen Offenle
gungsschrift 44 02 615 beschrieben ist, zu dem dann Ausgestaltungen und Weiter
bildungen den deutschen Offenlegungsschriften 44 35 968 und 44 39 730 entnom
men werden können. Der Offenbarungsgehalt der deutschen Offenlegungsschriften
44 02 615, 44 35 968 und 44 39 730 wird hiermit, zur Vermeidung von Wiederho
lungen, ausdrücklich zum Offenbarungsgehalt im Rahmen der hier beschriebenen Er
findung gemacht.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überspan
nungsschutzsystems bzw. eines zu einem erfindungsgemäßen Überspannungsschutz
system gehörenden Überspannungsschutzelementes zeichnet sich, wie durch die
deutsche Offenlegungsschrift 44 02 615 bekannt, zunächst dadurch aus, daß jede
Hauptelektrode einen Anschlußschenkel und ein unter einem spitzen Winkel zu dem
Anschlußschenkel verlaufendes Funkenhorn aufweist, wobei die Funkenhörner der
beiden - mit Abstand zueinander angeordneten - Hauptelektroden zusammen die
Luft-Durchschlag-Funkenstrecke bilden.
Weiter oben ist ausgeführt, daß bei dem zu dem erfindungsgemäßen Überspannungs
schutzsystem gehörenden Überspannungsschutzelement - zusätzlich zu den beiden
Hauptelektroden - zwingend nur eine Zündelektrode vorgesehen sein muß. Vorzugs
weise sind bei dem zu dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzsystem ge
hörenden Überspannungsschutzelement aber zwei Zündelektroden vorgesehen, - so
daß die beiden Hauptelektroden nur der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke, die beiden
Zündelektroden nur der Zündfunkenstrecke zugeordnet sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzsystem ist die Zündfunkenstrecke
Teil der Zündhilfe, zu der - als "aktives Funktionsteil" - noch der Zündkreis gehört.
Folglich muß die Zündfunkenstrecke in bezug auf die - durch die beiden Hauptelek
troden gebildeten - Luft-Durchschlag-Funkenstrecke so realisiert sein, daß dadurch,
daß die Zündfunkenstrecke angesprochen hat, die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
anspricht. Das Ansprechen der Zündfunkenstrecke führt zu einer Ionisierung der in
der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke vorhandenen Luft, so daß - schlagartig - nach
Ansprechen der Zündfunkenstrecke dann auch die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
anspricht.
Das, was zuvor als funktionale Notwendigkeit zwischen der Zündfunkenstrecke und
der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke erläutert worden ist, läßt sich im einzelnen da
durch realisieren, daß die Zündfunkenstrecke - zumindest teilweise, vorzugsweise je
doch insgesamt - innerhalb der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke realisiert ist, die
Zündelektrode bzw. die Zündelektroden also zwischen den Hauptelektroden ange
ordnet ist bzw. angeordnet sind.
Weiter oben ist bereits ausgeführt worden, daß es im einzelnen verschiedene Mög
lichkeiten gibt, den bei dem erfindungsgemäßer. Überspannungsschutzsystem vorge
sehenen Zündkreis auszugestalten und weiterzubilden. Auch in bezug auf die Reali
sierung der bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzsystem bzw. der bei
dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement vorgesehenen Zündfunken
strecke gibt es verschiedene Möglichkeiten der Ausgestaltung und Weiterbildung. In
bezug auf mögliche Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowohl des Zündkreises
als auch der Zündfunkenstrecke wird verwiesen einerseits auf die dem Patentan
spruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf bevorzugte Ausfüh
rungsbeispiele, die in Verbindung mit der Zeichnung nachfolgend erläutert werden.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzsy
stems,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Überspannungs
schutzsystems mit einem nur schematisch dargestellten Überspannungs
schutzelement,
Fig. 3 drei verschiedene, von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 abwei
chende Eingangsschaltungen des zu dem erfindungsgemäßen Überspan
nungsschutzsystems gehörenden Zündkreises,
Fig. 4 perspektivisch, bevorzugte Ausführungsformen der zu einem Überspan
nungsschutzelement eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutz
systems gehörenden Hauptelektroden und der erfindungsgemäß vorge
sehenen Zündelektroden und
Fig. 5 schematisch und perspektivisch, zwei konkrete Realisierungsmöglich
keiten von erfindungsgemäßen Überspannungsschutzsystemen.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Überspannungsschutzsystem nur hinsichtlich sei
nes prinzipiellen Aufbaus angedeutet. Zu diesem Überspannungsschutzsystem gehö
ren ein Überspannungsschutzelement 1 und eine Zündhilfe. Das Überspannungs
schutzelement 1 weist zwei Hauptelektroden 2, 3 und eine zwischen den Hauptelek
troden 2, 3 wirksame Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4 auf. Das Überspannungs
schutzelement 1 kann im einzelnen so realisiert sein, wie das einerseits die deutschen
Offenlegungsschriften 44 02 615, 44 35 968 und/oder 44 39 730, andererseits die
PHOENIX-Produktübersicht 7 "TRABTECH Überspannungsschutz", '98/99, Druck
vermerk: TNR 5081956/0.0-30.9.790, Seiten 3, 6, 7, 8 und 12 bis 17, zeigen. Zur Ver
meidung von Wiederholungen wird der Offenbarungsgehalt der vorgenannten deut
schen Offenlegungsschriften und der zuvor verifizierbar angegebenen Produktüber
sicht der Phoenix Contact GmbH &. Co., Flachsmarktstraße 8-28, 32825 Blomberg,
ausdrücklich zum Offenbarungsgehalt in Verbindung mit der Erläuterung der Erfin
dung gemacht.
Für das erfindungsgemäße Überspannungsschutzsystem gilt nun zunächst, wie das
Fig. 2 zeigt, daß als Zündhilfe ein Zündkreis 5 mit einem Zündspannungsausgang 6
vorgesehen ist, das Überspannungsschutzelement 1 eine zwischen den Hauptelektro
den 2, 3 wirksame Zündfunkenstrecke 7 mit mindestens einer Zündelektrode 8 auf
weist und die Zündelektrode 8 an den Zündspannungsausgang 6 des Zündkreises 5
angeschlossen ist. Dabei weist der Zündkreis 5 im einzelnen einen Zündkondensa
tor 10, ein Zündschaltelement 11 und einen Zizndtransformator 12 auf. Der Zünd
transformator 12 hat, wie üblich, eine Primärwicklung 13 und eine Sekundärwick
lung 14, und die Sekundärwicklung 14 des Zündtransformators stellt den Zündspan
nungsausgang 6 des Zündkreises 5 dar.
Wie die Fig. 2 zeigt, gehört zu dem Zündkreis 5 eine Eingangsschaltung 15, zu der
der Zündkondensator 10 gehört.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 besteht die Eingangsschaltung 15 aus dem Zünd
kondensator 10 und einem Vorschaltkondensator 16; die aus dem Zündkondensa
tor 10 und dem Vorschaltkondensator 16 bestehende Eingangsschaltung 15 ist also
ein kapazitiver Spannungsteiler. Das gilt auch für das in Fig. 3a) dargestellte Ausfüh
rungsbeispiel einer Eingangsschaltung 15. Die Eingangsschaltung 15 nach Fig. 3a)
unterscheidet sich von der Eingangsschaltung 15 nach Fig. 2 lediglich dadurch, daß
der Zündkondensator 10 einstellbar ist.
Während es sich bei den in den Fig. 2 und 3a) dargestellten Ausführungsbeispielen
von Eingangsschaltungen 15 für den zu dem erfindungsgemäßen Überspannungs
schutzsystem gehörenden Zündkreisen 5 um kapazitive Spannungsteiler handelt,
zeigen die Fig. 3b) und 3c) Ausführungsbeispiele von Eingangsschaltungen 15, die
als kapazitiv-ohm'sche Spannungsteiler wirksam sind. Im Ausführungsbeispiel nach
Fig. 3b) ist zunächst, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, ein Vorschaltkonden
sator 16 vorgesehen. Sowohl dem Zündkondensator 10 als auch dem Vorschaltkon
densator 16 ist jeweils ein Parallelwiderstand 17, 18 zugeordnet, wobei der dem Zünd
kondensator 10 zugeordnete Parallelwiderstand 17 einstellbar ist. Im Ausführungsbei
spiel nach Fig. 3c) ist, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3b), dem Zündkonden
sator 10 ein Parallelwiderstand 17 zugeordnet. In Reihe zu der Parallelschaltung aus
dem Zündkondensator 10 und dem Parallelwiderstand 17 liegt im Ausführungsbei
spiel nach Fig. 3c) ein Varistor 19.
Die Funktionsweise des in Fig. 2 dargestellten Zündkreises 5 ist dem Fachmann ohne
weiteres verständlich; das gilt auch für die sich aus den Fig. 3a), 3b) und 3c) erge
benden Abwandlungen:
Erreicht die an der Eingangsschaltung 15 des Zündkreises 5 anstehende Spannung
einen bestimmten Wert, so spricht das Zündschaltelement 11, bei dem es sich z. B. um
eine gasgefüllte Schaltfunkenstrecke handeln kann, schlagartig an. Die Folge davon
ist, daß sich der Zündkondensator 10 schlagartig über das leitend gewordene Zünd
schaltelement 11 und die Primärwicklung 13 des Zündtransformators 12 entläd. Der in
der Primärwicklung 13 des Zündtransformators 12 entstehende schnell ansteigende
Stromimpuls induziert in der Sekundärwicklung 14 des Zündtransformators 12 eine
relativ hohe Spannung, die zu einem Ansprechen der Zündfunkenstrecke 7 führt. Das
Ansprechen der - zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch insgesamt - innerhalb der
Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4 des Überspannungsschutzelementes 1 realisierten
Zündfunkenstrecke 7 führt zu einer Ionisierung der in der Luft-Durchschlag-Funken
strecken vorhandenen Luft, so daß nach einem Ansprechen der Zündfunkenstrecke 7
dann auch die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4 - schlagartig - anspricht.
Das, was zuvor erläutert worden ist, führt dazu, daß das erfindungsgemäße Überspan
nungsschutzsystem bzw. das zu dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzsy
stem gehörende Überspannungsschutzelement 1 eine relativ geringe - und auch weit
gehend konstante - Ansprechspannung hat. Die Lehre der Erfindung führt ja dazu,
daß die zu dem Überspannungsschutzelement 1 gehörende Luft-Durchschlag-Fun
kenstrecke 4 nicht mehr unmittelbar durch eine auftretende Überspannung anspricht.
Vielmehr führt eine auftretende Überspannung zu einem Ansprechen des zu dem
Zündkreis 5 gehörenden Zündschaltelementes 11. Dieses Zündschaltelement 11, z. B.
eine gasgefüllte Schaltfunkenstrecke, hat eine relativ geringe - und auch weitgehend
konstante - Ansprechspannung. Da nun das Ansprechen des Zündschaltelementes 11
des Zündkreises 5 - bei einer relativ geringen und auch weitgehend konstanten An
sprechspannung - das Ansprechen der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4 des Über
spannungsschutzelementes 1 auslöst, wird also das Ansprechen der Luft-Durch
schlag-Funkenstrecke 4 des Überspannungsschutzelementes 1 bei einer relativ gerin
gen und auch weitgehend konstanten Ansprechspannung erfolgen. Zwischenzeitlich
durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Überspan
nungsschutzsystem die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4 des Überspannungs
schutzelementes 1 bereits bei einer Spannung von ca. 600 V anspricht.
Die in Fig. 2 sowie in den Fig. 3a), 3b) und 3c) dargestellten Ausführungsbeispiele
von Eingangsschaltungen 15 des Zündkreises 5 haben unterschiedliche Vorteile. Das
Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist besonders einfach, erlaubt jedoch keine Einstel
lung der Ansprechspannung. Eine solche Einstellung ist bei den Ausführungsbeispie
len nach den Fig. 3a), 3b) und 3) möglich, - im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a)
durch den einstellbaren Zündkondensator 10, im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3b)
durch den einstellbaren Parallelwiderstand 17 und im Ausführungsbeispiel nach Fig.
3c) durch den einstellbaren Zündkondensator 10 und durch den einstellbaren Paral
lelwiderstand 17.
Die in Fig. 2 sowie in den Fig. 3a), 3b) und 3c) dargestellten Ausführungsbeispiele
von Eingangsschaltungen 15 für den Zündkreis 5 unterscheiden sich auch in bezug
auf die Abhängigkeit der Ansprechspannung von Bauteiltoleranzen. Da - jedenfalls
relativ preiswerte - Kondensatoren Bauteiltoleranzen von bis zum 20% haben, sind
die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 2 und 3a), wenig geeignet, wenn es darauf
ankommt, nicht nur eine relativ geringe Ansprechspannung zu realisieren, sondern
auch relativ genau die wirksame Ansprechspannung vorgeben zu können.
Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 3b) und 3c) sind in bezug auf Bauteiltole
ranzen bei dem Zündkondensator 10 und dem Vorschaltkondensator 16 bzw. bei
dem Zündkondensator 10 weniger empfindlich, weil bei diesen Ausführungsbeispie
len diese Bauteiltoleranzen durch die wesentlich geringeren Bauteiltoleranzen der
Parallelwiderstände 17 und 18 bzw. des Parallelwiderstandes 17 relativiert werden.
Die in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3a), 3b) und 3c) vorgesehene Ein
stellbarkeit im Bereich der Eingangsschaltung 15, einstellbarer Zündkondensator 10
im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a), einstellbarer Parallelwiderstand 17 im Ausfüh
rungsbeispiel nach Fig. 3b) sowie einstellbarer Zündkondensator 10 und einstellba
rer Parallelwiderstand 17 im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3c), gibt die Möglichkeit,
werkseitig Bauteiltoleranzen durch entsprechende Einstellungen zu eliminieren.
Besonders vorteilhaft ist das in den Fig. 3c) dargestellte Ausführungsbeispiel einer
Eingangsschaltung 15 für den Zündkreis 5, also das Ausführungsbeispiel, bei dem in
Reihe zu der Parallelschaltung aus dem Zündkondensator 10 und dem Parallelwider
stand 17 ein Varistor 19 liegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel können Bauteiltole
ranzen praktisch vernachlässigt werden, und es ist eine relativ hohe Betriebsspan
nung bei einem kleinen Schutzpegel möglich.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3c ist der Zündkondensator 10 einstellbar und
liegt parallel zu dem einstellbaren Zündkondensator 10 ein einstellbarer Parallelwider
stand. Dieses Ausführungsbeispiel kann auch dahingehend vereinfacht werden, daß
man einen nicht-einstellbaren Zündkondensator 10 verwendet und auf den Parallel
widerstand 17 verzichtet. Dieses gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3c
vereinfachte Ausführungsbeispiel besteht dann nur aus der Reihenschaltung eines
nicht-einstellbaren Zündkondensators 10 und einem Varistor 19.
Bisher ist das erfindungsgemäße Überspannungsschutzsystem nur in Verbindung mit
einer Zündelektrode 8 erläutert worden; bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist
auch nur eine Zündelektrode 8 angedeutet. Vorzugsweise gilt für das erfindungsge
mäße Überspannungsschutzsystem jedoch, wie die Fig. 4 zeigt, daß das Überspan
nungsschutzelement 1 - zusätzlich zu den beiden Hauptelektroden 2 und 3 - zwei
Zündelektroden 8, 9 aufweist.
Das in Fig. 4 dargestellte Elektrodensystem - zwei Hauptelektroden 2, 3 und zwei
Zündelektroden 8, 9 - geht von einem Überspannungsschutzelement aus, wie es ei
nerseits durch die deutschen Offenlegungsschriften 44 02 615, 44 35 968 und
44 39 730, andererseits durch die PHOENIX-Produktübersicht 7 "TRABTECH-Über
spannungsschutz", '98/99, Druckvermerk: TNR 5081956/0.0-30.9.790, Seiten 3, 6, 7,
8 und 12 bis 17, bekannt ist. Dabei hat jede Hauptelektrode 2, 3 einen Anschluß
schenkel 20, 21 und jeweils ein unter einem spitzen Winkel zu dem Anschlußschen
kel 20, 21 verlaufendes Funkenhorn 22, 23, wobei die Funkenhörner 22, 23 der bei
den - mit Abstand zueinander angeordneten - Hauptelektroden 2, 3 zusammen die
Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4 bilden. In dem in Fig. 4 dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel sind nun die beiden Zündelektroden 8, 9 vergleichbar realisiert wie die
Hauptelektroden 2, 3; wie zu den Hauptelektroden 2, 3 Funkenhörner 22, 23 gehö
ren, gehören zu den Zündelektroden 8, 9 Funkeinhörner 24, 25. Im einzelnen ist die
Anordnung der Zündelektroden 8, 9 relativ zu den Hauptelektroden 2, 3, wie dies die
Fig. 4 ohne weiteres zeigt, so getroffen, daß das aus den Zündelektroden 8, 9 beste
hende Zündelektroden-System um 90° versetzt ist gegenüber dem aus den Haupt
elektroden 2, 3 bestehenden Hauptelektroden-System.
Wie sich aus den vorangegangenen Ausführungen ergibt, besteht das erfindungsge
mäße Überspannungsschutzsystem aus einem für sich zunächst bekannten, jedoch
abgewandelten Überspannungsschutzelement 1 und zusätzlich aus dem im einzelnen
erläuterten Zündkreis 5. Der Zündkreis 5 kann insgesamt auf einer Platine 26 reali
siert sein, die entweder oberhalb oder seitlich eines in seinen äußeren Abmessungen
bekannten Überspannungsschutzelementes 1 untergebracht sein kann. Das ist in
Fig. 5 angedeutet, - in Fig. 5a) für die erste Alternative, in Fig. 5b) für die zweite Al
ternative. Beiden Alternativen sind Vor- und Nachteile eigen. Bei der ersten Alterna
tive ergibt sich eine größere Bauhöhe bei gleichbleibender Baubreite. Bei der zweiten
Alternative wird eine gleichbleibende Bauhöhe mit einer größeren Baubreite erkauft.
In Verbindung mit der Erläuterung der verschiedenen Ausführungsbeispiele der Ein
gangsschaltung 15 des Zündkreises 5 des erfindungsgemäßen Überspannungs
schutzsystems ist darauf hingewiesen worden, daß bei den Ausführungsbeispielen
nach den Fig. 3a), 3b) und 3c) einstellbare Bauelemente vorgesehen sind, - beim
Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a) ein einstellbarer Zündkondensator, beim Ausfüh
rungsbeispiel nach Fig. 3b) ein einstellbarer Parallelwiderstand 17 und beim Ausfüh
rungsbeispiel nach Fig. 3c) ein einstellbarer Zündkondensator 10 und ein einstellba
rer Parallelwiderstand 17. Sollen diese Ausführungsbeispiele realisiert werden, muß
natürlich dafür gesorgt sein, daß die einstellbaren Bauelemente von außen einstellbar
sind. Das das erfindungsgemäße Überspannungsschutzsystem insgesamt umfassende
Gehäuse muß also entsprechende Einstellöffnungen 27 haben, die eine Einstellung
der einstellbaren Bauelemente mit Hilfe eines Schraubendrehers ermöglichen. Vor
zugsweise kann auch eine nicht dargestellte Skala vorgesehen sein, so daß der Ver
wender eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzsystems die Ansprechspan
nung mit Hilfe einer solchen Skala einstellen kann.
Claims (13)
1. Überspannungsschutzsystem mit einem Überspannungsschutzelement (1) und ei
ner das Überspannungsschutzelement (1) auslösenden Zündhilfe, wobei das Über
spannungsschutzelement (1) zwei Hauptelektroden (2, 3) und eine zwischen den
Hauptelektroden (2, 3) wirksame Luft-Durchschlag-Funkenstrecke (4) aufweist, da
durch gekennzeichnet, daß als Zündhilfe ein Zündkreis (5) mit einem Zündspan
nungsausgang (6) vorgesehen ist, das Überspannungsschutzelement (1) eine zwi
schen den Hauptelektroden (2, 3) wirksame Zündfunkenstrecke (7) mit mindestens
einer Zündelektrode (8) aufweist und die Zündelektrode (8) an den Zündspannungs
ausgang (6) des Zündkreises (5) angeschlossen ist.
2. Überspannungsschutzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zündkreis (5) einen Zündkondensator (10), ein Zündschaltelement (11) und einen
Zündtransformator (1 : 2) aufweist.
3. Überspannungsschutzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zündkreis (5) eine den Zündkondensator (10) umfassende Eingangsschaltung (15)
aufweist.
4. Überspannungsschutzsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Eingangsschaltung (15) aus dem Zündkondensator (10) und einem in Reihe zu dem
Zündkondensator (10) liegenden Vorschaltkondensator (16) besteht.
5. Überspannungsschutzsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Eingangsschaltung (15) aus dem Zündkondensator (10), einem in Reihe zu dem
Zündkondensator (10) liegenden Vorschaltkondensator (16), einem dem Zündkon
densator (10) zugeordneten Parallelwiderstand (17) und einem dem Vorschaltkon
densator (16) zugeordneten Parallelwiderstand (18) besteht.
6. Überspannungsschutzsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Eingangsschaltung (15) aus dem Zündkondensator (10) und einem in Reihe zu dem
Zündkondensator (10) liegenden Varistor (19) besteht.
7. Überspannungsschutzsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Eingangsschaltung (15) aus dem Zündkondensator (10), einem dem Zündkondensa
tor (10) zugeordneten Parallelwiderstand (17) und einem mit der Parallelschaltung aus
dem Zündkondensator (10) und dem Parallelwiderstand (17) in Reihe liegenden Vari
stor (19) besteht.
8. Überspannungsschutzsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Zündkondensator (10) oder/und der dem Zündkondensator (10)
zugeordnete Parallelwiderstand (17) einstellbar ist bzw. sind.
9. Überspannungsschutzsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Zündschaltelement (11) eine gasgefüllte Schaltfunkenstrecke vorge
sehen ist.
10. Überspannungsschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Überspannungsschutzelement (1) zwei Zündelektroden (8, 9) auf
weist.
11. Überspannungsschutzsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die durch die beiden Zündelektroden (8, 9) gebildete Zündfunkenstrecke (7) - zu
mindest teilweise, vorzugsweise ganz - innerhalb der - durch die beiden Hauptelek
troden (2, 3) gebildeten Luft-Durchschlag-Funkenstrecke (4) realisiert ist.
12. Überspannungsschutzsystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich
net, daß jede Hauptelektrode (2, 3) einen Anschlußschenkel (20, 21) und ein unter ei
nem spitzen Winkel zu dem Anschlußschenkel (20, 21) verlaufendes Funkenhorn (22,
23) aufweist, die Funkenhörner (22, 23) der beiden - mit Abstand zueinander ange
ordneten - Hauptelektroden (2, 3) zusammen die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
bilden und die Zündelektroden (8, 9) den Funkenhörnern (22, 23) der Hauptelektro
den (2, 3) entsprechende Funkenhörner (24, 25) aufweisen.
13. Überspannungsschutzsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß das aus den Zündelektroden (8, 9) bestehende Zündelektroden-
System gegenüber dem aus den Hauptelektroden (2, 3) bestehenden Hauptelektro
den-System um 90° versetzt ist.
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