具有热力的过载保护设备的过压保护设备的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的过压保护设备，该过压保护设备具有用于形成分级的保护级的至少两个过压保护元件和至少一个纵向元件，其构造用于传输工作电流并且用于影响至少两个过压保护元件在过压情况下的响应。

背景技术：

1、过压保护元件安装在电气装置或设施的过压保护区域内，其在特定的过压情况下响应，否则该过压在过压事件中可能导致电路中的故障和/或损坏。为此开发了过压保护元件，其将相关的装置和导线在非常短的时间内通过电位补偿短路。为此提供了具有相应特性的不同部件。这些部件的主要区别在于其响应性能及其导出能力。

2、保护电气系统所需的措施在此根据导电体选择和预期的环境影响分为不同等级。各个等级的过压保护元件在此的区别在于导出能力和保护电平的大小。

3、第一保护级(类型1)通常由高性能的防护装置构造为闪电电流放电器。在此例如使用火花隙，其具有至少两个电极，在火花隙点火时在两个电极之间形成电弧。第二保护级(类型2)通常构成另外的过压导电体，其可以将通过第一保护级的闪电电流放电器余下的剩余电压再次降低。这种过压导电体通常基于压敏电阻基底构造。第三保护级(类型3)称作装置防护，并且通常直接安装在待防护的装置前。通过装置防护实现了对连接的装置无害的剩余电压。

4、因此，过压保护设备通常具有多个带组合保护电路的过压保护元件(部件)，因为这样可以结合期望的部件特有的优点。例如，第一过压保护元件用于粗保护并且第二过压保护元件用于精保护。过压保护元件尤其为充气的过压导电体(气体放电保护装置，气体放电管-gdt)，火花隙，压敏电阻(金属氧化物压敏电阻-mov)或抑制二极管(瞬态电压抑制二极管-tvsd)。这种部件通常作为保护级间接地并联，其中，在过压保护元件之间布置所谓的纵向元件，其必须与相应的保护电路匹配。这意味着，在过压保护元件之间具有作为纵向元件的欧姆的或感应的去耦段，其造成分级布置的保护级时间偏移地响应。

5、在此，电子部件的过载会导致其在额定运行范围外工作。这例如通过损坏的零件上降低的零件绝缘强度所引起的功率转换而产生不允许的发热。如果部件的这种不允许的发热不被阻止，其可能导致例如周围的材料的损坏，产生烟雾或火灾危险。

6、因此在典型的如gdt,mov,tvsd的过压保护元件中已知阻止不允许的发热的解决方案。例如，de 10 2008 022 794 a1公开了热力的过载保护设备，如果具有至少两个电极的充气的过压导电体达到了使熔化元件融化的温度，则该过载保护设备使该过压导电体短路。

7、然而，具有多个分级的保护级的保护系统中的纵向元件或去耦件也可能通过升高的额定电流或在相应应用中出现的短路电流而不允许地发热。可能的前置的保险装置在此仅提供有限的保护。在当今的系统中出现的高的短路功率就可能造成非常快速的温度上升。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的在于，提供一种针对过压为电气设备提供保护的过压保护设备，该过压保护设备进一步降低了通过零件不允许的发热而产生的危险。

2、该目的通过具有权利要求1的特征的过压保护设备实现。过压保护设备的有利的扩展方案在从属权利要求2-10中给出。

3、根据本发明的过压保护设备具有输入端子，输出端子，用于形成分级的保护级的至少两个过压保护元件和至少一个纵向元件。在此，根据本发明的过压保护设备可以在装置中通过其组件实现，其可以通过输入端子和输出端子连接在电气设备中以提供针对过压的保护。纵向元件电气连接输入端子和输出端子以传输工作电流。此外，第一过压保护元件连接在两个输入端子上以在输入侧在纵向元件前形成第一保护级，并且第二过压保护元件连接在两个输出端子上以在输出侧在纵向元件后形成第二保护级，从而在过压事件时通过电位补偿使连接在过压保护设备上的装置和导线短路。因此，在过压保护设备正常运行时，即在没有过压事件的状态下，有至少一个用电器的工作电流流经纵向元件，该用电器连接在过压保护设备上。相反，该工作电流在正常运行时则不流经过压保护元件。

4、至少两个作为保护级的过压保护元件以此方式间接地并联，其中，在两个过压保护元件之间具有至少一个纵向元件。这种纵向元件也称作去耦件或去耦段。可以设置两个以上的保护级，其中，每个保护级可以具有一个以上的过压保护元件。从而也可以具有多个纵向元件。尤其构造三个保护级。在现代的用于msr系统的过压保护装置(spd-浪涌保护设备)中通常使用两个保护级。

5、使用例如充气的过压导电体(气体放电保护装置，气体放电管-gdt)，火花隙，压敏电阻(金属氧化物压敏电阻-mov)和/或抑制二极管(瞬态电压抑制二极管-tvsd)作为过压保护元件。其具有不同的响应性能和导出能力，并且可以合适地结合到分级的保护级中，从而整体实现期望的过压保护。不同的过压保护元件尤其可以用于粗保护和精保护。例如，气体放电保护装置提供高导出能力，而tvs二极管提供低保护电平以及快速的响应性能。现代的过压保护设备使不同的过压保护元件相互配合，从而最优地利用其各自的优点。为了实现该目的而将纵向元件(去耦件)安装在过压保护元件之间。其在此为欧姆的或感应的去耦段，其造成分级布置的保护级时间偏移地响应。例如使用电阻或阻抗。

6、过压保护设备的至少一个纵向元件根据本发明因此构造用于影响至少两个过压保护元件在过压情况下的响应。这通过纵向元件在过压保护设备的电路中的布置以及通过所使用的电阻或阻抗的大小实现。

7、根据本发明规定，至少一个这种纵向元件具有热力的过载保护设备，其构造为在达到触发温度时降低通过纵向元件的可能的电流。如果纵向元件由于运行在不符合规定的范围中而不允许地发热，则将其转为安全状态。这样避免热过载以及由此避免由该过载产生的危险。在根据本发明的过压保护设备中，这样显著降低了通过零件不允许的发热产生的危险。这样有利地降低了材料损坏的风险，产生烟雾的风险或者甚至火灾危险。即使当今出现高短路功率的系统的安全性也可以这样得到改善。

8、如果过压保护元件也具有防止不允许的发热的过载保护，则进一步降低了危险。例如在本发明的一个实施方式中规定，至少一个过压保护元件具有热力的过载保护设备，其构造为在达到触发温度时跨接过压保护元件和/或中断过压保护元件的电流供应。

9、在此，可能的电流通过纵向元件尤其减小到0a或接近0a的电流强度。然而其也可以降低到其他使纵向元件充分冷却的数值。为了将纵向元件转到这种安全状态，可能有不同的措施。一方面可以跨接纵向元件，使经过纵向元件的电流降低。这尤其通过对导线的短路进行，纵向元件通过该导线电气连接以传输电流。额外地可以流过短路电流并且触发优选前置的保险装置。另一方面可以通过合适的措施中断流向纵向元件的电流。这样也就关断了纵向元件。也可以将这些措施结合。热力的过载保护设备可以为此构造成不同的类型。

10、在本发明的第一实施方式中，热力的过载保护设备具有接触元件。达到触发温度促使接触元件运动，由此跨接纵向元件和/或中断纵向元件的电流供应。在本发明的另一实施方式中，纵向元件通过端子电气地与导体电路载体的导体电路连接。热力的过载保护设备还是具有接触元件，并且达到触发温度促使接触元件运动，由此使两个端子上的导体电路通过接触元件电气连接。在一个替代的实施方式中，两个端子通过接触元件直接相互连接。纵向元件这样总体上通过接触元件跨接，也就是说使端子上的导体电路短路。

11、在本发明的另一实施方式中，接触元件的运动使纵向元件之前和/或之后的电流路径断开。在多个措施结合时，既使纵向元件之前和/或之后的电流路径断开，也使纵向元件跨接。这样使电流还可以流经过压保护设备，而关断产生不允许的发热的纵向元件。

12、尤其将接触元件通过热敏连接连接到纵向元件上。在达到触发温度时该热敏连接的瓦解使接触元件运动。该热敏连接例如为钎焊连接。然而也可以使用其他类型的熔化接触。

13、这样确定热敏连接的材料，形状和布置，使热敏连接在触发温度松开，该触发温度基本等于纵向元件不应超过的温度。为了使接触元件在热敏连接松开时运动，优选使其预紧和/或在外部弹簧力的作用下安装。预紧或弹簧力尤其反向于热敏连接的保持力作用。如果预紧或弹簧力超过热敏连接的保持力，则该热敏连接松开并允许接触元件运动。接触元件则打开或关闭接触部。然而本发明也包括这样的实施方式，其中，预紧或弹簧力沿热敏连接的保持力的方向作用。在这种实施方式中，热敏连接融化时屈服于压力，接触元件由此可以运动。

14、接触元件的触发状态可以是持续的或仅是暂时的。因此，在本发明的一种实施方式中规定，热力的过载保护设备构造为在达到触发温度时持续地或暂时地跨接纵向元件和/或中断纵向元件的电流供应。经过纵向元件的可能的电流暂时的减小例如通过接触元件实现，该接触元件至少部分地由形状记忆材料、如双金属构成。在待保护的纵向元件发热时，双金属变热并且变形，由此使接触部闭合或松开。现在，纵向元件可以与双金属一起冷却。在冷却完成之后，双金属运动回其初始位置，并且纵向元件再次在电流回路中激活。

15、具有多个保护级的过压保护设备通常也具有多个纵向元件。在这种情况下，优选设置多个纵向元件，其具有相应的热力的过载保护设备。

16、根据本发明的过压保护设备尤其可以应用在测量和控制技术中并且用于保护低压电气装置。此外，相应的过载保护设备也可以事后地设置在现有的过压保护设备的纵向元件上。