DE4227993A1

DE4227993A1 - Overvoltage protection circuit connected between mains lead and electrical load - has protective conductor and two phases connected to each other by plasma overvoltage conductors, varistors, diodes and circuit with central earth point

Info

Publication number: DE4227993A1
Application number: DE19924227993
Authority: DE
Inventors: Joh. Leonhard 8540 Schwabach De Huettlinger
Original assignee: Joh Leonh Huettlinger 8540 Schwabach De GmbH
Current assignee: Joh Leonh Huettlinger 8540 Schwabach De GmbH
Priority date: 1991-08-21
Filing date: 1992-08-21
Publication date: 1993-06-09

Abstract

A plasma overvoltage conductor (UsAg3) designed for AC voltage is arranged between the common junction of the plasma overvoltage conductors (UsAg1, UsAg2) and the central earth point (6), and is connected in series with the phases (4, 4'). In addition varistors (VDR1, VDR2, VDR3) and diodes (D1, D2, D3) are arranged between the connections of the plasma overvoltage conductors (UsAg1, UsAg2), effecting a decoupling between the terminals of the components. Inductances (L1 - L7) are provided connecting with the phase inputs (2, 2'). ADVANTAGE - Improved suppression of transient steep voltage rises with h.f. sequences also sufficiently suppressed.

Description

Die Erfindung betrifft eine an elektrische Verbraucher anschließbare Schutz schaltung zu deren Schutz vor Überspannungen.The invention relates to protection that can be connected to electrical consumers circuit to protect against overvoltages.

Mit zunehmendem Einsatz der Mikroelektronik in elektrischen Geräten, Anlagen und Systemen werden diese in wachsendem Ausmaß durch Transienten beeinflußt. Transienten sind kurzzeitige und zufällig auftretende Spannungs spitzen. Die charakteristische Wellenform kann sinus- oder exponentialförmig sein. Als Ursachen von Überspannungen kommen z. B. Blitzentladungen, elek trostatische Entladungen, durch Schaltvorgänge kapazitiv oder induktiv einge koppelte elektromagnetische Impulse, nuklear-elektromagnetische Impulse oder elektromagnetische Interferenzen in Frage. Um unerwünschte Funkti onsbeeinflussungen und Zerstörungen elektrischer Geräte, insbesondere elek tronischer Halbleiterschaltungen zu vermeiden, werden in herkömmlicher Weise Funkenstrecken verwendet. In Wechselstromnetzen löschen jedoch diese gasgefüllten Ableiter nach einer Ableitung in der Regel nicht, weil die Zeit im Nulldurchgang der Wechselspannung zu kurz ist, um den nachfließenden Kurzschlußstrom aus dem Netz zu unterbrechen. Damit das Löschen dennoch ermöglicht ist, wird dem gasgefüllten Ableiter ein Plasma zugegeben, wie dies z. B. in Clare Application Note, Steve Boone, Februar 1989, NO.40003, S. 1-4 beschrieben ist.With the increasing use of microelectronics in electrical devices and systems and systems are becoming increasingly transient influenced. Transients are short-term and random voltages sharpen. The characteristic waveform can be sinusoidal or exponential be. As causes of surges come e.g. B. lightning discharges, elec trostatic discharges, switched on capacitively or inductively by switching processes coupled electromagnetic pulses, nuclear electromagnetic pulses or electromagnetic interference in question. To unwanted functions ons influences and destruction of electrical devices, especially elec Avoiding tronic semiconductor circuits are done in a conventional manner Spark gaps used. In AC networks, however, delete them gas-filled arrester after a derivation usually not because the time in Zero crossing of the AC voltage is too short to keep the flowing Interrupt short-circuit current from the network. So the deletion anyway a plasma is added to the gas-filled arrester, like this e.g. B. in Clare Application Note, Steve Boone, February 1989, NO.40003, pp. 1-4 is described.

Aus DE-OS 29 20 979 sind Überspannungsschutzeinrichtungen für elektrische Anlagen bekannt, bei welchen die beiden Leitungen des Netzeinganges eines elektronischen Apparates jeweils über einen aus der Serienschaltung eines Varistors und eines Überspannungsableiters gebildeten Ventilableiter an Schutzerde gelegt sind. Netzseitig sind zusätzlich als Grobschutz dienende Überstrombegrenzer in die Stromleitungen eingeschleift.From DE-OS 29 20 979 overvoltage protection devices for electrical Systems known in which the two lines of the network input one electronic apparatus in each case via one from the series connection of a Varistors and a surge arrester formed valve arrester Protective earth are laid. On the network side, additional coarse protection is provided Overcurrent limiter looped into the power lines.

Diese Schaltungsanordnung ist jedoch nachteilig, da Überspannungen mit sehr steilen Anstiegsflanken, unterhalb der Varistor-Ansprechspannung liegende Überspannungen oder Überspannungen mit hoher Frequenzfolge nicht aus reichend abgeleitet werden können und somit das elektrische Gerät nur unge nügend gegen Überspannungen geschützt ist.However, this circuit arrangement is disadvantageous because of overvoltages with very steep rising edges, below the varistor response voltage Overvoltages or overvoltages with a high frequency sequence are not sufficient can be derived sufficiently and thus the electrical device only inadequate is adequately protected against overvoltages.

Ausgehend von den obengenannten Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Schutzschaltungen derart zu verbessern, daß sowohl Transienten hoher Spannungssteilheit als auch hoher Frequenzfolge ausrei chend abgeleitet werden können. Diese Aufgabe ist durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst.Based on the disadvantages mentioned above, the object of the invention based on improving the known protective circuits in such a way that both Transients of high voltage steepness and high frequency sequence are sufficient can be derived accordingly. This task is through the Combination of features of claim 1 solved.

Der Anschluß der spannungsableitenden Bauteile an den Schutzleiter ermög licht in einfacher Weise die Ausbildung eines zentralen, sternförmigen Masse punktes. Dadurch wird verhindert, daß zusätzliche, von einer ungünstigen Ver drahtung der Bauteile hervorgerufene Störimpulse die Arbeitsweise der Schal tung beeinträchtigen können.The connection of the voltage-dissipating components to the protective conductor enables light the formation of a central, star-shaped mass in a simple manner point. This prevents additional, from an unfavorable Ver Interference caused by the wiring of the components the mode of operation of the scarf can affect.

Die bekannten, für Gleichstrom ausgelegten Plasma-Überspannungsableiter allein sind zur Ableitung von hohen Strömen und Spannungen bei Wechsel strom ungenügend. Es besteht die Gefahr, daß diese Ableiter zerstört werden. Deshalb ist erfindungsgemäß vorgesehen, zwischen dem gemeinsamen An schluß der DC-Plasma-Überspannungsableiter und dem Massepunkt einen für Wechselstrom ausgelegten Plasma-Überspannungsableiter zu schalten. Hierdurch wird eine wirksame Spannungs- und Stromableitung bei Wechsel stromverhältnissen erreicht, ohne daß eine zusätzliche Gefährdung der DC- Plasma-Überspannungsableiter durch das AC-Netz auftritt.The well-known plasma surge arresters designed for direct current alone are for deriving high currents and voltages when changing insufficient electricity. There is a risk that these arresters will be destroyed. It is therefore provided according to the invention between the common type conclusion of the DC plasma surge arrester and the ground point one for Switch AC-designed plasma surge arresters. This ensures effective voltage and current dissipation when changing current conditions achieved without any additional risk to the DC Plasma surge arrester occurs through the AC grid.

Die in Reihe geschalteten und in jeder Phase zwischen den phasenseitigen Anschlüssen der spannungsableitenden Bauelemente einliegenden Spulen bewirken eine Entkopplung zwischen Plasma-Überspannungsableitern, Vari storen und Dioden. Bei der Spannungsaufnahme und -ableitung werden des halb Rückwirkungen auf die jeweils anderen Bauteile vermieden. Dies schützt die einzelnen Bauteile vor einer Beschädigung, so daß die Schaltung vor Fehl funktionen gesichert ist.The in series and in each phase between the phase Connections of the voltage-dissipating components of the coils cause decoupling between plasma surge arresters, Vari interfere and diodes. In the voltage absorption and dissipation of the half repercussions on the other components avoided. This protects the individual components from damage, so that the circuit from failure functions is secured.

Außerdem haben die jeweils an einen Varistor angeschlossenen Spulen die Funktion eines Filters. Spule und Varistor wirken zusammen als Tiefpaß, so daß hohe Frequenzanteile der Transienten vom elektrischen Verbraucher abgehal ten werden. Dadurch ist der Verbraucher zusätzlich geschützt.In addition, the coils connected to a varistor each have the Function of a filter. Coil and varistor act together as a low pass, so that high frequency components of the transients are kept away from the electrical consumer be. As a result, the consumer is additionally protected.

Die an den Phaseneingängen der Schaltung vor den spannungsableitenden Bauteilen angeordneten Spulen stellen eine niederohmige Impedanzanpassung der Schaltung an die Netzleitung dar. The at the phase inputs of the circuit before the voltage dissipating Coils arranged in components provide a low-impedance matching the circuit to the power line.

Die gemäß Anspruch 2 zwischen den Phasenausgängen und spannungsablei tenden Bauteilen angeordneten Induktivitäten bewirken am Ausgang der Schaltung einen Sekundärschutz. Die spannungsableitenden Bauteile der Schaltung erfüllen deshalb auch ihre Funktion, wenn von dem elektrischen Verbraucher verursachte Störimpulse in die Schaltung eingespeist werden. Auf diese Weise ist die Schutzschaltung für eine bidirektionale Spannungsableitung geeignet.According to claim 2 between the phase outputs and voltage dissipation arranged components cause inductances at the output of the Circuit a secondary protection. The voltage dissipating components of the Circuit therefore also fulfill their function if from the electrical Consumer-induced interference pulses are fed into the circuit. On this is the protective circuit for bidirectional voltage dissipation suitable.

Die Ansprüche 3 bis 6 betreffen bevorzugte Ausführungsformen und Anord nungen von Dioden zur Überspannungsableitung.Claims 3 to 6 relate to preferred embodiments and arrangements of diodes for surge dissipation.

Die verwendeten Suppressor-Dioden sind sehr schnelle, im ns-Bereich schal tende Dioden. Damit können in zufriedenstellender Weise steile Anstiegsflan ken der Transienten abgeleitet werden. Suppressor-Dioden weisen außerdem gegenüber anderen Dioden eine verbesserte Leistungsaufnahme auf. Diese Dioden sind deshalb vor zu großen Überströmen bzw. Überspannungen gut geschützt. Die Schutzschaltung kann deshalb auch bei extremen Anforderun gen an das Ableitungsvermögen eingesetzt werden.The suppressor diodes used are very fast, stale in the ns range diodes. This allows steep ascending flanges in a satisfactory manner ken of the transients can be derived. Suppressor diodes also exhibit improved power consumption compared to other diodes. These Diodes are therefore good against excessive overcurrents or overvoltages protected. The protective circuit can therefore also with extreme requirements discharging capacity.

Die besondere Anordnung der Dioden verbessert das Ableitungsvermögen der Schutzschaltung. Außerdem schützen sie den elektrischen Verbraucher vor Gleichspannungs-Störpegeln.The special arrangement of the diodes improves the discharge capacity of the Protection circuit. They also protect the electrical consumer DC noise levels.

Nach Anspruch 7 angeordnete Varistoren dienen dem Schutz einzelner Phasen vor Überspannungen gegenüber dem Schutzleiter.Varistors arranged according to claim 7 serve to protect individual phases against overvoltages to the protective conductor.

Ein nach Anspruch 8 zwischen zwei Phasen der Netzleitung geschalteter Vari stor dient der zusätzlichen Aufnahme und Ableitung von Überspannungen. Außerdem bewirkt er, daß die einzelnen Phasen nicht nur gegenüber dem Schutzleiter, sondern auch gegenüber den jeweils anderen Phasen für Über spannungen geschützt sind.A Vari connected between two phases of the power line stor is used for the additional absorption and dissipation of overvoltages. It also means that the individual phases are not only compared to the Protective conductor, but also in relation to the other phases for over voltages are protected.

Anspruch 9 betrifft eine bevorzugte Anordnung des zwei Phasen über brückenden Varistors.Claim 9 relates to a preferred arrangement of the two phases bridging varistors.

Ein nach Anspruch 10 angeordneter Spannungsanzeiger ermöglicht auf einfache Weise die Überprüfung des Funktionszustandes der Schaltung und des elektrischen Verbrauchers durch eine Bedienungsperson. A voltage indicator arranged according to claim 10 enables simple way of checking the functional state of the circuit and of the electrical consumer by an operator.

Bei einer beschädigten Schutzschaltung läßt dieser Spannungsanzeiger schnellere Rückschlüsse bei der Fehlersuche zu. Dadurch läßt sich eine Feh lerquelle schneller lokalisieren und beseitigen.If the protective circuit is damaged, this voltage indicator leaves faster conclusions when troubleshooting. This allows a mistake Locate and eliminate the source faster.

Der Spannungsanzeiger ermöglicht außerdem eine ständige Überprüfung, ob an den Phasenausgängen eine für den elektrischen Verbraucher verträgliche Betriebsspannung anliegt.The voltage indicator also enables constant checking whether at the phase outputs a compatible one for the electrical consumer Operating voltage is present.

Anspruch 11 betrifft eine bevorzugte Ausführungsform des Spannungsanzei gers. Die optische Anzeige erleichtert der Bedienungsperson die Überprüfung der Betriebsbereitschaft der Schaltung.Claim 11 relates to a preferred embodiment of the voltage indicator gers. The visual display makes it easier for the operator to check the operational readiness of the circuit.

Anspruch 12 betrifft eine bevorzugte Anordnung der überspannungsableitenden Bauelemente zur Ableitung von Transienten. Dadurch sind Plasma-Über spannungsableiter, Varistoren und Dioden staffelartig hintereinandergeschaltet. Durch diese Anordnung sind die stromempfindlichen Dioden in geeigneter Weise vor Beschädigungen infolge von Überströmen geschützt. In dieser staf felartigen Anordnung sind die sehr große Ströme aufnehmenden Plasma- Überspannungsableiter den Varistoren und den Dioden vorgeschaltet. Der Strompfad für die großen Überströme führt deshalb über die Plasma-Überspannungsableiter direkt zum Massepunkt. Auf diese Weise sind die Phasen leitungen und die übrigen Bauteile der Schaltung ausreichend vor zu großen Überströmen geschützt.Claim 12 relates to a preferred arrangement of the surge arrester Components for the derivation of transients. This makes plasma over voltage arresters, varistors and diodes connected in series. This arrangement makes the current sensitive diodes more suitable Protected from damage caused by overcurrents. In this staf the very large currents receiving plasma-like arrangement Surge arrester upstream of the varistors and diodes. The The current path for the large overcurrents therefore leads via the plasma surge arresters directly to the mass point. In this way, the phases lines and the other components of the circuit are sufficiently large Overflow protected.

Anspruch 13 betrifft eine bevorzugte Ausführungsform der Verbindung zwi schen dem zentralen Massepunkt der Schutzschaltung und dem Schutzleiter anschluß des elektrischen Verbrauchers.Claim 13 relates to a preferred embodiment of the connection between the central ground point of the protective circuit and the protective conductor connection of the electrical consumer.

Die Schutzleiterdrossel ermöglicht es, das elektrische System frei von Erdlei terschleifen aufzubauen.The protective conductor choke enables the electrical system to be free of earth to set up.

Nach Anspruch 14 ist die Schutzschaltung vor zu großen, für sie aufgrund der Dimensionierung der Bauteile nicht geeigneten Überströmen ausreichend ge schützt. Die Schaltung ist deshalb auch bei falscher Dimensionierung wieder verwendbar. Der elektrische Verbraucher ist durch diese Sicherungen ebenfalls zusätzlich geschützt.According to claim 14, the protection circuit is too large for them due to Sizing of components not suitable overcurrents is sufficient protects. The circuit is therefore again in the wrong dimensioning usable. The electrical consumer is also additional through these fuses protected.

Anspruch 15 betrifft eine bevorzugte Ausführungsform der Sicherung. Claim 15 relates to a preferred embodiment of the fuse.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand von der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert. Es zeigt:The subject of the invention is based on that shown in the drawing Figure explained in more detail. It shows:

Fig. 1 einen Schaltplan der Schutzschaltung. Fig. 1 is a circuit diagram of the protective circuit.

In Fig. 1 ist eine Schutzschaltung 1 für einen zweiphasigen elektrischen Ver braucher mit seinen Geräteanschlüssen L′, N′, PE′ dargestellt. Dementsprechend weist die Schutzschaltung 1 zwei Phaseneingänge 2, 2′ für den Anschluß einer Netzleitung mit ihren Netzanschlüssen L, N, PE und zwei Phasenausgänge 3, 3′ für den Anschluß des elektrischen Verbrauchers auf. Die Verbindung zwischen dem Phaseneingang 2 und dem Phasenausgang 3 bildet die Phasenleitung 4. Analog dazu stellt die Verbindung zwischen dem Phaseneingang 2′ und dem Phasenausgang 3′ die Phasenleitung 4′ dar.In Fig. 1, a protective circuit 1 for a two-phase electrical consumer with its device connections L ', N', PE 'is shown. Accordingly, the protective circuit 1 has two phase inputs 2 , 2 'for connecting a power line with its network connections L, N, PE and two phase outputs 3 , 3 ' for connecting the electrical consumer. The connection between the phase input 2 and the phase output 3 forms the phase line 4 . Similarly, the connection between the phase input 2 ' and the phase output 3 ' represents the phase line 4 '.

Die Schutzschaltung 1 weist außerdem einen Schutzleitereingang 5 auf. Er ist an den Netzanschluß PE der Netzleitung angeschlossen und mit einem zentralen, auf einer Platine der Schutzschaltung 1 angeordneten und geerdeten Massepunkt 6 direkt verbunden. Der Massepunkt 6 ist über eine Schutzleiter drossel 7 mit einem Schutzleiterausgang 5′ verbunden. Letzterer ist an den Geräteanschluß PE′ angeschlossen.The protective circuit 1 also has a protective conductor input 5 . It is connected to the mains connection PE of the mains cable and is directly connected to a central ground point 6, which is arranged and grounded on a circuit board of the protective circuit 1 . The ground point 6 is connected to a protective conductor choke 7 with a protective conductor output 5 '. The latter is connected to the device connection PE '.

Die Schutzschaltung 1 ist bezüglich des den Schutzleitereingang 5 mit dem Schutzleiterausgang 5′ verbindenden Schutzleiters 7 symmetrisch aufgebaut. Die Phasenleitungen 4, 4′ sind jeweils in gleicher Weise mit dem Massepunkt 6 verbunden. Auch die Verbindung zwischen Phaseneingang 2 und Phasen ausgang 3 einerseits sowie zwischen Phaseneingang 2′ und Phasenausgang 3′ andererseits ist identisch aufgebaut. Auf diese Weise ist die Schutzschaltung 1 für Wechselspannungen geeignet.The protective circuit 1 is constructed symmetrically with respect to the protective conductor input 5 with the protective conductor output 5 'connecting protective conductor 7 . The phase lines 4 , 4 'are each connected in the same way to the ground point 6 . The connection between phase input 2 and phase output 3 on the one hand and between phase input 2 ' and phase output 3 ' on the other hand is identical. In this way, the protective circuit 1 is suitable for AC voltages.

Die Phasenleitung 4 ist im wesentlichen eine aus vier hintereinander geschal teten niederohmigen Induktivitäten L1, L2, L3, L4 und aus einer dazu ebenfalls in Reihe geschalteten Sicherung Si1 bestehenden Serienschaltung. Die Siche rung Si1 ist zwischen dem Phaseneingang 2 und der Induktivität L1 geschaltet. An die Induktivität L1 schließen sich in Serie die Induktivitäten L2, L3, L4 an, wobei die Induktivität L4 an den Phasenausgang 3 angeschlossen ist. In ana loger Weise besteht die Phasenleitung 41′ aus einer Serienschaltung einer Si cherung Si2 und vier niederohmigen Induktivitäten L5, L6, L7, L8. Hierbei ist die Sicherung Si2 mit dem Phaseneingang 2′ verbunden. Die Induktivität L8 ist an den Phasenausgang 3′ angeschlossen.The phase line 4 is essentially a series connection consisting of four low-resistance inductors L1, L2, L3, L4 and a series-connected fuse Si1. The fuse Si1 is connected between the phase input 2 and the inductor L1. The inductors L2, L3, L4 are connected in series to the inductor L1, the inductor L4 being connected to the phase output 3 . In an analogous manner, the phase line 41 ' consists of a series circuit of a Si Si fuse and four low-resistance inductors L5, L6, L7, L8. Here, the fuse Si2 is connected to the phase input 2 '. The inductance L8 is connected to the phase output 3 '.

Bei den Sicherungen Si1, Si2 handelt es sich um bis zu 10 kA stoßstromfeste Temperatursicherungen. Sie wirken als Grobsicherung sowohl für die Schutz schaltung 1 als auch für den an die Phasenausgänge 3, 3′ angeschlossenen Verbraucher.The fuses Si1, Si2 are up to 10 kA surge current-proof temperature fuses. They act as a coarse fuse both for the protective circuit 1 and for the consumers connected to the phase outputs 3 , 3 '.

In der Schutzschaltung 1 befinden sich zwei für Gleichstrom ausgelegte Plasma-Überspannungsableiter ÜsAg1 und ÜsAg2. Der Plasma-Überspan nungsableiter ÜsAg1 ist mit einem Anschluß an den Verbindungspunkt zwi schen den Induktivitäten L1 und L2 kontaktiert. Das gleiche gilt für den Plasma- Überspannungsableiter ÜsAg2 und die Induktivitäten L5, L6. Über den jeweils anderen Anschluß sind die beiden Plasma-Überspannungsableiter ÜsAg1 und ÜsAg2 direkt miteinander verbunden. Dieser gemeinsame Verbindungspunkt ist über einen Plasma-Überspannungsableiter ÜsAg3 mit dem Massepunkt 6 kontaktiert.In the protective circuit 1 there are two plasma surge arresters UsAg1 and UsAg2 designed for direct current. The plasma surge arrester ÜsAg1 is contacted with a connection to the connection point between the inductors L1 and L2. The same applies to the plasma surge arrester ÜsAg2 and the inductors L5, L6. The two plasma surge arresters ÜsAg1 and ÜsAg2 are connected directly to one another via the respective other connection. This common connection point is in contact with ground point 6 via a plasma surge arrester ÜsAg3.

Der Plasma-Überspannungsableiter ÜsAg3 ist für Wechselspannung ausge legt. Es handelt sich bei diesem Bauteil z. B. um CP Clare, AG 120, X-30542. Der Plasma-Überspannungsableiter ÜsAg3 steuert das Öffnen und Schließen des durch Sicherung Si1, Induktivität L1 und Plasma-Überspannungsablei ter ÜsAg1 gegen den Massepunkt 6 gebildeten Strompfad bzw. des durch Si cherung Si2, Induktivität L5 und Plasma-Überspannungsableiter ÜsAg2 gegen den Massepunkt 6 gebildeten Strompfad. Ohne den Plasma-Überspannungs ableiter ÜsAg3 ist ein zuverlässiges Löschen der Plasma-Überspannungsab leiter ÜsAg1, ÜsAg2 nach dem Leiten nicht gewährleistet. Vielmehr werden die beiden Plasma-Überspannungsableiter ÜsAg1 und ÜsAg2 aufgrund der Wechselspannung beschädigt oder zerstört. Dadurch können auch weitere Bauteile der Schutzschaltung 1 beschädigt werden.The ÜsAg3 plasma surge arrester is designed for AC voltage. This component is e.g. B. CP Clare, AG 120, X-30542. The plasma surge arrester ÜsAg3 controls the opening and closing of the current path formed by fuse Si1, inductance L1 and plasma surge arrester ter ÜsAg1 against ground point 6 or the current path formed by fuse Si2, inductance L5 and plasma surge arrester ÜsAg2 against ground point 6 . Without the plasma surge arrester ÜsAg3, reliable extinguishing of the plasma surge arrester ÜsAg1, ÜsAg2 after conducting is not guaranteed. Rather, the two plasma surge arresters ÜsAg1 and ÜsAg2 are damaged or destroyed due to the AC voltage. This can also damage other components of the protective circuit 1 .

Das ständige Leiten der Plasma-Überspannungsableiter ÜsAg1, ÜsAg2 würde auch dazu führen, daß Ströme und Spannungen zu unerwünschten Zeitpunkten abgeleitet werden.The constant conduction of the plasma surge arrester ÜsAg1, ÜsAg2 would also cause currents and voltages at undesirable times be derived.

Der Massepunkt 6 ist über einen Varistor VDR1 mit dem gemeinsamen An schluß der Induktivitäten L2 und L3 verbunden. In gleicher Weise ist der Mas sepunkt 6 über einen Varistor VDR2 mit den Induktivitäten L6, L7 verbunden. Parallel zu der aus den Varistoren VDR1, VDR2 bestehenden Serienschaltung ist ein Varistor VDR3 geschaltet. The ground point 6 is connected via a varistor VDR1 to the common connection of the inductors L2 and L3. In the same way, the measuring point 6 is connected via a varistor VDR2 to the inductors L6, L7. A varistor VDR3 is connected in parallel with the series circuit consisting of the varistors VDR1, VDR2.

Am Verbindungspunkt von Induktivität L3 und Induktivität L4 ist eine aus zwei antiparallel geschalteten Suppressor-Dioden bestehende Diodeneinheit D1 angeschlossen. Eine ebensolche Diodeneinheit D2 ist an den Verbindungs punkt von Induktivität L7 und Induktivität L8 angeschlossen. Die Diodeneinhei ten D1, D2 bilden eine Serienschaltung zwischen den Phasenleitungen 4, 4′. Eine dritte, ebenso wie die Diodeneinheiten D1, D2 aufgebaute Diodenein heit D3 ist zwischen dem gemeinsamen Anschlußpunkt der beiden ersteren und dem Massepunkt 6 geschaltet. Mittels der Diodeneinheit D3 wird eine verbes serte Überspannungsableitung gegen Schutzerde erreicht. Die Diodeneinhei ten D1, D2, D3 sind durch Überströme und Überspannungen weniger gefährdet, da die aufzunehmende Leistung auf eine größere Anzahl von Suppressor-Di oden verteilt ist.A diode unit D1 consisting of two suppressor diodes connected in anti-parallel is connected to the connection point of inductor L3 and inductor L4. The same diode unit D2 is connected to the connection point of inductor L7 and inductor L8. The Diodeneinhei th D1, D2 form a series connection between the phase lines 4 , 4 '. A third, like the diode units D1, D2 constructed Diodenein unit D3 is connected between the common connection point of the first two and the ground point 6 . Using the diode unit D3, an improved overvoltage dissipation against protective earth is achieved. The diode units D1, D2, D3 are less at risk from overcurrents and overvoltages, since the power to be consumed is distributed over a larger number of suppressor diodes.

Parallel zu den Phasenausgängen 3, 3′ ist eine aus einer Entladungsröhre V1 und aus einem Vorwiderstand R1 bestehende Glimmlampe 8 geschaltet. Da durch ist eine permanente optische Anzeige der Betriebsbereitschaft der Schutzschaltung 1 gewährleistet. Wird die Glimmlampe 8 normalerweise mit Netzspannung betrieben, so läßt sich mit Hilfe der optischen Anzeige auch überprüfen, ob der an die Phasenausgänge 3, 3′ angeschlossene elektrische Verbraucher von der Netzspannung gespeist wird.In parallel with the phase outputs 3 , 3 ', a glow lamp 8 consisting of a discharge tube V1 and a series resistor R1 is connected. Since a permanent visual display of the operational readiness of the protective circuit 1 is guaranteed. If the glow lamp 8 is normally operated with mains voltage, it can also be checked with the aid of the optical display whether the electrical consumers connected to the phase outputs 3 , 3 'are fed by the mains voltage.

Der symmetrische Aufbau der Schutzschaltung 1 bezüglich des Schutzleiters 7 ist notwendig, um die einzelnen Phasen des elektrischen Verbrauchers ge genüber Masse gleichermaßen ausreichend zu schützen.The symmetrical structure of the protective circuit 1 with respect to the protective conductor 7 is necessary in order to adequately protect the individual phases of the electrical consumer against earth.

Der zentrale Massepunkt 6 verhindert, daß auf den Phasenleitungen 4, 4′ oder auf dem Schutzleiter 7 ständig Störpegel vorhanden sind. Dadurch wird ein DC-Offset verhindert. Dieser könnte die Arbeitspunkte der spannungsablei tenden Bauteile verschieben. Dadurch wäre die gewünschte Spannungsablei tung nicht mehr gewährleistet.The central ground point 6 prevents that interference levels are constantly present on the phase lines 4 , 4 'or on the protective conductor 7 . This prevents a DC offset. This could shift the operating points of the voltage-dissipating components. As a result, the desired voltage dissipation would no longer be guaranteed.

Der Varistor VDR3 bewirkt zusätzlich eine Spannungsableitung bei zwischen den Phasenleitungen 4, 4′ auftretenden Überspannungen.The varistor VDR3 additionally causes voltage dissipation in the event of overvoltages occurring between the phase lines 4 , 4 '.

Die Sicherungen Si1, Si2 an den Phaseneingängen 2, 2′ bilden einen Grob schutz der Schutzschaltung 1. Die Induktivitäten L1 und L5 bilden eine nie derohmige Impedanzanpassung an die Netzleitung. The fuses Si1, Si2 at the phase inputs 2 , 2 'form a rough protection of the protective circuit 1st The inductors L1 and L5 form a never impedance matching to the mains cable.

Die Plasma-Überspannungsableiter ÜsAg1 und ÜsAg2 bilden den Grobschutz zwischen dem mit Erdpotential verbundenem Schutzleiter 7 und den Phasen leitungen 4, 4′.The plasma surge arrester ÜsAg1 and ÜsAg2 form the coarse protection between the protective conductor 7 connected to earth potential and the phase lines 4 , 4 '.

Die Induktivitäten L2 und L6 dienen der Entkopplung der Plasma-Überspan nungsableiter ÜsAg1 und ÜsAg2 und der Varistoren VDR1, VDR2, VDR3. Die Varistoren VDR1 und VDR2 begrenzen die Überspannung der Phasenlei tungen 4, 4′ gegen Erdpotential.The inductors L2 and L6 serve to decouple the plasma surge arresters ÜsAg1 and ÜsAg2 and the varistors VDR1, VDR2, VDR3. The varistors VDR1 and VDR2 limit the overvoltage of the phase lines 4 , 4 'against ground potential.

Die Varistoren VDR1, VDR2, VDR3 sind von den Diodeneinheiten D1, D2, D3 durch die Induktivitäten L3 und L7 entkoppelt.The varistors VDR1, VDR2, VDR3 are from the diode units D1, D2, D3 decoupled by inductors L3 and L7.

Die Diodeneinheiten D1, D2, D3 sind sehr schnellschaltende Dioden im ns-Be reich und eignen sich für den Feinschutz.The diode units D1, D2, D3 are very fast switching diodes in the ns-Be rich and are suitable for fine protection.

Die Induktivitäten L4 und L8 entkoppeln das aus den Diodeneinhei ten D1, D2, D3 bestehende Diodennetzwerk vom Verbraucher. Vom Verbraucher in die Schutzschaltung 1 eingespeiste Störimpulse werden durch die Kombina tion aus den Induktivitäten L4, L8, L3, L7 und den Diodeneinheiten D1, D2, D3 eli miniert. Auf diese Weise ist die Schutzschaltung 1 auch gegen vom Verbrau cher verursachte Störimpulse ausreichend geschützt.The inductors L4 and L8 decouple the diode network consisting of the diode units D1, D2, D3 from the consumer. Interference pulses fed into the protective circuit 1 by the consumer are eliminated by the combination of the inductors L4, L8, L3, L7 and the diode units D1, D2, D3. In this way, the protective circuit 1 is also adequately protected against interference pulses caused by the consumer.

Der von den Phaseneingängen 2, 2′ in Richtung der Phasenausgänge 3, 3′ staf felartige Aufbau der Schutzschaltung 1 eignet sich für eine reduzierte Belastung der Anschlußleitungen zwischen den Bauteilen und der Bauteile selbst durch hohe Überströme. Die Diodeneinheiten D1, D2, D3 sind nur für sehr kleine Lei stungsaufnahmen geeignet, während die größten Ströme durch die Plasma- Überspannungsableiter ÜsAg1, ÜsAg2, ÜsAg3 fließen und diese sehr große Leistungen aufnehmen. Dementsprechend führt von den Phaseneingängen 2, 2′ aus betrachtet der kürzeste Strompfad über die Plasma-Überspannungsablei ter ÜsAg1, ÜsAg2, ÜsAg3 zum Massepunkt 6, während der längste Strompfad über die Diodeneinheiten D1, D2, D3 zum Massepunkt 6 führt.The of the phase inputs 2 , 2 'in the direction of the phase outputs 3 , 3 ' stel-like structure of the protective circuit 1 is suitable for a reduced load on the connecting lines between the components and the components themselves by high overcurrents. The diode units D1, D2, D3 are only suitable for very small power consumption, while the largest currents flow through the plasma surge arresters ÜsAg1, ÜsAg2, ÜsAg3 and they absorb very large powers. Accordingly, leads of the phase inputs 2, 2 'viewed from the shortest current path via the plasma surge arresters ter ÜsAg1, ÜsAg2, ÜsAg3 Mass point 6, while the longest current path via the diode units D1, D2, D3 leads to the ground point. 6

Ein an den Phaseneingängen 2, 2′ eingespeister Transient wird wie folgt abge leitet:A transient fed in at phase inputs 2 , 2 'is derived as follows:

Zunächst ist nur die Spannung wirksam. Der Strom wird aufgrund der Induktivitäten L1, L5 derart phasenverschoben, daß er der Spannung nacheilt. Der Transient weist zunächst eine sehr steile Anstiegsflanke auf. Der Absolutbetrag dieses Spannungsanteils ist gering. Die Diodeneinheiten D1, D2, D3 können diesen Spannungsanteil aufnehmen. Ihre geringe Leistungsaufnahme ist un problematisch, da der nacheilende Strom noch unwirksam ist. Bei der Dimen sionierung der Diodeneinheiten D1, D2, D3 muß also lediglich deren Span nungsfestigkeit berücksichtigt werden. Bei steigendem Absolutwert der Span nung wird die Ansprechspannung der Varistoren VDR1, VDR2, VDR3 über schritten. Der ansteigende Strom kann über die nun niederohmigen Varisto ren VDR1, VDR2, VDR3 gegen Erdpotential abfließen. Bei weiter steigender Spannung werden die Plasma-Überspannungsableiter ÜsAg1, ÜsAg2, ÜsAg3 leitend und bilden den geringsten Ableitungswiderstand gegen Erdpotential. Erst jetzt entsteht auch das Strommaximum, so daß die größten Ströme prak tisch nur über die Plasma-Überspannungsableiter ÜsAg1, ÜsAg2, ÜsAg3 gegen Erdpotential abgeleitet werden.Initially, only the voltage is effective. The current is due to the inductances L1, L5 out of phase so that it lags behind the voltage. The Transient initially has a very steep rising edge. The absolute amount this voltage component is low. The diode units D1, D2, D3 can absorb this voltage component. Your low power consumption is un problematic because the lagging current is still ineffective. At the Dimen Sioning of the diode units D1, D2, D3 must only be their span strength are taken into account. When the absolute value increases, the span voltage is the response voltage of the varistors VDR1, VDR2, VDR3 steps. The rising current can via the now low-resistance Varisto drain VDR1, VDR2, VDR3 against ground potential. With increasing The voltage surge arresters ÜsAg1, ÜsAg2, ÜsAg3 become voltage conductive and form the lowest resistance to earth potential. Only now is the current maximum created, so that the largest currents are practical only against the plasma surge arrester ÜsAg1, ÜsAg2, ÜsAg3 Earth potential can be derived.

Ein aus Kunststoff bestehendes Gehäuse für die Schutzschaltung 1 kann zum Schutz vor elektromagnetischen Einwirkungen auf die Schutzschaltung 1 zu sätzlich abgeschirmt sein. Dies kann z. B. durch einen metallischen Überzug auf der Gehäuseinnenseite geschehen. Eine elektromagnetisch verträgliche Layout-Gestaltung trägt ebenfalls zur störungsfreien Arbeitsweise der Schutz schaltung 1 bei. A plastic housing for the protective circuit 1 can be additionally shielded to protect against electromagnetic influences on the protective circuit 1 . This can e.g. B. done by a metallic coating on the inside of the housing. An electromagnetically compatible layout design also contributes to the trouble-free operation of the protective circuit 1 .

BezugszeichenlisteReference list

1 Schutzschaltung
2, 2′ Phaseneingang
3, 3′ Phasenausgang
4, 4′ Phasenleitung
5 Schutzleitereingang
5′ Schutzleiterausgang
6 Massepunkt
7 Schutzleiter
8 Glimmlampe
L1, L2, L3, L4 Induktivität
L5, L6, L7, L8 Induktivität
L9 Schutzleiterdrossel
Si1, Si2 Sicherung
ÜsAg1, ÜsAg2, ÜsAg3 Plasma-Überspannungsableiter
VDR1, VDR2, VDR3 Varistor
D1, D2, D3 Diodeneinheit
R1 Vorwiderstand
V1 Entladungsröhre
L, N, PE Netzanschluß
L′, N′, PE′ Geräteanschluß 1 protective circuit
2, 2 ′ phase input
3, 3 ′ phase output
4, 4 ' phase line
5 protective conductor input
5 ′ protective conductor output
6 ground point
7 protective conductor
8 glow lamp
L1, L2, L3, L4 inductance
L5, L6, L7, L8 inductance
L9 protective conductor choke
Si1, Si2 fuse
ÜsAg1, ÜsAg2, ÜsAg3 Plasma surge arrester
VDR1, VDR2, VDR3 varistor
D1, D2, D3 diode unit
R1 series resistor
V1 discharge tube
L, N, PE mains connection
L ′, N ′, PE ′ device connection

Claims

1. In the provided with a protective conductor (PE) power line (L, N, PE) in front of an electrical consumer (L ', N', PE ') connected to this protective circuit ( 1 ) against overvoltages, each between protective conductor ( 7 ) and the phases ( 4,4 ') arranged

- plasma surge arresters (ÜsAg1, ÜsAg2, ÜsAg3),
- varistors (VDR1, VDR2, VDR3) and
- diodes (D1, D2, D3)

gekennzeichnetfeatured

- By a central earth point ( 6 ) with between this and the common connection of the plasma surge arrester ter (ÜsAg1, ÜsAg2) arranged, designed for AC voltages, plasma surge arrester (ÜsAg3) and
- by connected in series in the phases ( 4,4 ′),

- Both arranged between the connections of the plasma surge arrester (ÜsAg1, ÜsAg2), varistors (VDR1, VDR2, VDR3) and diodes (D1, D2, D3), which cause a decoupling between the connections of the components as well

- arranged in front of them and connected to the phase inputs ( 2 , 2 '),
Inductors (L1, L2, L3, L5, L6, L7) has.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that behind the components with the phase outputs ( 3 , 3 ') connected inductors (L4, L8) are arranged.

3. A circuit according to claim 1, characterized by a suppressor diode (D3) between the ground point ( 6 ) and the common connection of the diodes (D1, D2) on the protective conductor ( 7 ).

4. Circuit according to claim 2, marked by two suppressor diodes connected in anti-parallel.

5. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the

- On the one hand between their common connection on the protective conductor ( 7 ) and
- On the other hand to the phases ( 4 , 4 ') connected diodes (D1, D2) are each formed by two antiparallel connected suppressor diodes.

6. Circuit according to one of claims 2 to 4, characterized, that the diodes (D1, D2, D3) at their common connection with their anode are interconnected.

7. Circuit according to one of the preceding claims, characterized by a varistor (VDR1, VDR2) between phase ( 4 , 4 ') and ground point ( 6 ) for receiving overvoltages.

8. Circuit according to one of the preceding claims, characterized by a varistor (VDR3) between two phases ( 4 , 4 ') for receiving overvoltages.

9. Circuit according to claim 7, characterized, that of the varistor (VDR3) between the phase connections of the Plasma surge arrester (ÜsAg1, ÜsAg2) and the diodes (D1, D2) bridged two phases.

10. Circuit according to one of the preceding claims, characterized by a voltage indicator indicating the normal working state of the circuit ( 1 ), which is connected to the phase outputs ( 3 , 3 ') of the circuit device ( 1 ).

11. The circuit according to claim 9, characterized in that the voltage indicator is a glow lamp ( 8 ).

12. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that in the direction of the consumer (L ', N', PE ')

- The varistors (VDR1, VDR2, VDR3) behind the plasma surge arresters (ÜsAg1, ÜsAg2, ÜsAg3) and
- The diodes (D1, D2, D3) behind the varistors (VDR1, VDR2, VDR3) bridge the phases ( 4 , 4 ').

13. Circuit according to one of the preceding claims, characterized by a ground point ( 6 ) and the protective conductor connection (PE ') of the consumer (L', N ', PE') connecting protective conductor choke (L9).

14. Circuit according to one of the preceding claims, characterized by its upstream fuses (Si1, Si2) against overcurrent surges in the phases ( 4 , 4 ').

15. Circuit according to claim 13, marked by at least one up to 10 kA surge-proof temperature fuse.