DE4215323A1 - Schaltungsanordnung zum Überspannungsschutz an elektrischen Leitungsnetzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Überspannungsschutz an elektrischen Leitungsnetzen, insbesondere an Steckdosen, wobei zwischen zwei Phasen­ leitern ein erster Querzweig mit einer Thermosicherung und einem Varistor und parallel dazu ein zweiter Quer­ zweig mit einer elektrischen Anzeigevorrichtung ge­ schaltet ist, die vom Funktionszustand des Varistors gesteuert ist.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist beispielsweise aus der DE 38 40 198 A1 bekannt. Bei der vorbekannten Ausbildung der Schaltungsanordnung ist erreicht, daß eine Betriebs- oder Defektanzeige den Zustand des Varistors anzeigt und dem Benutzer damit Auskunft darüber gibt, ob die Schaltungsanordnung funktionstüchtig ist oder nicht. Dabei wird im Falle eines Auslösens des Varistors zum Beispiel durch einen erhöhten Betriebs- oder Stoßstrom oder durch Blitzeinwirkung zwar der Defektzustand des Varistors signalisiert, jedoch der angeschlossene Verbraucher nicht von der Energiever­ sorgung abgeschaltet. Bei der vorbekannten Schaltungs­ anordnung ist zwischen den Längsstrompfaden (Phasen­ leitern) ein erster Querzweig mit einer Thermosicherung und einem Varistor in Reihe geschaltet, wobei der Varistors und die Thermosicherung in Wärmekontakt stehen und die Thermosicherung bei Überhitzung des Varistors diesen Querstromzweig auftrennt, wobei ferner parallel zum ersten Querzweig ein zweiter Querzweig vorgesehen ist, der in Reihe eine akustische Anzeige und einen ohmschen Widerstand aufweist und wobei schließlich vom Leitungsabschnitt zwischen Thermosicherung und Varistor des ersten Querzweiges zum Leitungsabschnitt zwischen akustischer Anzeige und ohmschen Widerstand des zweiten Querzweiges eine leitende Verbindung besteht. Hierdurch wird einerseits bei einem Durchschmelzen der Sicherung des ersten Querzweiges die bis dahin praktisch spannungslose akustische Anzeige an Spannung gelegt und somit eingeschaltet. Andererseits bleibt aber, da sich die Sicherung im Querzweig befindet, das ange­ schlossene Gerät nach wie vor an Spannung, fällt also nicht aus.

Als nachteilig bei dieser Anordnung wird angesehen, daß der überhitzte Varistor nach wie vor, wenn auch vermindert, an Netzspannung anliegt, so daß der Varistor ständig stromdurchflossen bleibt. Dies kann zu weiter­ gehenden Schädigungen des Varistors bis hin zu Beschä­ digungen des Gerätes oder der Anordnung führen, in welche der Varistor eingebaut ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung gattungsgemäßer Art zu schaffen, bei der sichergestellt ist, daß bei defektem (überhitztem) Varistor eine voll­ ständige Abtrennung des Varistors von der Spannungsver­ sorgung erfolgt und dennoch die Defektanzeige ebenso wirksam bleibt, wie die Stromzufuhr zu den ange­ schlossenen Geräten.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Thermosicherung des ersten Querzweiges mit einem in Reihe zum Varistor in den Querzweig eingeschalteten Schalter gekoppelt ist, mittels dessen der Querzweig bei Überhitzung des Varistors abgetrennt wird, daß parallel zum Varistor in den abtrennbaren Schaltungsteil ein Optokoppler geschaltet ist, mittels dessen die Anzeigevorrichtung des zweiten Querzweiges angesteuert ist.

Durch diese Ausbildung ist sichergestellt, daß im Falle einer Überhitzung des Transistors der erste Querzweig aufgetrennt wird, so daß der Varistor nicht mehr an das Netz angeschlossen ist. Durch die galvanische Ent­ kopplung des ersten Querzweiges vom zweiten Querzweig wird darüber hinaus erreicht, daß mittels des Opto­ kopplers die Anzeigevorrichtung schaltbar ist, so daß bei geschlossenem Schalter und ordnungsgemäßem Varistor ein erster Schaltzustand über den Opto-Koppler auf den zweiten Querzweig übermittelt werden kann, während bei abgetrenntem Varistor infolge des Öffnens des Thermo­ schalters ein zweiter Schaltzustand auf den die Anzeige­ vorrichtung aufweisenden zweiten Querzweig übertragen werden kann.

Bevorzugt ist hierzu vorgesehen, daß parallel zum Varistor in dem abtrennbaren Schaltungsteil in Reihe ein ohmscher Widerstand, ein Brückengleichrichter, ein kapazitiver Vorwiderstand und ein weiterer ohmscher Widerstand geschaltet ist, wobei vom Brückengleichrichter die Spannungsversorgung für den Opto-Koppler abgegriffen ist, zudem insbesondere ein Glättungskondensator und gegebenenfalls ein Prüfschalter (Schließertaster) parallel und ein ohmscher Vorwiderstand in Reihe geschaltet ist.

Desweiteren ist bevorzugt vorgesehen, daß der zweite Querzweig in Reihe einen ohmschen Vorwiderstand, einen Brückengleichrichter, einen kapazitiven Vorwiderstand und einen weiteren ohmschen Widerstand aufweist, wobei vom Brückengleichrichter die Spannungsversorgung für die Anzeigevorrichtung abgegriffen ist.

Eine bevorzugte Ausbildung wird hierzu darin gesehen, daß die Anzeigevorrichtung aus einem mittels des Opto- Kopplers schaltbaren Schalter, insbesondere Transistor, mit in Reihe dazu geschaltetem ohmschen Widerstand und Leuchtdiode, insbesondere grüner Leuchtdiode, einem dazu parallel geschalteten Zweig mit zwei ohmschen Wider­ ständen und weiterer Leuchtdiode, insbesondere roter Leuchtdiode, wobei parallel zu dem Zweig, der den zweiten ohmschen Widerstand und die Leuchtdiode umfaßt, ein akustischer Signalgeber und die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors geschaltet ist, dessen Basis über einen ohmschen Widerstand zwischen Emitter und den dazu in Reihe geschalteten ohmschen Widerstand des Schalt­ transistors angeschaltet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Zeichnungsfigur schematisch dargestellt.

In der Zeichnung sind die Phasenleiter L und N dargestellt, die an das Wechselstromnetz einer Spannungs­ versorgung angeschlossen sind. Bei 1 sind die Steckbuchsen einer Steckdose oder dergleichen angedeutet, in die der gesamte Schaltkreis integriert ist. Mit 2 ist ein erster Querzweig und mit 3 ein zweiter Quer­ zweig der Schaltung bezeichnet. Bei der Schaltungs­ anordnung ist zwischen den beiden Phasenleitern L und N der erste Querzweig 2 mit einer Thermosicherung R und einem Varistor 4 geschaltet. Parallel hierzu ist der zweite Querzweig 3 mit einer elektrischen Anzeige­ vorrichtung geschaltet, die vom Funktionszustand des Varistors gesteuert ist und entsprechende akustische oder optische Signale abgeben kann. Die Thermosicherung R des ersten Querzweiges 2 ist mit einem in Reihe zum Varistor 4 in den Querzweig eingeschalteten Schalter S₁ gekoppelt, mittels dessen der Querzweig 2 bei Über­ hitzung des Varistors 4 abgetrennt wird. Parallel zum Varistor 4 ist in den abtrennbaren Schaltungsteil ein Opto-Koppler 5 geschaltet, mittels dessen die Anzeige­ vorrichtung 6, 7, 8 des zweiten Querzweiges 3 gesteuert wird und je nach Zustand des Schalters S₁ aktiviert oder desaktiviert ist.

Parallel zum Varistor 4 ist in dem abtrennbaren Schal­ tungsteil, also in Leitungsrichtung nach dem Schalter S₁ ein ohmscher Widerstand R₁ zur Absicherung gegen Stoßspannungen, ein Brückengleichrichter U₁, ein kapa­ zitiver Vorwiderstand C₁ und ein weiterer ohmscher Wider­ stand R₂ zur Absicherung gegen Stoßspannungen geschaltet. Dabei ist vom Brückengleichrichter U₁ die Spannungsver­ sorgung für den Opto-Koppler 5 abgegriffen. Zu diesem Opto-Koppler 5 ist ein Glättungskondensator C₃ und ein Prüfschalter S₂ parallel geschaltet sowie ein ohmscher Vorwiderstand R₅ in Reihe geschaltet. Der zweite Quer­ zweig 3 weist in Reihe einen ohmschen Vorwiderstand R₃ zur Absicherung gegen Stoßspannungen, einen Brücken­ gleichrichter U₂, einen kapazitiven Vorwiderstand C₂ und einen weiteren ohmschen Widerstand R₄ zur Absicherung gegen Stoßspannungen auf. Vom Brückengleichrichter U₂ ist die Spannungsversorgung für die Anzeigevorrichtung 6, 7, 8 abgegriffen. Die Anzeigevorrichtung umfaßt einen mittels des Opto-Kopplers 5 schaltbaren Schalter, in Form eines Transistors T₁, mit in Reihe dazu geschaltetem ohmschen Widerstand R₆ und grüner Leuchtdiode 6, einen dazu parallel geschalteten Zweig mit zwei ohmschen Wider­ ständen R₇, R₈ und weiterer roter Leuchtdiode 7 auf, wobei parallel zu dem Zweig, der den zweiten ohmschen Widerstand R₈ und die Leuchtdiode 7 umfaßt, ein akustischer Signalgeber 8 und die Kollektoremitterstrecke eines Transistors T₂ geschaltet ist. Die Basis des Transistors C₂ ist über einen ohmschen Widerstand R₉ zwischen Emitter des Transistors T₁ und den dazu in Reihe geschalteten ohmschen Widerstand R₆ angeschaltet. Durch diese Schaltungsanordnung wird erreicht, daß bei geschlossenem Schalter S₁ und damit funktionstüchtigem Varistor 4 über den Opto-Koppler 5 der Schalttransistor T₁ durchgeschaltet wird, so daß die Leuchtdiode 6 anzeigt. Bei einer temperaturbedingten Öffnung des Schalters S₁ infolge Überhitzung des Varistors 4 ist der Schalttransistor T₁ inaktiviert, so daß die Kollektoremitterstrecke unterbrochen ist. Infolgedessen erlischt die Leuchtdiode 6, während aufgrund der Spannungsteilerschaltung die Leuchtdiode 7 und der akustische Signalgeber 8 aktiviert sind. Trotz der Ab­ schaltung des Transistors 4 von den Phasenleitern L und N bleibt die Stromversorgung der an den Steckbuchsen 1 angeschlossenen elektrischen Bauteile ununterbrochen.

Durch den Prüfschalter S₂ kann der Opto-Koppler 5 über­ brückt werden, so daß die Funktion der Anzeigeelemente 7 und 8 überprüft werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zum Überspannungsschutz an elek­ trischen Leitungsnetzen, insbesondere an Steckdosen, wobei zwischen zwei Phasenleitern (z. B. L, N) ein erster Querzweig (2) mit einer Thermosicherung (R) und einem Varistor (4) und parallel dazu ein zweiter Querzweig (3) mit einer elektrischen Anzeige­ vorrichtung (6, 7, 8) geschaltet ist, die vom Funktions­ zustand des Varistors (4) gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermosicherung (R) des ersten Querzweiges (2) mit einem in Reihe zum Varistor (4) in den Querzweig (2) eingeschalteten Schalter (S₁) gekoppelt ist, mittels dessen der Querzweig (2) bei Überhitzung des Varistors (4) abgetrennt wird, und daß parallel zum Varistor (4) in den ab­ trennbaren Schaltungsteil ein Opto-Koppler (5) ge­ schaltet ist, mittels dessen die Anzeigevorrich­ tung (6, 7, 8) des zweiten Querzweiges (3) ange­ steuert ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß parallel zum Varistor (4) in dem ab­ trennbaren Schaltungsteil in Reihe ein ohmscher Wider­ stand (R₁), ein Brückengleichrichter (U₁), ein kapa­ zitiver Vorwiderstand (C₁) und ein weiterer ohmscher Widerstand (R₂) geschaltet ist, wobei vom Brücken­ gleichrichter (U₁) die Spannungsversorgung für den Opto-Koppler (5) abgegriffen ist, zudem insbesondere ein Glättungskondensator (C₃) und gegebenenfalls ein Prüfschalter (S₂) (Schließertaster) parallel und ein ohmscher Vorwiderstand (R₅) in Reihe geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Querzweig (3) in Reihe einen ohmschen Vorwiderstand (R₃), einen Brückengleichrichter (U₂), einen kapazitiven Vor­ widerstand (C₂) und einen weiteren ohmschen Wider­ stand (R₄) aufweist, wobei vom Brückengleichrichter (U₂) die Spannungsversorgung für die Anzeigevorrich­ tung (6, 7, 8) abgegriffen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (6, 7, 8) aus einem mittels des Opto-Kopplers (5) schaltbaren Schal­ ter (T₁), insbesondere Transistor, mit in Reihe dazu geschaltetem ohmschen Widerstand (R₆) und Leuchtdiode (6), insbesondere grüner Leuchtdiode, einem dazu parallel geschalteten Zweig mit zwei ohmschen Wider­ ständen (R₇, R₈) und weiterer Leuchtdiode (7), insbe­ sondere roter Leuchtdiode, wobei parallel zu dem Zweig, der den zweiten ohmschen Widerstand (R₈) und die Leuchtdiode (7) umfaßt, ein akustischer Signal­ geber (8) und die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors (T₂) geschaltet ist, dessen Basis über einen ohmschen Widerstand (R₉) zwischen Emitter und den dazu in Reihe geschalteten ohmschen Wider­ stand (R₆) des Schalttransistors (T₁) angeschaltet ist.