DE202018006385U1 - Surge protection device with thermal overload protection device - Google Patents

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Abstract

Überspannungsschutzvorrichtung (10;10'), aufweisend Eingangsanschlüsse (13), Ausgangsanschlüsse (14), wenigstens zwei Überspannungsschutzelemente (20;21;22) zur Bildung gestaffelter Schutzstufen und wenigstens ein Längselement (30;40), das zur Durchleitung eines Betriebsstroms einen Eingangsanschluss (13) und einen Ausgangsanschluss (14) elektrisch verbindet, wobei ein erstes Überspannungsschutzelement (20;21;22) zur Bildung einer ersten Schutzstufe eingangsseitig vor dem Längselement (30;40) an zwei Eingangsanschlüssen (13) angeschlossen ist, und ein zweites Überspannungsschutzelement (20;21;22) zur Bildung einer zweiten Schutzstufe ausgangsseitig hinter dem Längselement (30;40) an zwei Ausgangsanschlüssen (14) angeschlossen ist, und das wenigstens eine Längselement (30;40) zur Beeinflussung des Ansprechens der wenigstens zwei Überspannungsschutzelemente (20;21;22) im Überspannungsfall ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Längselement (30;40) mit einer thermischen Überlastschutzvorrichtung (50;50') versehen ist, welche dazu ausgebildet ist, bei Erreichen einer Auslösetemperatur den durch das Längselement (30;40) möglichen Stromfluss zu reduzieren.Surge protection device (10; 10 '), having input connections (13), output connections (14), at least two overvoltage protection elements (20; 21; 22) for forming staggered protection levels and at least one longitudinal element (30; 40) which has an input connection for the passage of an operating current (13) and an output connection (14) electrically connects, a first overvoltage protection element (20; 21; 22) being connected to two input connections (13) on the input side in front of the longitudinal element (30; 40), and a second overvoltage protection element (20; 21; 22) to form a second protection stage on the output side behind the longitudinal element (30; 40) is connected to two output connections (14), and the at least one longitudinal element (30; 40) to influence the response of the at least two overvoltage protection elements (20 ; 21; 22) in the event of an overvoltage, characterized in that the at least one longitudinal element (30; 40 ) is provided with a thermal overload protection device (50; 50 ') which is designed to reduce the current flow possible through the longitudinal element (30; 40) when a triggering temperature is reached.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, aufweisend wenigstens zwei Überspannungsschutzelemente zur Bildung gestaffelter Schutzstufen und wenigstens ein Längselement, das zur Durchleitung eines Betriebsstroms und zur Beeinflussung des Ansprechens der wenigstens zwei Überspannungsschutzelemente im Überspannungsfall ausgebildet ist.The invention relates to an overvoltage protection device according to the preamble of claim 1, comprising at least two overvoltage protection elements for the formation of staggered protection levels and at least one longitudinal element which is designed to pass an operating current and to influence the response of the at least two overvoltage protection elements in the event of an overvoltage.

Im Bereich des Überspannungsschutzes von elektrischen Geräten bzw. Anlagen werden Überspannungsschutzelemente eingesetzt, die bei einer bestimmten Überspannung ansprechen, welche bei einem Überspannungsereignis ansonsten zu Störungen und/oder Schäden in einem Stromkreis führen würde. Hierzu wurden Überspannungsschutzelemente entwickelt, die betroffene Geräte und Leitungen in sehr kurzer Zeit mit einem Potentialausgleich kurzschließen. Dafür stehen verschiedene Bauelemente mit entsprechenden Eigenschaften zur Verfügung. Die Bauelemente unterscheiden sich im Wesentlichen durch ihr Ansprechverhalten und ihr Ableitvermögen.In the area of overvoltage protection of electrical devices or systems, overvoltage protection elements are used which respond to a certain overvoltage, which would otherwise lead to faults and / or damage in a circuit in the event of an overvoltage event. Overvoltage protection elements were developed for this purpose, which short-circuit the affected devices and lines in a very short time with equipotential bonding. Various components with corresponding properties are available for this. The components differ essentially in their response behavior and their dissipation capacity.

Die erforderlichen Maßnahmen zum Schutz eines elektrischen Systems gliedern sich dabei je nach Ableiterauswahl und den zu erwartenden Umwelteinflüssen in verschiedene Stufen. Die Überspannungsschutzelemente für die einzelnen Stufen unterscheiden sich dabei durch die Höhe des Ableitvermögens und den Schutzpegeln.The measures required to protect an electrical system are divided into various stages depending on the choice of arrester and the expected environmental influences. The overvoltage protection elements for the individual stages differ in the level of discharge capacity and the protection level.

Eine erste Schutzstufe (Typ 1) wird üblicherweise von einem leistungsstarken Schutzgerät als Blitzstromableiter gebildet. Beispielsweise kommen hier Funkenstrecken zum Einsatz, die wenigstens zwei Elektroden aufweisen, zwischen denen sich beim Zünden der Funkenstrecke ein Lichtbogen bildet. Eine zweite Schutzstufe (Typ 2) bildet in der Regel ein weiterer Überspannungsableiter, der in der Lage ist, die verbleibende Restspannung über dem Blitzstromableiter der ersten Schutzstufe nochmals zu reduzieren. Dieser Überspannungsableiter ist oftmals auf Varistorbasis ausgebildet. Die dritte Schutzstufe (Typ 3) wird als Geräteschutz bezeichnet und ist in der Regel unmittelbar vor dem zu schützenden Gerät installiert. Mit dem Geräteschutz wird eine Restspannung erreicht, die für das angeschlossene Gerät gefahrlos ist.A first protection stage (type 1) is usually formed by a powerful protection device as a lightning current arrester. For example, spark gaps are used here that have at least two electrodes, between which an arc is formed when the spark gap is ignited. A second protection stage (type 2) usually forms a further surge arrester, which is able to reduce the remaining voltage across the lightning arrester of the first protection stage again. This surge arrester is often designed on a varistor basis. The third protection level (type 3) is called device protection and is usually installed directly in front of the device to be protected. With the device protection, a residual voltage is reached which is safe for the connected device.

Überspannungsschutzvorrichtungen weisen daher häufig mehrere Überspannungsschutzelemente (Bauelemente) mit kombinierten Schutzschaltungen auf, da sich so die gewünschten bauteilspezifischen Vorteile kombinieren lassen. Beispielsweise dient ein erstes Überspannungsschutzelement dem Grobschutz und ein zweites Überspannungsschutzelement dem Feinschutz. Bei den Überspannungsschutzelementen handelt es sich insbesondere um gasgefüllte Überspannungsableiter (Gasableiter, gas discharge tube - GDT), Funkenstrecken, Varistoren (metal oxide varistor - MOV) oder Suppressordioden (transient voltage suppressor diode - TVSD). Diese Bauelemente sind als Schutzstufen oftmals indirekt parallel geschaltet, wobei zwischen den Überspannungschutzelementen sogenannte Längselemente angeordnet sind, die an die jeweilige Schutzschaltung angepasst sein müssen. Dies bedeutet, dass zwischen den Überspannungsschutzelementen als Längselemente ohmsche oder induktive Entkopplungsglieder vorgesehen sind, die ein zeitlich versetztes Ansprechen der gestaffelt angeordneten Schutzstufen bewirken.Surge protection devices therefore often have several surge protection elements (components) with combined protective circuits, since the desired component-specific advantages can be combined in this way. For example, a first overvoltage protection element is used for coarse protection and a second overvoltage protection element for fine protection. The surge protection elements are, in particular, gas-filled surge arresters (gas discharge tubes - GDT), spark gaps, varistors (metal oxide varistor - MOV) or suppressor diodes (transient voltage suppressor diode - TVSD). These components are often indirectly connected in parallel as protection stages, so-called longitudinal elements being arranged between the overvoltage protection elements and having to be adapted to the respective protection circuit. This means that ohmic or inductive decoupling elements are provided as longitudinal elements between the overvoltage protection elements, which cause a staggered response of the staggered protection stages.

Dabei kann die Überbeanspruchung von elektronischen Bauelementen dazu führen, dass sie außerhalb des Nennbetriebsbereiches arbeiten. Der zum Beispiel durch eine reduzierte Bauteilisolationsfestigkeit hervorgerufene Leistungsumsatz am geschädigten Bauteil führt zu einer unzulässigen Erwärmung. Wird eine solche unzulässige Erwärmung des Bauelements nicht verhindert, kann sie z.B. zur Schädigung umgebender Materialien, Entstehung von Rauchgas oder zu einer Brandgefahr führen.The overstressing of electronic components can lead to them working outside the nominal operating range. The power conversion on the damaged component caused, for example, by a reduced component insulation strength leads to inadmissible heating. If such inadmissible heating of the component is not prevented, it can e.g. lead to damage to surrounding materials, the generation of flue gas or a fire hazard.

Bei typischen Überspannungsschutzelementen wie GDT, MOV, TVSD sind daher Lösungen bekannt, die eine unzulässige Erwärmung verhindern sollen. Beispielsweise offenbart die DE 10 2008 022 794 A1 eine thermische Überlastschutzvorrichtung, die einen gasgefüllten Überspannungsableiter mit wenigstens zwei Elektroden kurzschließt, wenn dieser eine Temperatur erreicht, bei welcher ein Schmelzelement schmilzt.For typical overvoltage protection elements such as GDT, MOV, TVSD, solutions are known which are intended to prevent inadmissible heating. For example, the DE 10 2008 022 794 A1 a thermal overload protection device which short-circuits a gas-filled surge arrester with at least two electrodes when it reaches a temperature at which a melting element melts.

Doch auch Längselemente bzw. Entkopplungselemente in Schutzsystemen mit mehreren gestaffelten Schutzstufen können sich durch erhöhte Nennströme oder in der jeweiligen Applikation auftretende Kurzschlussströme unzulässig erwärmen. Eventuell vorgeschaltete Sicherungen bieten dabei nur einen begrenzten Schutz. Gerade bei den in heutigen Systemen auftretenden hohen Kurzschlussleistungen kann es zu einem sehr schnellen Temperaturanstieg kommen.However, longitudinal elements or decoupling elements in protection systems with several staggered protection levels can also heat up inadmissibly due to increased nominal currents or short-circuit currents occurring in the respective application. Any upstream fuses offer only limited protection. The high short-circuit powers that occur in today's systems can lead to a very rapid rise in temperature.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Überspannungsschutzvorrichtung zum Schutz von elektrischen Installationen gegen Überspannung bereitzustellen, welche die Gefahr durch unzulässige Erwärmung von Bauteilen weiter reduziert.The invention is therefore based on the object of providing an overvoltage protection device for protecting electrical installations against overvoltage, which further reduces the risk of inadmissible heating of components.

Diese Aufgabe wird durch eine Überspannungsschutzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Überspannungsschutzvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-10.This object is achieved by an overvoltage protection device with the features of claim 1. Advantageous further developments of Surge protection device result from subclaims 2-10.

Die erfindungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung weist Eingangsanschlüsse, Ausgangsanschlüsse, wenigstens zwei Überspannungsschutzelemente zur Bildung gestaffelter Schutzstufen und wenigstens ein Längselement auf. Dabei kann die erfindungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung mit ihren Komponenten in einem Gerät realisiert werden, das zum Schutz gegen Überspannung über die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse in eine elektrische Installation eingebunden werden kann. Das Längselement verbindet zur Durchleitung eines Betriebsstroms einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss elektrisch. Ferner ist ein erstes Überspannungsschutzelement zur Bildung einer ersten Schutzstufe eingangsseitig vor dem Längselement an zwei Eingangsanschlüssen angeschlossen, und ein zweites Überspannungsschutzelement ist zur Bildung einer zweiten Schutzstufe ausgangsseitig hinter dem Längselement an zwei Ausgangsanschlüssen angeschlossen, um an die Überspannungsschutzvorrichtung angeschlossene Geräte und Leitungen bei einem Überspannungsereignis mit einem Potentialausgleich kurzzuschließen. Im Normalbetrieb der Überspannungsschutzvorrichtung, d.h. in einem Zustand ohne Überspannungsereignis ist ein Längselement daher von einem Betriebsstrom wenigstens eines Verbrauchers durchflossen, der an die Überspannungsschutzvorrichtung angeschlossen ist. Die Überspannungsschutzelemente sind hingegen im Normalbetrieb nicht von einem solchen Betriebsstrom durchflossen.The overvoltage protection device according to the invention has input connections, output connections, at least two overvoltage protection elements to form staggered protection stages and at least one longitudinal element. The overvoltage protection device according to the invention can be implemented with its components in a device which can be integrated into an electrical installation to protect against overvoltage via the input and output connections. The longitudinal element electrically connects an input connection and an output connection for the passage of an operating current. Furthermore, a first overvoltage protection element is connected to two input connections on the input side in front of the longitudinal element, and a second overvoltage protection element is connected on the output side behind the longitudinal element to two output connections to form devices and lines connected to the overvoltage protection device in the event of an overvoltage event to short-circuit a potential equalization. In normal operation of the surge protection device, i.e. in a state without an overvoltage event, a longitudinal element is therefore flowed through by an operating current of at least one consumer which is connected to the overvoltage protection device. In contrast, the surge protection elements are not traversed by such an operating current in normal operation.

Auf diese Weise sind wenigstens zwei Überspannungsschutzelemente als Schutzstufen indirekt parallel geschaltet, wobei sich zwischen den beiden Überspannungsschutzelementen wenigstens ein Längselement befindet. Ein solches Längselement wird auch als Entkopplungselement bzw. Entkopplungsglied bezeichnet. Es können mehr als zwei Schutzstufen vorgesehen werden, wobei jede Schutzstufe mehr als ein Überspannungsschutzelement aufweisen kann. Folglich können auch mehrere Längselemente vorgesehen sein. Insbesondere sind drei Schutzstufen ausgebildet. Bei modernen Überspannungsschutzgeräten (SPD - Surge Protective Device) für den Einsatz in MSR-Systemen finden typischerweise zwei Schutzstufen Anwendung.In this way, at least two overvoltage protection elements are indirectly connected in parallel as protection stages, with at least one longitudinal element being located between the two overvoltage protection elements. Such a longitudinal element is also referred to as a decoupling element or decoupling element. More than two protection levels can be provided, and each protection level can have more than one overvoltage protection element. As a result, several longitudinal elements can also be provided. In particular, three protection levels are formed. Modern surge protection devices (SPD - Surge Protective Device) for use in MCR systems typically use two protection levels.

Als Überspannungsschutzelemente werden beispielsweise gasgefüllte Überspannungsableiter (Gasableiter, gas discharge tube - GDT), Funkenstrecken, Varistoren (metal oxide varistor - MOV) und/oder Suppressordioden (transient voltage suppressor diode - TVSD) eingesetzt. Diese haben unterschiedliche Ansprechverhalten und Ableitvermögen und können in gestaffelten Schutzstufen geeignet kombiniert werden, um insgesamt einen gewünschten Überspannungsschutz zu realisieren. Insbesondere können unterschiedliche Überspannungsschutzelemente für einen Grobschutz und einen Feinschutz verwendet werden. Beispielsweise bietet ein Gasableiter ein hohes Ableitvermögen, während eine TVS-Diode einen niedrigen Schutzpegel sowie schnelles Ansprechverhalten bietet. Moderne Überspannungsschutzvorrichtungen stimmen verschiedene Überspannungsschutzelemente aufeinander ab, um deren jeweiligen Vorteile optimal zu nutzen. Um dies zu erreichen, werden Längselemente (Entkopplungselemente) zwischen den Überspannungsschutzelementen eingesetzt. Hierbei handelt es sich um ohmsche oder induktive Entkopplungsglieder, die ein zeitlich versetztes Ansprechen der gestaffelt angeordneten Schutzstufen bewirken. Beispielsweise werden Widerstände oder Impedanzen verwendet.Gas-filled surge arresters (gas discharge tube - GDT), spark gaps, varistors (metal oxide varistor - MOV) and / or suppressor diodes (transient voltage suppressor diode - TVSD) are used as surge protection elements. These have different response characteristics and discharge capacities and can be suitably combined in staggered protection levels in order to achieve the desired surge protection overall. In particular, different overvoltage protection elements can be used for coarse protection and fine protection. For example, a gas arrester has a high discharge capacity, while a TVS diode offers a low protection level and quick response. Modern surge protection devices coordinate different surge protection elements with one another in order to optimally use their respective advantages. To achieve this, longitudinal elements (decoupling elements) are used between the overvoltage protection elements. These are ohmic or inductive decoupling elements, which cause a staggered response of the staggered protection levels. For example, resistors or impedances are used.

Das wenigstens eine Längselement der Überspannungsschutzvorrichtung ist daher erfindungsgemäß zur Beeinflussung des Ansprechens der wenigstens zwei Überspannungsschutzelemente im Überspannungsfall ausgebildet. Dies wird durch die Anordnung des Längselementes in der Schaltung der Überspannungsschutzvorrichtung und durch die Höhe der verwendeten Widerstände oder Impedanzen erreicht.The at least one longitudinal element of the overvoltage protection device is therefore designed according to the invention to influence the response of the at least two overvoltage protection elements in the event of an overvoltage. This is achieved by the arrangement of the longitudinal element in the circuit of the overvoltage protection device and by the level of the resistors or impedances used.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens ein solches Längselement mit einer thermischen Überlastschutzvorrichtung versehen ist, welche dazu ausgebildet ist, bei Erreichen einer Auslösetemperatur den durch das Längselement möglichen Stromfluss zu reduzieren. Erwärmt sich das Längselement unzulässig aufgrund eines Betriebs in einem nicht spezifizierten Bereich, wird es so in einen sicheren Zustand überführt. Eine thermische Überlastung wird vermieden und damit eine Gefahr, die aus einer solchen Überlastung hervorgehen würde. Bei der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung ist so die Gefahr durch unzulässige Erwärmung von Bauteilen erheblich reduziert. Das Risiko der Schädigung von Materialien, der Entstehung von Rauchgasen oder sogar einer Brandgefahr lassen sich so vorteilhaft reduzieren. Gerade die Sicherheit von heutigen Systemen mit auftretenden hohen Kurzschlussleistungen kann so verbessert werden.According to the invention it is provided that at least one such longitudinal element is provided with a thermal overload protection device which is designed to reduce the current flow possible through the longitudinal element when a triggering temperature is reached. If the longitudinal element heats up inadmissibly due to operation in an unspecified area, it is brought into a safe state. A thermal overload is avoided and thus a danger that would result from such an overload. In the overvoltage protection device according to the invention, the risk of inadmissible heating of components is considerably reduced. This advantageously reduces the risk of damage to materials, the creation of smoke gases or even a fire hazard. The security of today's systems with high short-circuit powers can be improved in this way.

Die Gefahren lassen sich weiter reduzieren, wenn auch die Überspannungsschutzelemente mit einem Überlastschutz gegen unzulässige Erwärmung versehen sind. Beispielsweise ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens ein Überspannungsschutzelement mit einer thermischen Überlastschutzvorrichtung versehen ist, welche dazu ausgebildet ist, das Überspannungsschutzelement bei Erreichen einer Auslösetemperatur zu überbrücken und/oder den Stromzufluss zum Überspannungsschutzelement zu unterbrechen.The dangers can be further reduced if the overvoltage protection elements are also provided with overload protection against inadmissible heating. For example, one embodiment of the invention provides that at least one overvoltage protection element is provided with a thermal overload protection device which is designed to bridge the overvoltage protection element when a tripping temperature is reached and / or to interrupt the current flow to the overvoltage protection element.

Dabei wird der mögliche Stromfluss durch ein Längselement insbesondere auf eine Stromstärke von 0 A oder annähernd 0 A reduziert. Er kann jedoch auch auf andere Werte reduziert werden, die eine ausreichende Abkühlung des Längselementes ermöglichen würden. Um ein Längselement in einen solchen sicheren Zustand zu überführen, sind verschiedene Maßnahmen möglich. Einerseits kann das Längselement überbrückt werden, um den Stromfluss durch das Längselement zu reduzieren. Dies erfolgt insbesondere durch einen Kurzschluss von Leitungen, mit denen das Längselement zur Durchleitung eines Stroms elektrisch verbunden ist. Zusätzlich kann nun der Kurzschlussstrom fließen und eine vorzugsweise vorgeschaltete Sicherung kann auslösen. Andererseits kann der Stromfluss zum Längselement durch geeignete Maßnahmen unterbrochen werden. Das Längselement wird dann sozusagen abgeschaltet. Auch eine Kombination dieser Maßnahmen ist möglich. Die thermische Überlastschutzvorrichtung kann dazu auf verschiedene Arten ausgebildet sein. The possible current flow through a longitudinal element is reduced in particular to a current of 0 A or approximately 0 A. However, it can also be reduced to other values that would allow sufficient cooling of the longitudinal element. Various measures are possible to convert a longitudinal element into such a safe state. On the one hand, the longitudinal element can be bridged in order to reduce the current flow through the longitudinal element. This is done in particular by a short circuit of lines with which the longitudinal element is electrically connected for the passage of a current. In addition, the short-circuit current can now flow and a preferably upstream fuse can trip. On the other hand, the current flow to the longitudinal element can be interrupted by suitable measures. The longitudinal element is then switched off, so to speak. A combination of these measures is also possible. The thermal overload protection device can be designed in various ways.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist die thermische Überlastschutzvorrichtung ein Kontaktelement auf. Das Erreichen einer Auslösetemperatur bewirkt eine Bewegung des Kontaktelementes, durch welche das Längselement überbrückt und/oder der Stromzufluss zum Längselement unterbrochen wird. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Längselement über Anschlüsse elektrisch mit Leiterbahnen eines Leiterbahnträgers verbunden. Die thermische Überlastschutzvorrichtung weist erneut ein Kontaktelement auf, und das Erreichen einer Auslösetemperatur bewirkt eine Bewegung des Kontaktelementes, durch welche für einen die Leiterbahnen an den beiden Anschlüssen über das Kontaktelement elektrisch verbunden werden. In einer alternativen Ausführungsform werden die beiden Anschlüsse über das Kontaktelement direkt miteinander verbunden. Insgesamt wird das Längselement so durch das Kontaktelement überbrückt, d.h. die Leiterbahnen an den Anschlüssen werden kurzgeschlossen.In a first embodiment of the invention, the thermal overload protection device has a contact element. Reaching a tripping temperature causes the contact element to move, bridging the longitudinal element and / or interrupting the current flow to the longitudinal element. In a further embodiment of the invention, a longitudinal element is electrically connected to conductor tracks of a conductor track carrier via connections. The thermal overload protection device again has a contact element, and reaching a tripping temperature causes the contact element to move, by means of which the conductor tracks at the two connections are electrically connected via the contact element. In an alternative embodiment, the two connections are connected directly to one another via the contact element. Overall, the longitudinal element is bridged by the contact element, i.e. the conductor tracks at the connections are short-circuited.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bewirkt die Bewegung eines Kontaktelementes ein Trennen des Strompfads vor und/oder hinter dem Längselement. Bei einer Kombination mehrerer Maßnahmen wird sowohl der Strompfad vor und/oder hinter dem Längselement getrennt, als auch das Längselement überbrückt. So kann weiterhin Strom durch die Überspannungsschutzvorrichtung fließen, das von unzulässiger Erwärmung betroffene Längselement ist jedoch abgeschaltet.In a further embodiment of the invention, the movement of a contact element brings about a separation of the current path in front of and / or behind the longitudinal element. If several measures are combined, the current path in front of and / or behind the longitudinal element is separated and the longitudinal element is bridged. In this way, current can continue to flow through the overvoltage protection device, but the longitudinal element affected by inadmissible heating is switched off.

Insbesondere ist ein Kontaktelement über eine thermosensitive Verbindung an ein Längselement angebunden. Das Auflösen dieser thermosensitiven Verbindung bei Erreichen einer Auslösetemperatur bewirkt eine Bewegung des Kontaktelementes. Bei dieser thermosensitiven Verbindung handelt es sich beispielsweise um eine Lötverbindung. Doch auch andere Arten von Schmelzkontakten können zum Einsatz kommen.In particular, a contact element is connected to a longitudinal element via a thermosensitive connection. The dissolution of this thermosensitive connection when a triggering temperature is reached causes the contact element to move. This thermosensitive connection is, for example, a soldered connection. However, other types of fusible contacts can also be used.

Material, Ausformung und Anordnung der thermosensitiven Verbindung sind so gewählt, dass sich die thermosensitive Verbindung bei einer Auslösetemperatur löst, die im Wesentlichen der Temperatur entspricht, welche das Längselement nicht überschreiten sollte. Damit sich das Kontaktelement bewegt, wenn sich die thermosensitive Verbindung löst, ist es vorzugsweise vorgespannt und/oder unter Einwirkung einer äußeren Federkraft montiert. Die Vorspannung bzw. Federkraft wirkt insbesondere entgegen der Haltekraft der thermosensitiven Verbindung. Überschreitet die Vorspannung oder Federkraft die Haltekraft der thermosensitiven Verbindung, löst sich diese und gibt eine Bewegung des Kontaktelementes frei. Das Kontaktelement öffnet oder schließt dann einen Kontakt. Von der Erfindung umfasst sind jedoch auch Ausführungsformen, bei denen die Vorspannung bzw. Federkraft in Richtung der Haltekraft der thermosensitiven Verbindung wirkt. Bei solchen Ausführungsformen gibt die thermosensitive Verbindung beim Schmelzen unter Druck nach, wodurch sich ein Kontaktelement bewegen kann.The material, shape and arrangement of the thermosensitive connection are selected so that the thermosensitive connection dissolves at a release temperature which essentially corresponds to the temperature which the longitudinal element should not exceed. So that the contact element moves when the thermosensitive connection is released, it is preferably pretensioned and / or mounted under the action of an external spring force. The preload or spring force acts in particular against the holding force of the thermosensitive connection. If the pretension or spring force exceeds the holding force of the thermosensitive connection, this loosens and releases movement of the contact element. The contact element then opens or closes a contact. However, the invention also includes embodiments in which the pretension or spring force acts in the direction of the holding force of the thermosensitive connection. In such embodiments, the thermosensitive connection yields under pressure during melting, as a result of which a contact element can move.

Der ausgelöste Zustand eines Kontaktelementes kann dauerhaft oder nur temporär sein. Daher ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die thermische Überlastschutzvorrichtung dazu ausgebildet ist, bei Erreichen einer Auslösetemperatur dauerhaft oder temporär das Längselement zu überbrücken und/oder den Stromzufluss zum Längselement zu unterbrechen. Eine temporäre Reduzierung des möglichen Stromflusses durch ein Längselement wird beispielsweise durch ein Kontaktelement erreicht, das wenigstens teilweise aus einem Formgedächtnismaterial wie einem Bimetall gebildet ist. Bei einer Erwärmung des zu schützenden Längselementes erwärmt sich das Bimetall und verformt sich, wodurch es einen Kontakt schließt oder löst. Nun kann sich das Längselement zusammen mit den Bimetall abkühlen. Nach erfolgter Abkühlung bewegt sich das Bimetall in seine Ursprungsposition zurück und das Längselement ist wieder im Stromkreis aktiv.The triggered state of a contact element can be permanent or only temporary. It is therefore provided in one embodiment of the invention that the thermal overload protection device is designed to permanently or temporarily bridge the longitudinal element and / or to interrupt the current flow to the longitudinal element when a triggering temperature is reached. A temporary reduction in the possible current flow through a longitudinal element is achieved, for example, by a contact element which is at least partially formed from a shape memory material such as a bimetal. When the longitudinal element to be protected is heated, the bimetal heats up and deforms, as a result of which it closes or releases a contact. Now the longitudinal element can cool down together with the bimetal. After cooling, the bimetal moves back to its original position and the longitudinal element is active again in the circuit.

Oftmals weist eine Überspannungsschutzvorrichtung mit mehreren Schutzstufen auch mehrere Längselemente auf. In einem solchen Fall sind vorzugsweise mehrere Längselemente vorgesehen, die mit einer jeweiligen thermischen Überlastschutzvorrichtung versehen sind.An overvoltage protection device with a plurality of protection stages often also has a plurality of longitudinal elements. In such a case, a plurality of longitudinal elements are preferably provided, which are provided with a respective thermal overload protection device.

Insbesondere kann die erfindungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung in der Mess- und Regelungstechnik und zum Schutz von elektrischen Niederspannungsinstallationen zum Einsatz kommen. Ferner kann die jeweilige Überlastschutzvorrichtung auch nachträglich an einem Längselement einer bestehenden Überspannungsschutzvorrichtung vorgesehen werden.In particular, the surge protection device according to the invention can be used in measurement and control technology and for the protection of electrical Low voltage installations are used. Furthermore, the respective overload protection device can also be provided subsequently on a longitudinal element of an existing overvoltage protection device.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.Further advantages, special features and expedient developments of the invention result from the subclaims and the following illustration of preferred exemplary embodiments with the aid of the figures.

Es zeigen

  • 1 eine schematische Darstellung einer zweistufigen Überspannungsschutzvorrichtung,
  • 2 eine schematische Darstellung einer dreistufigen Überspannungsschutzvorrichtung,
  • 3 eine schematische Darstellung der Überbrückung eines Längselementes,
  • 4 eine schematische Darstellung der Abtrennung eines Längselementes,
  • 5 zwei Ansichten (a) und (b) eines Längselementes mit einer ersten Ausführungsform einer Überlastschutzvorrichtung im Normalzustand,
  • 6 zwei Ansichten (a) und (b) eines Längselementes gemäß 5 im ausgelösten Zustand,
  • 7 zwei Ansichten (a) und (b) eines Längselementes mit einer zweiten Ausführungsform einer Überlastschutzvorrichtung im Normalzustand,
  • 8 zwei Ansichten (a) und (b) eines Längselementes gemäß 7 im ausgelösten Zustand,
  • 9 eine schematische Darstellung eines Längselementes mit einer dritten Ausführungsform einer Überlastschutzvorrichtung im Normalzustand, und
  • 10 das Längselemente gemäß 9 im ausgelösten Zustand.
Show it
  • 1 1 shows a schematic illustration of a two-stage surge protection device,
  • 2nd 1 shows a schematic illustration of a three-stage surge protection device,
  • 3rd 1 shows a schematic representation of the bridging of a longitudinal element,
  • 4th a schematic representation of the separation of a longitudinal element,
  • 5 two views (a) and (b) of a longitudinal element with a first embodiment of an overload protection device in the normal state,
  • 6 two views (a) and (b) of a longitudinal element according to 5 when triggered,
  • 7 two views (a) and (b) of a longitudinal element with a second embodiment of an overload protection device in the normal state,
  • 8th two views (a) and (b) of a longitudinal element according to 7 when triggered,
  • 9 a schematic representation of a longitudinal element with a third embodiment of an overload protection device in the normal state, and
  • 10th the longitudinal elements according to 9 when triggered.

Die erfindungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung weist mehrere gestaffelte Schutzstufen auf, d.h. zwei oder mehr Schutzstufen. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer zweistufigen Überspannungsschutzvorrichtung 10, während 2 schematisch den Aufbau einer dreistufigen Überspannungsschutzvorrichtung 10' zeigt. Dieser vereinfachte Aufbau ist jedoch nur exemplarisch zu verstehen, um an ihm die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung zu erläutern. Eine Überspannungsschutzvorrichtung kann im Detail weitaus komplexer und mit weiteren Komponenten ausgeführt sein.The surge protection device according to the invention has a plurality of staggered protection levels, ie two or more protection levels. 1 shows schematically the structure of a two-stage surge protection device 10th , while 2nd schematically the structure of a three-stage surge protection device 10 ' shows. However, this simplified structure is only to be understood as an example in order to explain the essential features of the surge protection device according to the invention. An overvoltage protection device can be much more complex in detail and can be designed with additional components.

Die zweistufige Überspannungsschutzvorrichtung 10 weist zwei Eingangsanschlüsse 13 und zwei Ausgangsanschlüsse 14 auf. Über die Ausgangsanschlüsse 14 ist die Überspannungsschutzvorrichtung 10 direkt oder indirekt mit einem oder mehreren Verbrauchern verbunden (nicht dargestellt). Das Gleiche gilt für die dreistufige Überspannungsschutzvorrichtung 10' mit ihren Ausgangsanschlüssen 14.The two-stage surge protection device 10th has two input ports 13 and two output ports 14 on. Via the output connections 14 is the surge protector 10th directly or indirectly connected to one or more consumers (not shown). The same applies to the three-stage surge protection device 10 ' with their output connections 14 .

Zur Bildung gestaffelter Schutzstufen sind wenigstens zwei Überspannungsschutzelemente vorgesehen, die zum schnellen Kurzschluss mit einem Potentialausgleich ausgebildet sind. Die zweistufige Überspannungsschutzvorrichtung 10 weist zwei Überspannungsschutzelemente 20 und 21 auf. Das Überspannungsschutzelement 20 ist in diesem Fall ein Gasableiter für den Grobschutz, während es sich bei dem Überspannungsschutzelement 21 um eine Suppressordiode für den Feinschutz handelt. Bei der dreistufigen Überspannungsschutzvorrichtung 10' kommt als mittlere Stufe ein Varistor 22 zur Anwendung.To form staggered protection levels, at least two overvoltage protection elements are provided, which are designed for rapid short-circuiting with equipotential bonding. The two-stage surge protection device 10th has two surge protection elements 20th and 21 on. The surge protector 20th in this case is a gas arrester for the coarse protection, while it is the overvoltage protection element 21 is a suppressor diode for fine protection. With the three-stage surge protection device 10 ' comes a varistor as the middle stage 22 to use.

Ferner ist wenigstens ein Längselement vorgesehen, das zur Durchleitung eines Betriebsstroms über einen Pfad 11 einen Eingangsanschluss 13 und einen Ausgangsanschluss 14 elektrisch verbindet. Bei der zweistufigen Überspannungsschutzvorrichtung 10 handelt es sich um zwei Längselemente 30 und 31 als ohmsche Entkopplungsglieder, wobei ein zweites Längselement 31 ebenfalls im Pfad 12 zwischen einem Ausgangsabschluss 14 und einem Eingangsanschluss 13 liegt. Bei der dreistufigen Überspannungsschutzvorrichtung 10' handelt es sich um vier Längselemente 40, 41, 42 und 43 als induktive Entkopplungsglieder in den Pfaden 11 und 12.Furthermore, at least one longitudinal element is provided, which is used to conduct an operating current through a path 11 an input port 13 and an output connector 14 electrically connects. With the two-stage surge protection device 10th there are two longitudinal elements 30th and 31 as ohmic decoupling elements, with a second longitudinal element 31 also in the path 12th between an exit deal 14 and an input port 13 lies. With the three-stage surge protection device 10 ' there are four longitudinal elements 40 , 41 , 42 and 43 as inductive decoupling elements in the paths 11 and 12th .

Bei der zweistufigen Überspannungsschutzvorrichtung 10' ist ein erstes Überspannungsschutzelement 20 wie der Gasableiter zur Bildung einer ersten Schutzstufe eingangsseitig vor dem Längselement 30 an zwei Eingangsanschlüssen 13 angeschlossen, und ein zweites Überspannungsschutzelement 21 wie die Suppressordiode ist zur Bildung einer zweiten Schutzstufe ausgangsseitig hinter dem Längselement 30 an zwei Ausgangsanschlüssen 14 angeschlossen. Das Längselement 30 befindet sich somit elektrisch zwischen den beiden Überspannungsschutzelementen 20 und 21, was auch für das Längselement 31 gilt. Das wenigstens eine Längselement 30, 31 ist zur Beeinflussung des Ansprechens der wenigstens zwei Überspannungsschutzelemente 20, 21 im Überspannungsfall ausgebildet. Die Überspannungsschutzelemente 20 und 21 sind so indirekt parallel geschaltet. Das Gleiche gilt für die drei Überspannungsschutzelemente 20, 21 und 22 der dreistufigen Überspannungsschutzvorrichtung 10' und deren Längselemente 40, 41, 42, und 43.With the two-stage surge protection device 10 ' is a first surge protection element 20th like the gas arrester to form a first protection level on the input side in front of the longitudinal element 30th on two input connections 13 connected, and a second surge protection element 21 like the suppressor diode, is on the output side behind the longitudinal element to form a second protection stage 30th on two output connections 14 connected. The longitudinal element 30th is therefore electrically between the two surge protection elements 20th and 21 what also for the longitudinal element 31 applies. At least one longitudinal element 30th , 31 is to influence the response of the at least two overvoltage protection elements 20th , 21 trained in the event of overvoltage. The surge protection elements 20th and 21 are indirectly connected in parallel. The same applies to the three surge protection elements 20th , 21 and 22 the three-stage surge protection device 10 ' and their longitudinal elements 40 , 41 , 42 , and 43 .

Mit dieser Kombination verschiedener Bauelemente lassen sich die gewünschten bauteilspezifischen Vorteile zusammenfassen. Zum Beispiel stellen solche Schaltungskombinationen von Gasableitern und Suppressordioden in 1 eine Standard-Schutzschaltung für empfindliche Signalschnittstellen dar. Diese Kombination bietet einen leistungsstarken und schnell ansprechenden Schutz mit bestmöglichem Schutzpegel. Die Längselemente bewirken dabei ein zeitlich versetztes Ansprechen der gestaffelt angeordneten Schutzstufen, wobei zuerst die Suppressordiode 21 anspricht und nachfolgend der Gasableiter 20. Die abgebildete Schaltung der 1 bietet die Vorteile eines schnellen Ansprechens bei niedriger Spannungsbegrenzung und besitzt gleichzeitig ein hohes Ableitvermögen. Eine dreistufige Schutzschaltung gemäß 2 mit induktiver Entkopplung arbeitet nach dem gleichen Prinzip. Allerdings erfolgt die Kommutierung hier in zwei Schritten: zuerst von der Suppressordiode 21 auf den Varistor 22 und dann weiter auf den Gasableiter 22.With this combination of different components, the desired ones can be created Summarize component-specific advantages. For example, such circuit combinations of gas arresters and suppressor diodes in 1 a standard protection circuit for sensitive signal interfaces. This combination offers high-performance and quickly responding protection with the best possible protection level. The longitudinal elements cause a staggered response of the staggered protection levels, with the suppressor diode first 21 responds and then the gas arrester 20th . The circuit shown 1 offers the advantages of quick response with low voltage limitation and at the same time has a high discharge capacity. A three-stage protection circuit according to 2nd with inductive decoupling works on the same principle. However, commutation takes place in two steps: first from the suppressor diode 21 on the varistor 22 and then on to the gas trap 22 .

Bei einer grundsätzlich so ausgestalteten Überspannungsschutzvorrichtung ist wenigstens ein Längselement mit einer thermischen Überlastschutzvorrichtung versehen, welche dazu ausgebildet ist, bei Erreichen einer Auslösetemperatur den durch das Längselement möglichen Stromfluss zu reduzieren, um es in einen sicheren Zustand zu überführen. Dabei werden im Wesentlichen zwei Ansätze verfolgt. Das Längselement wird bei Erreichen einer Auslösetemperatur überbrückt und/oder der Stromzufluss zum Längselement wird unterbrochen. Bei dem ersten Ansatz wird das Längselemente sozusagen kurzgeschlossen und bei dem zweiten Ansatz wird das Längselement sozusagen abschaltet oder abgetrennt. Beide Ansätze können auch kombiniert werden.In the case of an overvoltage protection device designed in this way, at least one longitudinal element is provided with a thermal overload protection device, which is designed to reduce the current flow possible through the longitudinal element when a triggering temperature is reached, in order to convert it into a safe state. There are two main approaches. The longitudinal element is bridged when a triggering temperature is reached and / or the current flow to the longitudinal element is interrupted. In the first approach, the longitudinal element is short-circuited, so to speak, and in the second approach, the longitudinal element is switched off or disconnected, so to speak. Both approaches can also be combined.

3 zeigt schematisch die Wirkungsweise einer thermischen Überlastschutzvorrichtung 50 auf ein Längselement 30 beim Überbrücken des Längselementes 30 im Pfad 11. Die Temperaturerhöhung des Längselementes 30 bewirkt beispielsweise das Schließen eines ansonsten offenen Kontaktes, wodurch das Längselement 30 kurzgeschlossen wird. 4 zeigt schematisch die Wirkungsweise einer alternativen thermischen Überlastschutzvorrichtung 50' auf ein Längselement 30 beim Abtrennen des Längselementes. Die Temperaturerhöhung des Längselementes 30 bewirkt beispielsweise das Öffnen eines ansonsten geschlossenen Kontaktes im Pfad 11, wodurch der Stromfluss zum Längselement 30 unterbunden wird. 3rd shows schematically the mode of operation of a thermal overload protection device 50 on a longitudinal element 30th when bridging the longitudinal element 30th in the path 11 . The temperature increase of the longitudinal element 30th causes, for example, the closing of an otherwise open contact, which causes the longitudinal element 30th is short-circuited. 4th shows schematically the operation of an alternative thermal overload protection device 50 ' on a longitudinal element 30th when separating the longitudinal element. The temperature increase of the longitudinal element 30th causes, for example, an otherwise closed contact in the path to open 11 , which causes the current to flow to the longitudinal element 30th is prevented.

Die 5 bis 10 zeigen verschiedene Ausführungsformen von thermischen Überlastschutzvorrichtungen, mit denen die genannten Maßnahmen bewirkt werden können. Ihnen ist gemein, dass sie ein Kontaktelement aufweisen, und bei Erreichen einer Auslösetemperatur eine Bewegung des Kontaktelementes bewirkt wird, durch welche das Längselement überbrückt wird. Die jeweiligen Kontaktelemente sind über eine thermosensitive Verbindung an das Längselement angebunden.The 5 to 10th show different embodiments of thermal overload protection devices with which the measures mentioned can be effected. They have in common that they have a contact element, and when a triggering temperature is reached, a movement of the contact element is effected, by means of which the longitudinal element is bridged. The respective contact elements are connected to the longitudinal element via a thermosensitive connection.

5 zeigt zwei Ansichten (a) und (b) eines Längselementes 30 mit einer ersten Ausführungsform einer Überlastschutzvorrichtung im Normalzustand. An dem Längselement 30 ist über eine thermosensitive Verbindung 53 ein Kontaktelement 51 angebunden. Das Kontaktelement 51 ist bügelförmig ausgebildet und ragt mit seinen Abmessungen bis in zwei Anschlussbereiche 34, 35 des Längselementes 30, die den elektrischen Anschluss des Längselementes in einem Strompfad ermöglichen (nicht dargestellt). Das Kontaktelement 51 ist über eine Kontaktklammer 54 an dem Längselement 30 gehalten, wobei es insbesondere mit dieser Kontaktklammer 54 an dem mittleren Bereich des Längselementes 30 aufgerastet ist. Diese Art von Überlastschutzvorrichtung kann daher auch nachträglich auf ein vorhandenes Längselement aufgerastet werden, um es mit einer thermischen Überlastschutzvorrichtung zu versehen. 5 shows two views (a) and (b) of a longitudinal element 30th with a first embodiment of an overload protection device in the normal state. On the longitudinal element 30th is via a thermosensitive connection 53 a contact element 51 tied up. The contact element 51 is bow-shaped and its dimensions extend into two connection areas 34 , 35 of the longitudinal element 30th , which enable the electrical connection of the longitudinal element in a current path (not shown). The contact element 51 is over a contact clip 54 on the longitudinal element 30th kept, especially with this contact clip 54 on the central area of the longitudinal element 30th is snapped on. This type of overload protection device can therefore also be retrofitted onto an existing longitudinal element in order to provide it with a thermal overload protection device.

Das Kontaktelement 51 ist über eine thermosensitive Verbindung in Form eines Schmelzelementes 53 an das Längselement 30 angebunden. Erwärmt sich das Längselement 30 bis zu einer bestimmten Auslösetemperatur, verflüssigt sich das Schmelzelement 53.The contact element 51 is via a thermosensitive connection in the form of a melting element 53 to the longitudinal element 30th tied up. The longitudinal element heats up 30th up to a certain trigger temperature, the melting element liquefies 53 .

Das Kontaktelement 51 ist ferner vorgespannt und/oder federbelastet montiert und zwar wirken hierdurch Kräfte in Richtung der beiden Pfeile auf die beiden Enden des Kontaktelementes 51. Diese Kräfte können durch geeignete Maßnahmen wie Federn, Anschläge, etc. erzeugt werden. Das Kontaktelement berührt die beiden endseitigen Anschlussbereiche 34, 35 in diesem Zustand nicht. Schmilzt jedoch das Schmelzelement 53 bei einer unzulässigen Erwärmung des Längselementes 30, gibt das Kontaktelement 51 den auf es wirkenden Kräften nach und kontaktiert die beiden Anschlussbereiche 34, 35. So werden die beiden Anschlussbereiche 34, 35 kurzgeschlossen und das Längselement 30 insgesamt in einem Strompfad überbrückt. Diesen ausgelösten Zustand zeigt 6.The contact element 51 is also preloaded and / or mounted spring-loaded, and in this way forces act in the direction of the two arrows on the two ends of the contact element 51 . These forces can be generated by suitable measures such as springs, stops, etc. The contact element touches the two end connection areas 34 , 35 not in this state. However, the melting element melts 53 in the event of inadmissible heating of the longitudinal element 30th , gives the contact element 51 the forces acting on it and contacts the two connection areas 34 , 35 . So the two connection areas 34 , 35 short-circuited and the longitudinal element 30th bridged overall in one current path. This triggered state shows 6 .

7 zeigt zwei Ansichten (a) und (b) eines Längselementes 30 mit einer zweiten Ausführungsform einer Überlastschutzvorrichtung im Normalzustand. An dem Längselement 30 ist ebenfalls über eine thermosensitive Verbindung 53 ein Kontaktelement 51 angebunden. Das Kontaktelement 51 ist über eine Kontaktklammer 54 an dem Längselement 30 gehalten, wobei es insbesondere mit dieser Kontaktklammer 54 an dem Anschlussbereich 35 des Längselementes 30 aufgerastet ist. Auch diese Art von Überlastschutzvorrichtung kann daher nachträglich auf ein vorhandenes Längselement aufgerastet werden, um es mit einer thermischen Überlastschutzvorrichtung zu versehen. 7 shows two views (a) and (b) of a longitudinal element 30th with a second embodiment of an overload protection device in the normal state. On the longitudinal element 30th is also via a thermosensitive connection 53 a contact element 51 tied up. The contact element 51 is over a contact clip 54 on the longitudinal element 30th kept, especially with this contact clip 54 at the connection area 35 of the longitudinal element 30th is snapped on. This type of overload protection device can therefore also be snapped onto an existing longitudinal element to provide it with a thermal overload protection device.

Das Kontaktelement 51 ist über eine thermosensitive Verbindung in Form eines Schmelzelementes 53 an den Anschlussbereich 34 des Längselementes 30 angebunden. Das Kontaktelement 51 ist ferner vorgespannt und/oder federbelastet montiert und zwar wirken hierdurch Kräfte in Richtung des Pfeils auf das Ende des Kontaktelementes 51, dass im Bereich des Anschlussbereiches 34 liegt. Das Kontaktelement berührt den Anschlussbereich 34 jedoch in diesem Zustand nicht. Schmilzt das Schmelzelement 53 bei einer unzulässigen Erwärmung des Längselementes 30, gibt das Kontaktelement 51 der auf es wirkenden Kraft nach und kontaktiert den Anschlussbereich 34. So werden die beiden Anschlussbereiche 34, 35 über das Kontaktelement und die Kontaktklammer 54 kurzgeschlossen und das Längselement 30 insgesamt in einem Strompfad überbrückt. Diesen ausgelösten Zustand zeigt 8.The contact element 51 is via a thermosensitive connection in the form of a melting element 53 to the connection area 34 of the longitudinal element 30th tied up. The contact element 51 is also preloaded and / or mounted spring-loaded, and this causes forces in the direction of the arrow on the end of the contact element 51 that in the area of the connection area 34 lies. The contact element touches the connection area 34 but not in this state. Melts the melting element 53 in the event of inadmissible heating of the longitudinal element 30th , gives the contact element 51 the force acting on it and contacts the connection area 34 . So the two connection areas 34 , 35 via the contact element and the contact clip 54 short-circuited and the longitudinal element 30th bridged overall in one current path. This triggered state shows 8th .

Eine solche Ausführungsform der 7 und 8 kann auch abgewandelt werden zu einer Überlastschutzvorrichtung, welche ein Längselement nur temporär kurzschließt. Beispielsweise kann auf das Schmelzelement 53 und die auf das Kontaktelement wirkenden Kräfte verzichtet werden. Das Kontaktelement 51 befindet sich dann im Normalzustand in einem Abstand zu dem Anschlussbereich 34. Allerdings besteht das Kontaktelement wenigstens teilweise aus einem Formgedächtnismaterial wie einem Bimetall. Erwärmt sich das Bimetall, verformt sich das Kontaktelement 51 in Richtung Anschlussbereich 34 bis ein elektrischer Kontakt zwischen Kontaktelement 51 und Anschlussbereich 34 hergestellt ist. Dieser ausgelöste Zustand entspricht der Situation in 8.Such an embodiment of the 7 and 8th can also be modified to an overload protection device that only temporarily short-circuits a longitudinal element. For example, the melting element 53 and the forces acting on the contact element are dispensed with. The contact element 51 is then in the normal state at a distance from the connection area 34 . However, the contact element consists at least partially of a shape memory material such as a bimetal. When the bimetal heats up, the contact element deforms 51 towards the connection area 34 until an electrical contact between the contact element 51 and connection area 34 is made. This triggered state corresponds to the situation in 8th .

Das Längselement 30 wird so kurzgeschlossen und kann sich abkühlen. Dadurch kühlt sich auch das Bimetall ab, so dass es nach erfolgter Abkühlung des Längselementes wieder in seine ursprüngliche Form und Position zurückkehrt. Der Kontakt zwischen Kontaktelement 51 und Anschlussbereich 34 löst sich wieder und der Kurzschluss wird aufgehoben.The longitudinal element 30th is short-circuited and can cool down. This also cools the bimetal down so that it returns to its original shape and position after the longitudinal element has cooled down. The contact between the contact element 51 and connection area 34 releases again and the short circuit is removed.

Die 9 und 10 zeigen eine weitere mögliche Ausführungsform einer Überlastschutzvorrichtung, die ein Längselement 30 nicht direkt kurzschließt, sondern Leiterbahnen 16, auf denen das Längselement 30 angebracht ist. Die Leiterbahnen 16 befinden sich auf einem flachen Leiterbahnenträger 15 und bilden einen Strompfad. Das Längselement 30 ist über Anschlüsse 32, 33 leitend an diesen Leiterbahnen 16 angebracht, was beispielsweise über Lotverbindungen erfolgt. Ein bügelförmiges Kontaktelement 52 ist mit einer der Leiterbahnen 16 auf der Seite des Anschlusses 33 verbunden. Ferner ragt das Kontaktelement 52 über das Längselement 30 hinweg und steht über ein Schmelzelement 53 in Kontakt mit diesem. Es kontaktiert die Leiterbahn 16 im Bereich des Anschlusses 32 nicht, jedoch wirkt eine Kraft in Pfeilrichtung auf dieses Ende des Kontaktelementes 52. Diese Kraft kann durch Vorspannung des Kontaktelemente 52 und/oder äußere Federkräfte erzeugt werden. 9 zeigt diesen Normalzustand der Überlastschutzvorrichtung.The 9 and 10th show a further possible embodiment of an overload protection device, the longitudinal element 30th does not directly short-circuit, but conductor tracks 16 on which the longitudinal element 30th is appropriate. The conductor tracks 16 are located on a flat conductor carrier 15 and form a current path. The longitudinal element 30th is about connections 32 , 33 conductive on these traces 16 attached, which is done for example via solder connections. A bow-shaped contact element 52 is with one of the conductor tracks 16 on the side of the connector 33 connected. The contact element also projects 52 over the longitudinal element 30th and stands over a melting element 53 in contact with this. It contacts the conductor track 16 in the area of the connection 32 not, but a force in the direction of the arrow acts on this end of the contact element 52 . This force can be achieved by preloading the contact elements 52 and / or external spring forces are generated. 9 shows this normal state of the overload protection device.

Erwärmt sich nun das Schmelzelement 53, wird es weich und gibt dem Druck des Kontaktelementes 52 nach. So kann das Kontaktelement 52 die Leiterbahn 16 im Bereich des Anschlusses 32 kontaktieren, wodurch es das Längselement 30 vollständig überspannt und eine Kurzschlussbrücke bildet. Dieser ausgelöste Zustand ist in 10 gezeigt.Now the melting element heats up 53 , it becomes soft and gives the pressure of the contact element 52 to. So the contact element 52 the conductor track 16 in the area of the connection 32 contact, making it the longitudinal element 30th completely spanned and forms a short circuit bridge. This triggered state is in 10th shown.

Die Ausführungsform der 9 und 10 kann dahingehend abgewandelt werden, dass das bügelförmige Kontaktelement 52 im Normalzustand im Bereich beider Anschlüsse 32, 33 keinen Kontakt zu den Leiterbahnen 16 hat. Im ausgelösten Zustand senkt es sich dann in Richtung Längselement 30 ab und kontaktiert die Leiterbahnen 16 im Bereich beider Anschlüsse 32, 33, um das Längselement 30 kurzuschließen. Auch verschiedene andere Abwandlungen sind möglich.The embodiment of the 9 and 10th can be modified so that the bow-shaped contact element 52 in the normal state in the area of both connections 32 , 33 no contact to the conductor tracks 16 Has. When triggered, it then lowers in the direction of the longitudinal element 30th and contacts the conductor tracks 16 in the area of both connections 32 , 33 to the longitudinal element 30th short circuit. Various other modifications are also possible.

Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Kontakt geöffnet wird, indem sich ein vorgespanntes oder federbelastetes Kontaktelement durch Auflösen einer thermosensitiven Verbindung löst, wenn die auf das Kontaktelement wirkende Kraft die Haltekraft der thermosensitiven Verbindung übersteigt. So kann der mögliche Stromfluss zu einem Längselement unterbrochen werden.It can further be provided that a contact is opened in that a prestressed or spring-loaded contact element is released by releasing a thermosensitive connection when the force acting on the contact element exceeds the holding force of the thermosensitive connection. The possible flow of current to a longitudinal element can be interrupted.

BezugszeichenlisteReference list

ÜberspannungsschutzvorrichtungSurge protection device 10,10'10.10 ' Pfadpath 11,1211.12 EingangsanschlussInput connector 1313 AusgangsanschlussOutput connector 1414 LeiterbahnenträgerConductor track carrier 1515 LeiterbahnConductor track 1616 Überspannungsschutzelement, GasableiterSurge protection element, gas arrester 2020th Überspannungsschutzelement, SuppressordiodeSurge protection element, suppressor diode 2121 Überspannungsschutzelement, VaristorSurge protection element, varistor 2222 Längselement, EntkopplungswiderstandLongitudinal element, decoupling resistance 30,3130.31 Anschluss connection 32,3332.33 AnschlussbereichConnection area 34,3534.35 Längselement, EntkopplungsinduktivitätSeries element, decoupling inductance 40,41,42,4340.41.42.43 ÜberlastschutzvorrichtungOverload protection device 50,50'50.50 ' KontaktelementContact element 51,5251.52 SchmelzelementMelting element 5353 KontaktklammerContact clip 5454

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102008022794 A1 [0007]DE 102008022794 A1 [0007]

Claims (10)

Überspannungsschutzvorrichtung (10;10'), aufweisend Eingangsanschlüsse (13), Ausgangsanschlüsse (14), wenigstens zwei Überspannungsschutzelemente (20;21;22) zur Bildung gestaffelter Schutzstufen und wenigstens ein Längselement (30;40), das zur Durchleitung eines Betriebsstroms einen Eingangsanschluss (13) und einen Ausgangsanschluss (14) elektrisch verbindet, wobei ein erstes Überspannungsschutzelement (20;21;22) zur Bildung einer ersten Schutzstufe eingangsseitig vor dem Längselement (30;40) an zwei Eingangsanschlüssen (13) angeschlossen ist, und ein zweites Überspannungsschutzelement (20;21;22) zur Bildung einer zweiten Schutzstufe ausgangsseitig hinter dem Längselement (30;40) an zwei Ausgangsanschlüssen (14) angeschlossen ist, und das wenigstens eine Längselement (30;40) zur Beeinflussung des Ansprechens der wenigstens zwei Überspannungsschutzelemente (20;21;22) im Überspannungsfall ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Längselement (30;40) mit einer thermischen Überlastschutzvorrichtung (50;50') versehen ist, welche dazu ausgebildet ist, bei Erreichen einer Auslösetemperatur den durch das Längselement (30;40) möglichen Stromfluss zu reduzieren.Surge protection device (10; 10 '), having input connections (13), output connections (14), at least two overvoltage protection elements (20; 21; 22) to form staggered protection levels and at least one longitudinal element (30; 40) which has an input connection for the passage of an operating current (13) and an output connection (14) electrically connects, a first overvoltage protection element (20; 21; 22) being connected to two input connections (13) on the input side in front of the longitudinal element (30; 40), and a second overvoltage protection element (20; 21; 22) to form a second protection stage on the output side behind the longitudinal element (30; 40) is connected to two output connections (14), and the at least one longitudinal element (30; 40) to influence the response of the at least two overvoltage protection elements (20 ; 21; 22) in the event of an overvoltage, characterized in that the at least one longitudinal element (30; 4th 0) is provided with a thermal overload protection device (50; 50 ') which is designed to reduce the current flow possible through the longitudinal element (30; 40) when a triggering temperature is reached. Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die thermische Überlastschutzvorrichtung (50;50') dazu ausgebildet ist, das Längselement (30;40) bei Erreichen einer Auslösetemperatur zu überbrücken und/oder den Stromzufluss zum Längselement (30;40) zu unterbrechen.Surge protection device after Claim 1 The thermal overload protection device (50; 50 ') is designed to bridge the longitudinal element (30; 40) when a triggering temperature is reached and / or to interrupt the current flow to the longitudinal element (30; 40). Überspannungsschutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die thermische Überlastschutzvorrichtung (50) ein Kontaktelement (51) aufweist, und bei Erreichen einer Auslösetemperatur eine Bewegung des Kontaktelementes (51) bewirkt wird, durch welche das Längselement (30;40) überbrückt und/oder der Stromzufluss zum Längselement (30;40) unterbrochen wird.Surge protection device after Claim 1 or 2nd , wherein the thermal overload protection device (50) has a contact element (51), and when a triggering temperature is reached, a movement of the contact element (51) is effected, by which the longitudinal element (30; 40) is bridged and / or the current supply to the longitudinal element (30; 40) is interrupted. Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das wenigstens eine Längselement (30;40) über Anschlüsse (32;33) elektrisch mit Leiterbahnen (16) eines Leiterbahnträgers (15) verbunden ist, die thermische Überlastschutzvorrichtung (50) ein Kontaktelement (52) aufweist, und bei Erreichen einer Auslösetemperatur eine Bewegung des Kontaktelementes (52) bewirkt wird, durch welche die Leiterbahnen (16) an den beiden Anschlüssen (32;33) über das Kontaktelement (52) elektrisch verbunden werden.Surge protection device according to one of the Claims 1 to 3rd , wherein the at least one longitudinal element (30; 40) is electrically connected to conductor tracks (16) of a conductor track carrier (15) via connections (32; 33), the thermal overload protection device (50) has a contact element (52), and when a tripping temperature is reached a movement of the contact element (52) is brought about, by means of which the conductor tracks (16) at the two connections (32; 33) are electrically connected via the contact element (52). Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4, wobei das Kontaktelement (51;52) vorgespannt montiert ist und/oder eine äußere Federkraft auf das Kontaktelement (51;52) wirkt.Surge protection device according to one of the Claims 3 and 4th , wherein the contact element (51; 52) is mounted pretensioned and / or an external spring force acts on the contact element (51; 52). Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Kontaktelement (51;52) über eine thermosensitive Verbindung an das Längselement (30;40) angebunden ist, und das Auflösen der thermosensitiven Verbindung eine Bewegung des Kontaktelementes (51;52) bewirkt.Surge protection device according to one of the Claims 3 to 5 , wherein the contact element (51; 52) is connected to the longitudinal element (30; 40) via a thermosensitive connection, and the dissolution of the thermosensitive connection causes the contact element (51; 52) to move. Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die thermische Überlastschutzvorrichtung (50;50') dazu ausgebildet ist, bei Erreichen einer Auslösetemperatur dauerhaft oder temporär das Längselement (30;40) zu überbrücken und/oder den Stromzufluss zum Längselement (30;40) zu unterbrechen.Surge protection device according to one of the Claims 1 to 6 The thermal overload protection device (50; 50 ') is designed to bridge the longitudinal element (30; 40) permanently or temporarily when a triggering temperature is reached and / or to interrupt the current flow to the longitudinal element (30; 40). Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das Kontaktelement (51;52) wenigstens teilweise aus einem Formgedächtnismaterial gebildet ist.Surge protection device according to one of the Claims 3 to 7 , wherein the contact element (51; 52) is at least partially formed from a shape memory material. Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei mehrere Längselemente (30;40) vorgesehen sind, die mit einer jeweiligen thermischen Überlastschutzvorrichtung (50;50') versehen sind.Surge protection device according to one of the Claims 1 to 8th , wherein a plurality of longitudinal elements (30; 40) are provided which are provided with a respective thermal overload protection device (50; 50 '). Überspannungsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei wenigstens ein Überspannungsschutzelement (20;21;22) mit einer thermischen Überlastschutzvorrichtung versehen ist, welche dazu ausgebildet ist, das Überspannungsschutzelement (20;21;22) bei Erreichen einer Auslösetemperatur zu überbrücken und/oder den Stromzufluss zum Überspannungsschutzelement (20;21;22) zu unterbrechen.Surge protection device according to one of the Claims 1 to 9 , wherein at least one overvoltage protection element (20; 21; 22) is provided with a thermal overload protection device which is designed to bridge the overvoltage protection element (20; 21; 22) when a tripping temperature is reached and / or the current flow to the overvoltage protection element (20; 21 ; 22) to interrupt.
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