-
Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzgerät, bestehend aus einem Unterteil und einem auf das Unterteil aufsteckbaren Oberteil, wobei in dem Unterteil Eingangsklemmen, Ausgangsklemmen und Erdungsklemmen, zwischen einander zugeordneten Eingangs- und Ausgangsklemmen verlaufende Leitungszüge sowie Kontaktelemente zur elektrischen Verbindung mit dem Oberteil vorgesehen sind, wobei in dem Oberteil Gegenkontaktelemente zur elektrischen Verbindung mit dem Unterteil und mindestens ein zwischen zwei Gegenkontaktelemente geschaltetes Überspannungsfeinschutzelement, insbesondere ein Varistor und/oder eine Schutzdiode, vorgesehen sind und wobei im übrigen auf das Unterteil und das Oberteil verteilt ggf. mindestens ein Überspannungsgrobschutzelement, insbesondere ein Gasentladungsableiter, und mindestens eine dem Überspannungsfeinschutzelement zugeordnete Ansprechimpedanz, insbesondere eine Ansprechinduktivität, vorgesehen sind.
-
Überspannungen können z. B. durch Blitzschläge, durch Schalthandlungen in Energieversorgungsnetzen usw. hervorgerufen und induktiv, kapazitiv und/oder ohmisch in Signalleitungen eingekoppelt werden. Derartige Überspannungen treten als impulsartige Überspannungsspitzen mit großer Amplitude, jedoch kurzer Dauer auf und können zur Beschädigung oder Zerstörung elektrischer und elektronischer Meß-, Steuer-, Regel- und Schaltkreise führen. Zum Schutz derartiger Meß-, Steuer-, Regel- und Schaltkreise sind Überspannungsschutzgeräte bekannt, durch die Überspannungsspitzen abgefangen bzw. begrenzt werden.
-
Ein bekanntes, einteiliges, mit elektrischen Reihenklemmen kompatibles, mit einem auf eine Tragschiene für elektrische Reihenklemmen aufsetzbaren Montagefuß versehenes Überspannnungsschutzgerät ist seit längerem bekannt (vgl. den Prospekt "Überspannungs-Feinschutz-Barrieren UFB" der Anmelderin). Dieses bekannte Überspannungsschutzgerät weist zwei Eingangsklemmen, zwei Ausgangsklemmen, zwei Erdungsklemmen und zwei zwischen den zugeordneten Eingangs- und Ausgangsklemmen verlaufende Leitungszüge auf, zwischen denen ein Überspannungsgrobschutzelement in Form eines Gasentladungsableiters sowie zwei Überspannungsfeinschutzelemente in Form eines Varistors und einer Schutzdiode angeordnet sind. Dieses bekannte Überspannungsschutzgerät gibt es in zwei Versionen, nämlich mit einseitiger Erdung, also an einen der beiden Leitungszüge angeschlossenen Erdungsklemmen, und mit künstlichem Erdpunkt, also einem dritten Erdungs-Leitungszug zwischen den Erdungsklemmen. Bei der ersten Version sind nur in den nicht mit den Erdungsklemmen verbundenen, ansonsten durchgehenden Leitungszug zwei Ansprechimpedanzen in Form von Ansprechinduktivitäten für die Überspannungsfeinschutzelemente eingesetzt, während bei der zweiten Version in beide Leitungszüge jeweils zwei Ansprechimpedanzen für die beiden Überspannungsfeinschutzelemente eingesetzt sind. Bei der zweiten Version sind überdies zwei Überspannungsgrobschutzelemente vorgesehen, die jeweils zwischen einem der Leitungszüge und einer gemeinsamen Erdungsklemme eingesetzt sind.
-
Neben dem zuvor erläuterten einteiligen Überspannungsschutzgerät ist auch ein Überspannungsschutzgerät bekannt, das aus einem Unterteil und einem auf das Unterteil aufsteckbaren Oberteil besteht ( DE-GM 83 21 869). Dieses zweiteilige Überspannungsschutzgerät hat den reparaturtechnischen Vorteil, daß die ab und zu ausfallenden und dann auszuwechselnden Überspannungsfeinschutzelemente in dem aufsteckbaren Oberteil untergebracht sind. Dieses zweiteilige Überspannungsschutzgerät, von dem die Erfindung ausgeht, weist im aufsteckbaren Oberteil ein Überspannungsfeinschutzelement mit zwei zugeordneten Ansprechimpedanzen auf. Die Leitungszüge im Unterteil sind mit elektrischen Trennkontakten versehen, die beim Aufstecken des Oberteils auf das Unterteil geöffnet werden. Die Trennkontakte sind so konstruiert, daß sie erst öffnen, wenn das Oberteil schon sicher kontaktierend auf das Unterteil aufgesteckt ist, und schon wieder schließen, bevor noch das Oberteil voll vom Unterteil abgezogen ist. Dadurch ist sichergestellt, daß die Auftrennung der Leitungszüge im Unterteil erst dann erfolgt, wenn die Ersatzleitungszüge mit den Ansprechimpedanzen im Oberteil wirksam geworden sind. Bei diesem Überspannungsschutzgerät sind im übrigen im Unterteil zwei Überspannungsgrobschutzelemente angeordnet und unmittelbar an jeweils einen Leitungszug und einen gesonderten Erdungs-Leitungszug angeklemmt. Die Leitungszüge sind an diesen Stellen nicht unterbrochen und natürlich auch nicht mit Ansprechimpedanzen versehen. Ein ähnliches Anklemmen von Überspannungsgrobschutzelementen für sich an nicht unterbrochene Leitungszüge einer Fernmeldeleitung zeigt die DE-PS 9 31 961.
-
Das zuvor erläuterte zweiteilige Überspannungsschutzgerät ist zwar insoweit reparaturtechnisch sehr praktisch, als das mitunter ausfallende Überspannungsfeinschutzelement im Oberteil angeordnet und somit leicht auswechselbar ist, jedoch gibt es auch hier verschiedene Schwierigkeiten. So führen zunächst die Trennkontakte in den Leitungszügen im Unterteil dazu, daß korrosionsempfindliche Kontakt-Anlagebereiche existieren, so daß u. U. der eine oder der andere Leitungszug ungewollt unterbrochen wird. Diese Gefahr existiert insbesondere auch bei nicht auf das Unterteil aufgestecktem Oberteil, also bei betriebsmäßig gewollt durchgehenden Leitungszügen. Insbesondere in Bereichen erhöhter elektrischer Sicherheitsanforderungen, also beispielsweise in Kernkraftwerken, sind derartige Überspannungsschutzgeräte somit nicht einsetzbar. Im übrigen besteht ein weiteres Problem bei dem zweiteiligen Überspannungsschutzgerät darin, daß die Trennkontakte nicht absolut gleichzeitig öffnen und schließen werden, so daß kurzzeitig evtl. störende Kommutierungsströme fließen können. Schließlich stört es bei dem bekannten zweiteiligen Überspannungsschutzgerät, daß die Überspannungsgrobschutzelemente im Unterteil weniger reparaturfreundlich angeordnet sind als das Überspannungsfeinschutzelement im aufsteckbaren Oberteil.
-
Ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, ein zweiteiliges Überspannungsschutzgerät anzugeben, bei dem die Trennung in Unterteil und Oberteil so gestaltet ist, daß auch höchste elektrische Sicherheitsanforderungen erfüllt werden.
-
Das erfindungsgemäße Überspannungsschutzgerät, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechimpedanz bzw. die Ansprechimpedanzen in den entsprechenden, ansonsten durchgehenden Leitungszug bzw. die entsprechenden, ansonsten durchgehenden Leitungszüge eingesetzt ist bzw. sind, daß ein Ende der Ansprechimpedanz bzw. jeder der Ansprechimpedanzen mit einem Kontaktelement bzw. mit Kontaktelementen des Unterteils elektrisch verbunden ist bzw. sind und daß die Ansprechimpedanz bzw. die Ansprechimpedanzen durch Aufstecken des Oberteils auf das Unterteil mit dem Überspannungsfeinschutzelement bzw. den Überspannungsfeinschutzelementen elektrisch verbindbar ist bzw. sind. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß die absolut unempfindlichsten Bauteile von Überspannungsschutzgeräten der in Rede stehenden Art die Ansprechimpedanzen, zumeist in Form von Ansprechinduktivitäten, sind. Erfindungsgemäß werden diese Ansprechimpedanzen nun im Unterteil in den entsprechenden Leitungszug bzw. in die entsprechenden Leitungszüge fest eingesetzt, wobei dieser Leitungszug bzw. diese Leitungszüge damit ohne Trennkontakt bzw. Trennkontakte durchgehend verlaufen. Im aufsteckbaren Oberteil untergebracht wird nur noch das Überspannungsfeinschutzelement als solches bzw. die Überspannungsfeinschutzelemente als solche. Durch Aufstecken des Oberteils auf das Unterteil erfolgt die elektrische Verbindung des Überspannungsfeinschutzelementes bzw. der Überspannungsfeinschutzelemente mit den Leitungszügen im Unterteil, und zwar an den unter Berücksichtigung der Anordnung der Ansprechimpedanz bzw. der Ansprechimpedanzen passenden Stellen, an denen die Leitungszüge mit entsprechenden Kontaktelementen des Unterteils elektrisch verbunden sind. Bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgerät werden höchste elektrische Sicherheitsanforderungen erfüllt, da die durchgehenden Leitungszüge im Unterteil niemals aufgetrennt werden müssen. Diese Leitungszüge bleiben unabhängig davon bestehen, ob das Oberteil auf das Unterteil aufgesteckt ist oder nicht. Dementsprechend können systematisch auch keine Kommutierungsströme fließen.
-
Grundsätzlich kann bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgerät das Überspannungsgrobschutzelement bzw. können die Überspannungsgrobschutzelemente wie beim Stand der Technik im Unterteil angeordnet sein. Unter Berücksichtigung dessen, daß zumindest ab und zu auch Überspannungsgrobschutzelemente ausfallen, ist es mitunter vorteilhaft, das Überspannungsgrobschutzelement gleichfalls im Oberteil anzuordnen, zwischen zwei Gegenkontaktelemente zu schalten und durch Aufstecken des Oberteils auf das Unterteil mit zwei Leitungszügen oder mit einem Leitungszug und einer Erdungsklemme elektrisch zu verbinden. Sind mehrere Überspannungsgrobschutzelemente vorgesehen, so gilt dies natürlich für alle Überspannungsgrobschutzelemente.
-
Sind die Kontaktelemente im Unterteil und die Gegenkontaktelemente im Oberteil asymmetrisch angeordnet, so ist eine eindeutige Zuordnung des Oberteils zum Unterteil gegeben. Dann kann durch einen wendbaren Montagefuß das Überspannungsschutzgerät u. U. in der jeweils gewünschten Richtung auf eine Montageschiene aufgesetzt werden. Zweckmäßig ist aber auch eine mehr oder weniger symmetrische Anordnung der Kontaktelemente im Unterteil und der Gegenkontaktelemente im Oberteil, insbesondere dabei eine Ausgestaltung, bei der das mit der Erdungsklemme bzw. den Erdungsklemmen elektrisch verbundene Kontaktelement im Unterteil und das entsprechende Gegenkontaktelement im Oberteil mittig angeordnet sind. Bei einem so ausgestalteten erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgerät kann das Oberteil z. B. in zwei einander entgegengesetzten Richtungen auf das Unterteil aufgesteckt werden, so daß besonders flexibel auf unterschiedliche Richtungen des Stromflusses in den Leitungszügen im Unterteil abgestellt werden kann.
-
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt
-
Fig. 1 in rein schematischer Darstellung ein zweiteiliges, mit elektrischen Reihenklemmen kompatibles Überspannungsschutzgerät und
-
Fig. 2 ebenfalls in rein schematischer Darstellung die Schaltungsanordnung für ein Überspannungsschutzgerät gemäß Fig. 1.
-
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Überspannungsschutzgerät 1, das so gestaltet ist, daß es mit elektrischen Reihenklemmen kompatibel ist und dazu einen auf eine Tragschiene 2 für elektrische Reihenklemmen aufsetzbaren Montagefuß 3 aufweist. Dieses Überspannungsschutzgerät 1 besteht aus einem Unterteil 4 und einem auf das Unterteil 4 aufsteckbaren Oberteil 5, wobei der Montagefuß 3 am Unterteil 4 angeformt ist.
-
Fig. 2 zeigt den schaltungstechnischen Aufbau des in Fig. 1 dargestellten zweiteiligen Überspannungsschutzgerätes 1 schematisch, jedoch in detaillierterer Form. Erkennbar ist, daß in dem Unterteil 4 des Überspannungsschutzgerätes 1 zwei Eingangsklemmen 6, 7, zwei Ausgangsklemmen 8, 9 und drei Erdungsklemmen 10, 11, 12 vorgesehen sind. Zwischen einander zugeordneten Eingangs- und Ausgangsklemmen 6, 8 bzw. 7, 9 verlaufen zwei Leitungszüge 13, 14. Mit den Leitungszügen 13, 14 elektrisch verbunden sind Kontaktelemente 15, 16, 17, 18, 19, 20, während mit den Erdungsklemmen 10, 11, 12 über einen Erdungs- Leitungszug 10&min; ein elektrisches Kontaktelement 21 elektrisch verbunden ist. Die Kontaktelemente 15-21 dienen zur elektrischen Verbindung des Unterteils 4 mit dem Oberteil 5. Fig. 2 zeigt weiter, daß in dem Oberteil 5 Gegenkontaktelemente 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 zu den Kontaktelementen 15-21 korrespondierend zur elektrischen Verbindung mit dem Unterteil 4 vorgesehen sind. Zwischen die Gegenkontaktelemente 24, 25 ist ein erstes Überspannungsfeinschutzelement 29 geschaltet, das hier als Varistor ausgeführt ist, während zwischen die Gegenkontaktelemente 26, 27 ein zweites Überspannungsfeinschutzelement 30 geschaltet ist, das hier als Schutzdiode, nämlich als Suppressor- Diode, ausgeführt ist. Im übrigen sind zwei Überspannungsgrobschutzelemente 31, 32, beide in Form von Gasentladungsableitern, vorgesehen. Schließlich sind insgesamt vier, den Überspannungsfeinschutzelementen 29, 30 zugeordnete Ansprechimpedanzen 33, 34, 35, 36 in Form von Ansprechinduktivitäten vorgesehen.
-
Aus Fig. 2 ergibt sich ganz deutlich, daß die Ansprechimpedanzen 33, 34 bzw. 35, 36 in die entsprechenden, ansonsten durchgehenden Leitungszüge 13 bzw. 14 eingesetzt sind, daß ein Ende jeder der Ansprechimpedanzen 33, 34, 35, 36 mit einem Kontaktelement 17, 19, 18, 20 elektrisch verbunden ist und daß die Ansprechimpedanzen 33, 34, 35, 36 durch Aufstecken des Oberteils 5 auf das Unterteil 4 mit den zugeordneten Überspannungsfeinschutzelementen 29, 30 elektrisch verbindbar sind.
-
Fig. 2 zeigt im übrigen, daß die Überspannungsgrobschutzelemente 31, 32 im Oberteil 5 angeordnet sind, daß das Überspannungsgrobschutzelement 31 zwischen die Gegenkontaktelemente 22 und 28 geschaltet ist, während das Überspannungsgrobschutzelement 32 zwischen die Gegenkontaktelemente 23 und 28 geschaltet ist und daß durch Aufstecken des Oberteils 5 auf das Unterteil 4 das Überspannungsgrobschutzelement 31 mit dem Leitungszug 13 und den Erdungsklemmen 10, 11, 12 elektrisch verbindbar ist, während das Überspannungsgrobschutzelement 32 mit dem Leitungszug 14 und gleichfalls den Erdungsklemmen 10, 11, 12 elektrisch verbindbar ist.
-
Insgesamt sind die Kontaktelemente 15-21 im Unterteil 4 und die Gegenkontaktelemente 22-28 im Oberteil 5 symmetrisch angeordnet, wobei das mit den Erdungsklemmen 10, 11, 12 elektrisch verbundene Kontaktelement 21 im Unterteil 4 mittig angeordnet ist, - was bedeutet, daß selbstverständlich das entsprechende Gegenkontaktelement 28 im Oberteil 5 auch mittig angeordnet ist.