DE3029031C2 - Apparat zum Reduzieren elektrischer Störspannungen in elektrischen Leitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Apparat zum Reduzieren elektrischer Störspannungen in elektrischen Leitungen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein Apparat der genannten Art ist dazu bestimmt, schädliche Überspannungen, wie sie z, B, bei atmosphärischen Gewittern, beim Zu- und Abschalten von Blindleistungskompensations-Kondensatoren, bei Kurzschlüssen, bei Kernexplosionen usw. auftreten können, von Stromverbrauchern mit empfindlichen elektrischen Bauteilen, wie insbesondere Halbleitern, fernzuhalten oder zumindest auf ein tolerierbares Maß zu reduzieren.

Überspannungsableiter für verschiedene Betriebsspannungen und verschiedene Ableiterstromstärken sind seit einiger Zeit bekannt Sie weisen z. B. eine mit Edelgas gefüllte elektrische Entladungsstrecke oder/ und einen spannungsabhängigen elektrischen Widerstand mit nichtlinearer Strom/Spannungs-Charakteristik auf. Von mehreren Herstellern werden auch passende Halter angeboten, die einen oder mehrere Überspannungsableiter aufnehmen und Anschlußklemmen für externe elektrische Leiter aufweisen. Diese bekannten Halter haben unterschiedliche Ausbildungsformen, die

ίο auch unterschiedliche Anen ihrer Befestigung und ihres Anschließens an die externen Leiter verlangen.

In der Praxis ergibt sich oft die Notwendigkeit, Apparate der eingangs genannten Art in einem Schaltkasten zusammen mit üblichen Verbindungs-, Abzweig- und Erdungsklemmen zu montieren. Dies ist mit den vorstehend erwähnten Haltern für die Überspannungsableiter verhältnismäßig kompliziert weil unterschiedliche mechanische Befestigungen vorzusehen sind, und führt auch leicht zu unvorteilhaften Installationen, bei denen zu wenig berücksichtigt ist daß für die Erzielung eines einwandfreien Schutzes gegen Störspannungen, insbesondere Überspannungen, keine ungeschützten elektrischen Leiter in der Nähe und parallel der geschützten Leitungen geführt sein dürfen.

Aus dem DE-GM 76 36 452 ist allerdings ein Apparat der eingangs genannten Art bekannt-der mittels seiner metallischen Klemmvorrichtungen an einer Leiterschiene befestigbar ist, wobei diese Leiierschiene mit einem der Anschlußenden des Überspannungsabieiters in elektrische Verbindung gelangt Hierdurch sind die vorstehend geschilderten Nachteile teilweise behoben.

Aus der CH 4 22 130 ist ferner bekannt, mehrere Überspannungsableiter in einem Einschubstecker anzuordnen, der mit den Anschlußenden der Überspannungsableiter verbundene, von außen zugängliche Kontaktelemente aufweist welche beim Einführen des Einschubsteckers in ein passendes Gehäuse mit Kontaktschienen zum Anschließen externer elektrischer Leiter in Berührung treten. Die P?» 23 IS 568 offenbart einen

Stecker mit einem ein Paar Überspannungsableiter enthaltenden Gehäuse und mit mehreren Steckerstificn, die mit den Anschlußenden der Überspannungsableiter verbunden und zum Einstecken in entsprechende Buchsen einer Steckdose bestimmt sind. Weder der CH- noch der FR-Druckschrift ist der Gedanke entnehmbar, den Apparat mit einer metallischen Klemmvorrichtung zum Befestigen des Apparates an einer Schutzerdungsleiicr-Sammelschiene zu versehen und die Klemmvorrichtung mit einem Anschlußende der Überspannungsableiter elektrisch zu verbinden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Apparat der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine noch einfachere Montage desselben in Installationen mit üblichen Reihenklemmen ermöglicht und die Schutzwirkung gegen Störspannungen weiter verbessert ist.

Diese Aufgabe ist mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definierten Merkmalen gelöst.

Da erfindungsgemäß die Klemmvorrichtung zum Befestigen des Apparates an einer genormten Tragschiene für elektrische Reihenklemmen ausgebildet ist, kann in vorteilhafter Weise eine solche genormte Tragschiene sowohl als mechanischer Träger von üblichen Rcihcnklemmen und von erfindungsgemäßen Apparaten zum Reduzieren von Störspannungen wie auch als Schutzcrdungsleiter für die Überspannungsableiter dieser Apparate dienen, wodurch eine noch einfachere Montage als bisher ermöglicht ist. Eine verbesserte Ableitung von

störenden Überspannungen wird bei der Ausführungsart nach Anspruch 1 dadurch erreicht, daß mittels des Einschubsteckers der Überspannungsableiter in eine räumliche Lage zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktstück gebracht wird, wodurch für die abzuführenden Überspannungen kurze Ableitstrecken mit verhältnismäßig niedriger Induktivität resultieren und Verzögerungen der Überspaniiungsableitung möglichst weitgehend vermieden sind.

Diese und weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Apparates und der in den abhängigen Ansprüchen definierten Weiterbildungen desselben gehen deutlicher aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervor.

F i g. I zeigt einen Apparat gemäß der Erfindung im Schnitt nach der Linie 1-1 in F i g. 4;

F i g. 2 stellt einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. T dar;

F i g. 3 ist ein analoger Querschnitt nach der Linie 3-3 in F i g. 1 und

F i g. 4 zeigt den gleichen Apparat in Draufsicht und teils im horizontalen Schnitt im Bereich einer Anschlußklemme, wobei der den Überspannungsableiter aufweisende Einschubstecker weggelassen ist.

Der in F i g. 1 bis 4 veranschaulichte Apparat ist im einzelnen wie folgt ausgebildet: Ein Isoliergehäuse 10 weist eine oben offene Ausnehmung 11 auf, die zur Aufnahme eines Einschubsteckers 12 dient, der lediglich in F i g. 1 dargestellt ist Der Einschubstecker 12 weist an seinem einen Ende einen aus Isoliermaterial bestehenden Griffteil 13 und am entgegengesetzten Ende einen Isolierkörper 14 auf, welche Teile durch zwei einander entgegengesetzt gegenüberliegende Metallschienen 15 verbunden sind. Zwischen diesen Metallschiencn 15 befindet sich ein elektrischer Überspannungsableiter 16 in Form einer Gasentladungsröhre, die mit einem Edelgasgcmisch unter schwachem Druck gefüllt ist und zwei in geringem Abstand voneinander angeordnete Metallelektroden mit die Elektronenemission fördernden Überzügen enthält. Jede der genannten Elektroden ist mit einer der Metallschienen 15 elektrisch leitend verbunden. In den Isolierkörper 14 ist ein zweiter Überspannungsableiter 17 in Form eines spannungsabhängigen elektrischen Zinkoxyd-Widersiandes (Varistor) eingebettet, dessen Anschlußenden ebenfalls mit den Melallschienen J5 verbunden sind. Ein solcher Zinkoxyd-Widerstand weist eine nicht-lineare Strom/Spannungs-Kcnnlinie auf. Solange die über dem Widerstand liegende Spannung geringer als ein bestimmter Schwellenwert ist, ist der ohmsche Widerstand sehr hoch. Steigt aber die Spannung über den Schwellenwert, so wird der ohmsche Widerstand rasch sehr niedrig.

Die Ausnehmung 11 ist auf ihrer einen Seite durch ein massives Kontaktstück 20 begrenzt, mit welchem eine der Metallschienen !5 des Einschubsteckers 12 kontaktiert, wenn letzterer in die Ausnehmung 11 eingeschoben ist, wie Fig. 1 zeigt. Das Kontaktstück 20 besteht zusammen mit einem Fuß 21 aus einem einzigen Stück Metall, wie man besonders deutlich in Fig.2 erkennen kann. Das Isoliergehäuse 10 und der metallene Fuß 21 sind ium Aufsetzen auf die Flansche einer Schützer» dungsleiter-Sammelschiene 22 mit einem Profil gemäß DlN 46 277/1 ausgebildet Eine solche Sammelschiene hat einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit einwärts vorspringenden Flanschen, die in verschiedenen Ebenen parallel zum U-Steg liegen. Das den Fuß 21 und das Kontaktstück 20 bildende Metallstück weist eine durchgehende Bohrung auf, die von einem Schraubenbolzen 23 durchsetzt ist Der Gewindeteil 24 des Schraubenbolzens 23 greift in eine Gewindebohrung 25 eines aus Metall bestehenden Druckstückes 26 ein, das dazu bestimmt ist, die beiden Flansche der Sammelschiene 22 zu untergreifen. Der Schraubenbolzen 23 ist oben mit einem Kopf 27 versehen, der gestattet den Schraubenbolzen mittels eines Schraubenziehers, der durch eine öffnung 28 des Isoliergehäuses 10 gesteckt wird, zu drehen. Mit Hilfe des Schraubenbolzens 23 ist das Druckstück 26 mit dem Fuß 21 verbunden, und durch Drehen des Schraubenbolzens 23 im einen oder anderen Drehsinn läßt sich das Druckstück in Richtung gegen den Fuß 21 oder von demselben weg bewegen, um den Apparat an den Flanschen der Sammelschiene 22 festzuklemmen oder von den Flanschen zu lösen.

An der dem Kontaktstück 20 gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung 11 ist im Isoliergehäuse ein metallischer Kontaktsteg 30 eingelassen, an dessen beiden Endpartien je eine Anschlußklemme 31 bzw. 32 für externe elektrische Leiter ausgebildet ist. Zu diesem Zweck sind zumindest die Endpartien t.t$ Kontaktsteges 30 hohl, um das Einführen von je mindeitens einem Leiter zu ermöglichen. Wie in F i g. 3 ersichtlich ist, weist jede der Anschlußklemmen 31 und 32 in bekannter Weise eine Klemmschraube 33 und einen Klemmbügel 34 auf, wobei jeweils ein Schenkel des Klemmbügels 34 am Kopf der Klemmschraube 33 anliegt und der andere Schenkel in die Öffnung des Kontaktsteges 30 hineinragt und am dortigen Ende der Klemmschraube anliegt, damit die Klemmschraube nicht direkt, so/idern mittels des zuletzt genannten Schenkels des Klemmbügels auf den festgeklemmten elektrischen Leiter drückt Die Klemmschrauben 33 sind je mit Hilfe eines Schraubenziehers betätigbar, der durch eine öffnung 35 bzw. 36 des Isoliergehäuses 10 eingeführt werden kann (F i g. 3). Das Isoliergehäuse 10 weist trichterartig geformte Einführungsöffnungen 37 und 38 auf, die ein erleichtertes Einführen der festzuklemmenden elektrischen Leiter in die Anschlußklemmen 31 und 32 gestatten. Der Kantaktsteg 30 bildet eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Anschlußklemmen 31 und 32, und er ist an seiner der Ausnehmung 11 zugewandten Seite mit der Mittelpartie einer metallischen Blattfeder 39 (Fig. 1 und 3) verbunden, die dazu bestimmt ist, mit einer der Metallschienen 15 des Einschubsteckers 12 zu kontaktieren und die andere Metallschiene 15 des Einschubsteckers 12 an das Kontaktstück 20 anzupressen.

Wenn der Einschubstecker 12, wie in Fig. 1 dargestellt, in die Ausnehmung U des Isoliergehäuses 10 eingeschoben ist stehen die Elektroden des Überspannungsableiter 16 wie auch die Anschlußenden des in den Isolierkörper 1* eingebetteten Varistors 17 über die Metallschienen 15 einersehs mit der Kontaktfeder 39, den,: Koiitäktsteg 30 und den Anschlußklemmen 31 und 32 und anderseits mit dem Kontaktstück 20, dem Fuß 21. dem Schraubenbolzen 23 und dem Druckstüc¹* 26 in elektrisch leitender Verbindung.

Zum Gebrauch des beschriebenen Apparates wird er auf die Schutzerdun^sleiter-Sammelschiene 22 aufgesetzt und mit Hilfe des Druckstückes 26 und des Schraubenbolzens 23 an den Flanschen der Sammelschiene festgeklemmt, wie insbesondere F i g. 2 zeigt. Dadurch werden die eine Elektrode des Überspannungsabieiters 16 und das eine Anschlußende des Varistors 17 automatisch mit der SchutzTdungsleiter-Sammelschiene 22 elektrisch verbunden. Diese Verbindung ist in vorteilhafter Weise verhältnismäßig niederohmig und induktivitätsarm, weil die miteinander kontaktierenden Fla-

chen des Kontaktstückes 20 und der anliegenden Metallschiene 15 des Einschubsteckers 12 relativ groß sind, das Kontaktstück 20 und der Fuß 21 relativ große Querschnitte haben und kurze Stromflußwege gegeben sind. Eine der Anschlußklemmen 31 und 32 wird mittels eines externen elektrischen Leiters mit einem Stromverteilnetz verbunden und dient demzufolge als Eingangsklemme. Die andere der Anschlußklemmen 31 und 32 wird mittels eines elektrischen Leiters mit einem gegen Überspannungen zu schützenden Stromverbraucher verbunden und dient demzufolge als Ausgangsklemme. Der Rückieiter vom Stromverbraucher zum Stromverteilnetz kann entweder direkt oder ebenfalls über die Anschlußklemmen eines gleichen Apparates geführt sein, wie er in den F i g. 1 bis 4 dargestellt und mit Bezug darauf vorstehend beschrieben ist. je nachdem, ob der Stromverbraucher selbst ungeerdet oder geerdet ist. Für die Speisung eines gegen Überspannungen zu schützenden dreiphasigen Stromverbrauchers wird für jede Phasenleitung ein Apparat der beschriebenen Ausbildung verwendet. Wenn zwei oder mehr Apparate der beschriebenen Art Verwendung finden, so können alle diese Apparate selbstverständlich auf einer und derselben Schutzerdungsleiter-Sammelschiene 22 angeordnet und festgeklemmt werden.

Ein besonderer Vorteil ist, daß die Schutzerdungsleiter-Sammelschiene 22 zugleich auch als Träger von elektrischen Reihenklemmen, Erdungsklemmen usw. dienen kann, welche zum Befestigen auf einer Tragschiene mit einem Profil nach DIN 46 277/1 ausgebildet sind. So ist es möglich, Überspannungsschutz-Apparate der beschriebenen Art und handelsübliche Reihenklemmen und Erdungsklemmen unmittelbar nebeneinander und in beliebiger Reihenfolge auf der Sammelschiene 22 anzubringen, wie es für eine übersichtliche und kurze externe Verdrahtung am zweckmäßigsten ist Unerwünschte und schädliche Koppelungen induktiver und kapazitiver Art zwischen geschützten und ungeschützten Leitungen wie auch zu hohe Ableitwiderstände können dadurch vermieden werden. Weiter erleichtert die einheitliche Befestigungsart sowohl der Überspannungsschutz-Apparate als auch der Reihen- und Erdungsklemmen die Montage dieser Teile und das Projektieren und Fertigen von kompakten und platzsparenden Installationen. Wenn die Überspannungsableiter 16 und 17 infolge zu hoher Strombelastung beim Auftreten von starken Überspannungen unbrauchbar werden sollten, so kann in einfacher Weise der ganze Einschubstekker 12 am Griffteil 53 herausgezogen und durch einen neuen Einschu^stecker gleicher Ausbildung ersetzt werden.

Bei einer nicht dargestellten Ausführungsvariante des mit Bezugnahme auf die F i g. 1 bis 4 beschriebenen Apparates ist die Kontaktfeder 39 nicht an dem die beiden Anschlußklemmen 31 und 32 miteinander verbindenden Kontaktsteg 30, sondern an dem mit dem Fuß 21 vereinigten Kontaktstück 20 befestigt Bei einer weiteren Ausfühningsvariante kann sowohl am Kontaktsteg 30 als auch am Kontaktstück 20 je eine Kontaktfeder 39 angeordnet sein, so daß jede Metallschiene 15 des Einschubsteckers 12 mit einer dieser Federn kontaktiert.

In weiterer vorteilhafter (nicht dargestellter) Abänderung des beschriebenen Ausführungsbeispieles kann der Apparat zusätzlich mit einem zweiten Einschubstecker 12 und einem weiteren Paar Anschlußklemmen 31, 32 versehen sein. Die Anordnung ist dabei zweckmäßig so getroffen, daß der zweite Einschubstecker 12 in F i g. 1 rechts des Kontaktstück« 20 liegt und mit diesem kontaktiert, wobei vorzugsweise der Apparat symmetrisch in bezug auf eine die Längsachse des Schraubenbolzen* 23 enthaltende Ebene ausgebildet ist, die in F i g. 1 senkrecht zur Zeichnungsebene steht. Diese Ausgestaltung des Apparates erlaubt in besonders platzsparender Weise, zwei elektrische Leiter, z. B. Hin- und Rückleiter der Speiseleitung eines Stromverbrauchers, unabhängig voneinander gegen Überspannungen zu schützen.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel kann auch so ausgebildet sein, daß das Isoliergehäuse 10 und der metallische Fuß 21 auf eine Schutzerdungs-Sammelschicne mit einem Profil gemäß DIN 46 277/2 oder 46 277/3 oder mit einem Profil gemäß der europäischen Norm EN 50 022 aufsetzbar und mit Hilfe eines dazu passenden Druckstückes festklemmbar sind. Bei den Schutzerdungs-Sammelschienen gemäß den drei zuletzt genannten Normen stehen zwei Flansche in Richtung nach außen von den U-Schenkeln ab.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Apparat zum Reduzieren elektrischer Störspannungen in elektrischen Leitungen, mit mindestens einem in einem !soüergehäuse angeordneten Überspannungsableiter, einer metallischen Klemmvorrichtung zum Befestigen des Apparates an einer Sammelschiene und mit wenigstens einem Anschlußorgan für mindestens einen elektrischen Leiter der zu schützenden Leitung, wobei die Klemmvorrichtung einen an der Sammelschiene abstützbaren Fuß und ein mit diesem durch einen Schraubenbolzen verstellbar verbundenes Druckstück aufweist und wobei eines der Anschlußenden des Überspannungsableiter mit dem Fuß der Klemmvorrichtung und das andere mit dem Anschlußorgan elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung (21,26) zum Befestigen des Apparates an einer im Querschnitt abgewinkelten, genormten Tragschiene (22) für elektrische Reihenklemmen ausgebildet ist, daß der Überspannungsableiter (16,17) ein Bestandteil eines Einschubsteckers (12) mit zwei an entgegengesetzten Außenseiten angeordneten Kontaktelementen (15) ist, die je mit einem der Ans.chlußenden des Überspannungsableiters (16,17) verbunden sind, und daß an einem mit dem Fuß (21) der Klemmvorrichtung (21, 26) verbundenen ersten Kontaktstück (20) und/ oder an einem mit dem Anschlußorgan (31,32) verbundenen zweiten Kontaktstück (30) eine Kontaktfeder (39) befestigt i« und c>r Einschubstecker (12) zwischen die Kontaktfedern (39) bzw. zwischen die Kontaktfeder (39) und eines d^r Kontaktstücke (20, 30) herausnehmbar eingeschoben ist, wobei die Kontaktelemente (15) des Einschubsteckers (12) mit den genannten Teilen (20,30,39) kontaktieren.

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits der Fuß (21) der Klemmvorrichtung (21,26) und das erste Kontaktstück (20) und andererseits das Anschlußorgan (31, 32) und das zweite Kontaktstück (30) einstückig ausgebildet sind, und daß die Kontaktelemente (15) des Einschubsteckers (12) die Kontaktfedern (39) bzw. die Kontaktfeder (39) und eines der Kontaktstücke (20, 30) verhältnismäßig großflächig berühren.

3. Apparat nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kontaktstück (30) einen elektrischen Verbindungssteg zwischen einem Eingangs- und einem Ausgangs-Anschlußorgan (31, 32) bildet.