Ableiter dienen in erster Linie dem Schutz nachfolgender Endgeräte, außerdem wird die Gefahr der Leitungsbeschädigung vermindert.
Die Auswahl von Ableitern hängt u. a. von folgenden Überlegungen ab:

• Blitzschutzzonen des Installationsortes, sofern vorhanden
• abzuleitende Energien
• Anordnung der Schutzgeräte
• Störfestigkeit der Endgeräte
• Schutz gegen symmetrische und/oder unsymmetrische Störungen
• Systemanforderungen, z. B. Übertragungsparameter
• Übereinstimmung mit produkt- oder anwendungsspezifischen Normen, falls gefordert
• Anpassung an die Umgebungsbedingungen / Installationsbedingungen.

Schutzgeräte für Antennenleitungen unterscheiden sich je nach Eignung für koaxiale, symmetrische oder Hohlleiter-Systeme, und zwar jeweils nach der physikalischen Ausführung der Antennenleitung.
Bei koaxialen und Hohlleitersystemen kann der Außenleiter in der Regel direkt mit dem Potentialausgleich verbunden werden. Hierzu eignen sich speziell auf die jeweiligen Leitung abgestimmte Erdungsmuffen.

Vorgehen bei Auswahl und Einsatz von Ableitern: Beispiel BLITZDUCTOR XT

Im Gegensatz zur Auswahl von Schutzgeräten in energietechnischen Systemen (s. Kapitel 8.1), wo im 230/400 V-System mit einheitlichen Bedingungen hinsichtlich Spannung und Frequenz zu rechnen ist, gibt es in Automatisierungs- und MSR-Systemen verschiedene Arten zu übertragender Signale hinsichtlich:

• Spannung (z. B. 0 – 10 V)
• Strom (z. B. 0 – 20 mA, 4 – 20 mA)
• Signalbezug (symmetrisch, unsymmetrisch)
• Frequenz (DC, NF, HF)
• Signalart (analog, digital).

Jede dieser elektrischen Größen des zu übertragenden Nutzsignales kann die eigentliche zu übermittelnde Information enthalten.
Deshalb darf das Nutzsignal durch den Einsatz von Blitzstrom- und Überspannungs-Ableitern in MSR-Anlagen nicht unzulässig beeinflusst werden. Dabei sind für die Auswahl von Schutzgeräten für MSR-Anlagen einige Punkte zu beachten, die nachfolgend für unsere universellen Schutzgeräte BLITZDUCTOR XT beschrieben und durch Einsatzbeispiele illustriert werden (Bild 8.2.1, Bild 8.2.2, Bild 8.2.3, Bild 8.2.4 und Tabelle 8.2.1).

Typ	Nennspannung in V DC	Typ	Nennspannung in V DC
ML4 B	180	ML2 B	180
ML4 BE	5 12 24 36 48 60 180	ML2 BE S	5 12 24 36 48
ML4 BD	5 12 24 48 60 180	ML2 BD S	5 12 24 48   180
ML4 BPD	24
ML4 BC	5 24
ML4 BE C	12 24
ML4 BE HF	5	ML2 BE HFS	5
ML4 BD HF	5 24	ML2 BD HFS	5
ML4 MY	110 250	ML2 MY	110 250
		ML2 BD DL S	15
ML4 BD EX	24	ML2 BD S EX	24
		M2 BD S EX	24
ML4 BC EX	24
		ML2 BD HF EX	6

Typenbezeichnung der Ableiter-Module

C	Zusätzliche Querspannungsbegrenzung und zusätzliche Entkopplungswiderstände am BLITZDUCTOR XT-Ausgang zur Entkopplung der BLITZDUCTOR-Schutzdioden von evtl. vorhandenen Dioden der Eingangsschaltung des zu schützenden Gerätes (z. B. Clamping-Dioden, Optokoppler-Dioden).
HF	Bauform zum Schutz hochfrequenter Übertragungsstrecken (Einsatz einer Diodenmatrix zur Überspannungsfeinbegrenzung), Längs- und/oder Querspannungsbegrenzung.
EX	Schutzgerät zum Einsatz in eigensicheren Messkreisen, ATEX, IECEx und FISCO-Zulassung (Isolationsfestigkeit gegen Erde 500 V AC).

Technische Daten

Schutzpegel U_p

Der Schutzpegel ist ein Parameter eines Überspannungsschutzgerätes, der die Leistungsfähigkeit charakterisiert, die Spannung über seinen Anschlussklemmen zu begrenzen. Der spezifizierte Wert des Schutzpegels muss größer sein als der höchste Wert der gemessenen Begrenzungsspannungen.
Die gemessene Begrenzungsspannung ist die maximale Spannungshöhe, die über den Klemmen des Überspannungsschutzgerätes während der Beaufschlagung mit Stoßströmen und/oder Stoßspannungen bei vorgegebener Wellenform und Amplitude gemessen wird.

Begrenzungsspannung bei einer Steilheit der verwendeten Prüfspannungswelle von 1 kV/µs

Diese Prüfung dient zur Ermittlung des Ansprechverhaltens von Gasentladungsableitern (ÜsAg). Diese Schutzelemente besitzen eine „Schaltcharakteristik“. Die Wirkungsweise eines ÜsAg lässt sich als Schalter beschreiben, dessen Widerstand beim Überschreiten eines bestimmten Spannungswertes „automatisch“ von Werten > 10 GΩ (im nichtgezündeten Zustand) auf Werte < 0,1 Ω (im gezündeten Zustand) umschalten kann, sodass die anliegende Überspannung nahezu kurzgeschlossen wird. Der Spannungswert, bei dem das Ansprechen des ÜsAg erfolgt, ist abhängig von der Anstiegsgeschwindigkeit der einlaufenden Spannungswelle (du/dt).

Tendenziell gilt: je größer du/dt, desto höher die Ansprechspannung des ÜsAg. Um eine Vergleichbarkeit der Ansprechwerte verschiedener ÜsAgs zu ermöglichen, wird zur Ermittlung der dynamischen Ansprechspannung eine Spannung mit der Anstiegsgeschwindigkeit 1 kV/µs an die Elektroden des ÜsAg angelegt, und der Ansprechwert wird ermittelt (Bild 8.2.5 und Bild 8.2.6).

Begrenzungsspannung bei Nennableitstoßstrom

Diese Prüfung dient zur Ermittlung des Begrenzungsverhaltens von Schutzelementen mit stetiger Begrenzungscharakteristik (Bild 8.2.7 und Bild 8.2.8).

Nennstrom I _L

Der Nennstrom des BLITZDUCTOR XT kennzeichnet den zulässigen Betriebsstrom des zu schützenden Messkreises. Der Nennstrom des BLITZDUCTOR XT wird durch die Stromtragfähigkeit und die Verlustleistung der zur Entkopplung zwischen den Gasentladungsableitern und den Feinschutzelementen verwendeten Impedanzen sowie durch die Folgestromlöschfähigkeit der Gasentladungsableiter bestimmt. Er wird als Gleichstromwert angegeben (Bild 8.2.9).

Die maximalen Nennströme der einzelnen Ableiter-Module des BLITZDUCTOR XT sind beispielhaft in Tabelle 8.2.2 aufgeführt.

Typ	IL bei 45 °C	Typ	IL bei 45 °C
B	1,2 A
BE	0,75 A / 1 A	BD	0,75 A / 1 A
		BPD	0,1 A
BC	0,75 A / 1 A	BE C	0,1 A
BE HF	1 A	BD HF	1 A
MY	3 A	BD DL S	0,4 A
		BD EX	0,5 A
		BD HF EX	4,8 A

Grenzfrequenz f_G

Die Grenzfrequenz beschreibt das frequenzabhängige Verhalten eines Ableiters. Als Grenzfrequenz gilt diejenige Frequenz, die unter bestimmten Prüfbedingungen eine Einfügungsdämpfung (aE) von 3 dB hervorruft (s. EN 61643-21) (Bild 8.2.10).
Wird nichts anderes ausgewiesen, bezieht sich die Frequenzangabe auf ein 50 Ohm-System.

Auswahlkriterien (AK)

1. Welches Ableitvermögen wird benötigt?

Die Bemessung des Ableitvermögens des BLITZDUCTOR XT hängt davon ab, welche Schutzaufgabe durch diesen Ableiter erfüllt werden soll. Zur Vereinfachung der Auswahl sind die nachfolgenden Fälle a bis d angegeben.

Fall a

In diesem Anwendungsfall befindet sich das zu schützende Endgerät in einem Gebäude mit äußerem Blitzschutz oder das Gebäude besitzt metallene, blitzeinschlaggefährdete Dachaufbauten (z. B. Antennenmaste, Klimageräte). Das MSR- oder Telekommunikationskabel, welches das Endgerät (Bild 8.2.11) mit einem Messwertgeber verbindet, ist als gebäudeüberschreitende Leitung verlegt: Sie führt zum Messwertgeber, der sich im Feld befindet. Da auf dem Gebäude ein äußerer Blitzschutz angebracht ist, wird an dieser Stelle der Einsatz eines Blitzstrom-Ableiters TYPE 1 notwendig. Aus der Produktfamilie BLITZDUCTOR XT kommen dafür reine Blitzstrom-Ableiter oder Kombi-Abeiter (TYPE 1) infrage.

Fall b

Der Fall b ist ähnlich gelagert wie der Fall a, jedoch besitzt hier das Gebäude, in dem sich das zu schützende Endgerät befindet, keinen äußeren Blitzschutz: Hier wird nicht unmittelbar mit dem Auftreten von direkten Blitzströmen gerechnet. Der Einsatz eines blitzstromtragfähigen TYPE 1-Ableiters ist nur dann erforderlich, wenn das MSR-Kabel durch benachbarte Gebäude blitzbeeinflusst werden kann, d. h. wenn also über das Kabel Blitzteilströme geführt werden.
Wird dies ausgeschlossen, kommen Überspannungsschutzgeräte TYPE 2 zum Einsatz (Bild 8.2.12).

Fall c

Im Fall c wird im Bereich der MSR- / Telekommunikationsverkabelung keine gebäudeüberschreitende Leitung verlegt. Trotzdem das Gebäude über einen äußeren Blitzschutz verfügt, kann in dem betrachteten Bereich des Telekommunikationssystems kein direkter Blitzstrom auftreten. Damit erfolgt in diesem Fall die Anwendung von Überspannungs-Ableitern. Dabei können beispielsweise BLITZDUCTOR XT-Kombi-Ableiter mit entsprechendem Endgeräteschutz oder BLITZDUCTOR SP-Überspannungs-Ableiter eingesetzt werden (Bild 8.2.13).

Fall d

Der Fall d unterscheidet sich zum Fall c dahingehend, dass das betreffende Gebäude keinen äußeren Blitzschutz besitzt und auch keine gebäudeüberschreitenden MSR- / Telekommunikationskabel verlegt sind. Damit sind zum Schutz der Geräte nur Überspannungs-Ableiter erforderlich. Wie im Beispiel b und c kann auch hier der Einsatz von Kombi-Ableiter-Modulen der BLITZDUCTOR XT- oder Überspannungs-Ableitern der BLITZDUCTOR SP-Produktfamilie erfolgen (Bild 8.2.14).

2. Gegen welche Störphänomene soll geschützt werden?

Bei der Einteilung von Störphänomenen wird grundsätzlich zwischen Längs- und Querüberspannungen unterschieden. Längsüberspannungen treten immer zwischen dem Signalleiter und der Erde auf, während Querüberspannungen ausschließlich zwischen zwei Signalleitungen vorkommen. Die meisten der in Signalstromkreisen auftretenden Störungen sind Längsüberspannungen. Für die Auswahl von Schutzgeräten bedeutet dies, dass in der Regel Schutzgeräte ausgewählt werden sollen, die eine Feinbegrenzung der Überspannung zwischen Signalader und Erde vornehmen (Typ …E). Bei bestimmten Eingangsstufen von Geräten, wie z. B. Trennübertragern, ist eine Feinbegrenzung der Überspannung zwischen Ader und Erde entbehrlich. Hier erfolgt der Schutz gegen Längsüberspannungen ausschließlich durch die Gasentladungsableiter. Da diese jedoch ein unterschiedliches zeitliches Ansprechverhalten zeigen, tragen Gasentladungsableiter durch ihr Ansprechen dazu bei, dass aus der Längsüberspannung u. U. eine Querüberspannung erzeugt werden kann. Deshalb ist in einem solchen Fall ein Feinschutzelement zwischen den Signaladern eingesetzt (Typ …D).

3. Bestehen spezielle Anforderungen der Anpassung der Schutzschaltung an die Eingangsschaltung des zu schützenden Gerätes?

Mitunter kann es erforderlich sein, Geräteeingänge gegen das Auftreten von Längs- und Querüberspannungen zu schützen. Die Eingangsstufen von derartigen zu schützenden elektronischen Geräten sind in der Regel bereits mit eigenen Schutzschaltungen versehen oder besitzen Optokopplereingänge zur Potentialtrennung des Signalkreises und der internen Schaltung des Automatisierungsgerätes. Damit sind zusätzliche Maßnahmen zur Entkopplung des BLITZDUCTOR XT zur Eingangsschaltung des zu schützenden Gerätes notwendig. Diese Entkopplung wird durch weitere Entkopplungselemente zwischen den Feinschutzelementen und den Ausgangsklemmen des BLITZDUCTOR XT realisiert.

4. Wie hoch ist die zu übertragende Signalfrequenz/ Datenübertragungsgeschwindigkeit?

Die Schutzschaltung des BLITZDUCTOR XT zeigt ein tiefpass­ähnliches Verhalten. Die Angabe der Grenzfrequenz gibt an, ab welchem Frequenzwert das zu übertragende Signal in der Amplitude (mehr als 3 dB) bedämpft wird. Um die Rückwirkung des BLITZDUCTOR XT auf das Übertragungssystem in zulässigen Grenzen zu halten, muss die Signalfrequenz des Signalstromkreises unterhalb der Grenzfrequenz für den BLITZDUCTOR XT liegen.

Die Angabe der Grenzfrequenz gilt für sinusförmige Größen. Im Bereich der Datenübertragung treten jedoch meistens keine sinusförmigen Signalformen auf. In diesem Zusammenhang ist darauf zu achten, dass die max. Datenübertragungs-Geschwindigkeit des BLITZDUCTOR XT größer als die Übertragungs-Geschwindigkeit des Signalkreises ist. Bei der Übertragung impulsförmiger Signalgrößen, bei denen die aufsteigende oder abfallende Impulsflanke bewertet wird, ist darauf zu achten, dass diese Flanke innerhalb einer bestimmten Zeit von „Low“ nach „High“ oder von „High“ nach „Low“ wechselt.

Dieses Zeitintervall ist wichtig für das Erkennen einer Flanke und für das Durchfahren eines „verbotenen Bereiches“. Das Signal benötigt damit eine Frequenzbandbreite, die wesentlich höher ist als die Grundwelle dieser Schwingung. Die Grenzfrequenz für das Schutzgerät muss damit entsprechend hoch angesetzt werden. Als Faustregel gilt, dass die Grenzfrequenz nicht kleiner sein darf als das 5-fache der Grundwelle.

5. Wie groß ist der Betriebsstrom des zu schützenden Systems?

Aufgrund der elektrischen Eigenschaften der in der Schutzschaltung des BLITZDUCTOR XT verwendeten Bauteile ist der Betriebsstrom, der über das Schutzgerät übertragen werden kann, begrenzt. Für die Anwendung bedeutet dies, dass der Betriebsstrom eines Signalsystems kleiner oder gleich dem Nennstrom des Schutzgerätes sein darf. Dabei sind auch mögliche Kurzschlussströme zu berücksichtigen und durch geeignete Maßnahmen (z. B. Vorsicherung) im Anlagenkreis zu begrenzen.

6. Welche max. mögliche Betriebsspannung kann in dem zu schützendem System auftreten?

Die max. auftretende Betriebsspannung im Signalkreis muss kleiner oder gleich der höchsten Dauerspannung Uc des BLITZDUCTOR XT sein, damit das Schutzgerät unter normalen Betriebsbedingungen keinerlei Begrenzungswirkung zeigt.
Die max. auftretende Betriebsspannung in einem Signalstromkreis ist in der Regel die Nennspannung des Übertragungssystems unter Berücksichtigung von Toleranzen. Im Bereich der Anwendung von Stromschleifen (z. B. 0 – 20 mA) ist für die max. mögliche Betriebsspannung immer die Leerlaufspannung des Systems anzusetzen.

7. Welchen Bezug hat die max. auftretende Betriebsspannung?

Unterschiedliche Signalstromkreise besitzen unterschiedliche Signalbezüge (symmetrisch / unsymmetrisch). Zum einen kann die Betriebsspannung des Systems als Ader-Ader-Spannung angegeben werden und zum anderen als Ader-Erde-Spannung. Das ist bei der Auswahl des Schutzgerätes zu berücksichtigen. Durch die unterschiedliche Schaltung der Feinschutzelemente im BLITZDUCTOR XT-Ableiter-Modul werden auch unterschiedliche Nennspannungen angegeben. Diese sind im Bild 8.2.4 und Tabelle 8.2.1 dargestellt.

8. Wirkt sich das Einfügen der Entkopplungsimpedanzen des BLITZDUCTOR XT in den Signalstromkreis nachhaltig beeinflussend auf die Signalübertragung aus?

Zur Koordination der Schutzelemente im BLITZDUCTOR XT sind Entkopplungsimpedanzen eingebaut. Diese liegen unmittelbar im Signalstromkreis und können somit diesen unter Umständen beeinflussen. Insbesondere bei Stromschleifen (0 – 20 mA, 4 – 20 mA) kann das Einfügen des BLITZDUCTOR XT in den Signalkreis eine Überschreitung der max. zulässigen Bürde des Signalstromkreises verursachen, wenn dieser bereits mit seiner max. zulässigen Bürde betrieben wird. Dies ist vor dem Einsatz zu betrachten!

9. Welche Schutzwirkung ist notwendig?

Prinzipiell besteht die Möglichkeit, den Schutzpegel für ein Überspannungsschutzgerät so zu bemessen, dass dieser unterhalb der Zerstörungsgrenze für ein Automatisierungs- / Telekommunikationsendgerät liegt. Das Problem bei einer derartigen Bemessung besteht darin, dass die Zerstörungsgrenze für ein Endgerät meist nicht bekannt ist. Deshalb ist es notwendig, hier ein anderes Vergleichskriterium heranzuziehen. Im Rahmen der Prüfung auf elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) müssen elektrische und elektronische Betriebsmittel eine Störfestigkeit gegenüber leitungsgeführten impulsförmigen Störgrößen aufweisen. Die Anforderungen für diese Prüfungen und die Prüfaufbauten sind in DIN EN 61000-4-5 (VDE 0847-4-5) beschrieben.

Für unterschiedliche Geräte, die in unterschiedlichen elektromagnetischen Umgebungsbedingungen eingesetzt werden, sind unterschiedliche Prüfschärfegrade hinsichtlich der Störfestigkeit gegenüber impulsförmigen Störgrößen festgelegt. Diese Prüfschärfegrade tragen die Bezeichnung 1 bis 4, wobei der Prüfschärfegrad 1 die geringsten Störfestigkeitsanforderungen an die zu schützenden Geräte beinhaltet und der Prüfschärfegrad 4 die höchsten Störfestigkeitsanforderungen eines Gerätes sicherstellt.

Für die Schutzwirkung eines Überspannungsschutzgerätes bedeutet dies, dass die mit dem Schutzpegel verbundene „Durchlassenergie“ so gering sein muss, dass diese unterhalb der spezifizierten Störfestigkeit des betreffenden, zu schützenden Gerätes liegt. Deshalb wurden die Yellow/Line-Produkte in Ableiterklassen eingeteilt (Tabelle 7.8.2.1), mit deren Hilfe ein koordinierter Einsatz der Ableiter zum Schutz von Automatisierungsgeräten möglich ist. Die Störfestigkeitsprüfung für diese Geräte wurde zum Ausgangspunkt für die Ableiterklassensymbole genommen. Ist beispielsweise ein Automatisierungsgerät mit einem Prüfschärfegrad 1 geprüft, so darf das Schutzgerät nur eine max. „Durchlassenergie“ haben, die diesem Störpegel entspricht.

Eigenschaft	Einzel-Symbol	Erklärung
Ableitvermögen eines Ableiters (nach Kategorien aus DIN EN 61643-21)		Impuls D1 (10/350 µs), Blitzstoßstrom ≥ 2,5 kA / Ader bzw. ≥ 5 kA gesamt • übertrifft das Ableitvermögen von –
		Impuls C2 (8/20 µs), erhöhte Stoßbelastung ≥ 2,5 kA / Ader bzw. ≥ 5 kA gesamt • übertrifft das Ableitvermögen von –
		Impuls C1 (8/20 µs), Stoßbelastung ≥ 0,25 kA / Ader bzw. ≥ 0,5 kA gesamt • übertrifft das Ableitvermögen von
		Belastung <
Schutzwirkung eines Ableiters (Begrenzung unterhalb der Prüfschärfegrade nach DIN EN 61000-4-5)		Geforderter Prüfschärfegrad des Endgeräts: 1 oder höher
		Geforderter Prüfschärfegrad des Endgeräts: 2 oder höher
		Geforderter Prüfschärfegrad des Endgeräts: 3 oder höher
		Geforderter Prüfschärfegrad des Endgeräts: 4
Energetische Koordination (zu einem weiteren Ableiter der Yellow/Line)		Ableiter enthält eine Entkopplungsimpedanz und ist geeignet für die Koordination mit einem Ableiter, der mit gekennzeichnet ist
		Ableiter, geeignet für die Koordination mit einem Ableiter, der eine Entkopplungsimpedanz enthält

Für die Praxis bedeutet dies, dass Automatisierungsgeräte, die mit dem Prüfschärfegrad 4 geprüft wurden, dann störungsfrei arbeiten können, wenn der Ausgang des Schutzgerätes einen Schutzpegel entsprechend des Prüfschärfegrades 1, 2, 3 oder 4 aufweist. Damit ist es für den Anwender sehr einfach, geeignete Schutzgeräte auszuwählen.

10. Soll der Schutz in der Anlage ein- oder zwei­stufig ausgeführt werden?

In Abhängigkeit von der Gebäudeinfrastruktur und den Schutzanforderungen, die durch das Blitzschutzzonen-Konzept gestellt werden, kann es notwendig sein, entweder Blitz- und Überspannungs-Ableiter räumlich getrennt voneinander zu installieren oder aber an einem Punkt der Anlage mittels Kombi-Ableiter. Im ersten Fall ergibt sich der Einsatz des BLITZDUCTOR XT mit dem Ableiter-Modul BXT ML … B als Blitzstrom-Ableiter sowie einem nachgeordneten Ableiter als Überspannungs-Ableiter. Sind Blitz- und Überspannungsschutzmaßnahmen an einem Punkt der Anlage erforderlich, so kann hier der Einsatz des Kombi-Ableiters, BLITZDUCTOR XT, Typ BE… oder BD…, erfolgen.

Anmerkung: Die nachfolgenden Lösungsbeispiele zeigen die Auswahl von Überspannungsschutzgeräten der Produktfamilie BLITZDUCTOR XT anhand der bisher beschriebenen 10 Auswahlkriterien (AK). Das Resultat eines jeden einzelnen Auswahlschrittes wird in der Spalte „Zwischen-Resultat“ angegeben. Die Spalte „Gesamt-Resultat“ zeigt den Einfluss des jeweiligen Zwischen-Resultats auf das Gesamt-Auswahlergebnis.

Überspannungsschutz für eine elektrische Temperaturmesseinrichtung

Die elektrische Temperaturmessung bei Medien in technologischen Prozessen wird in allen Industriezweigen betrieben. Dabei können die Einsatz-Bereiche sehr unterschiedlich sein: Sie reichen von der Lebensmittelverarbeitung über chemische Reaktionen bis hin zur Gebäude-Klimatisierung und der Gebäude-Leittechnik. Für all diese Prozesse ist es charakteristisch, dass der Ort der Messwerterfassung weit vom Ort der Messwertanzeige oder -verarbeitung entfernt ist. Durch diese langen Verbindungsleitungen bietet sich die Möglichkeit der Einkopplung von Überspannungen, die nicht nur durch atmosphärische Entladungen verursacht sind. Nachfolgend wird deshalb ein Vorschlag zum Schutz gegen Überspannungen bei der Temperaturmessung mit dem Standard-Widerstandsthermometer Pt 100 erarbeitet. Das Gebäude, in dem sich diese Messeinrichtung befindet, besitzt keinen äußeren Blitzschutz.

Die Messung der Temperatur erfolgt indirekt über die Messung des elektrischen Widerstandes. Der Pt 100-Fühler besitzt bei 0 °C einen Widerstandswert von 100 Ω. In Abhängigkeit von der Temperatur verändert sich dieser Wert, und zwar um ca. 0,4 Ω/K. Um die Temperatur zu messen, wird ein konstanter Mess-Strom eingeprägt, der einen Spannungsfall am Widerstandsthermometer verursacht, welcher proportional zur Temperatur ist. Um eine Eigenerwärmung des Widerstandsthermometers infolge des Mess-Stromes zu verhindern, ist dieser auf 1 mA begrenzt. Damit stellt sich am Pt 100 bei 0 °C ein Spannungsfall von 100 mV ein. Diese Messspannung muss nun an den Ort der Anzeige oder Auswertung übertragen werden (Bild 8.2.15).

Von den verschiedenen, für einen Pt 100-Messfühler möglichen Anschlusstechniken an den Messumformer sei exemplarisch die Vier-Leiterschaltung herausgegriffen. Sie stellt die optimale Anschlusstechnik für Widerstandsthermometer dar und dient der völligen Ausschaltung des Einflusses der Leitungswiderstände und ihrer temperaturbedingten Schwankungen auf das Messergebnis. Der Pt 100-Fühler wird mit einem eingeprägten Strom gespeist. Die Änderung der Leitungswiderstände wird durch die automatische Verstellung der Speisespannung kompensiert. Ändert sich also der Leitungswiderstand nicht, so ist die gemessene Spannung Um gleich konstant. Diese Messspannung wird also nur durch die Änderung des Messwiderstandes in Abhängigkeit von der Temperatur verändert und wird hochohmig durch den Messwandler am Messumformer abgegriffen. Ein Leitungsabgleich ist deshalb in dieser Anschlusstechnik nicht erforderlich.

Anmerkung: Zur Vereinheitlichung der Bestückung des Temperaturmess-Systems mit Überspannungsschutzgeräten werden sowohl Speise- als auch Messleitungen mit den gleichen Schutzgerätetypen ausgerüstet. In der Praxis hat es sich bewährt, die Adernpaare für die Speisung und die Messung jeweils einem Schutzgerät zuzuordnen (Tabelle 8.2.3).
Ein Überspannungsschutz der 230 V-Versorgung des Pt 100-Messumformers sowie der vom Pt 100-Messumformer abgehenden 4 … 20 mA-Stromschleife ist ebenfalls erforderlich, jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in dem Lösungsbeispiel nicht gezeigt.

AK	Fallbeschreibung	Zwischenresultat	Gesamtresultat
1	Der Messwertaufnehmer befindet sich an einem Prozessgerüst in einer Fa­b­ri­ka­ti­ons­halle und der Messumformer in einer Messwarte innerhalb des Fa­b­ri­ka­ti­ons­ge­bäudes. Das Gebäude besitzt keinen äußeren Blitzschutz. Die Messleitungen verlaufen innerhalb des Gebäudes. Dieses Beispiel entspricht dem Fall d (Bild 8.2.14).	BLITZDUCTOR XT BXT ML4 B…	BLITZDUCTOR XT BXT ML4 B…
2	Die Überspannungsgefährdung der Messwertaufnehmer Pt 100 wie auch des Pt 100-Messumformers tritt zwischen Signalader und Erde auf. Damit ist eine Längsspannungs-Feinbegrenzung notwendig.	BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE	BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE
3	Es bestehen keine speziellen Anforderungen der Anpassung der Schutzschaltung an die Eingangsschaltung der zu schützenden Geräte (Pt 100, Pt 100-Messumformer).	Kein Einfluss	BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE
4	Bei der zu schützenden Temperaturmesseinrichtung handelt es sich um ein System, das mit Gleichstrom betrieben wird. Die temperaturabhängige Messspannung ist ebenfalls eine Gleichspannungsgröße. Damit sind keinerlei Signalfrequenzen zu beachten.	Kein Einfluss	BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE
5	Der Betriebsstrom des Speisestromkreises ist aufgrund des physikalischen Messprinzips eines Pt 100 auf 1 mA begrenzt. Der Betriebsstrom des Messsignals liegt aufgrund des sehr hochohmigen Messabgriffes im µA-Bereich.	IL des Typs BE = min. 0,75 A 1 mA < 0,75 A ⇒ ok µA < 0,75 A ⇒ ok	BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE
6	Die maximal auftretende Betriebsspannung in diesem System ergibt sich aus folgender Überlegung: Gemäß IEC 60751 werden Pt 100 Messwiderstände bis zu einer max. Temperatur von 850 °C ausgelegt. Der dazu gehörige Widerstand beträgt dabei 390 Ω. Unter Beachtung des eingeprägten Messstromes von 1 mA ergibt sich dabei eine Messspannung von ca. 390 mV.	BLITZDUCTOR XT BXT ML4 … 5V	BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE 5
7	Die Betriebsspannung des Systems tritt Ader gegen Ader auf.	BXT ML4 BE 5 hat Nennspannung 5 V DC Ader ⇒ Erde, damit Ader ⇒ Ader, 10 V DC möglich ⇒ keine Beeinflussung des Messsignals	BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE 5
8	Durch die Verwendung der Vierleiterschaltung für die Temperaturmessung mit dem Pt100 wird eine vollständige Ausschaltung des Einflusses des Leitungswiderstandes und seiner temperaturbedingten Schwankungen auf das Messergebnis erreicht. Dies gilt auch für die Erhöhung des Leitungswiderstandes durch die Ent­kopp­lungs­im­pe­danzen des BLITZDUCTOR XT.	Kein Einfluss	BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE 5
9	Der Pt 100-Messumformer besitzt eine Störfestigkeit gegenüber leitungsgeführten Störgrößen gemäß Prüfschärfegrad 2 nach DIN EN 61000-4-5. Die mit dem Schutzpegel des Überspannungsschutzgerätes in Zusammenhang stehende „Durchlassenergie“ darf max. dem Prüfschärfegrad 2 der DIN EN 61000-4-5 ent­sprechen.	BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE 5 „Durchlassenergie“ entsprechend Prüfschärfegrad 1; „Durchlassenergie“ des Schutz­gerä­tes ist geringer als Stör­fes­tig­keit des Endgerätes ⇒  ist ok	BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE 5
10	Der Überspannungsschutz soll einstufig ausgeführt werden.	BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE 5 ⇒ Kombi-Ableiter	BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE 5
Auswahlergebnis:			BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE 5