DE3131630C2

DE3131630C2 - Schaltungsanordnung zum Schutz von über Anschlußleitungen angeschalteten elektronischen Einrichtungen

Info

Publication number: DE3131630C2
Application number: DE19813131630
Authority: DE
Inventors: Ernst 8000 München Schuhbauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-08-10
Filing date: 1981-08-10
Publication date: 1983-11-17
Also published as: DE3131630A1

Abstract

Eine Schutzeinrichtung für über Anschlußleitungen (2) angeschlossene und elektronische Einrichtungen enthaltende Endgeräte (1) der Fernmelde- und Datentechnik enthält neben einem Überspannungsableiter (3) eine wärmeempfindliche Sollbruchstelle (4, 5), die in gutem Wärmekontakt mit dem Überspannungsableiter (3) steht, und die sowohl bei Erreichen einer thermischen Überlastung als auch bei hohen Stoßströmen die Anschlußleitung (2) unterbricht.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz von über Anschlußleitungen angeschalteten elektronischen Einrichtungen unter Verwendung von Oberspannungsableitern. ⁴<>

Auf Anschlußleitungen, über die elektronische Einrichtungen, z. B. Endgeräte der Fernmelde- und Datentechnik, angeschlossen sind, treten häufig extreme Belastungen z. B. in Form von Überspannungen auf, die bei fehlenden Schutzvorrichtungen zur Zerstörung der empfindlichen Einrichtungen führen. Es ist deshalb allgemein bekannt, zum Schutz solcher Einrichtungen sogenannten Überspannungsableiter vorzusehen, die zumeist zwischen Anschlußleitung und Erde geschaltet sind, und die beim Auftreten von Überspannungen den ^Μ größten Teil der Energie ableiten. Beispiele für den Einsatz von Überspannungsableiter!! als Schutzeinrichtungen für Nachrichtengeräte sind in der Zeitschrift NTZ, Heft 12, Seiten 605, 606, beschrieben. Diesem Stand der Technik ist auch zu entnehmen, daß zur Verbesserung der bei Verwendung von Überspannungsableitern auftretenden sogenannten Zündverzugszeit und/oder zur rechtzeitigen Begrenzung der Spannungsund Strcmwerte auf maximal zulässige Werte, Schutzdioden oder besondere Schutzschaltungen eingesetzt ^⁰ werden. Bekannte Überspannungsableiter sind jedoch in ihrer Leistungsfähigkeit begrenzt, da sie entweder auf die Beeinflussung in Kabeln abgestellt sind, oder stets in Kombination mit dem für Freileitungen üblichen Grobschutz eingesetzt werden. Fehlt ein solcher, für Personen- und Brandschutz vorgesehener Grobschutz, oder ist dieser aus irgendeinem Grunde unzureichend, so kann in bestimmten Fällen, beispielsweise durch Gewittereicwirkungen, eine derart hohe Energie auftreten, daß die Belastbarkeit des Überspannungsabieiters überschritten ist. Diese werden zerstört, wodurch die nachfolgenden Einrichtungen ungeschützt sind. Da der Ausfall des Überspannungsabieiters auf die Funktion der zu schützenden Einrichtung keinen unmittelbaren Einfluß hat, wird das in der Regel nicht erkannt. Das führt dann dazu, daß in der Folge selbst kleinere Überspannungen die nunmehr ungeschützte Einrichtung beschädigen oder zerstören können.

Ein weitert. Problem kann dann auftreten, wenn durch einen f ller fälschlicherweise Netzspannung auf die Anschlußleitung gelangt Ist dabei der Innenwiderstand sehr niedrig, was z. B. dann der Fall fet, wenn die fälschliche Verbindung in unmittelbarer Nähe der zu schützenden Einrichtung auftritt, und wenn die Netzsicherung hoch ausgelegt ist, so führt das ebenfalls dazu, daß der Überspannungsäbleiter zerstört wird, und die angeschlossene Einrichtung ohne Schutz ist Besonders kritisch ist der Fall aber dann, wenn die Verbindung des Netzes mit der Anschlußleitung so erfolgt, daß ein höherer Widerstand vorliegt, so daß der Überspannungsableiter nicht sofort zerstört wird. In diesem Fall können ohne weiteres über längere Zeit Ströme in der Größenordnung von einigen Ampere fließen. Dabei stellt sich im Überspannungsableiter eine Bogenentladung ein, deren Sx>he Verlustleistung den Überspannungsableiter zum Glühen bringt

Zum Schutz elektrischer Einrichtungen ist es weiterhin bekannt, im Stromkreis einen Widerstand vorzusehen, der bei seiner Erhitzung auf eine vorbestimmte Temperatur infolge einer elektrischen Überlastung den Stromkreis unterbricht (DE-AS 11 02 249). Insbesondere kann diese Unterbrechung durch eine zugbeanspruchte, von der Erhitzung aufgeschmolzene Lötverbindung bestehen. Die Wirkung dieser sogenannten Schmelzsicherungen hängt nur vom Stromfluß durch den Widerstand ab. Derartige Sicherungen werden als Netzsicherungen verwendet und dienen in erster Linie einem Grobschutz. Eine Sicherung gegen Überspannungen ist damit nicht gegeben.

Aufgabe der Erfindung ist es. die Schutzeinrichtungen für über Anschlußleitungen angeschlossene, elektronische Einrichtungen mit geringem schaltungsmäßigen und fertigungstechnischem Aufwand sowie bei geringem Platzbedarf in einer solchen Weise zu verbessern, daß auch bei genannten Fällen ein sicheres Abschalten erfolgt, und die zu schützende Einrichtung auch danach von der gesamten Leitung abgeschaltet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß im Bereich des Überspannungsabieiters und in Wärmekontakt mit diesem eine wärmeempfindliche Sollbruchstelle vorgesehen ist

Ausgestaltungen der Erfindung, die besonders vorteilhafte Ausbildungen der wärmeempfindlichen Sollbruchstelle angeben, sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger, in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einer durch eine Lötbrücke realisierten Sollbruchstelle und

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einer durch eine Drahtbrücke gebildeten Sollbruchstelle.

Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist der zu schützenden und über eine Anschlußleitung 2 angeschlossenen elektronischen Einrichtung 1 ein Überspannungsableiter 3 vorgeschaltet. Es kann sich dabei um ein

bekanntes Bauteil handeln, beispielsweise um einen gasgefüllten Überspannungsableiter. Bei Auftreten von Oberspannungen zündet dieser Ableiter 3 und bildet einen Nebenschluß für die zu schützende Einrichtung 1. Wie einleitend ausgeführt, können extrem starke Überspannungen, wie sie beispielsweise durch Blitzeinwirkungen entstehen, jedoch zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Oberspannungsleiters führen, ohne daß das zunächst bemerkt wird. Die Einrichtung 1 ist dann jedoch ungeschützt. Ähnliches tritt auch dann ein, wenn die Anschlußleitung 2 durch einen Fehler an Netzspannung gelegt wird, und bedingt durch die Widerstandsverhältnisse auf der Anschlußlehung2 sehr hohe Ströme fließen. Die zusätzliche erfindungsgemäße Schaltung schafft in beiden Fäüen eine sichere Abhilfe. Im ersten Fall wirkt die Sollbruchstelle ähnlich einer Schmelzsicherung; d. h, sie unterbricht bei Stoßströmen, die so hoch sind, daß sie den Ableiter zerstören, die gesamte Leitung und schaltet damit die zu schützende Einrichtung ab. Im anderen Fall tritt, bedingt durch die dabei auftretende hohe Verlustleistung eine starke Erwärmung auf, die im Extremfall sogar zum Schmelzen der Halterung des Überspannungsabieiters führen kann. Die zusätzliche erfindungsgemäße Schaltung wirkt hier als wärmeempfindliche Sollbruchstelle, die auf thermisehe Einflüsse reagiert

Im Beispiel nach Fig. 1 ist die Sollbruchstelle in der Weise gebildet, daß die Anschlußleitung 2 mit gutem thermischen Kontakt in den Bereich des Überspannungsableiters 3 geführt ist In diesem Bereich weist die Anschlußleitung 2 einen kleinen Spalt 4 auf, der durch eine Lötbrücke 5 überbrückt ist Die Lötbrücke 5 kann dabei ohne nennenswerten Aufwand durch einen automatischen Lötvorgang realisiert werden. Im Falle einer thermischen Beanspruchung öffnet sich diese Brücke 5 und die gesamte Anschlußleitung 2 jst dadurch unterbrochen. Die Einrichtung 1 ist damit sicher abgeschaltet und Fotgefehler werden vermieden.

Fig.2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel. Auch hier ist der über die Anschlußleitung 2 angeschlossenen elektronischen Einrichtung 1 ein bekannter Überspannungsableiter 3 vorgeschaltet Die auf thermische Einflüsse reagierende Sollbruchstelle besteht hier aus einer in die Anschlußleitung 2 eingeführten Drahtbrükke 7, die stumpf, also ohne Bohrungen, aufgebracht ist Sie ist beidseits mit den einen größeren Spalt 6 bildenden Enden der Anschlußleitung 2 verlötet, so daß bei Erweichen des Lots auf Grund eines thermischen Einflusses durch Öffnen der Brücke die Anschlüßleitung 2 unterbrochen ist Diese Ausführung kann beim Einbau der Leiterplatte derart angeordnet werden, daß die Drahtbrücke 7 im Störungsfalle durch die Schwerkraft nach unten fällt ohne daß Kurzschlüsse entstehen. Mit dieser Ausführung kann ein besserer und genauer definierter Wärmekontakt hergestellt werden. Sie hat darüber hinaus den Vorteil, daß der Spalt zwischen den beiden Enden der Anschlußleitung größer gemacht werden kann und damit auch ein Entstehen von Bogenentladungen vermieden wird.

Die erlindungsgemäße Lösung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es liegt vielmehr auch im Rahmen der Erfindung, handelsübliche Thermosicherungen zu verwenden, wodurch sich unter anderem auch der Vorteil ergibt, daß die isolierung solcher Bauteile bei Anordnungen mit mehreren Oberspannungsableitern zwischen diesen angeordnet werden können und zugleich als Abstandshalter dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Schutz von über Anschlußleitungen angeschaltete elektronische Einrichtungen gegen Oberspannungen unter Verwen- dung von Überspannungsableiter^ dadurch gekennzeichnet,

daß im Bereich des Überspannungsabieiters (3) und in gutem Wärmekontakt mit diesem eine wärmeempfindliche Sollbruchstelle (4, 5 bzw. 6, 7) <o vorgesehen ist,

und daß diese wärmeempfindliche Sollbruchstelle im Zuge der Anschlußleitung (2) Hegt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitung (2) derart geführt ist, daß sie im Bereich des Überspannungsleiters (3) in Wärmekontakt mit diesem einen Spalt (4) bildet, der durch eine Lötbrücke (5) überbrückt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die AnschluSJeitung (2) derart geführt ist, daß sie im Bereich des Überspannungsabieiters (3) in Wärmekontakt mit diesem einen Spalt (6) bildet, der durch eine Drahtbrücke (7) überbrückt ist, und daß die Drahtbrücke (7) stumpf mit den beiden, den Spalt (6) bildenden Enden der Anschlußleitung (2) verlötet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Anschlußleitung (2) im Bereich des Überspannungsabieiters (3) in Wärmekontakt mit diesem eine an sich bekannte thermische Sicherung eingeschaltet ist.