DE2917256C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzeinrichtung für elektronische Geräte, z. B. Meßgeräte oder Baugruppen für elektronische Steuerungs- und Regeleinrichtungen, mit einer dem Gerät vorgeschalteten Reihenschaltung aus einer Sicherung und einem Widerstand und mit einer zwischen der Sicherung und dem Gerät parallel zu diesem angeordneten Begrenzerdiode, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch eine ähnliche, aber nicht gattungsgemäße Überspannungs­ schutzeinrichtung nach der GB-PS 14 86 448 ist es bekannt, parallel zur einer bipolaren Begrenzerdiodenanordnung einen Dreielektroden-Überspannungsableiter zu schalten. Die schnell reagierende Begrenzerdiodenanordnung übernimmt den sofortigen Schutz der angeschlossenen elektronischen Geräte, wogegen die etwas später zündende Überspannungsableiteranordnung auch einen Teil der durch die Begrenzerdioden fließenden Ströme ableiten soll, dies auch bei längerem Betrieb. Gemäß dem Ausführungs­ beispiel nach Fig. 3 können zusätzlich in den Zuleitungen zur Überspannungsableiteranordnung schmelzsicherungsähnliche, auf Übertemperatur ansprechende Trennschalter vorgesehen sein. Gemäß Fig. 4 der genannten GB-PS sind anstelle dieser Trennschalter zwischen den beiden Polen der Überspannungs­ ableiteranordnung und der Begrenzerdiodenanordnung jeweils strombegrenzende Widerstände vorgesehen.

Aus der DE-AS 18 16 553 ist eine Überspannungsschutzeinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei der sich die Forderung nach einem besonderen Schutz daraus ergibt, daß die Verbraucher oder Meßwertgeber in explosionsgefährdeten Räumen liegen. Die zur Spannungsbegrenzung dienenden Dioden sollen dabei durch vorgeschaltete Feinsicherungen gegen unzulässige Erwärmung geschützt sein.

In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß der Schutz durch die Sicherung nicht immer ausreicht, wenn die Größe und Überspannungen in einem weiten Bereich schwanken kann.

Deshalb sucht die Erfindung einen Schutz gegen eine Zerstörung der Überspannungsschutz­ einrichtung, die ihrerseits zu schwerwiegenden Konse­ quenzen führen kann, insbesondere dann, wenn die zu schützenden elektronischen Geräte zur Steuerung und Regelung oder Begrenzung sicherheitstechnisch wichtiger Einrichtungen dienen, zum Beispiel zu den Schutzein­ richtungen eines Kernkraftwerkes gehören.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß der Begrenzer­ diode ein Thermoschalter zugeordnet ist, der die Be­ grenzerdiode bei unzulässig erhöhter Temperatur kurz­ schließt. Hier wird mit dem Thermoschalter der Fall er­ faßt, daß eine Überspannung geringer Größe, z. B. vom zwei- oder dreifachen der normalen Betriebsspannung, für längere Zeit ansteht und damit die zur Spannungs­ begrenzung vorgesehene Begrenzerdiode überlastet, während die Sicherung wegen des relativ kleines Stromes nicht rechtzeitig anspricht. In diesem Fall wird die Begrenzerdiode kurzgeschlossen, bevor durch unzulässig erhöhte Temperaturen Schäden eintreten können. Der Kurz­ schluß bringt dann die Sicherung zum Ansprechen.

Die Erfindung wird vorteilhaft so verwirklicht, daß Begrenzerdiode und Thermoschalter als auswechselbare Einheit zusammengefaßt sind. Zum Zwecke der Auswechsel­ barkeit kann die Einheit zum Beispiel mit Steckkontakten versehen sein. Darüber hinaus ist die einheitliche Aus­ wechselkraft aber auch dadurch gegeben, daß nur zwei Anschlüsse der mechanisch vereinigten, z. B. in einem Gießharzblock angeordneten oder mit gemeinsamen Trag­ blechen versehenen Elemente vorhanden sind.

Als Grundlage für einen Begrenzerdiode und Thermo­ schalter vereinigenden Aufbau eignet sich besonders das gemeinsame Tragblech einer bipolaren Begrenzerdioden­ anordnung, das die Temperatur der Begrenzerdioden auf­ nimmt und an den Thermoschalter weiterleitet. Das Trag­ blech bietet darüber hinaus die für den "Zusammenbau" geeignete mechanische Festigkeit. Die Auslösetemperatur beträgt vorzugsweise 100°C, weil dann noch keine Be­ schädigung der Bauteile auf der Schutzeinrichtung und der zur Isolierung eingesetzten Werkstoffe, insbesondere von Kunstharzen, zu erwarten ist.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrie­ ben, das in der Figur als Schaltplan dargestellt ist.

Die zu schützende Elektronik 1 ist ein Überwachungs­ stromkreis für einen Kernreaktor und in einem Gehäuse 2 angeordnet, an das eine Meßleitung 3 mit den beiden Polen 4 und 5 angeschlossen ist. Der Pol 5 kann Erd­ potential aufweisen, wie bei 6 dargestellt ist.

Zum Schutz gegen eine Störspannung, die bei 8 symboli­ siert ist, dient ein Schutzbaustein 10, der in den Pol 4 der Meßleitung 3 eingeschaltet wird. Die zugehörigen Anschlußklemmen sind mit 11 und 12 bezeichnet. Eine weitere Anschlußklemme 13 ist mit dem Pol 5 verbunden. Diese Verbindung kann auch innerhalb der Elektronik 1 liegen.

Der Schutzbaustein 10 umfaßt eine Reihenschaltung aus einer Schmelzsicherung 15 mit einem Nennstrom von 0,1 Amp´re in mittelträger Ausführung und einem zur Strom­ begrenzung dienenden Widerstand 16 von 33 Ohm.

Parallel zu der zu schützenden Elektronik 1 liegt eine bipolare Diodenschaltung 17 als Begrenzerdiode. Ihre beiden gegeneinander geschalteten Dioden 18 und 19 haben als Ansprechspannung einen Schwellwert von 36 V. Sie besitzen ein gemeinsames Tragblech, das in der Figur bei 20 angedeutet ist. An diesem Trag­ blech sitzt ein Thermoschalter 21, der z. B. als Bi­ metallschalter ausgebildet und im Normalfall geöffnet ist.

Erwärmt sich das Tragblech 20 beim Ansprechen der Dioden, ohne daß die Sicherung 15 den Stromkreis unter­ bricht, weil der Strom höchstens den doppelten Nenn­ wert erreicht, so schließt der Thermoschalter 21 dann, wenn das gemeinsame Tragblech 20 wärmer als 100°C wird. Dadurch kommt ein Kurzschluß zwischen den Polen 4 und 5 der Meßleitung 3 zustande, der die Sicherung 15 mit Sicherheit zum Ansprechen bringt. Jedenfalls ist vermieden, daß mit der Überlastung der Begrenzer­ diode 17 ein Schaden an der Meßleitung 3 und/oder der Elektronik 1 entsteht.

Durch die gestrichelte Linie 23 ist dargestellt, daß die Begrenzerdiode 17 und der Thermoschalter 21 ein gemeinsamer Bauteil sind, der mit zwei Anschlußkon­ takten 24 und 25 auswechselbar in dem Schutzbaustein 10 angebracht ist.

Claims (4)

1. Überspannungsschutzeinrichtung für elektronische Geräte, z. B. Meßgeräte oder Baugruppen für elektronische Steuerungs- und Regeleinrichtungen, mit einer dem Gerät vorgeschalteten Reihenschaltung aus einer Sicherung und einem Widerstand und mit einer zwischen der Siche­ rung und dem Gerät parallel zu diesem angeordneten Begrenzerdiode, dadurch gekennzeich­ net, daß der Begrenzerdiode (17) ein Thermoschalter (21) zugeordnet ist, der die Begrenzerdiode (17) bei unzulässig erhöhter Temperatur kurzschließt.

2. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Begrenzerdiode (17) und Thermoschalter (21) als aus­ wechselbare Einheit (23) zusammengefaßt sind.

3. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer bipolaren Begrenzerdiodenanordnung mit einem gemeinsamen Tragblech, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Thermoschalter (21) an dem Tragblech (20) angeordnet ist und bei einem Ansteigen von dessen Temperatur über einen Grenzwert auslöst.

4. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert 80 bis 150°C beträgt.