DE3611793A1 - Ueberspannungsschutzeinrichtung fuer elektrische anlagen, insbesondere fuer elektronische apparate - Google Patents
Ueberspannungsschutzeinrichtung fuer elektrische anlagen, insbesondere fuer elektronische apparateInfo
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- H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
- H02H9/06—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using spark-gap arresters
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Description
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•loboi-Kc-h-Str-J^; 1 · bOOO Machen 22
Z 2 17
3. hpr'il 1936
ZELLWEGER USTER AG5 CH-8610 USTER
Ueberspannungsschutzeinrichtung für elektrische Anlagen,
insbesondere für elektronische Apparate
ZAG 3 85 01
Ueberspannungsschutzeinrichtung für elektrische Anlagen, insbesondere für
elektronische Apparate
Die Erfindung betrifft eine Ueberspannungsschutzeinrichtung für elektrische
Anlagen, insbesondere für elektronische Apparate, bei welcher einerseits zwischen die beiden Leitungen des Netzeingangs ein erster spannungsabhängiger
Widerstand geschaltet ist und anderseits diese beiden Leitungen je über einen weiteren spannungsabhängigen Widerstand an Masse oder an Erde
gelegt sind.
Elektronische Apparate und elektrische Niederspannungsanlagen, das sind
Anlagen mit einer Nenn- oder Betriebsspannung bis zu etwa 1000 V, sind bekanntlich
durch Ueberspannungen gefährdet. Diese haben ihren Ursprung beispielsweise in atmosphärischen oder nuklearen Entladungen, in direkten Kontakten,
in kapazitiver oder induktiver Kopplung mit anderen elektrischen Anlagen, welche höhere Spannung führen, oder in Schaltvorgängen in den
Anlagen selbst.
Die Verwendung spannungsabhängiger Widerstände für Ueberspannungsschutzeinrichtungen
ist bekannt. Derartige Widerstände, insbesondere Varistoren, das sind Widerstände mit einem negativen Spannungsexponenten des Widerstandes,
zeichnen sich dadurch aus, dass ihr Widerstand mit zunehmender Spannung kleiner wird. Sie eignen sich daher prinzipiell zum Schutz vor
Ueberspannungen.
, Die genannte Eigenschaft der spannungsabhängigen Widerstände nützt auch
eine aus der DE-OS 31 09 883 bekannte Lieberspannungsschutzeinrichtung der
eingangs genannten Art aus, bei welcher jedoch der Nachteil besteht, dass
durch das direkte Anlegen der spannungsabhängigen Widerstände an Masse oder Erde das geforderte Isolationsniveau von beispielsweise mindestens
2 kV nicht gewährleistet ist.
Durch die Erfindung soll nun diese bekannte Ueberspannungsschutzeinrichtung
Z* dahingehend verbessert werden, dass sie die Ableitung energiereicher Ueberspannungen
garantiert und ausserdem ein hohes Isolationsniveau gewährleistet. Dabei soll gleichzeitig dafür gesorgt sein, dass die Betriebsspannung
des elektronischen Apparats im Störungsfall den für die Aufrechterhaltung von dessen Funktionstüchtigkeit notwendigen Wert nicht unterschreitet.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwischen
den weiteren spannungsabhängigen Widerständen und der Masse bzw. Erde ein
gasgefüllter Ueberspannungsableiter angeordnet ist.
, Die Verwendung gasgefüllter Ueberspannungsableiter in Ueberspannungsschutzeinrichtungen
ist an sich bekannt. So ist beispielsweise in der DE-AS
23 55 421 und in der DE-OS 25 38 919 je eine Ueberspannungsschutzeinrichtung
mit einem gasgefüllten Ueberspannungsableiter und einem dazu
parallel geschalteten spannungsabhängigen Widerstand beschrieben. Diese Anordnungen vermögen jedoch die gestellte Aufgabe nicht zu lösen. Denn
sobald der gasgefüllte Ueberspannungsableiter angesprochen hat, bricht die
Betriebsspannung auf dessen sogenannte Bogenbrennspannung zusammen, welche
ca. 10 bis 25 V beträgt. Und dies bedeutet bei allen eine höhere Betriebsspannung
benötigenden Geräten eine Spannungsunterbrechung infolge Kurzschlusses mit Durchbrennen der Sicherung, durch welche das Gerät ausser
Betrieb gesetzt wird.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Ueberspannungsschutzei
nri chtung besteht in deren Folgestromunterdrückung. Das bedeutet,
dass der gasgefüllte Ueberspannungsableiter nach Abklingen der Ueberspannung nicht wie bei den meisten bekannten Einrichtungen so lange weiterbrennt,
wie die anliegende Spannung die notwendige Brennspannung überschreitet bzw. der Ueberstromschutz anspricht, sondern wegen der Wirkung
der beiden weiteren spannungsabhängigen Widerstände erlischt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der einzigen Figur dargestellten
Ausführungsbeispiels, welches ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemässen Ueberspannungsschutzeinrichtung zeigt, näher erläutert.
In der Figur ist der Netzeingang eines gegen Ueberspannung zu schützenden
elektronischen Apparats dargestellt. Die Netzspannung von beispielsweise 220 V liegt an zwei Versorgungsleitungen 1 und 2 und der Netzeingang besteht
darstellungsgemäss aus drei Stufen: Aus einer Ueberspannungsschutzei
nri chtung US, aus einem Tiefpassfilter TP und aus einer Stufe PT zur
Potential trennung, von welcher Leitungen 3 und 4 zum eigentlichen Verbraucher
abzweigen.
Die Stufe PT zur Potential trennung, welche darstellungsgemäss einen
induktiv wirkenden Uebertrager 5 aufweist, wird als bekannt vorausgesetzt
und wird daher hier nicht näher beschrieben. Das aus Gründen der elektromagnetischen
Verträglichkeit eingebaute Tiefpassfilter TP unterstützt zwar durch Reduktion der hochfrequenten Restanteile der Ueberspannungsspitzen
die Schutzwirkung der Ueberspannungsschutzeinrichtung US, sein Beitrag an die Schutzwirkung ist aber lediglich von sekundärer Bedeutung.
Die Ueberspannungsschutzeinrichtung US besteht darstellungsgemäss aus insgesamt
drei ZNR-Widerständen 6, 7 und 8 und aus einer Gaszelle 9. Der erste ZNR-Widerstand 6 ist zwischen die beiden Versorgungsleitungen 1 und
2 geschaltet. Die beiden weiteren ZNR-Widerstände 7 und 8 befinden sich in
einem zweiten, die Versorgungsleitungen 1 und 2 verbindendenden Zweig, von
welchem von einem Knotenpunkt 10 zwischen den beiden Widerständen 7 und 8
ein weiterer Zweig 11 abzweigt, welcher über die Gaszelle 9 an Masse
oder Erde gelegt ist.
Die Ueberspannungsschutzeinrichtung US ist gegen beide Arten von Ueberspannungen
wirksam, also sowohl gegen solche, die gegen Pol und Nulleiter im Gegentakt, als auch gegen solche, die auf Pol und Nulleiter gegenüber
Masse gleichsinnig, im Gleichtakt wirken.
Gegentakt-Ueberspannungen werden über den Widerstand 6 abgeleitet, welcher
ähnlich wie eine bipolare Zener-Diode dann leitend zu wirken beginnt, wenn
die Ueberspannung den Wert seiner Schwellenspannung überschreitet.
Durch eine Gleichtakt-Ueberspannung zündet die Gaszelle 9 und es erfolgt
dadurch über die Widerstände 7 und 8 eine Ableitung zur Masse. Sobald die
Ueberspannung abgeklungen ist, löscht die Gaszelle 9, weil bei der dann
herrschenden Betriebsspannung des Netzes die Widerstände 7 und 8 nicht
mehr leitend wirken und dadurch der Lichtbogen in der Gaszelle 9 mangels Strom abreisst. Durch die Serienschaltung der Gaszelle 9 mit den Widerständen 7 und 8 kann trotz geringer Brennspannung der Gaszelle 9 kein Folgestrom aufkommen.
mehr leitend wirken und dadurch der Lichtbogen in der Gaszelle 9 mangels Strom abreisst. Durch die Serienschaltung der Gaszelle 9 mit den Widerständen 7 und 8 kann trotz geringer Brennspannung der Gaszelle 9 kein Folgestrom aufkommen.
Typische Richtwerte für die ZNR-Widerstände 6, 7 und 8 und die Gaszelle 9
sind die folgenden:
- Widerstände 6, 7, 8: Schwellenspannung 470 V/lmA
- Gaszelle 9: Zündspannung 1500 V
Brennspannung 15 V
Die beschriebene Ueberspannungsschutzeinrichtung US kann sowohl bei Geräten
mit Schutzerde - Isolation 2 kV f, - als auch bei solchen mit Schutzisolation
- Isolation 4 kV „ - verwendet werden. Zur Prüfung der Isolation
braucht lediglich die Gaszelle 9 ausgebaut zu werden.
- Leerseite -
Claims (3)
1. Ueberspannungsschutzeinrichtung für elektrische Anlagen, insbesondere
für elektronische Apparate, bei welcher einerseits zwischen die beiden Leitungen des Netzeingangs ein erster spannungsabhängiger Widerstand geschaltet
ist und anderseits diese beiden Leitungen je über einen weiteren spannungsabhängigen Widerstand an Masse oder Erde gelegt sind, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen den weiteren spannungsabhängigen Widerständen (7,8) und der Masse bzw. Erde ein gasgefüllter überspannungsableiter
(9) angeordnet ist.
2. Ueberspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die spannungsabhängigen Widerstände (6,7,8) durch ZNR-Widerstände
gebildet sind.
3. Ueberspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die ZNR-Widerstände (6,7,8) eine Schwellenspannung von etwa
470 V/lmA besitzen, und dass der gasgefüllte Ueberspannungsableiter (9)
eine Zündspannung von etwa 1500 V und eine Brennspannung von etwa 15 V
aufweist.
ZAG 3 85 01
Applications Claiming Priority (1)
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IT8647972A0 (it) | 1986-04-30 |
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