DE9010246U1

DE9010246U1 - Überspannungsschutzvorrichtung

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Publication number: DE9010246U1
Application number: DE9010246U
Authority: DE
Original assignee: Edsas Bv Tienray Nl
Current assignee: Edsas Bv Tienray Nl
Priority date: 1990-07-06
Filing date: 1990-07-06
Publication date: 1990-10-31
Anticipated expiration: 2000-07-07

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schütze elektrischer Geräte und Anlagen vor Oberspannungen, welche Vorrichtung wenigstens einen Varistor und thermische Schaltmittel umfaßt, als Ganzes eingebettet in einer Gußmasse aus thermisch isolierendem Material.

In der Netzspannung, der Versorgungsspannung von elektronischen Geräten_? in Telefon- «nd Dsfev^ilsitusgen, ±_a KabglfSTn~ schnetzwerken usw. können elektrische Spannungsspitzen mit relativ großen Amplituden eintreten. Die Entstehensursache dieser äpänrnir?gsss>itz©ft rfti_;-- von elektrischen Entladung*·*! in der Atmosphäre, baispi lsweise nahe Strom-, Tslef n- ^der Kabelfernsehnetzen, bis ain zur Schaltung induktiv Belas ;gen, wie Elektromotoren, Ve^^rgungstransformatoren und ähnliches mehr. Diese Spannungsspitzen können sehr kurzzeitig sein ünikrosekunden) mit einer erheblich höheren Amplitude als die der normalen Betriebsspannung. Die Felgen dieser Spannungsspitzen reichen von Störungen im Ton und/oder im Bild beim Kabelfernsehnetz bis hin zur gestörten Funktion von Elektronikgeräten wie Computeranlagen, Meß- und Regelgeräten usw. Spannungsspitzen können die meisten Halbleiter wie Dioden, Transistoren, Thyristoren und integrierte Schaltkreise dauerhaft beschädigen.

Un das Störungsrisiko durch Eintreten von Überspannungen herabzusetzen, ist die Anwendung von Überspannungsschutzvorrichtungen namentlich dann notwendig, wenn die jeweiligen Geräte oder Anlagen durch die Anwendung Bausteine, deren spezifizierter Spannungsbereich groß genug ist, um Beschädigung zu vermeiden, gar nicht oder nicht innerhalb angemessener Grenzen möglich ist. Eine der am meisten verwendeten Sicherungskomponenten für den Überspannungsschutz ist der zweipolige Metalloxidvaristor, meistens auf Zinkoxid-Grundlage. Metalloxid-varistoren sind spannungsabhängig^ Widerstände mit nicht-linearer Spannungs-Stromkennlinie. Mit Ansteigen der Spannung nimmt der Widerstand sehr schnell ab, derart, daß bei Überschreitung einer bestimmten Schwelle, der sogenannte 1 mA-Punkt des Varistors, die^r nahezu ein Kurzschluß bildet. Die Ansprechzeit von Varistoren liegt in der Größenordnung

von 25 ns und darunter.

Obwohl Elektrizitätsgesellschaften die Anwendung von Überspannungsschutzanordnungen begrüßen und hin und wieder sogar vorschreiben, bleiben jedoch erhebliche Nachteile mit der Anwendung von Varistoren verbunden.

Die nicht-lineare Sp«nn"->gs—Strom-Kennlinie eines Varistors kann tirch unter anderem kurz n&c .einander Auftreten von Spannungsspitzen oder durch Spannungsspitzen mit relativ hohem Energie-Inhalt als Foxge von Blitzeinschlag bleibend verändert werden. Dies kann einen ungewünschten Leckstron durch den Varistor zur Folge haben. Ein Leckstrom durch einen Varistor in beispielsweise eir.ee Elektrizitätsnetz von Phase zur Erde wird, je nach der Größe, das Ansprechen eines Erdschlußschutzschalters auslösen. Die elektrische Anlage oder eine Gruppe davon wird dann vom Elektrizitätsnetz abgeschaltet, was jedoch oft unerwünscht ist, weil dadurch ein Produktionsprozeß oder ein ähnlicher Vorgang eine Stagnierung erfahren könnte. Wenn der Ieckstrom durch den Varistor zwischen einem Phase- und einem Nulleiter einer elektrischen Anlage fließt, wird ein Erdschlußschutzschalter darauf nicht reagieren, wodurch der Varistor derart unzulässig erhitzt werden kann, daß Brand in den Geräten beziehungsweise in dem Raum, in dem die Geräte aufgestellt sind, nicht ausgeschlossen ist. Wenn ein Varistor kurzzeitig mit einem Strom überlastet wird, der das Zwei- oder Mehrfache des maximal zulässigen Stroms überschreitet, kenn das Varistorelement sogar explodieren, mit allen negativen daoiit einhergehenden Folgen für die Geräte oder die Umgebung des Varistors. Obwohl in vielen Fällen Überstrom- oder Kurzschlußstromschutzmittel in eine elektrische Anlage aufgenommen sind, werden diese im allgemeinen nicht auf den verhältnismäßig geringen Leckstrom durch den Varistor ansprechen.

Aus der deutschen Patentanmeldung 3.606.287 isi eine Überspannungsschutzvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der in einer thermisch isolierenden Jußmasse, beispielsweise einem Gußharz, ein oder iu'lirere Varistoren und Schutzmittel in Fofffl eines oder mehrerer Überstromauslöser beziehungsweise -Degrenzer untergebracht sind. Die Gußmasse hat den Zweck, den thermiscnen Widerstand des Ganzen zu erhöhen, um die Brandgefahr /n verringern.

Weil die thermischen Schaltmittel und der wenigstens eine Varistor elektrisch und thermisch gegenseitig isoliert in der Kasse angebracht sind, bleibt die Gefahr der Erhitzt.y des Varistors durch einen Leckstrom unter dem Wert, auf den der überstromschutz anspricht, bestehen. Es hat sich gezeigt, daß ein relativ kleiner Lecketrom zur Folge haben kann, daß der Varistor rotglühend wird, wodurch trotz der thermisch isolierenden (iußmasse die Brandgefahr nicht in ausreichendem Maße eliminiert sein könnte.

Die Erfindung hat deshalb zur Aufgabe, eine Obeispannungsschutzvorrirhtung der eingangs genannten Art zu verschaffen, die in effektiver Weise gegen unzulässige Erhitzung des weniqp.tens einen Varistors im Falle eines dadurch hindurchfließenden ungewünschten Leckstrom geschützt ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die 'chaltmittel wenigstens einem in ein gesondertes Gehäuse aufgenommenes Schaltelement des Typs umfassen, der unter dem Einfluß von Umgebungswärme in nicht-umkehrbarer Weise aus dem normai loiteridpn in den nicht leitenden Zustand gebracht werden kann, wobei das Gehäuse in unmittelbarem thermischen Kontakt mit einer überfläche des wenigstens einen Varistors montiert ist und wobei der wenigstens eine Varistor und das Schaltelement elektrisch in Reihe geschaltet sind.

Dadurch, daß die Schaltmittel in der erfindungsgemäßen überspannungsschutzanordnung direkt thermisch im Kontakt mit einer Oberfläche des wenigstens einen Varistors sind, wird ein Leckstrom durch den Varistor, unabhängig von seiner Größe, bei Erreichen einer vorher zu bestimmenden Temperatur des Varistorel»ments durch das fchaLtelement unterbrochen. Weil das Schaltelement in nichtumkehrbarer Weise in den nicht leitenden Zustand gebracht werden kann, ist das erneute Einschalten des Varistors, nach seiner Abkühlung, ausgeschlossen. Das erneute Einschalten eines gestörten Varistors ist unerwünscht, weil dies erneut zu einem Leckstrom, zur Erhitzung und zur Abschaltung des betreffenden Varistors führen würde, mit der Gefahr weiterer Störungen, wie vollständiges Durchschlagen, des Varistors mit einem nicht gewünschten Überstrom oder Kurzschlußstrom als Ergebnis.

Die Kombination von Schaltmitteln in unmittelbarem ther-

mischem Kontakt mit einem oder mehreren Varistoren und einer thermisch isolierenden Gußmasso, in der das ganze eingebettet ist, erweist sich als in der Praxis zuverlässig und wirksam, welche Kombination die von Elektrizitätsgesellschaften und Prüfungsetellen gestellten Nonnen iiid Anforderung in diesem Punkt erfüllt. Obgleich in der Praxis verschiedene überstromsicherungen mit Schaltmitteln bekam t sind, erfüllen diese nicht die auferlegten Normen und Anforderungen £s wird gemeint, daß der Gußharz, durch seine thermisch isolierende Wirkung, eine derartige Wärmedämmung bildet, daß dadurch sogar die durch einen relativ geringen Leckstrom versursachte unerwünschte Erwärmung eines Varietorelement im Laufe der Zeit effektiv zum Abschältpn des Schaltelements und infolgedessen des Varistors oder der Varistoren führt. Auch in denjenigen Störungssituationen, in denen die Varistoroberfläche ungleich stark erwärmt wird, zum Beispiel nicht direkt oder relativ niedrig an die Stelle an der das Gehäuse des Schaltelements mit dem Varistor in Berührung ist

Die Anwendung eines, in ein gesondertes Gehäuse aufgenommenes Schaltelement hat darüber hinaus montage-technische Vorteile. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das genannte Gehäuse mittels thermisch leitendem Klebstoff auf der Oberfläche des wenigstens einen Varistors montiert. Varistoren sind meistens scheibenförmig im Handel erhältlich. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung reicht die einerseitige Positionierung der thermischen Schaltmittel aus, was ebenfalls einen montage-technischen Vorteil bringt. Im Hinnblick auf das große Ausmaß, in dem Überspannungsschutzanordnungen in der Praxis angewandt werden, haben montage-technische Vereinfachungen eine günstige Auswirkung auf den Preis der betreffenden überspannungsschutzanordnungen.

Um Explosion des wenigstens einen Varistors unter dem Einfluß einer energiereichen Spannungsspitze, wie vorstehend genannt, zu verhindern und um im Falle des Durchschlagens des Varistorelements einen unerwünschten Überstrom wirksam zu eliminieren, sind in der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Schaltmittel ebenfalls dazu vorgesehen, um unter dem Einfluß eines durch das wenigstens eine Schaltelement hindurchfließenden Überstroms in den nicht-leitenden Zustand über

zu gehen. In dieser Weise wird einen effektiven Schutz gegen sowohl einen relativ niedrigen Leckstrom wie gegen überströme durch den V&.'istor erhalten.

Um eine elektrische Anlage oder elektrische Geräte vor Längs- und Querspannungen zu sichern, das heißt, vor Überspannungen, die zwischen den Leitern einer elektrischen Anlage beziehungsweise zwischen der Erde auftreten, umfaßt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung wenigstens einen Stapel von zwei elektrisch in Reihe geschalteten Varistoren, die mit einer Oberfläche gegenseitig in unmittelbarem thermischem Kontakt montiert sind, wobei das Gehäuse des wenigstens einen SchaltPlementes in unmittelbarem thermiechem Kontakt mit einer Oberfläche eines der Varistoren eines Stapels montiert ist. Indem eine solche Reihenschaltung von Varistoren und Schaltelement zwischen einen Phase- und Nulleiter einer elektrischen Anlage geschaltet wird, wird ein effektiver Schutz vor Spannungsspitzen zwischen der Phase und dem Nulleiter bewirkt. Indem über ein Entladungselement, beispielsweise eine Gasentladungsröhre oder eine Funkenstrecke, die Verbindungsstelle der Varistoren mit der Erde verbunden wird, wird ein effektiver Schutz vor Überspannungen de^; Phasen- oder Nulleiters gegenüber der Erde bewi'kt. In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die elektrische Verbindungsstelle der Varistoren in einem Stapel dazu als Anschlußklemme zum Anschließen eines Entladungselements zwischen dem Verbindungspunkt und der Signalerde ausgeführt.

Weil ein abgeschalteter Varistor selbstverständlich nicht die beabsichtigte Schutzwirkung vor Überspannungen bietet, ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter rait Mitteln versehen, um den Betriebszustand anzuzeigen, welche Mittel eines oder mehrere mit dem wenigstens einen Schaltelement und/oder mit dem wenigstens einen Varistor parallel geschaltete elektro-optische Elemente umfaßt. Nach Wahl können also sowohl mit dem Schaltelement wie mit einem oder mehreren Varistoren elektro-optische Elemente parallel geschaltet werden, wie Glühlampen, LEDs, Gasentladongsleuchten und dergleichen mehr. Ein mit dem Schaltelement parallel geschaltetes optisches Element

wird ansprechen, wenn das Schaltelement in seinen nicht leitenden Zustand gebracht ist. Das Aufleuchten des optischen Elementes bedeutet somit, daß die überspannungsschutzvorrichtung defekt ist. Ein optisches Element, parallel mit einem Varistor geschaltet, wird während ungestörten Betriebs aufleuchten. Durch eine geeignete Farbenkombination des ausgestrahlten Lichtes, beispielsweise Kot bezjehungpweise Grün, wird eine effektive Anzeige des Betriebszustandß der Überspannungsschutzvorrichtung erhalten. Die Mittel zur Anzeige des Rptri^bszustands sind vorzugsweise ebenfalls in dei Gußmasse eingebettet, so da3 eine als ein Ganzes zu montierende Überspannungsschutzvorrichtung verschafft wird.

Es hat sie:¹ gezeigt, daß thermische Schaltmittel, die bei einer Ungebungstemperatur von 100⁰C odsr mehr oder bei einem überstrom von 5A oder mehr in nicht-leitenden Zustand geraten, einen wirksamen Schutz vor Überhitzung und vor Brandgefahr bieten. Für diesen öweck geeignete thermische Schaltmittel sind in Handel erhältlich unter der Bezeichnung "World Thermo" S-105, Fabrikant Tachibana Metal Co. Ltd..

Die Erfindung wird nachstehend weiter detailliert erläutert, anhand einer in der Zeichnung dargestellten Vorzugsausführungpform, darin zeigt:

Figur 1 das elektrische Schaltschema einer Reihenschaltung von zwei Varistoren und thermische Schaltmittel nach der Erfindung;

Figur 2 schematisch eine Ansicht einer Anordnung von zwei scheibenförmigen Varistoren und Schaltmitteln gemäß dem Schema von Figur 1;

Figur 3 schematisch, perspektivisch, teiH-r ' ^e aufgebrochen, die in einer Gußmasse eingebettete Anordnung nach Anspruch 2;

Figur 4 das elektrische Schema nach Figur 1, ergänzt uxi elektro-optische Mittel zur Anzeige des Betriebszustandes; und

Figur 5a, b, c jeweils im Querschnitt das in der Vorzugsausführungsform angewandte Schaltelement in leitendem und in nichtleitendem Zustand, und eine Seitenansicht des Gehäuses davon.

Figur 1 zeigt eine elektrische Reihenkette eines ersten 1 und zweiten 2 Varistors und thermischer Schaltmittel 3. Die freie Anschlußelektrode der Schaltmittel 3 bildet eine erste Anschlußklemme 4 und die freie Anschlußelektrode des zweiten Varistors 2

eine zweite Anschlußklenune 5 der erfinöüftgsc-yemäßen Überspannung'sschui-zvorrichtung. Die Schaltmittel 3 sind in thermischem Kontakt mit den Varistoren 1, 2 montiert, was mittels einer unterbrochenen doppelten Linie angegeben ist. Der Verbindungspunkt zwischen den Varistoren 1 und 2 bildet eine dritte Anschlußklenune 6 und der Verbindungspunkt zwischen dem ersten Varistor 1 und den Schaltmittel 3 ist als vierte Anschlußklemme 7 ausgeführt.

Zum Schutz einer elektrischen Anlage oder elektrischen Geräten wird die Schaltung vorzugsweise mit ihrer ersten und zweiten Anschlußklenune 4, 5 an der Energieversorgungsseite der jeweiligen Anlage oder der Geräte zwischen beispielsweise dem Phase- und Nulleiter, im Falle einer Wechsel spannungsversorgung, oder dem Plus- und Minusleiter bei einer Gleichspannungsversorgung geschaltet. Eine Spannungscpitze bei einer der Anschlußklemmen 4, 5, eine sogenannte Längsüberspannung, wird dann effektiv von der Varistorkette 1, 2 unterdrückt. Eine Querüberspannung, das heißt eine Potentialerhöhung des Phase- und Nulleiters gegenüber der Erde, wird nicht durch die Varidtorkette 1, 2 unterdrückt. Indem über ein Entladungselement, wie eine Gasentladungsröhre oder eine Funkenstrecke, die Anschlußklemme 6 an Erde gelegt wird, werden Querüberspannungsspitzen ebenfalls effektiv begrenzt (nicht dargestellt).

Figur 2 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer konstruktiven Ausführungsform der Schaltung von Figur 1, bei der scheibenförmige Varistoren 1, 2 angewandt sind. Die Anschlußelektroden der betreffenden Varistoren 1, 2 liegen auf beiden selten des scheibenförmigen Körpers. Die scheibenförmigen Varistoren 1 und 2 sind mit ihren einander gegenübergelegenen Anschlußelektroden durch Lötung elektrisch und thermisch leitend miteinander verbunden. Von der Verbindungsstelle der betreffenden Anschlußelektroden aus erstreckt sich ein Anschlußdraht, der die dritte Anschlußklemme 6 der Schaltung nach Figur 6 bildet. Von der anderen Elektrode des Varistors 1 beziehungsweise 2 aus erstrecken sich weitere Anschlußdräf'.te, die die vierte beziehungsweise zweite Anschlußklemme 7 bt>/. iehungsweise 5 der Schaltung von Figur 1 bilden. Mittels einer thermisch loitfähigen Klebstoffschicht 9 sind die Schaltmitte) 3 mit ihrrrn Onh.i'nse IO in direktem thermischen Kontakt auf der

scheibenförmigen Oberfläche des Varistoirs"1 'montiert,'Vie gezeigt. Eine Anschlußelektrode 8 der Schaltmittel 3 ist mit dem, die vierte Anschlußklemme 7 bildenden Anschlußdraht des ersten Varistors 1 elektrisch verbunden, während eine andere Anschlußelektrode der Schaltmittel 3 die erste Anschlußklemme 4 der Schaltung von Figur 1 bildet.

Es ist selbstverständlich, daß die Schaltmittel i mit rhrem Gehäuse 10 auch in dirsktsa thermischem Kontakt mit einer scheibe förmigen Oberfläche des Varistors 2 aontiert werden können, jder erforderlichenfalls xn Berührung mit beiden Varistoren 1, 2 g_w aciit werden . ^:;-men. Obgleich die Anwendung von thermisch leitendem Klebstoff 9 zu bevorzugen isü, ist es auch möglich, die Schaltmittel 3 mit ihrem gehäuse 10 in mechanischer Heise an der Oberf ItA-S eines oder beider Varistoren 1, 2 festzuhalten, beispielsweise mit geeigneten Kiemmitteln.

Die in Figur 2 gezeigte Konstruktion wird insgesamt in einer thermisch isolierenden Gußmasse 11 eingebettet, beispielsweise in einem Kunstharz oder ähnlichem Material, innerhalb einer Hülle 12, wie in Figur 5 gezeigt, in der ein Teil der Hülle 12 weggebrochen dargestellt ist. Vorzugsweise werden die Varistoren 1, 2 und die jj

P Schaltmittel 3 auf einer Trägerplatte montiert (nicht gezeigt) in V

der Hülle 12 eingebettet. Die Anschlußklemme 4, 5, 6 und 7 sind als | aus der Hülle 12 nach außen heraussteckende Anschlußdrähte '" ausgeführt. Die Eckenkante der Hülle 12 bei der Anschlußklemme oder -draht 4 ist zur Bezeichnung der Anschlußklemmen abgeflacht damit eine Fehlmontage vermieden wird. Es versteht sich daß auch andere .> geeignete Markierungen verwendet werden können, zum Beispiel |

-I Beschriftung der Hülle 12. Dies hat aber den Nachteil daß eine | solche Marke durch Verschleiß oder sonstwie unerkennbar werden } kann.

Die Ausführung der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung als ein integriertes Element hat den Vorteil, daß diese leicht auf einer Leiterplatte in die zu schützenden Geräte untergebracht werden kann.

Figur 4 zeigt das Schaltschema nach Figur 1, ergänzt um elektro-optische Mittel zur Siynali"ierung des Betriebszustands der Schaltung. Mit den Schaltmitteln 3 ist «in erstes elektro-

optisches Element 13 parallel geschaltet* und miV de'r ReihenkVtte des ersten und zweiten Varistors 1, 2 ist ein zweites elektrooptisches Element 14 parallel geschaltet. Während des normalen Betriebszustands, in dem sich die Schaltmittel 3 in dem leitenden Zustand befinden, ist das erste elektro-optische Element 13 kurzgeschlossen und liegt an der Reihenkette des ersten und zweiten Varistors 1, 2 die zu schützende Spannung, beispielsweise die Netzspannung eines elektrischen Niederspannungsxietzes. Das zweita elektro-optische Element 14 wird als Folge der angeleoten Spannung ein optisches Signal abgeben. Bei in nicht-leitenden Zustand Geraten der Schaltmittel 3, als Folge einer zu hohen «s^ss-Entwicklung sr. .: der Vi.,istoren 1, 2 odar als Folge eines Übers'' roms durch einen oäex. durch beid? Varistoren 1, 2 »ceht die zu schützende- Spannung ui^r das iii C t-leitende Schaltelement 3, i.".ii,i.gedessen das erste elektro-optische Element 13 eine optisches Signal abgeben wird, um eine Fehler»xtuat^on anzuzeigen.

Als elektro-optische Elemente können für die betreffende angelegte Spannung geeignete Glühlampen, Gasentladungsröhren oder LEDs erforderlichenfalls in Reihe geschaltet mit einer Vorschaltimpedanz 15, 16 angeschlossen werden. Das erste elektro-optische Element 13 kann beispielsweise zum Abgeben von rotem Licht eingerichtet sein, während das zweite elektro-optische Element 14 für die Abgabe von grünem Licht eingerichtet sein kann.

Geeignete thermische Schaltmittel für Anwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in Figur 5 gezeigt.

Figur 5a zeigt einen Querschnitt von in der Vorzugsausführungsform der Erfindung angewandten thermischen Schaltmittel des Typs "World Thermo", Fabrikant Tachibana Metal Co. Ltd., namentlich Typ S-105.

Innerhalb des U-förmigen Kunststoffgehäuses 10 befindet sich ein Schaltelement, das aus einem Kontaktstab 17 besteht, dessen Ende jeweils in dem gehäuse befindliche Enden von Anschlußelektroden 18, 19 anschließen, deren jeweils andere Ende außerhalb des Gehäuses 10 heraussteckt, um die Schaltmittel elektrisch zu verbinden. Zwischen den in dem Gehäuse 10 gelegenen Teilen der Anschlußelektroden 18, 19 erstreckt sich von der Seite aus, an der die Anschlußelektroderi aus dem Gehäuse herausstecken, ein Auflage-

rungskörper 20 aus elektrisch isolierendem* Material, Deispi'elsweise Kunststoff. Von der nahe den Enden der Anschlußelektroden 18, 19 gelegenen Seite aus ist der Auflagerungskörper 20 mit einer Blindbohrung 21 versehen. In dieser Bohrung erstreckt sich ein Stift 22, der an dem aus dem Auflagerungskörper 20 heraussteckenden Ende mit einem Anschlag 23 versehen ist. Zwischen diesem Anschlag 23 in:*} dem Srids der Bohrung &egr;&iacgr;&idigr;&kgr;'^; edermittel angebracht, beispielsweise "line sich um den Stift 22 erstreckende zylindrische Druckfeder 24. D\-3e Druckfeder 24 übt auf den Anschlag 23 eine Kraft in. der Richtung aus, die von dem Auflagerungskörper 20 abgewendet ist, wobei der Anschlag 23 gegen den Kontaktstab 17 dxiickt. Auf der Seite, an der die Anschlußelektroden aus dem ^rjhäuse 10 herausstecken, ist dieses mittels einer Harzschicht 25 flüssigkeitsdicht geschlossen, um zu vermeiden, daß in dem Gehäuse 10, um den Kontaktstab 17 vorhandenes Wachs 26 aus dem Gehäuse austreten kann..

Das Schaltelement ist in Figur 5a in dem normal leitenden Zustand gezeigt, wobei der Kontaktstab 17 mittels eines niedrigschmelzbaren Metall-Legierung 27 mit den Anschlußelektroden 18, 19 verbunden ist. Unter dem Einfluß der Umgebungswärme oder unter dem Einfluß eines durch die Metall-Legierung hindurchfließenden Überstroms wird, je nach ihren Zusammensetzung, die Legierung und das Wachs bei einer bestimmten Temperatur schmelzen, wodurch der Kontaktstab 17 unter dem Einflup des Stifts 22 in die Richtung verstellt wird, die von den in dem Gehäuse heraussteckenden Enden der Anschlußelektroden 16, 19 abgewandt ist, wie im Querschnitt in Figur 5b dargestellt ist. Etwaige Lichtbogen beim Unterbrechen der Verbindung werden von dem Wachs 26 wirksam gelöscht. Wie in Figur 5b deutlich zu erkennen ist, ist der Übergang von dem leitenden in den nicht-leitenden Zustand unumkehrbar. In dieser Situation bilden die Enden der Anschlußelektrojeu 18, 19 in dem Gehäuse einerseits und über den Kontaktstab 17 andererseits eine Entladun'jsstrecke über die sich extrem hohe Überspannungen (< 3000 V) entladen können, so daß auch in nicht-leitendem Zustand das Schaltelement einen gewissen Schutz vor hohen Überspannungen bietet.

Figur 5c zeigt eine Ansicht des Gehäuses 10, gesehen von der Linie V-c - V-c in Figur 5b. Die Abmessungen des Gehäuses 10 des Scnaltelements betragen etwa 10 &khgr; 6 &khgr; 3 mm. Durch di^se Abmessungen

kann das Element geeignet auf handelßdbiichen'varistorscheYben montiert werden, die einen Durchmesser in der Größenordnung von 5-35 mm aufweisen können. Durch diese relative ('leinen Abmessungen kann ein Systum mit ausreichend kleinen Abmessungen für Montage auf Leiterplatten und dergleichen verschafft werden.

Obwohl die Erfindung anhand einer Vorzugsausführungsform beschrieben ist, die aus zwei elektrisch und thermisch in Reihe geschalteten Varistorelementen besteht, ist der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke, nämlich die Anwendung eines thermischen Schaltelements, das auf Umgebungswärme reagiert und erforderlichenfalls auf überstrom in direktem thennischem Kontakt mit einem Varistorelement und als ganzes eingebettet in einer Gußmasse aus thermisch isolierendem Material, mit demselben Vorteil bei einer Varistorschaltung anwendbar, die aus nur einem einzigen V \ristorelement oder aus mehr als zwei Varistorelementen besteht. Selbstverständlich kann auch mehr als ein Schaltelement zur erfindungsyemäßen Schutz einer Varistor schaltung angewandt werden.

Claims

G 90 10 24G.0 2 f. . September 19^r)ü

EDSAS B. V. ¹² ."■;;·; .6tj.Jfe.227":,":

SCHUTZANSPRÜCHfc· · '' ·' '··' ■·' ..'..'

1. Vorrichtung zum Schütze elektrischer Geräte und Anlagen vor Überspannungen, welche Vorrichtung wenigstens einen Varistor und thermische Schaltmittel umfaßt, als ganzes eingebettet in einer Gußmasse aus thermisch isolierendem Material, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel (3) wenigstens ein^ni in ein gesondertes Gehäuse (10) aufgenommenes Schaltelement des Typs umfassen, der unter dem Einfluß von Umgebungswärme in nicht-

Zustan &igr; gebracht werden kann, wobei das Gehäuse (10) in unmittelbarem thermischen Kontakt mit einer Oberfläche des wenigstens einen Varistors (1; 2) montiert ist und wobei der wenigstens eine Varistor (1; 2) und das Schalt"lement elektrisch in Reihe geschaltet sind.

7, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) dttels thermisch leitendem Klebstoff (9) auf der Oberfläche des wenigstens einen Varistor (1; 2) montiert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die thermischen Schaltmittel (3) Ueberstromausloser aufweisen, um unter dem Einfluß eines durch das wenigstens eine Schaltelement, hindurchfließenden Überstroms in den nicht-leitenden Zustand über zu gehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch wenigstens einen Stapel von zwei elektrisch in Reihe geschalteten Varistoren (1; 2), die mit einer Oberfläche gegenseitig in unmittelbarem thermischem Kontakt montiert sind, wobei das Gehäuse (10) des wenigstens einen Schaltelementes in unmittelbarem thermischem Kontakt mit einer Oberfläche eines der Varistoren (1; 2) eines Stapels montiert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindungsstelle der Varistoren (1; 2) in einem Stapel als Anschlußklemme (6) zum Anschließen eines Entlödungseleruents

zwischen diese Anschlussklemme (6) und dar. 'Siynal/ardq,
ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zur Anzeige des Betriebszustands, welche Mittel eines oder mehrere mit dem wenigstens einen Schaltelement der thermischen Schaltmittel (3) und/oder mit dem wenigstens einen Varistor (1; 2) parallel geschaltete elektro-optische Elemente (13; 14) umfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn7eichnet, dass die M't;tel zur Anzeige des Betriebszustands (13, 15; 14, 16) in der Gußmasse (11) eingebettet R nd.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Schaltmittel eine Umgebungstempera'lurbelastbarkeit bis 100⁰C aufweisen, beim überschreiten wovon die Schaltmittel in den nicht-leitenden Zustand geraten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Schaltmittel eine Ueberstrombelastbarkeit bis 5A

leitenden Zustand geraten.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Hülle (12) von der sich Anschlußklemmen (4, 5, 6, 7) erstrecken, welche Hülle (12) rechteckig und zur Bezeichnung der Anschlußklemmen (4, 5, 6, 7) an einer Eckenkante abgeflacht ist.