CZ2002877A3 - Zařízení pro přepěťovou ochranu - Google Patents

Description

Zařízení pro přepěťovou ochranu

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro přepěťovou ochranu obsahující mezi dvojicí připojovacích bodů L/N a N/L sériově zapojenou dvojici varistorů, nichž každý obsahuje dvojici vývodů, a které jsou tepelnou aktivací odpojitelné od chráněného el. obvodu, přičemž mezi dvojicí připojovacích bodů v části elektrického obvodu mezi dvojicí varistorů a připojovacím bodem k zemnění je zapojena bleskojistka.

Dosavadní stav techniky

Zařízení pro přepěťovou ochranu třídy D (podle normy DIN VDE 675 Teíl 6/A1) slouží k ochraně elektrických spotřebičů připojených ke koncovým zařízením rozvodu elektrického proudu před destruktivními účinky přepětí na tyto spotřebiče. Přepětí se mimo jiné šíří rozvody elektrického proudu a je schopno připojené elektrické spotřebiče poškodit nebo i úplně zničit, přičemž může dojít i k poškození okolí těchto elektrických spotřebičů, např. požárem či výbuchem způsobeným poškozením či zničením příslušného elektrického spotřebiče.

Je známa celá řada zařízení pro přepěťovou ochranu třídy D, které mohou být vytvořeny bud jako moduly pro uložení v krabici elektrické zásuvky nebo mohou být vytvořeny jako tzv. zásuvkové adaptéry tvořící meziprvek mezi elektrickou zásuvkou a elektrickým připojovacím prvkem příslušného elektrického spotřebiče.

Známá zařízení pro přepěťovou ochranu třídy D obsahují alespoň jeden varistor, který za normálních podmínek nevede elektrický proud, avšak při zvýšení napětí nad stanovenou mez (přepětí) již el. proud vede, čímž dochází k omezení přepětí. Při eliminaci přepětí se však varistor zahřívá, což jej znehodnocuje, takže varistor může v důsledku nadměrného zatěžování propouštět stále větší elektrický proud i za normálních provozních podmínek nebo u něho dokonce dojde k naprosté destrukci a varistor tak vůbec neplní svou funkci, ba dokonce může poškodit systém přepěťové ochrany. Proto je potřeba při přehřátí varistorů zabezpečit odpojení varistorů od chráněného el, obvodu, Toto odpojení se provádí různými způsoby, * · • · ·« · • 4 • 4

4

444 444 • 4 4*

4·· ·

4 4 4 ·· 44 4444 přičemž používané způsoby odpojení mají různé vlastnosti v závislosti na jejich konstrukčním řešení.

Z DE G 94 14 357 je známo tepelné odpojovači zařízení varistoru, které obsahuje dvojici rovnoběžně vedle sebe uložených varistorů, mezi nimiž je situován plochý prvek opatřený na obou svých koncích jedním napruženým ramenem. Jedno toto rameno je připájeno k jednomu vývodu prvního varistoru na jedné straně zařízení pro přepěťovou ochranu a druhé rameno je připájeno k jednomu vývodu druhého varistoru na druhé straně zařízení pro přepěťovou ochranu. Každému ramenu je v jeho odpojené poloze přiřazen spínač, který odpojí varistory od chráněného el.

obvodu. Při vzniku přepětí dojde průchodem el. proudu jedním z varistorů k ohřátí plochého prvku a v důsledku toho dojde k roztavení nízkotavitelných pájených spojů napružených ramen a příčně situovaných vývodů varistorů, takže napružená ramena se uvolní a zatlačí na spínač, který odpojí varistory od chráněného el. obvodu. Celé zařízení je uloženo v plastovém pouzdru. Přes použitelnost tohoto zařízení i v elektrických systémech, u který není zaručena vzájemná nezaměnitelnost polohy fázového a nulového vodiče, je nevýhodou tohoto provedení relativně velká tloušťka zařízení, která omezuje jeho použitelnost v úzkých štěrbinách koncových zařízení et. rozvodů, el. zásuvek či malých krabicích zásuvkových adaptérů. Další nevýhodou je vyžadovaná vysoká přesnost výroby jednotlivých součástí zařízení pro přepěťovou ochranu, což zvyšuje nákladnost zařízení.

Cílem vynálezu je snížit složitost a ekonomickou nákladnost uspořádání zařízení pro přepěťovou ochranu pro použití zařízení pro přepěťovou ochranu v elektrických systémech, u který není zaručena nezaměnitelnost vzájemné polohy fázového a nulového vodiče.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu je dosaženo zařízením pro přepěťovou ochranu, jejíž podstata spočívá vtom, že jeden vývod prvního varistoru a s ním sousedící jeden vývod druhého varistoru jsou nízkotavitelnými pájenými spoji spojeny s odpojovacím tělesem, jímž jsou propojeny, přičemž odpojovači těleso je spojem odolávajícím teplu spřaženo s oddalovacím prostředkem a elektricky vodivým spojem odolávajícím teplu ··. ···: ^ríWF.

3· 9 9 9 9 · «99 ··« ··· ·· ·· ·· ···’ spřaženo s oddalovacím prostředkem a elektricky vodivým spojem odolávajícím teplu a umožňujícím odpojovači pohyb odpojovacího tělesa je spojeno s jedním vývodem bleskojistky.

Takto provedené teplené odpojovači zařízení je jednoduché, spolehlivé a plně 5 funkční za všech podmínek.

Odpojovači těleso je s výhodou tvořeno plochým kovovým tělesem.

Ploché kovové těleso dobře přejímá teplo z vývodu varistorů a zajišťuje dostatečně rychlou reakci na ohřátí varistorů.

Odpojovači těleso s výhodou obsahuje kalibrační prvek, který je situován ve 10 směru odpojovacího pohybu odpojovacího tělesa na jeho zadní straně v oblasti procházející mezi oběma odpojovanými sousedícími vývody varistorů.

Kalibrační prvek zajišťuje, že za všech okolností se po rozpojení vývodů obou varistorů vytvoří mezi těmito vývody dostatečně velká mezera, aby mezi nimi nedocházelo po odpojení varistorů od chráněného obvodu ke zmenšení vzdálenosti a důsledku toho ke snížení bezpečnosti oddělení.

Oddalovací prostředek je s výhodou tvořen pružinou, která je jedním svým koncem uložena na odpojovacím tělese a druhým svým koncem je uložena v konstrukci zařízení.

Pružina je jednoduchým a levným prostředkem, který je plně spolehlivý za 20 všech podmínek.

Odpojovači těleso je s bleskojistkou s výhodou spřaženo ohebným el. vodičem.

Ohebný vodič, např. měděné lanko, zajišťuje dokonalé elektrické spojení bleskojistky s odpojovacím tělesem při zachování plné funkčnosti odpojovacího tělesa, tj. rychlé a snadné oddálení od vývodů varistorů po roztavení nízkotavitelných spojů.

Oddalovací prostředek a ohebný el. vodič jsou s odpojovacím tělesem s výhodou spojeny společným tepelně odolným elektricky vodivým spojem.

Toto je výhodné zejména proto, aby nedošlo vlivem ohřátí odpojovacího tělesa k poruše spojení oddalovacího prostředku a ohebného vodiče.

Sousedící vývody dvojice varistorů spojené nízkotavitelným pájeným spojem s odpojovacím tělesem jsou v místě, v němž jsou připojeny k odpojovacímu tělesu, s výhodou opatřeny alespoň jedním alespoň částečným zahnutím situovaným v rovině odpojovacího tělesa.

Takto vytvořené vývody varistorů jednak zajišťují spolehlivé spojení odpojovacího tělesa a vývodů varistorů a také zaručují, že při dřívějším roztavení nízkotavitelného pájeného spoje odpojovacího tělesa s příslušným vývodem jednoho varistorů nedojde účinky oddalovacího prostředku k pootočení odpojovacího tělesa okolo příslušného vývodu druhého varistorů, což by mohlo ohrozit správnou funkci zařízení.

Z bezpečnostních důvodů, aby při odpojení odpojovacího tělesa od sousedících vývodů varistorů nedošlo k dotyku odpojovacího tělesa s ostatními částmi zařízení např. s připojovacími body L/N, N/L, což by mohlo mít negativní následky, je výhodné, je-li oddalovací prostředek odpojovacího tělesa alespoň částečně situován v prvku, který kontroluje pohyb odpojovacího tělesa.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález je schematicky znázorněn na výkrese, kde ukazuje obr. 1 schéma zapojení zařízení pro přepěťovou ochranu podle vynálezu, obr. 2a půdorys uspořádání prvků zařízení pro přepěťovou ochranu, obr. 2b nárys uspořádání prvků zařízení pro přepěťovou ochranu v pohledu ve směru A z obr. 2a, obr. 3a půdorysný detail uspořádání tepelného odpojovacího zařízení varistorů - oblast X z obr. 2a bez těles varistorů, obr. 3b boční pohled na uspořádání z obr. 3a a obr. 4a, b, c některá z možných uspořádání dvojice varistorů a jejich sousedících vývodů se zahnutím.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení pro přepěťovou ochranu obsahuje mezi dvojicí připojovacích bodů

L/N a N/L sériově zapojenou soustavu dvojice varistorů VI, V2 a společné tepelné odpojovači zařízení 1 obou varistorů VI, V2, které odpojí oba dva varistory najednou ··. *··;Ρ53322ν?

od chráněného el. obvodu a které je v obvodu zařazeno mezi oběma varistory VI,

V2.

V obrázcích znamená L připojovací bod k fázovému vodiči koncového zařízení elektrické rozvodné sítě, např. el. zásuvky, N připojovací bod k nulovému vodiči koncového zařízení elektrické rozvodné sítě, např. el. zásuvky a PE připojovací bod k zemnění koncového zařízení elektrické rozvodné sítě, např. el. zásuvky.

Paralelné k sériové soustavě dvojice varistorů VI, V2 a tepelného odpojovacího zařízení 1 je mezi připojovacími body L/N a N/L zapojena sériová soustava dvojice odporů R2, R3, mezi nimiž je zapojeno červené signalizační světlo

Z2. Část el. obvodu mezi každým z odporů R2. R3 a červeným signalizačním světlem

Z2 je propojena s částí el. obvodu mezi každým z varistorů V1. V2 a tepelným odpojovacím zařízením 1. Paralelně k oběma pralelně propojeným sériovým soustavám dvojice varistorů VI, V2 - tepelné odpojovači zařízení 1 a dvojice odporů R2, R3 - červené signalizační světlo Z2 je mezi připojovacími body L/N a N/L zapojena sériová soustava odporu R1 a zeleného signalizačního světla Z1.

Oba varistory VI, V2 jsou situovány vedle sebe. Ve znázorněném příkladu provedení jsou oba varistory V1. V2 situovány v jedné rovině kolmo k základní desce

4. V neznázorněném příkladu provedení jsou varistory VI, V2 situovány v jedné rovině rovnoběžné se základní deskou 4, na které jsou situovány jednotlivé součásti zařízení. V dalším neznázorněném příkladu provedení jsou varistory VI, V2 situovány ve dvou rovnoběžných rovinách, přičemž se oba varistory VI, V2 částečně nebo i úplně překrývají nebo se nepřekrývají vůbec. V dalším neznázorněném příkladu provedení jsou varistory VI, V2 situovány ve dvou různých různoběžných rovinách, přičemž se oba varistory VI, V2 mohou částečně nebo i úplně překrývat nebo se nepřekrývají vůbec. Jednotlivým konkrétním vzájemným uspořádáním obou varistorů VI, V2 je přizpůsobeno konkrétní tvarové provedení a prostorové uspořádání jednotlivých částí tepelného odpojovacího zařízení 1. Každý varistor VI, V2 obsahuje dvojici vývodů.

Dva sousedící vývody ΚΙ, K2 varistorů VI, V2, tzn. z jednoho varistorů VI jeden vývod K1 a tomuto vývodu K1 přilehlý jeden vývod K2 z druhého varistorů V2, .··. ···: .

• φ · · · · • φφφφ ··· ·

6Φ φ φ φ · · φ·· «φφ φφφ φ· ♦· ·· ···· jsou propojeny odpojovacím tělesem 13 tepelného odpojovacího zařízení 1 Spojení odpojovacího tělesa 13 a příslušného vývodu K1, K2 každého z varistorů VI, V2 je realizováno nízkotavitelnými pájenými spoji 10, 11, Odpojovači těleso 13 je dále elektricky vodivým tepelně odolným spojem 12 spřaženo s jedním vývodem bleskojistky 2, která je svým druhým vývodem spřažena s připojovacím bodem PE zemnění. Odpojovači těleso 13 je s vývodem bleskojistky 2 spřaženo pomocí ohebného el. vodiče 16, např. měděného lankového vodiče apod. Odpojovači těleso 13 je dále spřaženo s oddalovacím prostředkem 14 pro oddálení odpojovacího tělesa 13 od sousedících vývodů K1, K2 varistorů VI, V2 po roztavení nízkotavitelných 10 pájených spojů 10, IL Ve znázorněném příkladu provedení jsou oddalovací prostředek 14 a ohebný el. vodič 16 s odpojovacím tělesem 13 spojeny společným elektricky vodivým tepelně odolným spojem 12. V neznázorněném příkladu provedení jsou oddalovací prostředek 14 a ohebný el. vodič 16 s odpojovacím tělesem 13 spojeny každý jedním spojem.

Ve znázorněném příkladu provedení je odpojovači těleso 13 tvořeno trojramenným tenkým kovovým tělesem z elektrovodného materiálu, k jehož jednomu ramenu je prvním nízkotavitelným spojem 10 připevněn jeden z dvojice sousedících vývodů K1_, K2 varistorů VI, V2. přičemž ke druhému ramenu odpojovacího tělesa 13 je druhým názkotavitelným spojem 11 připevněn druhý z dvojice sousedících vývodů 20 K1, K2 varistorů VI, V2. Ke třetímu ramenu odpojovacího tělesa 13 jsou jedním svým koncem připevněny oddalovací prostředek 14, který je svým druhým koncem připevněn na základní desce 4, a ohebný el. vodič 16. Odpojovači těleso 13 může být alternativně tvořeno tělesem s jiným vhodným tvarem, než je znázorněný konkrétní tvar trojramenného tělesa, např. může být trojúhelníkové nebo obdélníkové nebo 25 může mít i jiný vhodný tvar.

Odpojovači těleso 13 je na své zadní straně v oblasti procházející při odpojování od obou varistorů VI, V2 mezi odpojovanými sousedícími vývody K1, K2 varistorů VI, V2 opatřeno kalibračním prvkem 130 pro zajištění potřebné minimální mezery mezi odpojovanými sousedícími vývody K1, K2 varistorů VI, V2 po oddálení odpojovacího tělesa 13 po roztavení nízkotavitelných pájených spojů 10, IL Délka kalibračního prvku 130 je větší nebo je rovna minimální potřebné vzdálenosti mezi

W' oběma odpojovanými sousedícími vývody K1. K2 varistorů VI, V2 po odpojení odpojovacího tělesa 13. Kalibrační prvek 130 je ve znázorněném příkladu provedení vytvořen zahnutím alespoň části zadní strany odpojovacího tělesa 13 situované naproti připojení oddalovacího prostředku 14 k odpojovacímu tělesu 13.

V neznázorněném příkladu provedení je kalibrační prvek 130 vytvořen jiným vhodným způsobem, např. tepelné odolně připájeným prostředkem na příslušné části odpojovacího tělesa 13 atd. Kalibrační prvek 130 projde při odpojovacím pohybu odpojovacího tělesa 13 mezi odpojovanými sousedícími vývody K1. K2 obou varistorů VI, V2 a prorazí případnou roztečenou nízkotavitelnou pájku ze spojů 10,

11, čímž mezi sousedícími vývody K1. K2 obou varistorů VI, V2 zajistí vytvoření mezery potřebné velikosti.

Oddalovací prostředek 14 může být tvořen různými vhodnými prostředky, např. jak je znázorněno na výkrese může být tvořen tažnou pružinou nebo může být tvořen spirálovou pružinou, nebo může být tvořen jiným vhodným druhem oddalovacího prostředku 14 atd.

Ve znázorněném příkladu provedení je oddalovací prostředek 14 částečně situován ve vedení 15, aby po oddálení odpojovacího tělesa 13 od sousedících vývodů K1. K2 varistorů VI, V2 po roztavení nízkotavitelných spojů 10, 11 nedošlo k nežádoucímu dotyku odpojovacího tělesa 13 s připojovacími body L/N a N/L, což by mohlo způsobit např. zkrat. Vedení 15 slouží ke kontrolování pohybu odpojovacího tělesa 13 a může být tvořeno např. vhodně tvarovaným tělesem s drážkou 150 pro část oddalovacího prostředku 14, přičemž toto těleso je uloženo na základní desce 4 drážkou 150 k základní desce 4. Na základní desce 4 jsou s výhodou vytvořena jednotlivá propojení příslušných prvků zařízení pro přepěťovou ochranu, např. ve formě plošných spojů a/nebo el. vodičů.

Sousedící vývody K1, K2 dvojice varistorů VI, V2 jsou v místě, v němž jsou nízkotavitelnými pájenými spoji 10, 11 připojeny k odpojovacímu tělesu 13, opatřeny alespoň jedním alespoň částečným zahnutím 3 situovaným v rovině odpojovacího tělesa 13. Velikost zahnutí 3 odpovídá geometrickému uspořádání zařízení, zejména • 4 4 4 4 4 4

4444 4 · · 4 4

A 444444444 ^θ ··· ··· ·· ·· ·· ··· vzájemné poloze obou varistorů VI, V2 a délce obou příslušných sousedících vývodů K1, K2 varistorů VI, V2, jak je znázorněno např. na obr. 4a, b, c.

Konkrétní potřebné úpravy jednotlivých částí a jejích uspořádání v zařízení pro přepěťovou ochranu odlišné od znázorněného provedení jsou pro každého průměrného odborníka naprosto zřejmé z předchozího popisu a spadají do běžné odborné dovednosti každého průměrného odborníka.

Zařízení pro přepěťovou ochranu podle vynálezu pracuje tak, že při normálních podmínkách v chráněném obvodu svítí zelené signalizační světlo Z1. Při vzniku přepětí začne jedním varistorem VI nebo V2 protékat el. proud do zemnění PE, čímž se přepětí eleminuje bez negativního vlivu na chráněný el. obvod. Průchodem el. proudu varistorem V1 nebo V2 dojde k zahřátí tohoto varistorů VI nebo V2 a teplo z tohoto varistorů VI, V2 přejde tepelnou vodivostí do odpojovacího tělesa 13 tepelného odpojovacího zařízení t Nízkotavitelné pájené spoje 10, ti se tímto teplem roztaví, pájka se rozteče a oddalovací prostředek 14 oddálí odpojovači těleso

13 od obou sousedících vývodech ΚΙ, K2 varistorů VIV2, čímž se oba varistory VI,

V2 současně odpojí od chráněného el. obvodu. Kalibrační prvek 130 přitom projde mezi odpojovanými sousedícími vývody ΚΙ, K2 varistorů VI, V2 a zajistí svou velikostí vytvoření požadované minimální mezery mezi oběma odpojovanými sousedícími vývody K1. K2 varistorů VI, V2 tak, že případnou roztečenou nízkotavitelnou pájku „prorazí“. Při odpojení obou varistorů VI, V2 od chráněného el. obvodu zhasne zelené signalizační světlo Z1 a rozsvítí se červené signalizační světlo Z2, což značí, že dříve chráněný el. obvod již není chráněn proti přepětí. Pro obnovení přepěťové ochrany dříve chráněného el. obvodu je nutno instalovat nové zařízení pro přepěťovou ochranu.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro přepěťovou ochranu obsahující mezi dvojicí připojovacích bodů L/N a N/L sériově zapojenou dvojici varistorú (V1, V
2. 2), z nichž každý obsahuje

   5 dvojici vývodů, a které jsou tepelnou aktivací odpojitelné od chráněného el. obvodu, přičemž mezi dvojicí připojovacích bodů L/N, N/L v části elektrického obvodu mezi dvojicí varistorú (V1, V2) a připojovacím bodem PE k zemnění je zapojena bleskojistka (2), vyznačující se tím, že jeden vývod (K1) prvního varistorú (V1) a s ním sousedící jeden vývod (K2) druhého varistorú (V2) jsou nízkotavitelnými

   10 pájenými spoji (10, 11) spojeny s odpojovacím tělesem (13), jímž jsou vzájemně propojeny, přičemž odpojovači těleso (13) je spojem odolávajícím teplu spřaženo s oddalovacím prostředkem (14) a elektricky vodivým spojem odolávajícím teplu a umožňujícím odpojovači pohyb odpojovacího tělesa (13) je spojeno s jedním vývodem bleskojistky (2).

   15 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že odpojovači těleso (13) je tvořeno plochým kovovým tělesem.
3. 3. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že odpojovači těleso (13) obsahuje kalibrační prvek (130), který je situován ve směru odpojovacího pohybu odpojovacího tělesa (13) na jeho zadní straně v oblasti procházející mezi

   20 oběma odpojovanými sousedícími vývody (K1, K2) varistorú (V1, V2).
4. 4. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že oddalovací prostředek (14) je tvořen pružinou, která je jedním svým koncem uložena na odpojovacím tělese (13) a druhým svým koncem je uložena v konstrukci zařízení.
5. 5. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že 25 odpojovači těleso (13) je s bleskojistkou (2) spřaženo ohebným el. vodičem (16).

   • » φ * · « · · t» *»<

   • · · • · Φ • · · « φφ «·
6. 6. Zařízení podle nároků 4 a 5, vyznačující se tím, že oddalovaoí prostředek (14) a ohebný el. vodič (16) jsou s odpojovacím tělesem (13) spojeny společným tepelné odolným elektricky vodivým spojem (12).
7. 7. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že sousedící 5 vývody (K1, K2) dvojice varistorů (V1, V2) spojené nízkotavitelným pájeným spojem (10, 11) s odpojovacím tělesem (13) jsou v místě, v němž jsou připojeny k odpojovacímu tělesu (13), opatřeny alespoň jedním alespoň částečným zahnutím (3) situovaným v rovině odpojovacího tělesa (13).
8. 8. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že 10 oddalovací prostředek (14) odpojovacího tělesa (13) je alespoň částečně situován v tělese, které kontroluje pohyb odpojovacího tělesa (13).