DE102008061323B3 - Excess voltage protection unit has a varistor which, on a thermal overload, shifts for separation from the contacts - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzelement mit einem Gehäuse, mit mindestens einem in dem Gehäuse angeordneten überspannungsbegrenzenden Bauelement, insbesondere einem Varistor, mit mindestens zwei Anschlusselementen zum elektrischen Anschluss des Überspannungsschutzelements an den zu schützenden Strom- oder Signalpfad, wobei im Normalzustand des Überspannungsschutzelements die Anschlusselemente jeweils mit einem Pol des überspannungsbegrenzenden Bauelements in elektrisch leitendem Kontakt stehen.The The invention relates to an overvoltage protection element with a housing, with at least one in the housing arranged overvoltage limiting Component, in particular a varistor, with at least two connection elements for electrical connection of the overvoltage protection element to be protected Current or signal path, wherein in the normal state of the overvoltage protection element the connection elements each with a pole of the overvoltage limiting component be in electrically conductive contact.
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Auch
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Die
Die bekannten Überspannungsschutzelemente sind in der Regel als ”Schutzstecker” ausgebildet, die zusammen mit einem Geräteunterteil ein Überspannungsschutzgerät bilden. Zur Installation eines derartigen Überspannungsschutzgeräts, welches beispielsweise die phasenführenden Leiter L1, L2, L3 sowie den Neutralleiter N und gegebenenfalls auch den Erdleiter PE schützen soll, sind bei den bekannten Überspannungsschutzgeräten am Geräteunterteil entsprechende Anschlussklemmen für die einzelnen Leiter vorgesehen. Zur einfachen mechanischen und elektrischen Kontaktierung des Geräteunterteils mit dem jeweiligen Überspannungsschutzelement sind bei dem Überspannungsschutzelement die Anschlusselemente als Steckerstifte ausgebildet, zu denen im Geräteunterteil korrespondierende, mit den Anschlussklemmen verbundene Steckerbuchsen angeordnet sind, so dass das Überspannungsschutzelement einfach auf das Geräteunterteil aufsteckbar ist.The known overvoltage protection elements are generally designed as a "protective plug", which together with a device lower part form an overvoltage protection device. To install such a surge protection device, which is intended to protect, for example, the phase-leading conductors L1, L2, L3 and the neutral conductor N and possibly also the earth conductor PE, corresponding terminals for the individual conductors are provided in the known surge protection devices on the device base. For simple mechanical and electrical contacting of the device lower part with the respective overvoltage protection element, the connecting elements are designed as plug pins in the overvoltage protection element, to those in the device lower part corresponding, connected to the terminals plug are arranged bushes, so that the overvoltage protection element is simply plugged onto the device base.
Bei derartigen Überspannungsschutzgeräten ist die Installation und Montage durch die Steckbarkeit der Überspannungsschutzelemente sehr einfach und zeitsparend durchführbar. Zusätzlich weisen derartige Überspannungsschutzgeräte teilweise noch einen Wechselkontakt als Signalgeber zur Fernmeldung des Zustands mindestens eines Überspannungsschutzelements sowie eine optische Zustandsanzeige in den einzelnen Überspannungsschutzelementen auf. Über die Zustandsanzeige wird angezeigt, ob das in dem Überspannungsschutzelement angeordnete überspannungsbegrenzende Bauelement noch funktionstüchtig ist oder nicht. Als überspannungsbegrenzendes Bauelement werden dabei insbesondere Varistoren verwendet, wobei jedoch je nach Einsatzzweck des Überspannungsschutzelements auch gasgefüllte Überspannungsableiter, Funkenstrecken oder Dioden eingesetzt werden können.at such overvoltage protection devices the installation and assembly by the pluggability of the overvoltage protection elements very simple and time-saving feasible. In addition, such surge protection devices still partially a changeover contact as a signal transmitter for remote notification of the state at least one overvoltage protection element and an optical status indicator in the individual overvoltage protection elements on. about the status indicator is displayed, whether that is in the overvoltage protection element arranged overvoltage limiting component still functional is or not. As overvoltage limiting Component are used in particular varistors, wherein however, depending on the purpose of the overvoltage protection element also gas-filled surge arresters, Spark gaps or diodes can be used.
Die zuvor beschriebenen, bei den bekannten Überspannungsschutzelementen verwendeten, thermische Abtrennvorrichtungen, die auf dem Aufschmelzen einer Lötverbindung beruhen, haben mehrere Aufgaben zu erfüllen. Im Normalzustand des Überspannungsschutzelements, d. h. im nicht getrennten Zustand, muss eine sichere und gute elektrische Verbindung zwischen dem ersten Anschlusselement und dem überspannungsbegrenzenden Bauelement gewährleistet sein. Beim Überschreiten einer bestimmten Grenztemperatur muss die Trennstelle eine sichere Abtrennung des überspannungsbegrenzenden Bauelements sowie eine dauerhafte Isolationsfestigkeit und Kriechstromfestigkeit gewährleisten.The previously described in the known overvoltage protection elements used, thermal separation devices, which on the melting a solder joint have several tasks to fulfill. In the normal state of the overvoltage protection element, d. H. when not disconnected, must have a safe and good electrical Connection between the first connection element and the overvoltage limiting Component guaranteed be. When passing a certain limit temperature, the separation point must have a safe Separation of the overvoltage limiting component as well as a permanent insulation resistance and tracking resistance guarantee.
Aus
der
Die
Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Überspannungsschutzelement dadurch gelöst, dass im Normalzustand des Überspannungsschutzelements beide Pole des überspannungsbegrenzenden Bauelements über jeweils eine Steckverbindung mit einem Anschlusselement verbunden sind, dass zwi schen dem überspannungsbegrenzenden Bauelement und dem Gehäuse oder einem im Gehäuse angeordneten Fixierelement eine thermisch auftrennende Verbindung ausgebildet, die dann auftrennt, wenn die Temperatur des überspannungsbegrenzenden Bauelements eine vorgegebene Grenztemperatur überschreitet, und dass bei thermischer Überlastung des überspannungsbegrenzenden Bauelements die Position des überspannungsbegrenzenden Bauelements relativ zur Position der Anschlusselemente so veränderbar ist, dass die beiden Pole des überspannungsbegrenzenden Bauelements nicht mehr mit den Anschlusselementen in elektrisch leitendem Kontakt stehen. Die thermisch auftrennende Verbindung ist dabei vorzugsweise als Schmelzverbindung ausgebildet, wobei für die Schmelzverbindung grundsätzlich unterschiedliche Materialien eingesetzt werden können, solang sie die Voraussetzung erfüllen, dass sie bei Überschreiten der Grenztemperatur schmelzen.These Task is solved in the above-described overvoltage protection element in that in the normal state of the overvoltage protection element both poles of the overvoltage limiting Component over each a plug connection are connected to a connection element, that between tween the surge limiting Component and the housing or one in the case arranged fixing a thermally disconnecting connection formed, which then separates when the temperature of the overvoltage limiting Component exceeds a predetermined limit temperature, and that at thermal overload of the overvoltage limiting Component, the position of the surge limiting Component relative to the position of the connection elements so changeable is that the two poles of the overvoltage limiting Component no longer with the connection elements in electrical to be in close contact. The thermally dissociating compound is preferably formed as a fusion, wherein for the fusion in principle Different materials can be used as long as they are the prerequisite fulfill, that when crossing the Melt limit temperature.
Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Überspannungsschutzelementen mit einer thermisch auftrennenden Trennstelle, sind bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement nach erfolgter Abtrennung beide Pole des überspannungsbegrenzenden Bauelements von den Anschlusselementen getrennt, d. h. beide Pole des überspannunsbegrenzenden Bauelements weisen keine Verbindung mehr zu den Anschlusselementen auf. Durch die Ausbildung von zwei Trennstellen anstelle nur einen Trennstelle wird das Verlöschen eines eventuell auftretenden Lichtbogens begünstigt, da die beiden Trennstellen eine Reihenschaltung bilden, so dass sich durch die Reihenschaltung der beiden Trennstellen die Gesamtlichtbogenlänge und damit auch die Lichtbogenspannung vergrößert.In contrast to the known from the prior art overvoltage protection elements with a thermally disconnecting separation point, in the inventive overvoltage protection element after separation both poles of the overvoltage limiting component separated from the connection elements, ie both poles of überspannunsbegrenzenden device have no connection to the connection elements. Due to the formation of two separation points instead of only one separation point is the extinction egg nes possibly occurring arc favors, since the two separation points form a series connection, so that increases the total arc length and thus the arc voltage through the series connection of the two separation points.
Grundsätzlich kann die – translatorische oder rotatorische – Positionsveränderung des überspannungsbegrenzenden Bauelements relativ zu den Anschlusselementen dadurch realisiert werden, dass die beiden Anschlusselemente bei thermischer Überlastung des überspannungsbegrenzenden Bauelements von diesem wegbewegt werden, während das überspannungsbegrenzende Bauelement fest im Gehäuse angeordnet ist. Vorzugsweise ist jedoch das überspannungsbegrenzende Bauelement beweglich im Gehäuse angeordnet, so dass beim Überschreiten einer bestimmten Grenztemperatur das überspannungsbegrenzende Bauelement von den – im Gehäuse fest angeordneten – Anschlusselementen wegbewegt wird. Hierzu ist vorzugsweise mindestens ein Federelement derart zwischen dem Gehäuse und dem überspannungsbegrenzenden Bauelement angeordnet, dass das Federelement das überspannungsbegrenzende Bauelement bei dessen thermischer Überlastung von den Anschlusselementen wegbewegt. Als Federelement kann dabei sowohl eine Druckfeder als auch eine Zugfeder verwendet werden. Selbstverständlich können auch gleichzeitig eine Druckfeder und eine Zugfeder eingesetzt werden.Basically the - translational or rotational - position change of the overvoltage limiting Implemented thereby element relative to the connection elements be that the two connection elements in case of thermal overload of the overvoltage limiting Moving away from this device, while the overvoltage limiting device firmly in the housing is arranged. Preferably, however, is the overvoltage limiting device movable in the housing arranged so that when crossing a certain limit temperature overvoltage limiting component from the - im casing fixedly arranged - connection elements is moved away. For this purpose, preferably at least one spring element such between the case and the surge limiting Arranged component that the spring element overvoltage limiting Component in its thermal overload of the connection elements moved away. As a spring element can both a compression spring as also a tension spring can be used. Of course, at the same time a Compression spring and a tension spring are used.
Zur Positionsveränderung des überspannungsbegrenzenden Bauelements bei thermischer Überlastung ist es erforderlich, dass auf das Bauelement eine entsprechende Kraft einwirkt, die das Bauelement von den Anschlusselementen wegbewegt. Diese Kraft kann, wie zuvor ausgeführt, von mindestens einem Federelement aufgebracht werden. Daneben ist es jedoch auch möglich, die Kraft durch andere Maßnahmen aufzubringen. Beispielsweise kann ein Material zwischen dem überspannungsbegrenzenden Bauelement und dem Gehäuse angeordnet sein, das sich bei Erwärmung ausdehnt, so dass bei thermischer Überlastung des Bauelements dieses durch das sich ausdehnende Material von den Anschlusselementen wegbewegt wird.to position change of the overvoltage limiting Component in case of thermal overload it is necessary that on the component an appropriate Force acts, which moves the device away from the connection elements. These Force can, as stated before, be applied by at least one spring element. Next to it is but it is also possible the power through other measures applied. For example, a material may be between the overvoltage limiting Component and the housing be arranged, which expands when heated, so that in case of thermal overload of the device this by the expanding material of the Moving connection elements is moved away.
Damit bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement die beiden Steckverbindungen im Normalzustand des Überspannungsschutzelements nicht durch die Kraft, insbesondere die Federkraft getrennt werden und somit die beiden Pole in elektrisch leitendem Kontakt mit den Anschlusselementen stehen, ist bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement zwischen dem überspannungsbegrenzenden Bauelement und dem Gehäuse oder einem im Gehäuse angeordneten Fixierelement eine thermisch auftrennende Verbindung ausgebildet.In order to in the overvoltage protection element according to the invention the two connectors in the normal state of the overvoltage protection element not be separated by the force, in particular the spring force and thus the two poles in electrically conductive contact with the Connection elements are in the overvoltage protection element according to the invention between the overvoltage limiting Component and the housing or one in the case arranged fixing a thermally disconnecting connection educated.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements sind die beiden Pole des überspannungsbegrenzenden Bauelements jeweils mit einer Anschlusslasche elektrisch leitend verbunden. Durch die Ausbildung der Anschlusslaschen lässt sich eine Steckverbindung zwischen einem Pol des überspannungsbegrenzenden Bauelements und einem Anschlusselement einfach realisieren, wozu die Anschlusslasche als Steckerstift ausgebildet sein kann, wobei dann das Anschlusselement auf der der Anschlusslasche zugewandten Seite als Steckerbuchse ausgebildet ist.According to one advantageous embodiment of the overvoltage protection element according to the invention are the two poles of the overvoltage limiting Component each with a terminal strap electrically conductive connected. Due to the design of the connection lugs can be a plug connection between a pole of the overvoltage limiting component and easily realize a connection element, including the terminal lug can be designed as a pin, in which case the connection element formed on the connecting tab side facing as a socket is.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind beide Anschlusslaschen an einer Seite des überspannungsbegrenzenden Bauelements, insbesondere an einer Schmalseite angeordnet. Durch die Anordnung der beiden Anschlusslaschen auf der gleichen Seite des überspannungsbegrenzenden Bauelements ist das Bauelement sehr einfach und damit preisgünstig herstellbar. Wird als überspannungsbegrenzendes Bauelement beispielsweise ein Varistor verwendet, so ist der Umhüllungsprozess des Varistors mit einer isolierenden Ummantelung durch die Anordnung der beiden Anschlusslaschen auf einer Seite deutlich vereinfacht. Sind die beiden Anschlusslaschen an einer Schmalseite des überspannungsbegrenzenden Bauelements angeordnet, so kann insgesamt ein sehr schmales Überspannungsschutzelement realisiert werden. Bei ”üblicher” Ausrichtung des Überspannungsschutzelements, bei der die Anschlusselemente an der Unterseite des überspannungsbegrenzenden Bauelements angeordnet sind, sind somit keine seitlich vom überspannungsbegrenzenden Bauelement abstehenden, die erforderliche Breite des Überspannungsschutzelements erhöhenden Anschlusslaschen erforderlich.According to one Another advantageous embodiment of the invention, both terminal lugs on one side of the overvoltage limiting device, arranged in particular on a narrow side. By the arrangement of the two connection lugs on the same side of the overvoltage limiting Component, the device is very simple and thus inexpensive to produce. Becomes as overvoltage limiting Component used for example a varistor, so is the wrapping process of the varistor with an insulating sheath through the assembly the two connecting straps on one side significantly simplified. are the two connection lugs on a narrow side of the overvoltage limiting Arranged component, so can a total of a very narrow overvoltage protection element will be realized. In "usual" orientation the overvoltage protection element, in which the connection elements at the bottom of the overvoltage limiting Component are thus arranged, no side of the overvoltage limiting Component projecting, the required width of the overvoltage protection element increasing Connecting straps required.
Um eine hohe Isolations- und Kriechstromfestigkeit zu gewährleisten und einen beim Öffnen der Trennstelle, d. h. beim Auftrennen der Lötstelle zwischen einem Pol und einem Anschlusselement, entstehenden Lichtbogen zu löschen, muss ein möglichst großer Abstand zwischen den Polen bzw. den Anschlusslaschen des überspannungsbegrenzenden Bauelements und den Anschlusselementen erzielt werden. Hierzu ist es bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement jedoch nicht erforderlich, dessen Breite zu erhöhen, sonders es muss lediglich dessen Höhe entsprechend gewählt werden. Zusätzlich kann eine lichtbogenlöschende Barriere derart beweglich im Gehäuse angeordnet sein, dass die Barriere beim Auftrennen des elektrischen Kontakts zwischen die beiden Pole bzw. die beiden Anschlusslaschen des überspannungsbegrenzenden Bauelements und die Anschlusselemente verschiebbar oder verschwenkbar ist. Eine derartige lichtbogenlöschende Barriere, insbesondere ein entsprechender Schieber, ist vorzugsweise mit einer Feder verbunden, so dass der Schieber beim Auftrennen des elektrischen Kontakts durch die Rückstellkraft der Feder aus einer ersten Position in eine zweite Position geschoben wird, in der der Schieber zwischen dem überspannungsbegrenzenden Bauelement und den Anschlusselementen angeordnet ist.In order to ensure a high insulation and tracking resistance and to extinguish an arc when opening the separation point, ie when separating the solder joint between a pole and a connection element, the largest possible distance between the poles or the terminal lugs of the overvoltage limiting component and the Connection elements can be achieved. For this purpose, however, it is not necessary in the overvoltage protection element according to the invention to increase its width, but in particular only its height must be selected accordingly. In addition, an arc-extinguishing barrier can be arranged movably in the housing such that the barrier is displaceable or pivotable upon separation of the electrical contact between the two poles or the two connection lugs of the overvoltage-limiting component and the connection elements. Such arc-quenching barrier, in particular a corresponding slide, is preferably connected to a spring, so that the slide is pushed in the separation of the electrical contact by the restoring force of the spring from a first position to a second position in which the slide between the overvoltage limiting component and the connection elements is arranged.
Das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement ist vorteilhafterweise als ”Schutzstecker” ausgebildet, so dass es zusammen mit einem korrespondierenden Geräteunterteil ein Überspannungsschutzgerät bildet. Vorteilhafterweise weist dabei das Geräteunterteil einen Fernmeldekontakt zur Fernmeldung des Zustands des Überspannungsschutzelements auf. Zur Betätigung eines zu dem Fernmeldekontakt gehörenden Schalters ist im Überspannungsschutzelement ein Auslösestift vorgesehen, der durch eine Öffnung in der Unterseite des Gehäuses herausragt. Der Auslösestift kann derart mit dem überspannungsbegrenzenden Bauelement verbunden sein, dass er beim Auftrennen des elektrischen Kontakts zwischen den beiden Polen des überspannungsbegrenzenden Bauelements und den Anschlusselementen mit dem überspannungsbegrenzenden Bauelement verschoben wird, wodurch der im Geräteunterteil angeordnete Fernmeldekontakt betätigt wird.The Overvoltage protection element according to the invention is advantageously designed as a "protective plug", so that it together with a corresponding device base forms an overvoltage protection device. Advantageously, while the lower device part has a telecommunications contact for remote indication of the state of the overvoltage protection element on. For operation a switch associated with the telecommunications contact is in the overvoltage protection element a trigger pin provided by an opening in the bottom of the case protrudes. The trigger pin can be so with the overvoltage limiting Be connected to the device that he disconnects the electric Contact between the two poles of the overvoltage limiting device and the connection elements with the overvoltage limiting component is shifted, whereby the arranged in the device lower part telecommunications contact actuated becomes.
Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Überspannungsschutzelement ein Kodierelement
auf, das durch eine Öffnung
in der Unterseite des Gehäuses
herausragt und mit einem entsprechenden Gegenkodierelement im Geräteunterteil
zusammenwirkt. Die Ausbildung eines Kodierelements und eines Gegenkodierelements
ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn in ein Geräteunterteil gleichzeitig
mehrere Überspannungsschutzelemente nebeneinander
eingesteckt werden können.
Durch die Ausbildung des Kodierelements bzw. des Gegenkodierelements
kann dann ein fehlerhaftes Stecken eines Überspannungsschutzelements
auf eine falsche Position in dem Geräteunterteil verhindert werden.
Bezüglich
weiterer Ausgestaltungen und Einzelheiten eines möglichen
Geräteunterteils
wird auf die
Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche als auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigenin the Individual there are now a variety of ways, the overvoltage protection element according to the invention to design and develop. This is referred to both the claims subordinate to claim 1 as the following description of preferred embodiments in conjunction with the drawing. In the drawing show
Die
Wie
aus den
Alternativ
zu dem bei den Ausführungsbeispielen
dargestellten Federelement
Damit
im Normalzustand des Varistors
Bei
dem in
Bei
der in den
Damit
bei dieser Ausführungsvariante
im in den
Bei
den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen des Überspannungsschutzelements
Aus
den Figuren ist darüber
hinaus ersichtlich, dass innerhalb des Gehäuses
Darüber hinaus
ist der Varistor
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |