DE3109883A1

DE3109883A1 - Ueberspannungsschutzgeraet fuer elektrische anlagen, insbesondere fuer elektronische mess-, steuer- und regelanlagen

Info

Publication number: DE3109883A1
Application number: DE19813109883
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 5750 Menden Dickmann
Original assignee: Obo Bettermann OHG
Current assignee: Obo Bettermann OHG
Priority date: 1981-03-14
Filing date: 1981-03-14
Publication date: 1982-09-23
Also published as: CH655620B; DE3109883C2; SE8201412L; SE447856B

Description

gberspannungsschutzgerät für elektrische Anlagen,
insbesondere für elektronische Meß-, Steuer- und Regelanlagen Die Erfindung betrifft eine überspennungsschutzschaltung fUr elektrische Anlagen, insbesondere fUr elektronische MeB-, Steuer- und Regelanlagen, mit einem spannungsabhängigen Widerstand, insbesondere einem Varistor, wobei die bei atmosphärischen Störungen an Aderpaaren auftretenden Strom- oder Spannungsstöße begrenzt sind.
Derartige Uberspannungaschutzechaltungen bzw. UberspunnungeschutzgerSte werden beispielsweise bei MSR-Anlagen eingesetzt, um diese gegen die bei atmosphärischen Störungen, insbesondere bei Geiittern, an Aderpearen euftretenden Strom-oder Spannungsstöße auf für elektrische Verbraucher ungefährliche Werte zu begrenzen.
Bekannt ist hierfür die Veruendung von Gasableitern (edelgasgefüllten Funkenstrecken). Diese haben jedoch den Nachteil, daß sie zumindest bei wenig steilen Spannungsanstiegen relativ langsam ansprechen. Bei schnellen Spannungsanstiegen sprechen sie zwar sehr schnell an, jedoch mit einem hohen Zündverzug, so daß eine für elektronische Schaltungen unzulSosig hohe Stoßapannung Zerstörungen enrichten kann.
Dieser Nachteil wird in der DE-AS 23 55 421 dadurch vermieden, daß dem Gasableiter, der zwischen die einzelnen Adern geschaltet ist, ein Varistor parallel geschaltet wird. Bei encrgieschwochen Störungen übernimmt der Varistor allein die Schutzfunktion. Bei energiereichen Störungen übernimmt cr einleitend die Ableitung, bis er dann durch den mit Zeitverzug ansprechenden Gasableiter entlastet wird. Nach dem Ansprechen des Gasableiters bricht dann jedoch die Betriebsspannung auf die sog. Bogenbrennspannung des Gassbleiters zusammen. Die ist ableitersbhängig ca. 10 bis 25 V. Bei allen Geräten, die eine höhere Betricbasponnung benötigen wird dies als Spannungaunterbrechung erkannt. Eine Aufrechterhaltung des einwandfreien Betriebes ist während der Dauer der Störung nicht gegeben. Es ist also wic vor beschrieben bekannt, nachgeschaltete Verbraucher vor Quer-und Kopplungaspannungen, die bei atmosphrischen Entladungen auf den Kabeln auftreten, zu schützen. Dabei sind Querspannungen die Spannungen, die zwischen den einzelnen Adern eines Kabels auftreten und Kopplungsspannungen die Spannungen, die zwischen einer Ader und der Gerstemasse bzw. Abschirmung des Kabels auftreten.
Jedoch ist ein einwandfreier Betrieb während der Dauer der Störungen nicht gewshrleistet.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Überspannungsschutzschaltung bzw. ein OberspannungsschutzgerMt zu schaffen, bei der bzw. bei dem die bei atmosphärischen Störungen auf Aderpasren auftretenden Strom- oder SpannungsstöBe auf für elektrische Uerbraucher ungefährliche Werte begrenzt, wobei aber gleichzeitig dafür gesorgt ist, daß die Betriebsapunnung in keinem Störungsfall den für die Aufrechterhaltung der Arbeitsweise des elektrischen Gerste notwendigen Wert unterschreitet.
Die Erfindung schlagt zur Lösung dieser Aufgabe vor, daß zwischen die beiden Adernpaare eines Kabels ein Varistor geschaltet ist und beide Adern über Je einen weiteren Variator an Masse bzw. Erde gelegt sind.
Von Vorteil ist dabei, daß als Varistoren hochbelsatbare Zinkoxidv@ristoren mit einer Stoßbelastberkeit von mindestens 40 kA eingesetzt sind.
Es wird aleo ein Zinkoxidvaristor zwischen die beiden Adern eines zusammengehörigen Kabels geschaltet, während ein zweiter und dritter Zinkoxidvaristor von je einer Ader zur Masse oder Erde des Gerätes gelegt ist.
Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist, daß bei einem Strom-bzw. SpannungaatoB auf beide Adern eine Ableitung der Strom-oder Spannungsstöße über die jeder Ader zugeordneten Veristoren, die an Masse oder Erde des Gerätes gelegt sind, erfolgt. Da zwischen den Adern des Kabels kein Potentialgefelle auftritt, ist der die Adern verbindende Varistor dabei nicht beansprucht. Bei Strom-oder Spannungsstößen auf eine der. beiden Kabeladern erfolgt die Ableitung einerseits über den die beiden Adern verbindenden Varistor und andererasite über den weiteren an Messe oder Erds des GerZtes gelegten Varistor, der mit der Ader verbunden ist, die den Strom- oder SpannungsstoB aufnimmt. Die Betriebsspannung ist in beiden Fällen aufrechterhalten, da die Varistoren die Spannung nicht unter die Betriebsspannung begrenzen können.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Rusführungsbei spieles weiter erläutert.
Die Figur zeigt ein schematisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzschaltung.
Zwischen die beiden Adern a,b eines zusammengehörigen Kabels ist ein Zinkoxidvaristor V1 geschaltet. Die Ader 5 ist weiter über einen Zinkoxidvsristor V2 an Masse bzw. Erde eines elektrischen Gerätes gelegt.
Die Ader b ist ebenfalls Ober einen Zinkoxidvaristor V3 an Masse bzw. Erde gelegt. Die Endpunkte x,y der Kabeladern führen zu dem mit der entsprechenden Betriebsspannung zu versorgenden Gerät. Das Gerbt wird über die Kebeladern a,b mit einer bestimmten Betriebsspannung, beiepieleueiee 100 V. versorgt. Tritt nun beispielsweise ein Spannungsetoß phasengleich auf die Adern a und b, so erfolgt die Ableitung der schädlichen Spannungen über die Varistoren V2 und V3, da bei dem Varistor Ei kein Potentialgefälle vorhenden ist.
Trifft ein Spennungsstoß beispielsweise nur auf die Ader a, so erfolgt die Ableitung der schädlichen Spannungsspitzen sowohl über den Varistor V1 als auch über den Varistor Vz, weil wegen des Spennungagefälles zwischen der Ader a und der Ader b der Varistor V1wirksam werden kann, während der Varistor V2 ohnehin wirksam ist.
Analoges gilt für den Fall, daß nur die Ader b einen Spannungsstoß aufnehmen muß. Die Varistoren lassen die notwendige Betriebsspannung, zum Beispiel 100 V, ohne weiteres durch, so daß der Betrieb des an die Punkte x, y angeklemmten Gerätes gewährleistet ist. Es werden also einerseits bei suftretenden Strom- oder Spannungsstößen diese auf für elektrische Verbraucher ungefährliche Wertc begrenzt, wobei andererseits die Betriebsspannung in keinem Stdrungafall den für die Aufrechterhaltung der Arbeitsweise des elektrischen Gerätes notwendigen Wert unterschreitet.
Alle neuen, einer Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmala werden als erfindungawesentlich angesehen.
Leerseite

Claims

Patentansprüche: 1. Überspannungsschutzschaltung für elektrische Anlagen, insbesondere für elektronische MeB-, Steuer- und Regelanlagen, mit einem spannungssbhängigen Widerstand, insbesondere einem Variator, wobei die bei atmosphärischen Starungan in Aderpaaren auftretenden Strom- und Spennungaattlße begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Adern (a,b) eines Kabels ein Varistor (V1) geschaltet ist und beide Adern (a,b) über Je einen weiteren Varistor (V2 bzw. V3) an Masse bzw. Erde (E) gelegt sind.
2. Überspannungsschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Varistoren CV1, V2,V3) hochbelaatbare Zinkoxidvaristoren mit einer Stoßbaleetbarkeit von mindestens 40 kA eingesetzt sind.