Was ist ein Überspannungsableiter?
Ein Überspannungsableiter ist ein Gerät, das Geräte vor Überspannungen schützt. Eine Überspannung ist eine hohe, steil ansteigende Spannung, wie sie z. B. bei einem Blitzeinschlag entsteht. Überspannungen werden nicht nur durch Blitze, sondern auch durch das Schalten von großen Stromleitern und durch statische Elektrizität erzeugt.
Bei Geräten, die an Stromkreise angeschlossen sind, in denen Überspannungen entstehen, besteht die Gefahr, dass die Isolierung durchbricht. Ein Gerät, das diese Überspannung (Surge Voltage) absorbiert, wird Überspannungsableiter genannt. Mit anderen Worten, es handelt sich um ein Gerät, das Geräte vor kurzzeitigen anormalen Spannungen schützt.
Verwendungszwecke von Überspannungsableitern
Es gibt zwei Arten von Überspannungsableitern: für Stromkreise und für Steuerstromkreise. Überspannungsableiter für Stromkreise werden in zwei Kategorien eingeteilt: Blitzschutz und Absorption von Schaltüberspannungen. Überspannungsabsorber für den Blitzschutz werden z. B. an Strommasten eingesetzt, um bei einem Blitzeinschlag abnormale Spannungen in die Erde abzuleiten. Für diese Anwendung werden sie auch als “Überspannungsableiter” bezeichnet.
Überspannungsableiter zur Absorption von Öffnungs- und Schließüberspannungen werden in Hochspannungsschalttafeln eingesetzt. Überspannungsableiter für Steuerstromkreise werden in LAN- und Telefonkreisen eingesetzt. Ihr Hauptzweck ist der Schutz von Büroautomationsgeräten und Präzisionssteuerungsgeräten vor Blitzeinschlägen usw. Neben Büroautomationsgeräten werden Überspannungsableiter auch zum Schutz von Telefonen, Faxgeräten, Modems, Fernsehantennen, Bildschirmen und Kfz-Navigationssystemen eingesetzt.
Das Prinzip von Überspannungsableitern
Überspannungsableiter sind Geräte, die Überspannungen vom Hauptstromkreis isolieren. Es gibt zwei Haupttypen: solche, die Überspannungen aufgrund von Erdschlüssen absorbieren, und solche, die sie aufgrund von Widerständen absorbieren.
Die durch Erdschluss verursachten Geräte erden nur abnormale Spannungen mit Hilfe von Halbleitern oder Entladungsröhren. Sie werden in Geräten verwendet, bei denen Blitzeinschläge zu erwarten sind. Die Absorption durch Widerstand absorbiert anormale Spannungen mit Hilfe von Spulen und Widerständen. Sie werden hauptsächlich zur Absorption von Überspannungen eingesetzt, die keine Blitzeinschläge sind.
Arten von Überspannungsableitern
Es gibt mehrere Arten von Überspannungsableitern. Das Prinzip und die Eigenschaften unterscheiden sich je nach Typ.
1. Überspannungsableiter vom Typ ZnO
Der ZnO-Typ wird häufig für Blitzüberspannungen verwendet und ist der gebräuchlichste Typ von Überspannungsableitern. Zinkoxid (ZnO) ist eine Art Halbleiter mit geringem Widerstand gegen hohe Spannungen.
Durch die Erdung eines Stromkreises über ZnO können Überspannungen im Falle einer Anomalie zur Erde entweichen. Er wird in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, von kleinen bis hin zu großen Stromkreisen.
2. Überspannungsableiter Typ CR
Ein Kondensator oder Widerstand wird parallel zu dem zu schützenden Stromkreis installiert. Die Wirkung des Kondensators bewirkt, dass im Falle einer ungewöhnlich hohen Spannung ein Strom zum Widerstand fließt, wodurch der Stromkreis geschützt wird. Sie werden hauptsächlich in Stromkreisen mit geringer Kapazität verwendet und werden manchmal als Überspannungsableiter bezeichnet.
3.Überspannungsableiter in Form einer Diode
Eine Diode wird parallel zu dem zu schützenden Stromkreis geschaltet und absorbiert die Überspannung durch die gleichrichtende Wirkung der Diode. Sie können nur in Gleichstromkreisen eingesetzt werden und werden in Stromkreisen mit relativ geringer Kapazität verwendet.
4. Überspannungsableiter mit Entladungsröhren
Geerdete Entladungsröhren werden in Stromkreise eingebaut, um hohe Spannungen zur Erde abzuleiten. Das Innere der Entladungsröhre ist mit Inertgas gefüllt, und die Betriebsspannung wird durch den Spalt in der Röhre geregelt. Während Entladungen mit großer Kapazität möglich sind, besteht der Nachteil in der langsamen Betriebsgeschwindigkeit.
Darüber hinaus gibt es auch Überspannungsableiter, die Thyristoren zur Erdung verwenden. Überspannungsableiter fungieren als Geräte, die in normalen Zeiten, in denen keine Überspannungen auftreten, nicht im Stromkreis vorhanden sind. Wenn eine Überspannung in den Stromkreis eintritt, absorbieren sie schnell den Überspannungsstrom und schützen den Stromkreis.
In der Praxis reagieren Überspannungsableiter jedoch zwangsläufig mit einer Verzögerung. Je länger die Verzögerung ist, desto mehr Schaden wird dem Stromkreis zugefügt. Überspannungsableiter, die Halbleiter wie den Typ ZnO verwenden, zeichnen sich durch ihre kurze Verzögerungszeit aus. Aus diesem Grund sind Überspannungsableiter des Typs ZnO derzeit der wichtigste Typ von Überspannungsableitern.
Die heutigen Präzisionsgeräte werden immer anfälliger für Überspannungen, da sie immer komplexer und kompakter werden. Thyristoren und ZnO-Elemente haben auch eine große Kapazität und müssen mit Rücksicht auf die Gefahr der Verzerrung der Wellenform schwacher Stromkreise eingebaut werden.