ES2280191T3 - Descargador de sobretension. - Google Patents
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Abstract
Un descargador de sobretensión con una cubierta del descargador, dos tomas de corriente (16, 17) que salen de la cubierta del descargador, un varistor con forma de disco dispuesto en la cubierta del descargador y dos elementos de transmisión de la corriente (7, 8), que respectivamente entran en contacto eléctrico con uno de los dos sitios de contacto del varistor y que se unen respectivamente eléctricamente con una de las dos tomas de corriente (16, 17), donde los dos elementos de transmisión de la corriente (7, 8) son elementos de contacto rígidos generadores de presión de contacto, caracterizado porque el varistor contiene una pieza activa (12) no metalizada con superficies frontales (12a, 12b) no metalizadas y dos elementos de contacto elásticos (11, 13) que se presionan, por los elementos de transmisión de la corriente rígidos (7, 8), con formación de contacto eléctrico, sobre las superficies frontales no metalizadas (12a, 12b) de la pieza activa (12).
Description
Descargador de sobretensión.
La invención se refiere a un descargador de
sobretensión de acuerdo con los términos generales de la
reivindicación 1.
En estos términos generales, la invención se
refiere a un descargador de sobretensión como el que se describe en
el documento US-A-5.113.306. Este
descargador de sobretensión presenta una cubierta, a través de cuya
pared pasan dos tomas de corriente para una unidad de descargador
alojada en la cubierta. La unidad de descargador comprende un
recubrimiento de material aislante, en cuyo extremo superior se fija
un electrodo unido, de forma eléctricamente conductiva, a la
primera de las dos tomas de corriente. El extremo inferior del
recubrimiento se sujeta en un travesaño de material aislante, sobre
el cual se apoya el extremo inferior de un muelle de compresión. El
extremo superior de este muelle se apoya en un electrodo unido, de
forma eléctricamente conductiva, con la segunda toma de corriente.
Entre los dos electrodos se disponen varios bloques de varistores
cilíndricos dispuestos en forma de columna. Mediante el muelle se
produce una fuerza que actúa en el recubrimiento y el travesaño en
dirección axial de la columna, que pone los varistores en contacto
eléctrico entre sí y con los dos electrodos. Entre los varistores
se pueden colocar placas eléctricamente conductivas, que sirven para
la salida de calor desde el descargador y para una buena
conductividad eléctrica entre los varistores individuales.
El documento
US-A-4.899.248 describe un
descargador de sobretensión con una pluralidad de módulos que
presentan un comportamiento de corriente-tensión no
lineal, que se disponen con forma de columna en una cubierta. Cada
módulo comprende varios bloques de varistores, que se unen, mediante
elementos de transmisión de la corriente dispuestos intercalados y
en los extremos y dos placas de apoyo elásticas dispuestas en los
extremos, de forma eléctricamente conductiva con dos tomas de
corriente del módulo. La presión de contacto se forma mediante
carretes de un plástico reforzado con fibra de vidrio conducido
alrededor de una parte de las tomas de corriente y los varistores,
los elementos de transmisión de la corriente y las placas de
apoyo.
En otro descargador de sobretensión descrito en
el documento US-A-5.912.611, se
sujetan bloques de varistores cilíndricos dispuestos en una especie
de columna por un extremo mediante dos placas de presión rígidas y
electrodos de extremos y se comprimen mediante barras de fibra de
vidrio en sentido longitudinal. Mediante un medio de inclinación
dispuesto en el pie de la columna se logra que grandes fuerzas de
flexión solamente transmitan un pequeño momento de flexión a los
varistores.
En el descargador de sobretensión descrito en el
documento DE 19545505 C1 para dispositivos de baja tensión hay un
varistor unido, con conducción de calor, con un dispositivo de
desconexión térmico con una cinta fusible y un interruptor térmico
con aleación fundible eutéctica, que, con un calentamiento
inaceptable del varistor, provoca la separación del disyuntor
térmico y provoca, por la fuerza de resorte, un aviso de avería. La
cinta fusible, resistente a corriente momentánea, se dispone, con
sitios de rotura controlada, en el interior de una cubierta del
fusible, y se funde en un caso de activación, por lo que anula la
fijación del avisador de averías en el interior de la cubierta del
fusible. El disyuntor térmico dispuesto en el exterior de la
cubierta del fusible se compone de un alambre indicador de color,
que mantiene el avisador de averías en la posición "sin
aviso", y cuando se funde la cinta fusible, se separa o se funde
por la corriente de cortocircuito. Este descargador de sobretensión
es relativamente complejo de fabricar.
La invención, como se define en la
reivindicación 1, resuelve el objetivo de producir un descargador de
sobretensión del tipo que se ha mencionado al principio, que se
puede fabricar de manera sencilla y económica, y que aun así se
define por características de funcionamiento excelentes.
En el descargador de sobretensión de acuerdo con
la invención, el varistor contiene una pieza activa no metalizada y
dos elementos de contacto elásticos presionados sobre los lados
frontales de la pieza activa con formación de contacto eléctrico,
que preferiblemente están formados de grafito. Debido a estas
medidas, se consigue una buena conducción de corriente, con una
densidad de corriente considerablemente uniforme, desde la pieza
activa a los elementos de contacto rígidos generadores de presión de
contacto, que se unen con las tomas de corriente del descargador de
sobretensión de forma eléctricamente conductiva. Incluso si las
superficies frontales de la pieza activa no se sitúan completamente
planas entre sí, sino ligeramente flexionadas cóncavas o convexas o
con un ligero ángulo entre sí, siempre se consigue un excelente
funcionamiento.
En determinadas realizaciones del descargador de
sobretensión es suficiente que la pieza activa no esté pasivada en
el borde.
Se consigue una gran estabilidad a largo plazo
del descargador de sobretensión, si la pieza activa del varistor
está pasivada en el borde, como se puede hacer mediante un
aislamiento eléctrico de vidrio o barniz epoxi aplicado sobre el
borde del varistor o mediante un anillo de goma o de silicona
encajado sobre el borde del varistor. Si la pasivación comprende un
anillo y si el anillo es más alto que la pieza activa y/o el anillo
presenta un perfil marcado, al mismo tiempo se puede usar para la
colocación de los elementos de contacto elásticos.
Si el descargador de sobretensión de acuerdo con
la invención presenta un interruptor producido por una unión de
fusión y un dispositivo de aviso de avería sometido, con el
interruptor cerrado, a tensión de polarización, y visible con el
interruptor abierto, se aconseja moldear la unión de fusión en un
elemento del interruptor con forma de disco presionado, con
formación de presión de contacto, sobre uno de los dos elemento de
contacto elásticos del varistor, ya que entonces se garantiza un
buen paso de calor desde el varistor a la unión de fusión, y por
tanto, también una activación segura del interruptor.
Una producción particularmente económica de un
descargador de sobretensión de acuerdo con la invención se puede
conseguir si la cubierta del descargador tiene principalmente
simetría axial y comprende dos partes de la cubierta unidas entre
sí con cierre de presión, con formación de la presión de contacto y
la tensión de polarización, en las cuales se forman, en la primera,
una abertura para la primera toma de corriente y una pieza del
dispositivo de aviso de avería que contiene una superficie de
señalización, y en la segunda, una abertura para la segunda toma de
corriente. Durante la fabricación de este descargador solamente se
introducen piezas preformadas, como un armazón del enchufe o una
pieza que contiene este armazón del enchufe, un dispositivo de
aviso de avería y un interruptor polarizado, uno de los elemento de
contacto elásticos, la pieza activa, otro de los elementos de
contacto elásticos, un elemento de transmisión de la corriente que
puede estar unido con este elemento de contacto, y un muelle de
compresión que genera la presión de contacto en una parte de la
cubierta principalmente tubular, y las piezas introducidas se fijan,
con formación de presión de contacto, mediante el encaje de una
parte de la cubierta con forma de cubeta que contiene un segundo
armazón del enchufe.
Por tanto, el descargador de sobretensión
producido de tal modo se puede fabricar muy rápidamente y con medios
muy sencillos, particularmente también localmente.
A continuación se describe la invención mediante
ejemplos de realización. Se muestra:
En la Fig. 1 una vista del corte transversal de
un descargador de sobretensión para baja tensión con un interruptor
con un disyuntor térmico puntiforme, y
En la Fig. 2 un disyuntor con un disyuntor
térmico anular para el descargador de sobretensión de acuerdo con
la Fig. 1.
En las Figuras se indican las partes iguales con
las mismas referencias. La Fig. 1 muestra un corte transversal por
un descargador de sobretensión con una cubierta del descargador de
dos piezas, principalmente de simetría axial, de plástico, como
preferiblemente una poliamida estabilizada frente a fotooxidación,
reforzada mecánicamente. Un reforzado adecuado se puede conseguir
depositando material de relleno, preferiblemente en forma de esferas
de vidrio. En una parte de la cubierta 2 principalmente tubular se
moldea una escotadura interna 18 para la introducción de un
dispositivo de bloqueo por encaje 1a de una parte de la cubierta 1
realizada como capuchón de aislamiento, que por un lado se une
firmemente con una toma de corriente metálica 16 y por otro lado por
un anillo de junta 9, realizado como una junta tórica, con la parte
de la cubierta 2 de manera impermeable a agua. Un elemento de
transmisión de la corriente 7 principalmente con forma de disco está
en unión de presión, de forma eléctricamente conductiva, mediante
un muelle de compresión 4 metálico, que conduce corriente eléctrica,
con el contacto de la toma de corriente 16. El muelle de compresión
4 ejerce, sobre el elemento de transmisión de la corriente 7, una
fuerza que se puede predeterminar de, por ejemplo, 200 N; se
puentea, para cortocircuitar su inducción, en el lado externo
mediante elementos de cortocircuito 4a flexibles de cobre
galvanizado.
Un apoyo 19 realizado como un hombro interno
anular en la parte de la cubierta 2 posibilita una disposición en
el borde de un elemento de transmisión de la corriente 8 realizado
principalmente con forma de disco de un interruptor, que se une
fuertemente mediante una unión de fusión 15 central, puntiforme o
cilíndrica, preferiblemente una soldadura de plata, con una
temperatura de fusión que se puede predeterminar en un intervalo de
temperaturas de típicamente 140ºC-300ºC, por
ejemplo, de 180ºC, con una pieza del interruptor realizada como un
tornillo prisionero 8a que conduce corriente. El tornillo 8a se
enrosca en un orificio roscado 17a de una toma de corriente 17, y
por tanto, se une eléctricamente con el mismo. En vez de este
contacto roscado también se puede proporcionar un contacto fijo, de
una pieza, eléctricamente conductivo (no representado). En el
interior de la parte de la cubierta 2 se dispone, entre el
interruptor y la toma de corriente 17, un dispositivo de aviso de
avería 3 eléctricamente aislante, de simetría rotativa, con una
superficie de señalización 3a externa, preferiblemente con un
material fosforescente y/o fluorescente, para que sea posible un
claro reconocimiento de fallo también con condiciones de
visibilidad reducidas. Este dispositivo de aviso de avería, en
funcionamiento del descargador de sobretensión, por un lado se
sitúa en el borde con un reborde en el elemento de transmisión de la
corriente 8 del interruptor; por otro lado, mediante un anillo de
junta 10 impermeable a agua, realizado como una junta tórica, es
contiguo a un extremo de la parte de la cubierta 2 y al contacto de
la toma de corriente 17. En una escotadura del dispositivo de aviso
de avería 3 se dispone un muelle de compresión 5 con menor fuerza
de resorte que el muelle de compresión 4, por ejemplo, de 50 N. Este
muelle de compresión se apoya por un lado en el dispositivo de
aviso de avería 3 y por otro lado en la pieza 8 del interruptor.
El elemento de transmisión de la corriente 7 se
une con presión, eléctricamente conductiva, mediante una superficie
estriada y un elemento de contacto 13 elástico, realizado
preferiblemente como un disco de grafito, con una superficie
frontal 12a de una pieza activa 12 con forma de disco de un
varistor. El elemento de transmisión de la corriente 8 está en
unión de presión eléctricamente conductiva, mediante una superficie
estriada y un elemento de contacto 13 elástico realizado también
como un disco de grafito, con una superficie frontal 12b de la
pieza activa 12. El muelle de compresión 4 presiona la pieza activa
del varistor mediante el elemento de transmisión de la corriente 7
contra el apoyo 19 en la parte de la cubierta 2. Las superficies de
contacto estriadas de los elementos de transmisión de la corriente
7, 8 provocan una transferencia de fuerza uniforme sobre los
elementos de contacto elásticos 11, 13 y un buen paso de calor desde
la pieza activa 12 al elemento de transmisión de la corriente 8 del
interruptor. El elemento de transmisión 7, en el centro de su
superficie estriada, se une fuertemente con el elemento de contacto
11 elástico mediante una gota 14 de un pegamento instantáneo.
La pieza activa 12 que se compone
preferiblemente de un óxido de metal, particularmente basado en
óxido de cinc, no está metalizada en sus superficies frontales 12a,
12b. El borde está recubierto o revestido de un medio de pasivación
dieléctrico, como un aislamiento eléctrico de vidrio o barniz epoxi,
o un anillo 6, preferiblemente de un elastómero dieléctrico, como
particularmente silicona. El anillo 6 es ligeramente más alto que la
pieza activa 12 del varistor, de manera que al mismo tiempo forma
un medio de centrado para los elementos de contacto 11, 13
elásticos y la pieza activa 12.
Con un funcionamiento normal, el descargador de
sobretensión tiene una resistencia elevada. Con sobretensiones
peligrosas, producidas, por ejemplo, por descargas atmosféricas o
procesos de conmutación, la resistencia eléctrica del varistor
disminuye mientras la tensión eléctrica aumenta, y la limita. Si la
temperatura del varistor aumenta debido a sobrecarga y se alcanza
la temperatura de fusión de la unión de fusión 15, se abre la unión
de fusión. El muelle de compresión 5 presiona entonces el
dispositivo de aviso de avería 3, junto con el contacto de la toma
de corriente 17, en dirección de una flecha 21 hacia la derecha
hasta que el reborde del lado del borde del dispositivo de aviso de
avería 3, que antes estaba contiguo a la pieza 8 del interruptor,
se sitúa contiguo a una superficie de base o en un apoyo 20 de la
parte de la cubierta 2. De este modo se interrumpe una corriente
indeseadamente elevada por el varistor y la superficie de
señalización 3a del dispositivo 3 se hace visible en el exterior de
la parte de la cubierta 2 (no representado). Esta división de la
corriente conduce a un estado permanente, definido, en el que no
pueden presentarse tomas libres ni daños por fallos después de la
división. El descargador de sobretensión se puede montar en
cualquier posición en una instalación que se tiene que proteger
eléctricamente, en la que al menos uno de los dos contactos de la
toma de corriente 16, 17 se tiene que unir de manera flexible.
La Fig. 2 muestra el elemento de transmisión de
la corriente 8 del interruptor con una unión de fusión 15a anular
dispuesta alrededor de su centro, en vez de una puntiforme 15 de
acuerdo con la Fig. 1. El interruptor provisto de esta unión de
fusión tiene la ventaja de una posibilidad de un ajuste más exacto
de la división de la corriente, ya que la zona de fusión 15a no se
une directamente con el tornillo prisionero 8a que actúa como
disipador de calor.
Se entiende que el descargador de sobretensión
también puede estar provisto de varios varistores 12 (no
representado). Sus superficies frontales 12a, 12b también pueden
ser convexas o cóncavas en vez de paralelas (no representado). Los
elemento de contacto 11, 13 elásticos y las superficies frontales
12a, 12b no metalizadas posibilitan, respectivamente, un buen
contacto eléctrico.
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
1, 2 \+ partes de la cubierta\cr 1a \+ dispositivo de bloqueo por
encaje\cr 3 \+ dispositivo de aviso de avería\cr 3a \+ superficie
de señalización\cr 4, 5 \+ muelles de compresión\cr 4a \+
elementos de cortocircuito\cr 6 \+ anillo\cr 7, 8 \+ elementos de
transmisión de la corriente\cr 8a \+ tornillo prisionero\cr 9, 10
\+ anillos de junta\cr 11, 13 \+ elementos de contacto elásticos\cr
12 \+ pieza activa\cr 12a, 12b \+ superficies frontales\cr 14 \+
gota\cr 15, 15a \+ uniones de fusión\cr 16, 17 \+ tomas de
corriente\cr 17a \+ orificio roscado\cr 18 \+ escotadura\cr 19,
20 \+ apoyo\cr 21 \+
flecha\cr}
Claims (16)
1. Un descargador de sobretensión con
una cubierta del descargador, dos tomas de corriente (16, 17) que
salen de la cubierta del descargador, un varistor con forma de disco
dispuesto en la cubierta del descargador y dos elementos de
transmisión de la corriente (7, 8), que respectivamente entran en
contacto eléctrico con uno de los dos sitios de contacto del
varistor y que se unen respectivamente eléctricamente con una de
las dos tomas de corriente (16, 17), donde los dos elementos de
transmisión de la corriente (7, 8) son elementos de contacto
rígidos generadores de presión de contacto, caracterizado
porque el varistor contiene una pieza activa (12) no metalizada con
superficies frontales (12a, 12b) no metalizadas y dos elementos de
contacto elásticos (11, 13) que se presionan, por los elementos de
transmisión de la corriente rígidos (7, 8), con formación de
contacto eléctrico, sobre las superficies frontales no metalizadas
(12a, 12b) de la pieza activa (12).
2. El descargador de sobretensión de
acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque al
menos uno de los dos elementos de contacto (11, 13) es un disco de
grafito.
3. El descargador de sobretensión de
acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado
porque la pieza activa (12) no está pasivada.
4. El descargador de sobretensión de
acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado
porque la pieza activa (12) está pasivada en el lado del borde.
5. El descargador de sobretensión de
acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la
pieza activa (12) comprende, en el borde, un anillo (6).
6. El descargador de sobretensión de
acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el
anillo (6) es más alto que la pieza activa (12), de tal manera que
forma un límite en el lado del borde para la colocación de los
elementos de contacto (11, 13).
7. El descargador de sobretensión de
acuerdo con una de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado
porque el anillo (6) está formado por un elastómero dieléctrico,
particularmente una silicona.
8. El descargador de sobretensión de
acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado
por un interruptor, dispuesto en la unión eléctrica entre el primero
(13) de los dos elementos de contacto (11, 13) y la primera (17) de
las dos tomas de corriente (16, 17) y realizado como unión de fusión
(15, 15a), y un dispositivo de aviso de avería (3) sometida a
tensión de polarización con el interruptor cerrado y visible con el
interruptor abierto.
9. El descargador de sobretensión de
acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque la
unión de fusión (15, 15a) se moldea en el primero (8), realizado
con forma de disco, de los dos elementos de transmisión de la
corriente (7, 8).
10. El descargador de sobretensión de
acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el
primer elemento de transmisión de la corriente (8) se presiona con
una superficie estriada sobre el primer elemento de contacto
(13).
11. El descargador de sobretensión de
acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 10, caracterizado
porque la unión de fusión (15, 15a) es puntiforme o anular.
12. El descargador de sobretensión de
acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado
porque la cubierta del descargador tiene principalmente simetría
axial y comprende dos partes de la cubierta (1, 2), unidas entre sí
con cierre de presión, con formación de la presión de contacto y la
tensión de polarización, en las cuales, en una primera (2) se
moldea una abertura para la primera toma de corriente (17) y una
pieza del dispositivo de aviso de avería (3) que contiene una
superficie de señalización (3a), y en una segunda (1), una abertura
para la segunda toma de corriente (16).
13. El descargador de sobretensión de
acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque las
dos partes de la cubierta (11, 13) encajan entre sí.
14. El descargador de sobretensión de
acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque la
tensión de polarización se genera por un primer muelle de
compresión (5) apoyado entre el elemento de transmisión de la
corriente (8) con forma de disco y el dispositivo de aviso de avería
(3), y la presión de contacto por un segundo muelle de compresión
(4) que actúa sobre el segundo elemento de contacto (11).
15. El descargador de sobretensión de
acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque el
segundo muelle de compresión (4) se puentea por elementos de
cortocircuito (4a) flexibles.
16. El descargador de sobretensión de
acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 15,
caracterizado porque la cubierta del descargador se compone
de una poliamida estabilizada frente a fotooxidación, mecánicamente
reforzada.
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