SE451653B

SE451653B - SUPPLY PROTECTION DEVICE

Info

Publication number: SE451653B
Application number: SE8304185A
Authority: SE
Inventors: P Hasse; R Konig; J Wiesinger
Original assignee: Dehn & Soehne
Priority date: 1982-07-30
Filing date: 1983-07-28
Publication date: 1987-10-19
Also published as: BE897439A; DK346983A; DE3228471C2; CH662678A5; IT8322314A0; SE8304185D0; SE8304185L; DE3228471A1; AT386703B; ATA265083A; IT1163867B; JPS5947925A; DK346983D0; DK164427C; JPH0451038U; DK164427B

Description

15 20 25 30 35 451 653 därigenom även bli fördärvad. Särskilt uppstår vid en dylik förändring av varistorns karakteristika den faran. att vid uppträdande av en stötström som skall avledas ej längre uppstår ett tillräckligt stort spänningsfall. och därmed ej längre den erforderliga tändspänningen för gniststräckan. vilken alltså ej längre kan utföra sin avledningsfunktion. 15 20 25 30 35 451 653 thereby also become corrupted. In particular, in the event of such a change in the characteristics of the varistor, that danger arises. that when a surge current is to be diverted, a sufficiently large voltage drop no longer occurs. and thus no longer the required ignition voltage for the spark travel. which thus can no longer perform its diverting function.

Genom de båda skrifterna DE-GM 75 01 349 och 81 05 608 är ven- tilavledare kända. som har en seriekoppling med gniststräcka. föränderligt motstånd (varístor) och en säkringsremsa. Vid alltför stor uppvärmning kommer säkringsremsan (lödstället) att smälta. Därmed blir emellertid hela ventilavledaren skild från nätet. dvs. blir helt overksam.Through the two publications DE-GM 75 01 349 and 81 05 608 valve valves are known. which has a series connection with spark gap. variable resistor (varistor) and a safety strip. If the heater is overheated, the fuse strip (soldering point) will melt. Thus, however, the entire valve diverter is separated from the network. i.e. becomes completely inactive.

I förhållande till den ovannämnda teknikens ståndpunkt består uppgiften för uppfinningen i att åstadkomma en förbättrad anordning av den typ som anges i ingressen till patentkrav 1. genom att en genom alltför ofta förekommande aktivering med stötströmmar. särskilt blixtstötströmmar eller liknande. inträ- dande skada på varistorn (förändring av varistorns ström-spän- ningskarakteristíka) och därmed uppträdande hög läckström ej påverkar funktionen av gniststräckan, och varigenom överspän- ningsskyddsanordningens funktion totalt sett bevaras.In relation to the state of the above-mentioned technique, the object of the invention is to provide an improved device of the type stated in the preamble of claim 1 by an activation with shock currents which occurs too often. especially flash shock currents or the like. occurring damage to the varistor (change in the varistor's current-voltage characteristics) and the consequent high leakage current does not affect the function of the spark section, and thereby the function of the surge protection device is preserved overall.

Till lösning av denna uppgift tjänar. med utgångspunkt från in- gressen till patentkrav l. i första hand de i patentkrav 1 an- givna kännetecknen. Därigenom undvikes en varaktigt flytande otillåtet hög läckström och framför allt undvikes den faran. att gniststräckan ej längre erhåller tillräcklig tändspänning.To solve this task serves. on the basis of the preamble to claim 1, primarily the characteristics stated in claim 1. This avoids a permanently liquid, unacceptably high leakage current and, above all, avoids that danger. that the spark distance no longer receives sufficient ignition voltage.

I förhållande till de nämnda anordningarna enligt DE-GH 75 01 349 och Bl 05 608 föreligger den fördelen. att icke hela anordningen för överspänníngsskydd utan bara den gren som innehåller varistorn blir bruten och därmed overksam. Gnist- sträckan övertar alltså liksom förut skyddet av den efterkopp- lade anläggningen. Gniststräckan själv har så hög förmåga att bära ström. att den även säkert avleder nätfrekventa strömmar (följströmmar) och bryter dessa, dvs. anordningen är i varje driftsfas oberoende av eventuellt föreliggande ledningssäkring.In relation to the mentioned devices according to DE-GH 75 01 349 and B1 05 608 there is that advantage. that not the whole device for surge protection but only the branch containing the varistor becomes broken and thus ineffective. The spark section thus takes over, as before, the protection of the connected system. The spark distance itself has such a high ability to carry current. that it also safely diverts mains frequency currents (follower currents) and breaks them, ie. the device is in each operating phase independent of any available line fuse.

Detta kan t.ex. åstadkommas genom insättande av en nﬁïj' 10 15 20 25 30 35 451 65.3 gniststräcka, som består av två elektroder med mellan dessa befintligt isoleringsskikt. varvid isoleringsskiktet är gjort av ett material. som vid upphettning genom överslagsljusbâgen avger en utåt tryckande resp. blásande och kylande och därmed släckande gas, så att nätföljströmmen brytes (DE-PS 29 34 238).This can e.g. is achieved by inserting a spark gap, which consists of two electrodes with an existing insulating layer between them. wherein the insulating layer is made of a material. which, when heated through the flashing arc, emits an outwardly pushing resp. blowing and cooling and thus extinguishing gas, so that the mains current is interrupted (DE-PS 29 34 238).

Särskilt lämpligt är insättandet av sistnämnda gniststräcka vid lâgspänningsanläggningar. I stället för de nyssnämnda isolationsmaterial. som särskilt avger vätgas (POM. Teflon (Inregistrerat varumärke) och liknande) kan även i en i förhållande därtill ej lika verksam utföringsform användas glimmer som isolationsmaterial.Particularly suitable is the insertion of the latter spark distance in low-voltage installations. Instead of the aforementioned insulation materials. which emits hydrogen in particular (POM. Teflon (Registered trademark) and the like), mica can also be used as an insulating material in a relatively ineffective embodiment.

En föredragen och konstruktivt enkel utföringsform av uppfin- ningen anges i patentkrav 2. vilken genom kännetecknen i patentkrav 3 ytterligare fullkomnas. Dylika smältlödställen är i sig kända (se de båda ovannämnda Gebrauchsmuster). ehuru i dessa fall ej förekommer någon parallellkoppling med varistor och gniststräcka.A preferred and constructively simple embodiment of the invention is stated in claim 2, which is further perfected by the features of claim 3. Such melt soldering points are known per se (see the two above-mentioned Gebrauchsmuster). although in these cases there is no parallel connection with varistors and spark distance.

I enlighet med krav 4 kan man även anordna en elektrisk utlö- sande övervaknings- och urkopplingsanordning för denna varis- torgren.In accordance with claim 4, an electrically triggering monitoring and disconnection device can also be provided for this varistor branch.

Kännetecken enligt krav 5 säkerställer att urkopplingen av varistorn blir signalerad för den som betjänar anläggningen.Characteristics according to claim 5 ensure that the disconnection of the varistor is signaled to the person operating the system.

Genom kännetecken 1 krav 6 kan den riktiga funktionen hos en visad anordning enligt krav 5 prövas.By character 1 of claim 6, the correct function of a shown device according to claim 5 can be tested.

Krav 7 beskriver en särskilt fördelaktig utföringsform av en anordning för överspänningsskydd enligt uppfinningen.Claim 7 describes a particularly advantageous embodiment of a device for surge protection according to the invention.

Ytterligare fördelar och kännetecken hos uppfinningen framgår _av de ytterligare underkraven. liksom av den fortsatta beskriv- ningen med ritningar av utföringsexempel. Därvid visar fig. 1 en enpolig koppling enligt uppfinningen. Fig. 2 visar en trepo- lig koppling enligt uppfinningen. Fig. 3 visar ett diagram över strömspänningskarakteristikan för en varistor. Fig. 4 visar en vy av en trepolig utföringsform av ett överspänningsskyd enligt uppfinningen. Fig. 5 visar ett snitt enligt linjen V - V 10 15 20 25 30 35 451 653 i fig. 4. Fíg. 6 visar ett snitt enligt linjen VI - VI i fig. 5. Fíg. 7 visar en detalj ur fig. 5 i förstorad skala.Further advantages and features of the invention appear from the further subclaims. as well as from the continued description with drawings of exemplary embodiments. In this case, Fig. 1 shows a single-pole coupling according to the invention. Fig. 2 shows a three-pole coupling according to the invention. Fig. 3 shows a diagram of the current voltage characteristic of a varistor. Fig. 4 shows a view of a three-pole embodiment of an overvoltage protection according to the invention. Fig. 5 shows a section along the line V - V 10 15 20 25 30 35 451 653 in Fig. 4. Figs. Fig. 6 shows a section along the line VI - VI in Fig. 5. Figs. 7 shows a detail from Fig. 5 on an enlarged scale.

Principschemat enligt fig. 1 visar mellan den spänningsförande fasen L resp. 1 i nätet och jord. resp. potentialutjämningsske- nan 2 en parallellkoppling av en gniststräcka särskilt en över- slagsanordning av typ glídande gnista 1 luft (se ovan) 3. å ena sidan och en seriekoppling med en varístor 4 och en över- vaknings- och urkopplingsanordning i form av ett lödställe 5.The principle diagram according to Fig. 1 shows between the live phase L resp. 1 in the grid and soil. resp. the potential equalization rail 2 a parallel connection of a spark section in particular a sliding device of the sliding spark type 1 air (see above) 3. on the one hand and a series connection with a varistor 4 and a monitoring and disconnection device in the form of a soldering point 5 .

Vidare ligger parallellt därmed en visaranordning 6 med en kontroll- eller provningsknapp 7.Furthermore, parallel to this is a pointer device 6 with a control or test button 7.

Fíg. 2 visar en motsvarande. trepolig utföringsform med de spänningsförande faserna L1. L2 och L3. resp. l för nätfaserna. jordningsledningen 2 resp. potentialutjämningsskenan PAS och nolledaren N resp. 8. Höljet till anordningen för överspän- ningsskydd är antytt med den streckade linjen 9. Ledningen 10 mellan potentialutjämningsskenan PAS och jordningsledningen 2 å ena sidan och nolledaren 8 å den andra är försedd med en gnist- sträcka 3. men dock icke med parallellgrenan med varistor 4 och övervaknings- resp. urkopplingsanordníng 5. Man kan ha för-säk- ringar ll. vilka dock vid insättande av gniststräckor i enlig- het med tyska patentet 29 34 238 ej erfordras (se ovan).Fig. 2 shows a corresponding. three-pole embodiment with the live phases L1. L2 and L3. resp. l for the mains phases. the ground wire 2 resp. the potential equalization rail PAS and the neutral conductor N resp. 8. The housing of the device for overvoltage protection is indicated by the dashed line 9. The line 10 between the equipotential bonding rail PAS and the ground line 2 on one side and the neutral conductor 8 on the other is provided with a spark line 3. but not with the parallel branch with varistor 4 and monitoring resp. disconnection device 5. You can have insurance ll. which, however, are not required when inserting spark plugs in accordance with German patent 29 34 238 (see above).

Som ett exempel. till vilket uppfinningen emellertid ej är be- gränsad. kan vid användning av griststräckor enligt nämnda patentet 29 34 238 följande elektriska data nämnas: 220/380 V 50 A Nätspänning: För-säkring ll: g T.ex.As an example. to which, however, the invention is not limited. when using pig stretches according to the said patent 29 34 238 the following electrical data can be mentioned: 220/380 V 50 A Mains voltage: Insurance ll: g Eg.

Parallellgren med varístor och Konstruerad för stötströmmar 8/20 om 5 kb. motsvarande övervakningsanordníng: ungefärligen 0.1 As och 500 Jhﬂ Beräknad för stötströmmar 100 kh. med ungefär 10 As och 500 kJL¶ Luft-glidgniststräcka: Pig. 3 visar ett diagram över en ström (I)-spänníngs-(U) karak- 10 15 20 25 30 35 451 653 teristíka för en varistor. Därvid betecknar 12 den normala och riktiga karakteristikan. under det att linjerna 13 och 14 är karakteristikor för en skadad varistor. vilken redan vid mindre spänningar släpper igenom otillåtet höga strömmar. I ett dylikt fall urkopplar övervakningsanordningen 5 den skadade varistorn 4. Detta kan ske termiskt medelst ett lod. som smälter vid mot- svarande uppvärmning av varistorn (se t.ex. fig. 4 och föl- ijande). Detta kan även utföras genom en elektriskt utlösande säkring resp. en säkringsautomat (ej visat), vilken bör instäl- las på så sätt. att den urkopplar varistorläckströmmen i mA-intervallet. _ Genom'att bara varistorn frânkopplas. kvarstår anordningens skyddsfunktion genom gniststräckan. För kontroll av varistorur- kopplingen kan anordnas en visaranordning (optisk eller akus- tisk), vilken i exemplet i fig. 1 schematiskt antytts genom 6 och vid öppnande visar urkopplingen av varistorn 4 genom ur- kopplingsanordningen 5 i den parallellgren som består av kompo- nenterna 4 och 5. Funktionsförmågan för denna visning kan kon- trolleras genom en provknapp 7. I den trepoliga kopplingen en- ligt fig. 2 kan dylika övervaknings- och kontrollanordningar naturligtvis också finnas. men för att förenkla fig. 2 har de ej visats. Beträffande detta hänvisas emellertid till fig. 4 och följande.Parallel branch with varistor and Designed for shock currents 8/20 of 5 kb. corresponding monitoring device: approximately 0.1 As and 500 Jh nad Calculated for surge currents 100 kh. with approximately 10 As and 500 kJL¶ Air-glide distance: Pig. 3 shows a diagram of a current (I) voltage (U) characteristic of a varistor. In this case, 12 denotes the normal and correct characteristic. while lines 13 and 14 are characteristics of a damaged varistor. which, even at smaller voltages, lets through impermissibly high currents. In such a case, the monitoring device 5 disconnects the damaged varistor 4. This can be done thermally by means of a solder. which melts on corresponding heating of the varistor (see, for example, Fig. 4 and the following). This can also be done by an electrically triggering fuse resp. a safety device (not shown), which should be set up in this way. that it disconnects the varistor leakage current in the mA range. _ By simply disconnecting the varistor. the protective function of the device remains through the spark distance. For checking the varistor disconnection, a pointer device (optical or acoustic) can be arranged, which in the example in Fig. 1 is schematically indicated by 6 and when opened, the disconnection of the varistor 4 through the disconnection device 5 in the parallel branch consisting of 4 and 5. The operability of this display can be checked by means of a test button 7. In the three-pole coupling according to Fig. 2, such monitoring and control devices can of course also be present. but to simplify Fig. 2, they have not been shown. In this regard, however, reference is made to Fig. 4 et seq.

Det i fig. 4 - 7 visade utföringsexemplet visar en konstruktiv utföringsform enligt uppfinningen med ett hölje eller en grund- ram 15 av isolerande material. tre ledningsskenor l', vilka från de bygelartade anslutningsklämmorna 16' för ledningarna Al. L2. L3 resp. l leder till fasthâllningsskruvarna 16 för an- slutning till gniststräckorna 17 - 19. Vidare finns en fjärde ledningsskena 8' mellan en bygelartad anslutningsklämma 16' för nolledaren B och en fasthâllningsskruv 16 liksom en anslutning 20 för jordledningen 2 med PAS. Ledningsskenan 8' är därvid under drift ej spänningsförande. Ledningsskenorna 1' och 8' är vardera utförda som rätlinjiga och med de uppträdande strömmar- na belastningsbara. i den föredragna utföringsformen av uppfin- ningen till blixtströmsledning dugande ledningar med motsvaran de tvärsnitt och stabila fasthâllningsskruvar och anslutningarí 10 15 20 25 30 35 451 653 16. l6'. Ledningsskenorna. anslutningsklämmorna och fasthåll- ningsskruvarna är så utförda. att de håller för den elektro- dynamiska påkänníng som orsakas av en ström. särskilt blixt- ström. av t.ex. 500 kJ/SL.The exemplary embodiment shown in Figs. 4-7 shows a constructive embodiment according to the invention with a casing or a base frame 15 of insulating material. three conductor rails 1 ', which from the bracket-like connection terminals 16' for the conduits A1. L2. L3 resp. 1 leads to the retaining screws 16 for connection to the spark lines 17 - 19. Furthermore, there is a fourth conductor rail 8 'between a bracket-like connection terminal 16' for the neutral conductor B and a retaining screw 16 as well as a connection 20 for the ground wire 2 with PAS. The guide rail 8 'is then not live during operation. The guide rails 1 'and 8' are each designed as rectilinear and loadable with the occurring currents. in the preferred embodiment of the invention, lightning conductive lines having the corresponding cross-sections and stable retaining screws and connections in 10 15 20 25 30 35 451 653 16. 16 '. The guide rails. the connection clamps and the retaining screws are designed in this way. that they withstand the electro-dynamic stress caused by a current. especially lightning current. of e.g. 500 kJ / SL.

Under fasthâllningsskruvarna 16 befinner sig de företrädesvis för blixtströmsledníng utförda gniststräckorna med elektrod 17. isoleringsstycke 18 och gemensam jordningsplatta 19. Därvid är isoleringsstycket 18 försett med en runtomgâende ring 18'. som isolerar resp. elektrod 17 från jordningsplattan 19. Den ljus- båge som därvid bildas genom glidgnisturladdning är betecknad 18" (se fig. 7). Fasthållningsskruven 16 går igenom isolerings- stycket 18 och är inskruvad i grundstativet 15 av isolerande material. så att det ej kan ske något överslag från hâllarskru- ven 16 till jordningsplattan 19.Below the retaining screws 16 are the spark sections, which are preferably designed for flash current conduction, with electrode 17. insulating piece 18 and common ground plate 19. In this case, the insulating piece 18 is provided with a circumferential ring 18 '. which insulates resp. electrode 17 from the earthing plate 19. The arc which is thereby formed by sliding spark discharge is designated 18 "(see Fig. 7). The retaining screw 16 passes through the insulating piece 18 and is screwed into the base frame 15 of insulating material. some projection from the retaining screw 16 to the ground plate 19.

Potentialutjämningsskenan resp. jordledningen 2 är ansluten till klämman 20. vilken likaså är bygelaktigt konstruerad.The potential equalization rail resp. the ground wire 2 is connected to the clamp 20. which is also of stirrup-like construction.

Mellan ledningsskenorna 1' och jordningsplattan 19 ligger var sin parallellgren. bestående av varistor 4 och övervak- nings- och urkopplingsanordníng 5. 6 och 7. varvid komponenter- na 4. 5 rumsligt ligger bredvid ledningsskenorna l'. Varisto- rerna 4 befinner sig på platsbesparande sätt bredvid varandra.Between the conductor rails 1 'and the earthing plate 19 are each parallel branch. consisting of varistor 4 and monitoring and disconnection devices 5. 6 and 7. wherein the components 4. 5 are spatially located next to the guide rails 1 '. The varistors 4 are located next to each other in a space-saving manner.

Därvid betecknar 5 lödstället. vilket förbinder varistorkontak- ten 25 och den därmed sammankopplande ledande delen 21 elektriskt med en fjäder 22. Fjädern 22 är vid 23 ansluten till resp. ledningsskena l'. under det att 24 visar en extra. från ledningen 1' isolerande mekanisk infästning. Om en otillåtet hög läckström uppträder på strömvägen 23. 22. 5. 21. 25 och 4 mot 19. så smälter lödstället 5. och fjädern 22 rör sig på grund av sin egenspänning i pilens 22' riktning. tills den anligger mot kontakten 26. Smälttemperaturen för det nämnda lodet kan t.ex. vara l50°C. Kontaktpartiet 26 är även visat i principkopplingen enligt fig. 1. Härigenom kommer avskiljningen av denna varistor 4 via 5 att visas genom 6. Knappanordningen 7 framgår av fig. 5. 6. Dess stift 7' avkänner vid denna kontroll den via fjädern 22 och anslutningen 23 till komponenten 21 tillförda mätspänningen. vilken i icke|utlöst läge 1 enlighet m, 451 653 med ﬁig. 5 ligger an mot varistorkontakten 25, men vid öppnad lödförbindelse 5 frånkopplas genom fjädern 22.5 denotes the soldering point. which connects the varistor contactor 25 and the interconnecting conductive part 21 electrically to a spring 22. The spring 22 is at 23 connected to resp. wiring rail l '. while 24 shows an extra. from line 1 'insulating mechanical fastening. If an impermissibly high leakage current occurs on the current path 23. 22. 5. 21. 25 and 4 towards 19. then the soldering point 5. melts and the spring 22 moves due to its natural voltage in the direction of the arrow 22 '. until it abuts the contact 26. The melting temperature of the said solder can e.g. be 150 ° C. The contact portion 26 is also shown in the principle connection according to Fig. 1. Hereby the separation of this varistor 4 via 5 will be shown through 6. The button device 7 is shown in Fig. 5. At this control its pin 7 'senses it via the spring 22 and the connection 23 to the component 21 applied measuring voltage. which in non-triggered position 1 in accordance with m, 451 653 with ﬁ ig. 5 abuts the varistor contactor 25, but when the solder connection 5 is opened, it is disconnected through the spring 22.

Anordningen enligt fig. 4 - 7 kan konstrueras mycket platsbe- sparande. varvid man anordnar de skivformiga varistorerna 4 parallellt med ledningsskenorna l'. Därvid kan de båda övre. till ledningarna Ll. L2 hörande varístorerna 4 ligga omedelbart vid varandra och vara kopplade till jordskenan 19 via en gemen- sam jordkontakt 4'.The device according to Figs. 4 - 7 can be constructed very space-saving. wherein the disc-shaped varistors 4 are arranged parallel to the guide rails 1 '. Thereby, they can both upper. to the lines Ll. L2 belonging to the varistors 4 lie immediately next to each other and be connected to the ground rail 19 via a common ground contact 4 '.

Claims

10 15 20 25 30 35 451 653 Patent claims

1. l. Device for surge protection consisting of at least one varistor and one electrically connected in parallel with it. preferably with the ability to conduct flash current provided sparking distance. which can be designed as an air slide distance. whose air breakdown point is outside its electrodes. Find out that the branch in the parallel connection that contains the varistor (4). has a monitoring device (5) for monitoring that the varistor stays within its correct current-voltage characteristics (12) and for disconnecting the varistor in the corresponding fault condition.

Device for overvoltage protection according to claim 1, characterized in that the monitoring and disconnection device (5) is designed as a thermally actuatable. by a device which disconnects against a leakage current through the varistor.

Device for overvoltage protection according to Claim 2, characterized in that the monitoring and disconnection device (5) is designed as a solder connection which breaks at a corresponding heat load.

4. Device for overvoltage protection according to claim 1, characterized in that it has an electrical fuse or tripping device which can be adjusted to a certain leakage current through the varistor and which can be triggered by it.

5. An overvoltage protection device according to any one of claims 1 to 4, characterized by a pointer device (6). which when disconnecting the parallel branch containing the varistor (4) by means of the monitoring and disconnecting device (5) is switched on by it.

Device for overvoltage protection according to claim 5, characterized in - (I), J 1 \ 10 15 20 25 30 35 451 653 t o o k n a d of a manually operable control. for example a test button (7) in the display device (6).

Device for overvoltage protection according to one of Claims 1 to 6, in that in a housing or a base frame (15) for each phase there is a substantially rectilinearly running, thermally and dynamically corresponding current which is current-loadable and preferably lightning-fast conductor rail (1 '. 8'). wherein this guide rail forms the parallel branch or a part thereof. wherein the guest section (3) is included, that along or at the end of this guide rail the spark section (3: resp. 17. 18. 19) is present and that the associated varistor (4) is located spatially in the vicinity of the associated guide rail.

Device for overvoltage protection according to one of Claims 1 to 7, characterized in that in the case of a multiphase device the phase lines and a PEN line are arranged next to each other. however, only the phase lines are provided with a parallel connection with a varistor with monitoring and disconnection devices.

Device for overvoltage protection according to Claim 7 or 8, characterized in that the planes of the disc-shaped varistors (4) are arranged parallel to the line rails (1 ').

Device for surge protection according to one of Claims 1 to 9, characterized in that in the parallel connection branch containing the varistor (4) a spring (22) is connected via a soldering point (5) to the varistor and with this electrical series connected. and that the spring (22) has a mechanical self-tension. which at the melting of the soldering iron (5) pulls it to a pointer position.

11. ll. Device for overvoltage protection according to one of Claims 7 to 10, in that a contact (26) is arranged in the housing or base frame (15) in the display device (6). against which the spring (22) abuts after release and that in the housing further the control device, e.g. an operating button (7) with contact pins (7 ') is provided. which in the operating position is known to bridge between this and the said contact (26) when the spring has not yet been released. m, I: u,