過電壓保護裝置的製作方法

2023-05-21 19:07:36 2

專利名稱：過電壓保護裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於保護電氣的低壓安裝的過電壓保護裝置，其帶有裝置下部和至少一個裝置上部，其中，裝置下部具有用於電導體的輸入端子和輸出端子以及與輸入端子和輸出端子相連接的、尤其構造為插座的接觸元件，且其中，裝置上部具有至少一個保護元件。
背景技術：
電氣電路通常無幹擾地利用對於其特定的電壓(額定電壓)工作。如果出現過電壓，則這不適用。所有處於額定電壓的上公差極限之上的電壓適用作為過電壓。瞬時過電壓特別也屬於此，其由於大氣放電、但是也由於在能源供應網絡中的短路或開關操作可能出現且被電流地、電感地或電容地接合到電氣電路中。現在為了保護電氣或電子電路(尤其電子測量電路、控制電路、調節電路和開關電路)免於瞬時過電壓，開發了過電壓保護元 件且多年以來是已知的，其攔截或限制過電壓峰值。根據放電器選擇和期望的環境影響，用於保護設備和裝置的供電的必需的措施劃分成不同的級。在此，用於各個級的過電壓保護裝置通過放電能力的水平和保護電平(Schutzpegel)相區別。第一保護級(類型I)通常由閃電電流放電器(Blitzstromableiter)形成,其作為功率最強的保護裝置被安裝在大樓的中央的電力供應中。這樣的閃電電流放電器的主要組成部分是帶有至少兩個電極的火花間隙(Funkenstrecke),其中,在火花間隙點火的情況下在兩個電極之間產生電弧。第二保護級(類型2)通常形成基於變阻器的過電壓放電器。該保護級再次限制了在閃電電流放電器上的遺留的殘餘電壓。根據待保護的設備或者待保護的大樓的潛在危險，當以第二保護級開始時在個別情況中可足夠。第三保護級(類型3)被稱為裝置保護且通常被直接安裝在待保護的裝置之前。利用裝置保護達到對於所聯接的裝置無危險的殘餘電壓。這樣的過電壓保護裝置以不同的構型、尤其還作為開關櫃模塊存在。在MSR技術中，過電壓保護裝置由於對過電壓的較高的敏感性經常具有帶有組合的保護線路(Schutzschaltung)的過電壓保護元件,其中，一限制過電壓的構件用於粗保護且一限制過電壓的構件用於精保護。構件(尤其可以是充氣的過電壓放電器、火花間隙、變阻器(Varistor)或抑制器二極體(Suppressordiode))在此經常間接並聯,其中，在過電壓保護元件之間布置有縱向元件作為去I禹電阻(Entkopplungswiderstand),其必須匹配於相應的保護線路、也就是說匹配於所使用的過電壓保護元件。本發明尤其被應用在用於裝置保護且構造為開關櫃模塊的過電壓保護裝置中。然而，本發明不限於此且原則上也可在類型I或類型2的過電壓保護裝置中被實現。出於模塊化、靈活性的原因以及為了使維修工作容易，開關櫃模塊經常兩件式地來構造，其中，其由作為裝置下部的固定地安裝的基礎元件和作為裝置上部的至少一個可更換的保護插頭(Schutzstecker)構成。基礎元件在此用於將過電壓保護裝置固定在支承軌道上以及用於各個電導體的聯接，對此基礎元件具有相應的輸入端子和輸出端子，其可以以任意的聯接技術(例如螺旋端子、拉簧端子(Zugfederklemme)、直插端子或快速聯接端子)來實施。根據實施方案變體，這樣的過電壓保護裝置可構造為雙導體、三導體或四導體保護。保護插頭具有帶有與相應的應用情況相匹配的過電壓保護元件的實際的過電壓保護線路。原理上，可在支承軌道的縱向上將兩個或多個保護插頭並排地插到相應寬的基礎元件上。為了裝置下部與相應的裝置上部的簡單的機械和電氣接觸，裝置下部具有與聯接端子相連接的插座而裝置上部具有對應的插頭腳(Steckerstift)，使得裝置上部可無工具地插到裝置下部上。附加地，已知的過電壓保護裝置還具有轉換觸頭(Wechslerkontakt)作為用於至少一個保護元件的狀態的遠程通信(Fernmeldung)的信號發生器，由此舒適的遠程監控是可能的。此外，例如從文件DE 20 2004 006 227 Ul中已知，裝置上部具有光學的狀態指示器，其可機械操縱。由此，也可簡單直接地在裝置處讀出過電壓保護裝置的狀態。本發明所基於的過電壓保護裝置原則上已在文件DE 33 46 753 C2中來說明。 此外，這樣的過電壓保護裝置多年以來由申請人以產品名「PLUGTRAB PT」來銷售(參見Phoenix 聯繫冊 「Oberspannungsschutz TRABTECH 2007」,第 60 和 61 頁)。在此，該過電壓保護裝置的一重要特徵在於能夠阻抗中性地(impedanzneutral)插和拔各個保護插頭的可能性，由此敏感的信號電路(例如溫度測量或總線系統)在更換保護插頭時不被影響。對此，在裝置下部中在彼此相關聯的輸入端子與輸出端子之間連續地延伸的傳導路徑(Leitungspfad)中布置有縱向元件、尤其去耦電阻。因為基礎元件在更換保護插頭時還保持安裝在連通布線(Durchgangsverdrahtung)中，因此為了檢測和更換目的可能不中斷地且阻抗中性地拔和插保護插頭。即使先前所提及的過電壓保護裝置在實踐中證明非常有效，其也具有該缺點，SP不僅大量與相應的應用情況相匹配的保護插頭、而且大量不同的基礎元件必須可供使用，其相應具有與布置在保護插頭中的保護線路相協調的縱向元件。由過電壓保護裝置的製造商所提供的基礎件的數量在現有技術中由此被減少，即縱向元件也被集成在可插拔的裝置上部中，然而這那麼引起在插和拔保護插頭時電路或信號電路的阻抗被改變。

發明內容
因此，本發明目的在於提供一種開頭所說明的過電壓保護裝置，在其中利用數量儘可能少的不同部件可實現儘可能大的種類多樣性，其中，應確保保護插頭的阻抗中性的插和拔。該目的對於開頭所說明的過電壓保護裝置由此來實現，即附加地設置有裝置中間部，其一方面可插到裝置下部上而另一方面可插到裝置上部上，其中，裝置中間部具有與裝置下部的接觸元件相對應的、尤其構造為插頭腳的配對接觸元件(Gegenkontaktelement)和與配對接觸元件相連接的、尤其構造為插座的接觸元件。在裝置中間部中，此外布置有至少一個在兩個配對接觸元件之間接通的縱向元件，在其中尤其可以是電阻和/或電感。為了裝置上部可插到裝置中間部上，裝置上部具有與裝置中間部的接觸元件相對應的配對接觸元件，其優選地同樣構造為插頭腳。因此，根據本發明的過電壓保護裝置不僅兩件式地而且三件式地地來構造，即除了裝置下部和裝置上部之外附加地還具有裝置中間部，其中，在裝置中間部中布置有縱向元件，使得具有過電壓保護元件的裝置上部的拔和插此外可不中斷地且阻抗中性地實現。區別於已知的過電壓保護裝置「PLUGTRAP PT」，過電壓保護裝置根據本發明不僅兩件式地來構造，而且此外裝置下部還再次劃分，即劃分成可固定地安裝的基礎元件(其用於各個電導體的聯接且此外優選地也用於將過電壓保護裝置固定在支承軌道上)和可插到基礎件上的裝置中間部(縱向元件布置在其中)。根據本發明的過電壓保護裝置優選地在測量技術、控制技術和調節技術中被用於保護在那裡所使用的裝置和信號電路及電流電路。尤其在這樣的應用中，根據本發明的過電壓保護裝置有利地具有組合的保護線路，其由至少兩個過電壓保護元件構成，其中，至少一個過電壓保護元件用作精保護元件且至少一個過電壓保護元件用作粗保護元件。在此，精保護元件例如由抑制器二極體或變阻器形成而粗保護元件由充氣的過電壓放電器或火花間隙形成。 根據本發明的過電壓保護裝置具有該優點，即，裝置下部(假定彼此對應的尺寸)可被與不同的裝置上部一起使用。因為縱向元件(其在線路技術上布置在裝置上部中不同的過電壓保護元件之間)處於裝置中間部中，不僅縱向元件與相應所使用的過電壓保護元件的匹配而且裝置上部的阻抗中性的插和拔是可能的。在裝置下部的安裝中，首先也不須考慮應使用哪種過電壓保護(也就是說保護線路在裝置上部中如何來構造)。因此，裝置下部的安裝可開放應用地實現，因為裝置下部不具有與裝置上部中的保護線路相協調的縱向元件。只有通過裝置中間部利用布置在其中的縱向元件的插接才實現裝置下部關於縱向元件的構造。根據本發明的一設計方案，彼此對應的輸入端子和輸出端子在裝置下部中相應經由可分開的元件導電地相互連接，其在裝置中間部插到裝置下部上時被分開。如果裝置中間部還未被插到裝置下部上，則彼此對應的輸入端子和輸出端子因此導電地相互連接，也就是說裝置下部具有電阻非常小、近似為O Ohm的縱向阻抗。如果反之裝置中間部被插到裝置下部上，則該直接的連接被分開且輸入端子和輸出端子那麼經由布置在裝置中間部中的縱向元件相互連接。可分開的元件可通過常開觸頭(Oeffner)或分離觸頭(Trennkontakt)來實現,其在裝置下部中布置在彼此對應的輸入端子和輸出端子之間。在此，常開觸頭和分離觸頭這樣布置在裝置下部中，使得其在插接裝置中間部時被操縱，也就是說常開觸頭或分離觸頭通過構造在裝置中間部處的操縱部段被打開或被分離。為了保證僅這樣的裝置上部(其保護元件協調於相應的縱向元件)可被插到裝置中間部上，有利地在裝置上部與裝置中間部之間構造有編碼。對此，裝置上部例如可在其下側處具有凹口而裝置中間部在其上側處具有對應的編碼針(Kodierstift)。如果帶有不同縱向元件的裝置中間部具有在不同位置處的或帶有不同尺寸的編碼針，則由此可以以簡單的方式保證僅合適於此的帶有對應的凹口的裝置上部可插到裝置中間部上。按照根據本發明的過電壓保護器的另一有利的設計方案，在裝置下部與裝置中間部之間設置有卡鎖部(Verrastung)，其優選這樣來構造，使得裝置中間部在插到裝置下部上之後不可遺失地卡鎖在裝置下部中。由此保證在取下裝置上部時裝置中間部不(無意地)同樣被從裝置下部中取下。因為在更換裝置上部時裝置中間部因此也可靠地與裝置下部一起保持安裝在連通布線中，為了檢測和更換目的確保了保護插頭的不中斷的且阻抗中性的拔和插。根據另一優選的設計方案，在根據本發明的過電壓保護裝置中裝置上部還可具有通知保護元件的運行狀態的指示器，從而其可直接在現場讀取。此外，過電壓保護裝置也可具有附加的遠程通信觸頭，從而備選地或附加地可實現遠程監控。附加地，裝置下部和/或裝置上部可具有指示器，其通知裝置上部在裝置中間部上的或裝置中間部在裝置下部中的正確的安裝狀態。如果裝置下部具有用於聯接地線的接地端子，則接地端子可直接經由布置在裝置下部中的金屬裝配腳或者間接地(例如經由氣體放電器)被系連到裝配腳處，其中，裝配腳優選地直接在裝置下部安放到支承軌道上時建立與引導地電勢的支承軌道的電氣連接。



具體地，現在存在大量設計和改進根據本發明的過電壓保護裝置的可能性。對此參照在權利要求I後面的權利要求以及與附圖相聯繫地參照優選的實施例的接下來的說明。其中
圖I顯示了根據本發明的過電壓保護裝置的一可能的殼體形式，
圖2顯示了在未插在一起的狀態中的根據圖I的過電壓保護裝置，其帶有過電壓保護元件的線路布置的示意性的圖示，
圖3顯示了在未插在一起的狀態中的過電壓保護裝置的第一變體，其帶有過電壓保護元件的線路布置的示意性的圖示，以及
圖4顯示了在未插在一起的狀態中的過電壓保護裝置的第二變體，其帶有過電壓保護元件的線路布置的示意性的圖示。
具體實施例方式圖I顯示了過電壓保護裝置I的圖示，其構造為開關櫃模塊且具有裝置下部2和裝置上部3。裝置下部3在其兩個端面處具有輸入端子4和輸出端子5，其偏置成兩列地相疊地布置。輸入端子和輸出端子4、5尤其可構造為螺旋端子或構造為拉簧端子。如從圖2中可見，輸入端子4與接觸元件6而輸出端子5與接觸元件7相連接，其中，接觸元件6、7在示出的實施例中構造為插座。在根據本發明的過電壓保護裝置I中，具有過電壓保護元件8、9的裝置上部3不是直接地而是裝置中間部10 (裝置上部3被插到其上)被插到裝置下部3上。對此，裝置中間部10在其下側處具有與裝置下部2的接觸元件6、7相對應的配對接觸元件11、12和(為了插接裝置上部3)與配對接觸元件11、12相連接的接觸元件13、14。在此，配對接觸元件11、12構造為插頭腳而構造在裝置中間部10的上側處的接觸元件13、14構造為插座。在裝置中間部10中，在示出的實施例中布置有兩個縱向元件15，在其中例如可以是去耦電阻。縱向元件15相應布置在兩個配對接觸元件11、12之間，使得那麼當裝置中間部10被插到裝置下部2上時，輸入端子4相應經由縱向元件15與輸出端子5相連接。為了能夠將裝置上部3插到裝置中間部10上，裝置上部3在其下側處具有與接觸元件13、14相對應的配對接觸元件16、17，其在該情況中又構造為插頭腳。如果裝置上部3被插到裝置中間部10上，則實現兩個布置在裝置上部3中的過電壓保護元件8、9經由接通在其之間的縱向元件15的去率禹。在圖2至4中所示出的實施例中，在裝置上部3中布置有作為精保護元件8的抑制器二極體和作為粗保護元件9的充氣的過電壓放電器。為了確保裝置上部3僅可被插到這樣的裝置中間部10(其具有與過電壓保護元件8、9協調的縱向元件15)上，在裝置上部3的下側處構造有凹口 18且在部3的上側處構造有凹口 18而在裝置中間部10的上側處布置有對應的編碼針19。為了保證在從裝置中間部10中取下裝置上部3時裝置中間部10不被無意地從裝置下部2中一起取下，在裝置下部2與裝置中間部10之間構造有卡鎖部，對此在裝置下部2中構造有兩個凹口 20而在裝置中間部10的端面處與此對應地相應構造有鎖止凸起(Rastvorsprung) 21。鎖止凸起21的鎖止斜面在此如此來設計,使得裝置中間件10雖然可 相對簡單地、尤其無工具地被插到裝置下部2上，然而不可(至少不可容易地)實現從裝置下部2中取下裝置中間部10。在根據圖2的實施例中，當不插上裝置中間部10時，輸入端子4不與對應的輸出端子5相連接。與此相區別，在根據圖3和4的實施例中輸入端子4相應經由常開觸頭22(圖3)或分離觸頭23(圖4)導電地與對應的輸出端子5相連接。在理想情況中，裝置下部2那麼具有電阻近似為O Ohm的縱向阻抗。如果現在在根據圖3的實施例中裝置中間部10被插到裝置下部2上，則這導致，通過在裝置中間部10的下側處構造為操縱部段的凸起24來打開在裝置下部2中的兩個常開觸頭22。在根據圖4的實施例中，在其中在輸入端子4與對應的輸出端子5之間相應布置有分離觸頭23，分離觸頭23在插上裝置中間部10的情況下通過構造在裝置中間部10的下側處的分離銷25被彼此分離。在兩個實施例中，在裝置中間部10插到裝置下部2上之後輸入端子4相應經由在裝置中間部10中的縱向元件15與輸出端子5相連接。因此，首先在裝置下部2中實現的「O Ohm」縱向阻抗被改變到裝置中間部10的縱向阻抗上，其與在裝置上部3中的保護線路相協調。此外從圖示中可辨識出，裝置下部2具有用於將過電壓保護裝置I固定在支承軌道27上的裝配腳26。在此，當裝置下部2被卡鎖在支承軌道27上時，裝置下部2的接觸元件6中的一個經由裝配腳26導電地與支承軌道27相連接。此外可從附圖中得悉，裝置下部2構造成大約U形，由此形成用於裝置中間部10和插到其上的、具有相同的基面的裝置上部3的容納腔28。在過電壓保護裝置I的裝配中，通常首先將裝置下部2卡鎖在支承軌道27上。此後，首先可將裝置中間部10卡鎖到裝置下部2上而此後將裝置上部3插到裝置中間部10上或者首先將裝置上部3插到裝置中間部10上而接下來將這兩個構件共同插入裝置下部2中的容納部28中且與裝置下部2卡鎖。
權利要求
1.一種用於保護電氣的低壓安裝的過電壓保護裝置，其帶有裝置下部(2)和至少一個裝置上部(3)，其中，所述裝置下部(2)具有用於待聯接的電導體的輸入端子和輸出端子(4，5)以及與所述輸入端子和輸出端子(4，5)相連接的、尤其構造為插座的接觸元件(6，7)，且其中，所述裝置上部(3)具有至少一個過電壓保護元件(8，9)， 其特徵在於， 附加地設置有裝置中間部(10)，其一方面能夠插到所述裝置下部(2)上而另一方面能夠插到所述裝置上部(3)上， 所述裝置中間部(10)具有與所述裝置下部(2)的接觸元件(6，7)相對應的、尤其構造為插頭腳的配對接觸元件(11，12)和與所述配對接觸元件(11，12)相連接的、尤其構造為插座的接觸元件(13，14)， 所述裝置中間部(10)具有在兩個配對接觸元件(11，12)之間接通的至少一個縱向元件(15)、尤其電阻和/或電感，並且 所述裝置上部(3)具有與所述裝置中間部(10)的接觸元件(13，14)相對應的、尤其構造為插頭腳的配對接觸元件(16，17)。
2.根據權利要求I所述的過電壓保護裝置，其帶有至少兩個過電壓保護元件(8，9)，其特徵在於，所述裝置上部(3)具有至少一個精保護元件(8)、尤其抑制器二極體或變阻器和至少一個粗保護元件(9)、尤其火花間隙或充氣的過電壓放電器。
3.根據權利要求I或2所述的過電壓保護裝置，其特徵在於，在所述裝置上部(3)與所述裝置中間部(10)之間構造有編碼，尤其地，所述裝置上部(3)在其下側處具有凹口(18)而所述裝置中間部(10)在其上側處具有對應的編碼針(19)。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的過電壓保護裝置，其特徵在於，在所述裝置下部(2)與所述裝置中間部(10)之間設置有卡鎖部(20，21)，其優選地這樣來構造，使得所述裝置中間部(10)在插到所述裝置下部(2)上之後能夠不可遺失地卡鎖在所述裝置下部(3)中。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的過電壓保護裝置，其特徵在於，彼此相對應的所述輸入端子和輸出端子(4，5)在所述裝置下部(2)中相應經由可分開的元件(22，23)導電地相互連接，其在所述裝置中間部(10)插到所述裝置下部(2)上的情況下被分開，使得所述輸入端子和輸出端子(4，5)那麼經由布置在所述裝置中間部(10)中的所述縱向元件(15)相互連接。
6.根據權利要求5所述的過電壓保護裝置，其特徵在於，作為可分開的元件(22，23)，常開觸頭(22)或分離觸頭(23)在所述裝置下部(2)中布置在彼此相對應的所述輸入端子與輸出端子(4，5)之間。
7.根據權利要求I至6中任一項所述的過電壓保護裝置，其特徵在於，所述裝置下部(2)具有用於卡鎖在支承軌道(27)上的裝配腳(26)。
8.根據權利要求I至7中任一項所述的過電壓保護裝置，其特徵在於，在所述裝置下部(2)中構造有至少一個檢測頭、尤其檢測插口。
9.根據權利要求I至8中任一項所述的過電壓保護裝置，其特徵在於，在所述裝置上部(2)中具有指示器，其指示所述過電壓保護元件(8，9)的運行狀態。
10.根據權利要求I至9中任一項所述的過電壓保護裝置，其特徵在於，所述裝置下部(2)和/或所述裝置上部(3)具有指示器，其指示所述裝置上部(3)在所述裝置中間部(10)上的或者所述裝置中間部(10)在所述裝置下部(2)中的正確的安裝狀態。
11.根據權利要求I至10中任一項所述的過電壓保護裝置，其特徵在於，所述裝置上部(3)和所述裝置中間部(10)具有相同的基面。
全文摘要
示出且說明了一種用於保護電氣的低壓安裝的過電壓保護裝置，其帶有裝置下部(2)和至少一個裝置上部(3)，其中，裝置下部(2)具有用於待聯接的電導體的輸入端子和輸出端子(4,5)以及與輸入端子和輸出端子(4,5)相連接的、尤其構造為插座的接觸元件(6,7)，且其中，裝置上部(3)具有至少一個過電壓保護元件(8,9)。在過電壓保護裝置(1)中，利用少量的不同部件和裝置上部(3)的阻抗中性地插和拔由此可實現較大的種類多樣性，即，附加地設置有裝置中間部(10)，其一方面可插到裝置下部(2)上而另一方面可插到裝置上部(3)上，其中，裝置中間部(10)具有與裝置下部(2)的接觸元件(6,7)相對應的配對接觸元件(11,12)和與配對接觸元件(11,12)相連接的接觸元件(13,14)，裝置中間部(10)具有在兩個配對接觸元件(11,12)之間接通的至少一個縱向元件(15)，並且裝置上部(3)具有與裝置中間部(10)的接觸元件(13,14)相對應的配對接觸元件(16,17)。
文檔編號H01T4/06GK102812603SQ201180015541
公開日2012年12月5日 申請日期2011年3月24日 優先權日2010年3月24日
發明者C.比克霍爾茨, S.普費特納, F-E.布蘭德 申請人:菲尼克斯電氣公司