Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzeinrichtung für elektrische Endgeräte, welche neben einer mindestens einphasigen Netzanbindung über mindestens einen Steuersignalanschluss verfügen, wobei über den Steuer- signalanschluss eine Änderung des Betriebszustands des jeweiligen Endgeräts vorgebbar ist.

Aus der DE 20 2011 051 074 Ul ist eine Überspannungsableiteranordnung für Endgeräte vorbekannt, wobei dort konkret auf LED-Leuchten in

Straßenbeleuchtungen Bezug genommen wird. Demnach werden nach der DE 20 2011 051 074 Ul Überspannungsabieiter eingesetzt, um LED-Leuchten für die Straßenbeleuchtung vor Spannungsspitzen aus dem Straßenbeleuchtungsnetz, die z.B. durch Vorschaltgeräte entstehen, zu schützen. Bei derartigen bekannten Überspannungsafoieitern dient eine elektrische Funktionseinheit der Ableitung einer Überspannung, beispielsweise an einen Nullleiter. Da die Überspannungsabieiter bei Wartungsarbeiten abgeklemmt werden müssen, ist der Einbau in einen Leuchtenkopf nicht zweckmäßig und insofern der Einbau in einen Sicherungskasten zu bevorzugen, wie es die DE 20 2011 051 074 Ul zeigt. Der dortige Überspannungsabteiter weist eine Isolierkomponente auf, durch welche die eigentliche Funktionseinheit zum Überspannungsschutz zumindest abschnittsweise elektrisch isoliert ist. Der Überspannungsabieiter selbst ist vollständig innerhalb bestückter Straßenbeleuchtungs-Sicherungs- kästen anordenbar dimensioniert.

Die vorerwähnte Isolierkomponente soll bei einer Ausführungsform die

Funktionseinheit des Überspannungsabieiters vollständig elektrisch isolieren und gleichzeitig mechanisch stabilisieren. Gemäß einer dortigen vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektrische Funktionseinheit zumindest teilweise in ein isolierendes Material eingegossen. Diesbezüglich wird auf einen Kunststoff, insbesondere ein Kunstharz verwiesen. Auch wird die endgültige Form des Überspannungsabieiters durch die Gussform bestimmt. Dabei soll die

endgültige Form des Überspannungsabieiters an die Gegebenheiten in einem speziellen Typ von Sicherungskästen angepasst werden. Zur Zustandssigna- lisferung des Überspannungsabieiters kommt ein Marker, insbesondere ein Follenmarker zum Einsatz, der dem Benutzer eine Temperaturüberschreitung und damit eine Zerstörung des Überspannungsabieiters visuell darstellt.

Verwiesen wird insofern auf einen Marker, der bei Temperatur Überschreitung die Farbe ändert, oder einen Marker, der bei Temperaturüberschreitung eine Änderung der Reflexionseigenschaften aufweist. Zum Erkennen des Zu Stands des Überspannungsabieiters ist dafür Sorge getragen, den Marker in direkten thermischen Kontakt mit einem Varistor zu bringen.

Aus der Veröffentlichung OBO-Bettermann, Lightning and surge protection for LED lighting, 08/2014, ist es bekannt, eine kompakte Überspannungsschutz- Baugruppe in einen Sicherungsanschlusskasten innerhalb eines Straßenbeleuchtungsmastes zu integrieren. Ein mehrstufiger Schutz von LED-Straßenbeleuchtungen wird dadurch bewirkt, dass im Lampenkopf vor dem LED- Treiber ein Typ 2-Ableiter befindlich ist. Im Anschlussbereich innerhalb des Mastes befindet sich dann ein Kombinationsabteiler vom Typ 1 und 2. In Verteilerkästen können weitere Abieiter vom Typ 1 und 2 vorgesehen sein. Mit einer solchen mehrstufigen Überspannungsschutzeinrichtung sollen Schäden an den eigentlichen Leuchtmitteln, d.h. den LEDs, aber auch an den Treiberschaltungen vermieden werden. Weiterhin weisen die in der vorstehend erwähnten Veröffentlichung gezeigten Überspannungsschutzableiter eine Anzeigeeinheit in Form einer lichtemittierenden Diode auf, die einen

ordnungsgemäßen Funktionszustand signalisiert.

Zum Stand der Technik sei noch auf festverdrahtete Überspannungsschutzgeräte bevorzugt zum Schutz von einphasig versorgten Endgeräten,

beispielsweise auf den Überspannungsschutz vom Typ MLPC1-230L-V der Citel Electronics GmbH aufmerksam gemacht. Der dort gezeigte Überspannungsschutz ist auch für Endstromkreise einer LED-Beleuchtung geeignet.

Aus dem Vorgenannten ist es Aufgabe der Erfindung, eine neuentwickelte Überspannungsschutzeinrichtung für elektrische Endgeräte anzugeben, wobei es hier um Endgeräte geht, die neben einer mindestens einphasigen

Netzanbindung auch noch einen Steuersignalanschluss aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass ein Überspannungsschutz ausschließlich im Bereich der

Netzanbindung unzureichend ist, da unzulässige Spannungsbelastungen auch über eine Steuerleitung eingekoppelt bzw. eingetragen werden können, mit der Folge einer Einschränkung der Funktionsfähigkeit eines entsprechenden

Endgeräts bis hin zur vollständigen Zerstörung desselben.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch die Lehre gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.

Die erfindungsgemäße Überspannungsschutzeinrichtung für elektrische

Endgeräte, die neben einer mindestens einphasigen Netzanbindung Ober mindestens einen Steuersignalanschluss verfügen, wobei über den

Steuersignalanschluss eine Änderung des Betriebszustands des jeweiligen Endgeräts vorgebbar ist, wird so realisiert, dass zunächst eine Anordnung von Überspannungsableitern, insbesondere Varistoren, vorgesehen ist, denen jeweils eine thermische Abtrennvorrichtung und eine optische Funktionsanzeige zugeordnet wird. Die thermische Abtrennvorrichtung ist so

ausgebildet, dass bei einer Überlastung des jeweils eingesetzten Über- spannungsableiters, insbesondere Varistors, eine elektrische Trennung im Sinne des Auslösens einer Sicherung erfolgt.

Weiterhin ist mindestens ein Gasabieiter vorhanden, der zwischen der

Netzanbindung und einem Schutzleiter geschaltet ist. Weiterhin ist ein erster Varistor mit thermischer Abtrennvorrichtung zwischen der Netzanbindung und einem Neutralleiter und ein zweiter Varistor mit thermischer Abtrennvorrichtung zwischen dem Steuersignalanschluss und dem Neutralleiter angeordnet. Darüber hinaus Ist die erfindungsgemäße Überspannungsschutzeinrichtung in unmittelbarer Nähe des elektrischen Endgeräts, insbesondere in einem Anschlusskasten desselben ausgebildet.

Die Überspannungsschutzeinrichtung, welche sich bevorzugt innerhalb eines elektrisch leitfähigen Objekts, insbesondere in einem Mast befindet, ist ausgestaltend so weitergebildet, dass bei einer Speisung aus einem TNS-Netz mit getrenntem Neutralleiter und Schützleiter zwischen dem Schutzleiter und dem leitfähigen Objekt eine elektrische Verbindung hergestellt ist. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Überspannungsschutzeinrichtung innerhalb eines elektrisch leitfähigen Objekts, insbesondere in einem Mast befindlich, wobei bei einer Speisung aus einem TNC-Netz mit einem PEN-Leiter, der gleichzeitig Schutzleiter und Neutrafleiter Ist, der Gasabieiter zwischen der Netzanbindung und dem leitfähigen Objekt geschaltet ist.

Bei einer diesbezüglich dritten Ausführungsform mit einer Überspannungsschutzeinrichtung Innerhalb eines elektrischen leitfähigen Objekts,

insbesondere einem Mast, und bei einer Speisung aus einem TT-Netz ist der Gasabieiter zwischen der Netzanbindung und dem leitfähigen Objekt

geschaltet, welches geerdet ist.

Mit den vorstehenden Maßnahmen wird auch bei Netzausläufern und

schlechten Erdungsverhältnissen sichergestellt, dass keine Berührungsspannungsprobleme auftreten und somit die erforderliche Personensicherheit gewährleistet ist.

Die jeweilige optische Funktionsanzeige weist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Reihenschaltung eines ersten Widerstands und einer lichtemittierenden Diode auf, wobei diese Reihenschaltung parallel zur thermischen Abtrennvorrichtung angeordnet ist. Weiterhin umfasst die

Reihenschaltung einen zweiten Widerstand, welcher mit dem Neutralleiter in Verbindung steht.

Die Oberspannungsschutzeinrfchtung gemäß der Erfindung ist auswechselbar ausgebildet. Das heißt, bei einer Zerstörung der Einrichtung infolge eines Überspannungsereignisses kann diese im Bedarfsfall ausgetauscht und durch eine funktionstüchtige Einrichtung ersetzt werden.

Zum Zweck des schnellen Auswechseins weist die Überspannungsschutzeinrichtung Anschlusskabel zum lösbaren Verbinden mit an sich bekannten Klemmen auf, wobei diese Anschlusskabel an einer Vorzugsseite eines

Gehäuses herausgeführt sind, wobei das Gehäuse alle relevanten elektrischen Komponenten der Überspannungsschutzeinrichtung isolierend umschließt. Zusätzlich kann die Überspannungsschutzeinrichtung über eine integrierte Überstromslcherung im Netzanblndungspfad verfügen.

Die optischen Funktionsanzeigen sind so ausgebildet, dass diese für eine separate Signalisierung von Überspannungsereignissen der Netzanbindung oder des Steuersignalanschlusses geeignet sind.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild der Überspannungsschutzeinrichtung für Endgeräte mit einphasiger Niederspannungs-Netzanbindung;

Fig. 2 eine Realisierungsform der Überspannungsschutzeinrichtung mit den erforderlichen elektronischen Komponenten, die sich auf einer Leiterplatte befinden, nebst Anschlussdrähten;

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 2, jedoch mit einem

isolierenden Gehäuse und den an einer Vorzugsseite des Gehäuses herausgeführten Anschl usskabel n ;

Fig. 4 eine prinzipielle Möglichkeit der Anordnung der Überspannungsschutzeinrichtung in einem an sich bekannten, genormten

Anschlusskasten;

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Anordnung der Überspannungsschutzeinrichtung in oder an einem leitfähigen Objekt, insbesondere einem Mast, mit angedeuteter elektrischer Verbindung zum nicht näher dargestellten Verbraucher nebst niederspannungsseitiger Anbindung in einem TNS-Netz mit vier Anschlüssen einschließlich Steuerleitung Lst und einer Erdverbindung zwischen dem PE-Anschluss der Überspannungsschutzeinrichtung und dem Mast;

Fig. 6 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 5, jedoch für ein TNC- Netz mit einem PEN-Lelter, der gleichzeitig Schutzleiter PE und Neutralteiter N ist, wiederum mit einer Erdverbindung zwischen der Überspannungsschutzeinrichtung und einem Mast als beispielhaften elektrisch leitfähigen Objekt und

Fig. 7 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach den Fig. 5 und 6, jedoch in einer Verschattung bei einem TT-Netz und einer Erdverbindung des leitfähigen Objekts.

Die Überspannungsschutzeinrichtung gemäß dem Schaltbild nach Flg. 1 geht von einer einphasigen Niederspannungs-Netzanbindung L aus. Der Anschluss L* führt zum Verbraucher, beispielsweise zu einer Mobilfunkstation, einer

Leuchtmittelanordnung in einer Straßenbeleuchtung oder dergleichen. Ein weiterer Eingang Lsteu stellt einen Steuereingang zum beispielsweisen Ein» und Ausschalten einer Straßenbeleuchtung dar.

Mit N Ist der Neutralleiter- und PE der Schutzleitereingang bezeichnet. An der Netzanbindung L, geschaltet zwischen L und N, liegt ein Überspannungsabieiter, ausgebildet als Varistor V an, der Ober eine thermische Abtrennvorrichtung ATV verfügt. Die thermische Abtrennvorrichtung wird bei einer Oberlast geöffnet, wobei diese Überlast zu einer solchen Erwärmung des Varistors V führt, dass z.B. eine stoffschlüssige Verbindung, d.h. ein Lot schmilzt und ein entsprechend federbelasteter Bügel von einer geschlossenen in eine offene, d.h. Abtrennposition gelangt (nicht gezeigt).

Parallel zur thermischen Abtrennvorrichtung ATV befindet sich eine

Reihenschaltung aus einem Widerstand Rl und einer lichtemittierenden Diode D. Diese Reihenschaltung umfasst weiterhin einen Widerstand R2, der am Neutralieiter N angeschlossen ist. Der lichtemittierenden Diode D ist eine weitere Diode DAP antiparallel geschalten.

Eine vergleichbare Anordnung findet sich zum Schutz des Steuersignalanschlusses Lsteu. Weiterhin ist zwischen N und PE ein Gasabieiter G

vorhanden.

Durch die Anzeigeeinrichtungen mit Hilfe der LEDs D im Schutzkreis der

Netzanbindung LL* und im Schutzkreis des Steuersignalanschlusses Lsteu bzw. Lst sind Fehlerzustände und Oberspannungsereignisse getrennt signalisierbar. Wie die Fig. 2 zeigt, sind alle relevanten elektrischen Komponenten der Oberspannungsschutzeinrichtung gemäB Schaltbild nach Fig. 1 auf einer Leiterplatte LP angeordnet. Insbesondere umfasst die Leiterplatte LP die Varistoren V mit entsprechend integrierter thermischer Abtrennvorrichtung ATV, die lichtemittierenden Dioden D sowie den Gasabieiter G und die entsprechenden Widerstände Rl und R2. Darüber hinaus sind von der

Leiterplatte die entsprechenden Anschlüsse in Form von Anschlusskabeln AK geführt.

Die entsprechend vorgefertigte Baugruppe gemäB Fig. 3 ist von einem kompakten Gehäuse KG umgeben, wobei das Gehäuse KG Öffnungen oder Durchbrüche DB aufweist, so dass die entsprechenden Zustände der

lichtemittierenden Dioden D erkennbar sind.

Eine beispielhafte Anordnung einer kompakt ausgebildeten Überspannungsschutzeinrichtung KÜG innerhalb eines Anschlusskastens HAK zeigt die Flg. 4, wobei im Anschlusskasten HAK noch an steh bekannte Schraubsicherungen Si untergebracht sein können.

Mit Hilfe der Anschlusskabel AK besteht die Möglichkeit, die entsprechend abisolierten Enden dieser Anschlusskabel AK in bekannte Federklemmen in einfacher Weise einzustecken, um die gewünschten elektrischen Verbindungen herzustellen

Die Fig. 5 und 6 zeigen prinzipielle Möglichkeiten des elektrischen Anschlusses der Überspannungsschutzeinrichtung KÜG mit den dort enthaltenen

Oberspannungsschutzmitteln SPD, welche im jeweiligen Blockschaltbild nur symbolisch und ohne die optische Funktionsanzeige dargestellt wurden.

Gemäß Fig. 5 wird bei einer Anwendung in einem TN S- Netz zwischen dem PE- Anschluss und der Überspannungsschutzeinrichtung KÜG noch eine

Mastverbindung hergestellt.

Bei einem TNC-Netz gemäß Fig. 6 mit kombiniertem Schutz- und Neutralteiter PEN liegt quasi eine Auftrennung vor. Die Ausgangsseite des Gasabieiters G Innerhalb der Oberspannungsschutzeinrichtung KÜG bildet einen Potenttal- ausgleich PA durch eine entsprechende Verbindung zum elektrisch leitfähigen Mast.

Bei einer Anordnung der Überspannungsschutzeinrichtung KÜG In einem TT* Netz wird von einer Masterdung ausgegangen, wobei der PE-Anschluss der Überspannungsschutzeinrichtung KÜG mit dem elektrisch leitfähigen Mast in Verbindung steht, wie dies auch bei der Ausführung für ein TNC-Netz nach Fig. 6 der Fall ist.