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Title:
PROTECTION DEVICE AGAINST OVER VOLTAGES FOR DOMESTIC ELECTRIC INSTALLATIONS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1982/003297
Kind Code:
A1
Abstract:
In order to protect electric household appliances or their users against dangerous overvoltages caused by load variations in the network or by atmospheric discharges (lightning), a shunt element (3) field with gas and a zinc oxide varistor (4) are arranged in the casing (2) of the current connecting plug formed as an intermediary or adaptor plug, between the alveoli (1) of the plug on the appliance side, and mounted in parallel, so as to shortcircuit the connection terminals or connected between those terminals and the hearth lead. This protection assembly (3, 4) is connected on one hand directly, and on the other hand through a fuse (6) to the network connection pins (5), so as to prevent by supressing overvoltages a brake down in the network and consequently the triggering of the braker for protecting the installation against current faults.

Inventors:
ARNHOLD HANS (DE)
FLOHR PETER (DE)
NOE KLAUS PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP1982/000056
Publication Date:
September 30, 1982
Filing Date:
March 17, 1982
Export Citation:
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Assignee:
KOPP GMBH & CO KG HEINRICH (DE)
International Classes:
H01C7/12; H01R13/66; H02H9/04; H02H9/06; H01R13/68; H01R13/713; H01R31/00; (IPC1-7): H01R13/66; H02H9/06
Foreign References:
US3840781A1974-10-08
US4089032A1978-05-09
FR2456415A11980-12-05
US4191985A1980-03-04
US4071872A1978-01-31
DE2355421A11975-05-15
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Claims:
Patentansprüche
1. Überspannungsschutzvorrichtung für elektrische Haus¬ installationsanlagen in Form eines Zwischensteckers für gleichartige oder eines Adapters für unterschiedliche Stecksyateire, unter Verwendung der Parallelschaltung eines gasgefüllten Abieiters und eines ZinkoxydVaristor zwischen den zu schützenden Leitungsanschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Gehäuse (2) eines Steck Verbindungsstücks angeordneten Schaltglieder (3, 4) der Schutzkombinaticn unmittelbar mit den (geräteseitigen) Steckkontaktbuchsen (1) verbunden sind und mit den (netzseitigen) Steckerstiften (5) einerseits direkt sowie andererseits über ein in die jeweilige Gehäuseform einbezogenes Schmelzsicherungselement (6') in leitender Verbindung stehen.
2. Überspannungsschutzverrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzkombination (3, 4) für einphasig betriebene Elektrogeräte mit Schutzleiter jeweils von dem (abgesicherten) Polkontakt des Phasen¬ leiters und von dem des Nulleiters gegen den Polkontakt des geerdeten Schutzleiters geschaltet ist.
3. Überspannungsschutzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das in Längs¬ richtung geteilte Gehäuse (2) aus zwei gleichförmigen Kunststof Hohlschalen zusammensetzt, die in ihrem Inneren zur mechanischen Verbindung miteinander quer von den ihnen angeformten Teilen der von außen her zugänglichen Halterung für die Feinsicherung (6) durch¬ griffen werden.
4. Überspannungsschutzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Hohl¬ schalen des Gehäuses (2) an ihrer Innenwandung anstelle der FeinsicherungsHalterung (6) ein durchbohrter Ansatz zapfen für den Durchgriff eines Be estigungsniets an¬ geformt ist.
Description:
Überspannungsschutzvorrichtung für elektrische Hausinstallat onsanlagen

Die Erfindung bezieht sich auf eine gesonderte Vorrichtung, m elektrische Anlagen und speziell die darin angeschlosse¬ nen Geräte sowie deren Benutzer vor einer Gefährdung durch kurzzeitig im Leitungsnetz auftretende Überspannungen zu schützen.

Von den energieschwächeren Spannungsspitzen bei Ausgleich- vorgängεn durch plötzliche Belastungsveränderungen abgesehe treten derartige Überspannungen in wesentlich energiereiche rer Form durch atmosphärische Entladungen aufgrund von Resonanzerscheinungen in den als Schwingkreise wirkenden Leitersystemen auf. Hier pflanzt sich die bei Blitzschlag in die Freileitung entstehende Stoß- bzw. anderwelle trotz geeigneter Schutzmaßnahmen in den Schalt- und TJmspann- stationen unter Umständen längs der Leitungen " bis in die Hausinstallation fort und kann dortselbst Isolierungen durchschlagen und zerstören und damit beträchtlichen Schaden anrichten.

Um dem zu begegnen, hat man bereits - wie zum Schutz von Fernmeldeleitungen und -geraten - auch für die Wechselstrom- netze mit höherer Betriebsspannung Abieiter entwickelt, durch welche die Überspannungen im Bereich der Hausinstalla¬ tion auf ein ungefährliches Maß herabgesetzt werden können.

Anstelle von Dämpfungsviderständen in Reihe mit Lcschfunken strecken hat sich-hierfür inzwischen eine Anordnung bewährt und durchgesetzt, die aus der Parallelschaltung einer als Abieiter wirkenden Gasentladungεstrecke und eines Varistors mit stromabhängiger Widerstandscharakteristik besteht und als solche zwischen den zu schützenden Leitungen und einer Erdungsleitung angeschlossen ist. Durch diese Anordnung können zunächst die wesentlich häufiger auftretenden energi schwachen Überspannungsspitzen soweit verringert werden, daß die Zündspannung des Abieiters garnic t erst erreicht wird. Bei den energiereichen Überspannungen aufgrund atmo¬ sphärischer Entladungen steigt dagegen der Ableitstrom durc den Varistor und damit auch der Spannungsabfall über der Schutzkombination. Demzufolge wird der Abieiter gezündet und schützt jetzt seinerseits den Varistor und die ange¬ schlossenen Einrichtungen. Dabei fällt gegebenenfalls die der Schutzvorrichtung bzw. den Verbraucherstromkreisen der Hausinstallationsanlage vorgeschaltete HauptSicherung aus und muß erneuert werden.

Abgesehen von dem relativ selten erfolgenden Ausfall der trägen Hausanschlußsicherungen besitzen die von Seiten des Freileitungsnetzes über das Kabelnetz noch bis in die Haus¬ installation gelangenden Überspannungen die unangenehme Eigenschaft, an irgendeiner Stelle des Verbrauchernetzes, so z.B. in Abzweigdosen, zwischen den zufälligerweise allzu nahe beieinander gelegenen blanken Drahtenden von Phasen- und Schutzleitern einen Funkenüberschlag zu verursachen. Ein derartiger Überschlag wäre an sich ohne Bedeutung, er entspricht aber hinsichtlich, seiner inneren τ A r irkung dem

Fließen eines Fehlerstroms, wodurch der empfindliche Fehler stromschutzschalter der Anlage auslöst, ohne daß darüber hinaus etwas anderes zu passieren braucht. Vt- ' enn dann jedoch dieser Schutzschalter etwa wegen längerer Abwesenheit der Hausbewohner nicht wieder eingeschaltet wird, kann z.B. durch den Ausfall der Gefrier-, Pumpen- oder Ξeizungs-

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anlagen u.dgl. beträchtlicher Schaden entstehen.

Unter diesen Gesichtspunkten liegt der Erfindung die Aufga zugrunde, für Hausinstallationsanlagen anstelle der, wenn überhaupt, im Hausanschlύßkasten nach- den Hauptsicherungen fest in die stationären Klemmanschlußblöcke eingebauten ü erspannungsSchutz orrichtung eine weniger aufwendige und praktikablere Möglichkeit zu schaffen, um die Stromkreise der vorhandenen Anlage nachträglich auf einfache Weise wirk sa gegen die Gefährdung durch Überspannungen abzusichern.

Zur Lösung dieser Aufgabe bildet die Erfindung eine der¬ artige Überspannungsschutzvorrichtung gemäß dem verwendeten Stecksystem in Perm eines Zwischensteckers oder Adapters und nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend aus, daß die in dem Gehäuse eines solchen Steckverbindungs¬ stücks angeordneten Schaltgiieder der Schutzkombination aus einem gasgefüllten Abieiter und einem Zinkoxyd-Varistor unmittelbar mit den (geräteseitigen) Steckkontaktbuchsen verbunden sind und mit den (netzseitigen) Steckerstif en einerseits direkt sowie andererseits über ein in die je¬ weilige Gehäuseform einbezogenes Schmelzsicherungselement in leitender Verbindung stehen. Für den Steckanschluß ein¬ phasiger Elektrogeräte mit Schutzleiter wird die Schutz- kombination jeweils von dem Phasenleiter und dem Nulleiter gegen den geerdeten Schutzleiter geschaltet.

In einer derartigen Ausbildung begrenzt die einfach zwische Netzanschluß und Verbraucher eingesteckte Vorrichtung in- folge ihres großen Abieitvermögens extrem schnell anspreche sowohl die energieschwachen Spannungsspitzen als auch die energiereichen Überspannungen durch atmosphärische Ent¬ ladungen. Hinzu bewirkt die der Schutzkomcination netz¬ anschlußseitig vorgeschaltete Schmelzsicherung gegebenenfal eine Abschaltung der Netzspannung, wenn der Abieiter gezünd hat« Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß nach dem

Abklingen der Überspannung unter Einfluß der weiter anlie¬ genden Netzspannung und entsprechend der Netzimpedanz am jeweiligen Einsatzort noch ein sog. Polgestrom durch den Abieiter fließen kann und dessen sicheres Löschen verwehrt.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung setzt sich das in Längsrichtung geteilte Gehäuse der Überspannungsschutz¬ vorrichtung aus zwei gleichförmigen Kunststoff-Hohlschalen zusammen, die in ihrem Inneren-zur mechanischen Verbindung miteinander quer von den ihnen angeformten Teilen der von außen her zugänglichen Halterung für das SchmelzSicherungs¬ element durchgriffen werden. Diese Ausgestaltung erlaubt es einerseits, die beiden Halbschalen des Isolierstof gehäuses auf geeignete V/eise gebrauchsfertig miteinander zu koppeln; andererseits ergibt sich hierdurch die Möglichkeit, die zu¬ sammen mit den anderen Schaltgliedern innerhalb des Gehäuse untergebrachte Schmelzsicherung im Defektfall von außen her auswechseln zu können.

Mit entsprechendem Aufwand ist es natürlich auch möglich, den Abieiter und den Varistor einsatzbedingt in ihrer Anspr Charakteristik genau aufeinander abzustimmen, um dadurch allein den notwendigen Schutz zu erreichen. Wenn man dann diese spezifizierte Schutzkombination zwischen die unmittel bar (und mechanisch) miteinander verbundenen Steckersti e und Steckkontaktbuchsen einsetzt, bietet sich als Weiter¬ bildung an, den beiden Eohlschalen des Gehäuses an ihrer Innenwan ung . statt der Sicherungshalterung lediglich einen durchbohrten Ansatzzapfen für den Durchgriff eines Befest-i- gungsniets anzufcrmen.

Nach diesen Erfindungsgedanken sind die Überspannungsschutz vorrichtungen in jedem Anwendungsfall für sich selbständige Elemente, die sich einfach und ohne Abänderung bzw. Ergänzu der bereits vorhandenen Einrichtungen einer Hausinstallatio anlage gegen die entsprechenden Elemente in ungeschützter

Ausführung, wie u.a. normale Schutzkontakt-Zwischenstecker oder Mehrfach-Adapter u.dgl., austauschen lassen. Dabei wi durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Schutzelemente in vorteilhafter Weise erreicht, daß sich die von anderer Stel durch Belastungsänderungen oder atmosphärische Entladungen von außen her in das Verbraucherstromnetz gelangenden ge¬ fährlichen Überspannungen innerhalb dieser Schutzelemente zwischen den betreffenden Leitungsadem ausgleichen und ab¬ bauen» Infolge dessen kann es auch in der näheren Umgebung der Einsatzstelle dieser Schutzelemente an den gefährdeten Stellen nicht mehr zu Funkenüberschlägen und einer unbe¬ absichtigten Auslösung der Berührungsεchutzorgane einer Anlage kommen. Darüber hinaus gewährleistet die erfindungs¬ gemäße Vorrichtung auch unter extremen Belastungen genügend Eigensicherheit durch die eingebaute Schmelzsicherung, um den gezündeten Überspannungsabieiter nicht durch den Netz- folgestrom weiterbrennen zu lassen.

In der anliegenden Zeichnung ist als typisches Ausführungs- beispiel ein mit der erfindungsgemäßen Überspannungsschutz- Vorrichtung ausgerüstetes Mehrfach-Steckverbindungsstück zum Einsetzen von zwei 2-poligen Flachsteckern in eine Schu kontaktsteckdose dargestellt.

Wie aus dem Längsschnitt durch dieses Steckverbindungsstück und darunter aus der jeweils zur Hälfte in der Draufsicht und im Querschnitt dargestellten Ansicht zu entnehmen ist, werden die beiden Steckbuchsenpaare 1 im Inneren des Isolie stoffgehäuses 2 an ihren Anschlußstellen von dem Überspan- nungsableiter 3 und dem Zinkoxyd-Varistor 4 in Parallelscha tung überbrückt. Dabei ist eine dieser Anschlußstellen un¬ mittelbar mit dem einen der Steckerstifte 5 verbunden, z.B. vernietet, während die elektrische Verbindung von dem ander Steckbuchsenpaar 1, wie in der Zeichnung lediglich mit der Trennungslinie "x" angedeutet, über.die euer im Gehäuse 2 mittig zwischen den vier Steckkontaktbuchsen 1 angeordnete

und von außen her, beispielsweise über einen Schraub- oder Bajonettverschluß, auswechselbare. Schmelzsicherung 6 zu dem anderen Steckerstift 5 verläuft. Für eine solche Anordnung steht hier, wie bei allen gebräuchlichen Betriebsmitteln dieser Art, im Gehäuseinneren stets genügend Leerraum zur Verfügung, um die beiden an sich kleinen Schaltglieder 3, 4 mitsamt der Feinsicherung 6 und sogar einer dafür vorge¬ sehenen Halterung auf sichere Weise unterzubringen und mit den infrage kommenden Anschlußstellen zu verdrahten.

Auf gleiche Weise läßt sich, wie hier das Mehrfach-Steck- verbindungsstück, praktisch jedes dafür in Betracht kommend Betriebsmittel gemäß der Erfindung nachträglich bzw. er¬ gänzend mit der abgesicherten Schutzkombination ausrüsten und dadurch mit geringem Aufwand der Netzeingang empfind¬ licher Geräte unter Einbeziehung des Leitungsnetzes im Nahbereich vor Überspannungen schützen, wie sie mitunter durch Belastungsänderungen im Netz und bei atmosphärischen Entladungen auftreten.