Was ist ein Überspannungsschutzgerät?
Ein Überspannungsschutzgerät ist eine Schutzeinrichtung, die Geräte vor sehr hohen Spannungen und Strömen schützt, die durch Blitzeinschläge verursacht werden.
Als Überspannungen werden Spannungen von mehreren tausend Volt bezeichnet, die durch Blitzeinschläge, Gewitterwolken und Industriemaschinen erzeugt werden. Während Blitze eine Naturkatastrophe sind, erzeugen Punktschweißen, Plasmaschneiden und andere Hochspannungsarbeiten im Moment der Entladung extrem hohe Spannungen (Spikes) und Ströme (Surges), die sich schädlich auf elektronische Geräte, Steuerschaltungen und andere Anlagen auswirken können.
Ein Überspannungsschutzgerät soll solche Vorfälle abmildern und vor ihnen schützen. Im Falle eines Überspannungsschadens sollten Überspannungsschutzgeräte gleichzeitig mit der Installation des Geräts installiert werden, da es zu Schäden am Gerät kommen kann, die als nicht betroffen gelten.
Anwendungen von Überspannungsschutzgeräten
Ein Überspannungsschutzgerät wird dort eingesetzt, wo die Gefahr besteht, dass Geräte durch hohe Spannungen und Ströme infolge von Blitzeinschlägen und Entladungen beschädigt werden. Überspannungsschutzgeräte werden insbesondere an folgenden Stellen eingesetzt:
- In der Nähe von induzierten Blitzen (abnorm hohe Spannungen) durch Blitzableiter usw., wenn direkte Blitzeinschläge auftreten.
- In der Nähe von Orten, an denen große indirekte Ströme aufgrund von elektrostatischer Induktion durch Blitzeinwirkung fließen.
- In der Nähe von Hochspannungsleitungen und -masten, wo hohe Ströme fließen.
- In der Nähe von motorbetriebenen Geräten und Fabriken, in denen hohe Spannungen und große Ströme erzeugt werden (z. B. Autoreparatur).
- An Orten, an denen bei der Erzeugung von Lichtbögen Lärm abgestrahlt wird, in der Nähe von Lichtbogenschweißmaschinen und Handhabungsanlagen.
- In der Nähe von Hochspannungsentladungsbereichen wie Leuchtreklamen.
Funktionsweise der Überspannungsschutzgeräte
Überspannungsschutzgeräte werden eingesetzt, wenn hohe Spannungs- oder Stromstöße anliegen, das eingebaute nichtlineare Element niederohmig wird und die Überspannung gegen Erde (Erdungsseite: GND) geschaltet wird. Die Aufgabe des Überspannungsschutzes besteht darin, verschiedene elektronische und elektrische Geräte, die an ihn angeschlossen sind, vor Schäden zu schützen.
Überspannungsschutzgeräte enthalten ein oder mehrere nichtlineare Elemente (Elemente, bei denen der Strom, der durch das Element fließt, nicht proportional zur Spannung ist, wenn eine Spannung angelegt wird), um Stoßströme abzuleiten und Überspannungen zu begrenzen. Diese Elemente werden auch als Blitzstromableiter bezeichnet.
Unter normalen Bedingungen entspricht der Überspannungsschutz einem Isolator, der keinen Strom leitet und einen hohen Widerstand gegenüber der Versorgungsspannung aufweist. Wenn ein Überspannungsstoß auftritt, wechselt das eingebaute nichtlineare Element sofort von einem hohen Widerstand zu einem niedrigen Widerstand.
Der Überspannungsstrom wird dann auf die Erdungsseite umgeleitet und gleichzeitig wird die Spannung der Blitzüberspannung unterdrückt, woraufhin es wieder seinen ursprünglichen hohen Widerstand annimmt, so dass der Strom nicht weiter fließt. Ausschlaggebend für die Auswahl eines Überspannungsschutzes ist der Spannungsschutzpegel (maximale Überspannung), der sich an der Restspannung bei normaler Überspannungsbehandlung orientiert.
Weitere Informationen zu Überspannungsschutzgeräten
1. Überspannungsschutzgeräte an Steckdosenleisten
Einige Steckdosenleisten, die häufig in Privathaushalten und Büros verwendet werden, verfügen ebenfalls über einen eingebauten Überspannungsschutz. Bei dem für den Überspannungsschutz verwendeten Gerät handelt es sich um einen Blitzableiter, der allgemein als „Varistor“ bezeichnet wird.
Varistor ist eine Abkürzung für „Voltage Variable Resistor“ (spannungsvariabler Widerstand) und besteht im Allgemeinen aus mehrschichtiger Chip-Keramik. Es handelt sich um ein Bauelement, das aufgrund des quantenmechanischen Tunneleffekts einen großen Strom führen kann, wenn eine bestimmte Schwellenspannung überschritten wird.
Es ist möglich, eine Schaltung mit ähnlicher Funktionalität unter Verwendung einer Vorwärts- und Rückwärtsdiode und einer parallelen Kapazität zu konstruieren, aber wegen des Nachteils in Bezug auf die Fläche werden normalerweise Varistoren verwendet. Schutzschaltungen mit Varistoren sind nicht auf Steckdosenleisten beschränkt, sondern werden in einer Vielzahl von elektronischen und elektrischen Geräten eingesetzt.
2. Leistungsindikatoren von Überspannungsschutzgeräten
Einer der Leistungsindikatoren von Überspannungsschutzgeräten ist die maximale Überspannung, die einschließlich der Messmethode in offiziellen Normen festgelegt ist.
Die internationale Prüfnorm IEC61000-4-5 hat beispielsweise eine niedrigere maximale Überspannung als die Norm JEC210/212 (nationale Prüfnorm) für dieselbe Produktklasse, was jedoch auf die unterschiedlichen Messmethoden zurückzuführen ist.