CN101563819B - 能插塞的过电压放电器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能插塞的过电压放电器，该过电压放电器具有用于容纳放电器元件的壳体，该放电器元件通过导电的连接件与穿过壳体底部的插塞触头连接，其中在放电器元件的连接端和配属的连接件之间构成有热作用的、处于弹簧预紧下的钎焊接触部位，所述过电压放电器还具有作用在钎焊接触部位上的、传递预紧力的分离支架和状态指示器。按照本发明，所述导电的连接件之一包括切换舌片，该切换舌片的切换舌片端部过渡到钎焊接触部位中。切换舌片还具有电流敏感的额定分离部位，其中该额定分离部位构成在预紧力作用的区域内。
Description
技术领域
本发明涉及一种能插塞的过电压放电器，该过电压放电器具有用于容纳放电器元件的壳体，该放电器元件通过导电的连接件与穿过壳体底部的插塞触头连接，其中在放电器元件的连接端和配属的连接件之间构成有热作用的、处于弹簧预紧下的钎焊接触部位，该过电压放电器还具有作用在钎焊接触部位上的、传递预紧力的分离支架和状态指示器。
背景技术
对于不同的要求和电网构型，在过电压放电器的结构方面的不同的布线措施是必需的，这些布线措施必须满足相应应用的特殊性。
在低压电网中，在不同的设施接口处使用根据闪电保护理念的闪电电流和过电压放电器。这些相配的和协调的单元便控制所有形式的瞬时过电压直至在直接的闪电放电时的能量较富足的要求。
通过相应的具有外导体或引导电压的导线的过电压放电器和中性导体或局部大地的、与电网构型协调的连接，得到与相应电网形式相协调的保护理念，该保护理念不仅关于最佳的保护作用而且关于故障安全性而设计。用于低压电网的各种布线在DIN VDE 0100部分534中阐述。
对于TT系统的布线，使用所谓的3+1电路，其中相对中性导体布设有三根引导电压的外导体，而在中性导体和接地(PE/保护导体系统)之间设有另一个所谓的N/PE放电器。
在由闪电决定的过电压的情况下，电网放电器和N/PE放电器响应，使得由此得到的闪电电流分配到系统提供的引线上。通常，这是相对于接地的外导体。因此，闪电电流大致均匀地分配到外导体上，而总电流从外导体通过相对接地的N/PE放电器流出。这就是说，N/PE放电器须根据总电流设计，而在外导体中的放电器仅对于相应的分电流设计。
由于这些主要涉及N/PE放电器的多倍的负荷情况，不能排除该放电器在接通状态下、亦即在其执行保护功能的情况下被过载。
开始的过载首先以升温的形式被觉察到。这里，放电器处于如下一种状态下，它在一定时间内没有连续损害地度过该状态。如果超过该时间或温度达到火灾危险可能开始的值，则提出，进行限定的断开，更确切地说，特别是在放电器的室内应用时。
作为强负荷的结果，放电器能被机械地破坏，因为首先仅引导电流的部件在几分之一秒内升温。在此，连接线可能会烧红，放电器壳体由此最终会被热作用破坏或者甚至由于产生的电弧而爆破。
为了排除对于所述负荷情况的连续故障，与N/PE放电器的应用情况或破坏行为协调的保护装置是必需的，该保护装置在过载时分离放电器的引导电流的部件并保证相对于出现的电压的可靠的电分离。
例如，这里使用所谓的通常包括钎焊部位的热分离装置。在超过焊料的熔化温度时，接触连接被打开。
按照现有技术，目前使用气体放电式放电器或火花隙作为N/PE放电器。这具有这样的优点，即对于正常的运行状态与应用在外导体的侧面上的压敏电阻放电器相比能达到大的绝缘电阻。
对于气体放电式放电器已知很多解决方案，它们具有热触发并跨接放电器的短路弓形线。然而，这种状态在N/PE放电器情况下在低压电网中出于安全技术的原因是不被期待的。
发明内容
由前述内容出发，本发明的目的在于，提供一种改进的能插塞的过电压放电器，该过电压放电器具有用于容纳放电器元件的壳体，该放电器元件通过导电的连接件与穿过壳体底部的插塞触头连接，其中该放电器在适度的以及强烈的过载情况下都保证有效的和限定的断开。
本发明实现一种能插塞的过电压放电器，具有用于容纳放电器元件的壳体，该放电器元件通过导电的第一和第二连接件与穿过壳体底部的插塞触头连接，其中在放电器元件的连接端和第一连接件之间构成有热作用的、处于弹簧预紧下的钎焊接触部位，所述过电压放电器还具有作用在钎焊接触部位上的、传递弹簧预紧力的分离支架以及具有状态指示器，其特征在于：所述导电的第一连接件包括切换舌片，该切换舌片的切换舌片端部过渡到钎焊接触部位中，切换舌片具有电流敏感的额定分离部位或者具有电流敏感的特性，该额定分离部位或电流敏感性至少在预紧力作用的区域内构成或存在。
按本发明，导电的连接件之一构造成，使其包括一个切换舌片或者过渡成这样的切换舌片，该切换舌片的切换舌片端部具有钎焊接触部位。
此外，切换舌片例如由于额定断裂部位是电流敏感的，其中该额定断裂部位在本身公知的分离支架的预紧力作用的区域内构成。
另外，按照本发明设有在钎焊接触部位和放电器元件之间设置的能导电和传热的联接板，该联接板具有钎焊突出部。
切换舌片的切换舌片端部具有这样的横截面形状，该横截面形状适合于在分离方向上部分地包围钎焊突出部，使得仅仅限定的、相当少的焊料量被容纳，但钎焊连接可靠。
联接板的钎焊突出部构成为连接销，而切换舌片端部构成为与此互补的壳、沟槽或月牙凹(Hohlkehle)。
按照本发明，在分离支架上形成或设有鼻状支撑体，该支撑体的自由端部在切换舌片的额定断裂部位的区域内与该切换舌片机械接触。
在分离情况下，鼻状支撑体运动到分离部位中并在此抑制可能产生的电弧。
分离支架也通过销支承结构能摆动地引导在壳体中。
联接板在其与钎焊突出部相对的侧面上具有这样的表面廓形，该表面廓形与放电器元件的相应的接触面互补，使得在这些部件之间保证可靠而简单的机械和电连接。
通过选择联接板的几何和/或材料，能调整钎焊接触部位的热响应性能，也就是说，有针对性地影响从放电器元件内部到热监控部位或钎焊部位上的热流密度。该影响使得可以根据安装情形和电网条件以及根据所用放电器元件的功率来设计分离装置的灵敏度或惯性。
至少所述带有切换舌片的导电连接件由唯一一个冲裁-压制件制成。该冲裁-压制件也具有配属的、穿过壳体底部的插塞触头。
在切换舌片的区域内还可集成一个张紧弹簧，该张紧弹簧由弹簧卡箍或双金属条或记忆金属条构成。
另外的导电连接件优选同样制成带有插塞触头的冲裁-压制件，其中该连接件具有大面积的接触区域，该接触区域与放电器元件的相应的接触面处于力锁合。
该另外的导电连接件具有弹簧的特性并支撑在壳体的壁部上。为了保证相对于放电器元件的均匀的接触压力，至少在壳体的具有支撑功能的区域内设有加强肋或类似的设计结构。
放电器元件优选构成为带有对置的形成造型的(strukturieren)接触面的气体放电器，其中这些接触面例如具有凹形形状。
在这种情况下，联接板在其与钎焊突出部相对的面上构成为凸形的。
按照本发明的过电压放电器优选应用在用于在低压设备的中性导体和地线系统之间的设施的过电压保护装置中，其中本发明的基本原理也可转移到过电压放电器的其他应用上。
如前所述，本发明的重要特征在于，将作为热监控结构的钎焊接触和具有适当特性的额定分离部位的组合在放电器脉冲电流路径中构造成附加的电流监控结构或电流断开结构。
在此钎焊接触部位监控在适度的过载时通过触头传递到连接端上的热量，并且升温一使所应用的焊料熔化，就断开处于预紧下的切换舌片。
而电流监控结构则考虑放电器在由于脉冲电流的过载时的特殊的性能。在这种情况下，钎焊监控结构将会过于迟钝并且不会产生足够的保护功能。通过相应设计的输入线路，即输入导体的横截面的特别的构造和/或造型，类似于熔断保险丝，保证分离装置能设计成足够灵敏的和具有相应的断开能力。
组合的分离单元构建成紧凑的并由唯一一个元件构成，该元件由输入线路、额定分离部位和钎焊接触部位或钎焊开关组成，钎焊开关直接位于待监控的构件上，在当前情况下优选直接位于气体放电火花隙上。
附图说明
根据实施例以及参照附图更详细地阐述本发明。
图1示出能插塞的过电压放电器的视图，其中保护盖取下并由此能看出内部结构；
图2示出按照图1的细节，其中在通过分离支架的鼻状支撑体的预紧力作用区域内带有切换舌片、焊接接触部位和额定断裂部位。
具体实施方式
按照根据图1的视图，过电压放电器包括壳体1。在壳体1上存在用于状态指示器的视面1a，其中成形部1b构成用于该状态指示器的止挡。
该状态指示器2d同样形成在分离支架2上，该分离支架2包括鼻状的支撑体2b。
如图1所示，整个装置在露出插塞触头4b和6b的情况下被一个盖子包围，该盖子具有与视面1a相应的观察窗。
插塞触头4b和6b用于在下部件(未示出)中接触，在该下部件上引入外连接端的导线。
这两个外部的插塞触头4b和6b通入壳体1的内部并在那里在两侧接触放电器元件5。
按照该实施例，两个接触件/连接件4和6由主要是弹性的、但传导能力好的材料例如铜-铍单件式地制成为冲裁件、拉延件或压制件，在它们的端部或压制部上接触弹簧分别形成插塞触头4b和6b。此外，接触弓6a存在于这样的连接件上，该连接件在其端侧上建立到放电器元件5的电连接。
连接件或接触件之一构成为组合的分离装置。该连接件包括一个在中间压出的轨道4，该轨道的压出部4c形成至放电器元件5的线路输入部并同时形成切换舌片。
在切换舌片的端部上存在钎焊接触部位4d，该钎焊接触部位在放电器元件5的合适的负荷时在该放电器元件的触头5a上通过热传递而熔化，并以切换舌片4c的切换运动引起隔开距离的断开。
切换舌片4c的切换运动由弹簧预紧得到，该弹簧预紧间接地通过分离支架2将预紧施加到压出部或切换舌片4c上并因而施加到钎焊接触部位4d上。
通过分离支架2的旋转运动，被分离的切换舌片4c在大的打开路径上执行相应快速的切换运动，并因而在放电器元件5和由切换舌片4c形成的线路输入部之间建立可靠的分离。
同时，由分离支架2执行的旋转运动在旋转运动的终端位置1b在观察窗1a中显示，从而分离支架2的该切换位置依据其显示面2d作为触发状态向外是可见的。弹簧3的端部在一侧固定在连接件的固定点4a中，而在另一侧固定在分离支架2上的固定点2c中。
对于在强烈过载时中断电流回路，通过压出部形成的切换舌片4c这样起作用，即对此必需的电流敏感的额定分离部位4e位于通过它形成的连接线路中。切换运动的这里进行的机理与在钎焊分离情况下的相同，从而视觉状态识别在这里是有效的。分离部位/额定断裂部位4e位于下方三分之一处并且不直接地位于切换舌片4c的端部上。
在分离运动时，分离支架2通过其作为分离的结果执行的旋转运动移动到分离部位之间，从而可能产生的切换电弧在其产生后立即被有效地中断。这是可能的，因为分离支架2以其形成的鼻状支撑体2b直接地定位在电流敏感的额定断裂部位4e上方，压到该额定断裂部位上并在其分离时运动到间隙中。
如上所示，用于切换舌片4c的预紧通过弹簧3产生，该弹簧在接触件的上端4a处具有它的一个固定点。由弹簧产生的张力便在作用点2c处作用到分离支架2上，该张力又作用到分离支架2的旋转支承件2a上并能实现所希望的旋转运动。
弹簧预紧力因而通过分离支架2作用到切换舌片4c，并由此一方面作用到钎焊接触部位4d上以及另一方面作用到电流敏感的额定断裂部位4e上。该预紧的附加的支持以这样的方式是可能的，即一张紧弹簧集成到压出部中，该张紧弹簧例如可包括弹簧卡箍或者优选包括双金属条或记忆金属条。该金属或金属组合体选择成，使得能呈现至少两个稳定的、与温度有关的位置或成形部。按照本发明，这样利用该效应，即切换舌片随着温度的升高沿切换方向获得增大的压力并由此与弹簧力相加地使预紧增大，这积极地影响切换过程和切换速度。该用于产生预紧的组合附加地提高了触发切换过程的可靠性，从而对于所提到的系统之一失效或仅仅受限制地起作用的情况存在冗余度或紧急运行特性。
将切换舌片4c与放电器元件5连接的钎焊接触部位设计和调整成，使得分离可靠地并且在仍未预见或者给出由于过热的放电器元件5引起的热损坏的时刻进行。这一点通过焊料的选择确定，其中所述的机械预紧提供重要的份量。此外，在钎焊部位4f上的焊料量和在钎焊接触部位上的热量分布得到优化。
钎焊接触部位4d成形为，使其仅容纳有限量的焊料。为此，切换舌片4c的端部构成为窄的和月牙凹的。为了实现最佳的热量分布，仅将导热能力好的金属或金属合金或涂层至少应用在钎焊接触部位的区域内。
另外的连接件或另外的接触件6成形为，使其通过在用于容纳构件的壳体或壳体半部1内的支撑结构8将接触压力通过弓形件6a施加到放电器元件5的接触面5b上。这些支撑结构8由例如同时增大壳体半部1的强度的筋构成，从而也通过壳体的相应的强度保证连续的接触压力。
通过在支承的壳体半部1中的支撑结构或筋8引导两个接触件或连接件4、6，并将它们保持在它们的位置中。同时，内部的筋或成形部在确定的区域内对接触件起绝缘作用。
按照本发明的联接板7使得可以通过其材料选择和几何设计有针对性地影响从火花隙/GDT的内部到热监控部位(钎焊接触部位)上的热流密度。
该影响使得可以根据安装情形和电网条件以及根据所用火花隙/GDT的功率来调节分离装置的灵敏度、即响应性能。
因此，原则上可以通过导热性差的材料例如铁或者不利的、以横截面小的细长导体形式的几何设计来构造相对不敏感的热分离装置。该措施使得在所述情况下热流密度减小并且由此在钎焊接触部位上达到熔化温度的时间增长。
在相反的情况下，可以通过为联接板7使用传导能力很好的材料以及通过横截面大、长度短的相应的几何设计来提高热流密度，结果分离装置较快地响应。
图2示出切换舌片4c的热敏感/电流敏感的区域。这里，也可看出形成切换舌片4c的月牙凹轮廓。
在分离支架2的鼻状支撑体2b支撑在切换舌片4c上的区域内，一钻孔构成为电流敏感的额定断裂部位4e。
该钻孔穿过月牙凹轮廓的底部，而该轮廓的侧面部分或侧边至少绝大部分保留。由此产生横截面的减小，该减小部在分离支架的预紧的影响下在加热阶段就已弯折并因而有利于分离以及通过分离支架2的电弧熄灭。
切换舌片4c的末梢的端部由月牙凹形的端部件4d(钎焊接触部位)构成，该端部件沿分离方向形锁合地包围向外引导的以连接销形式的钎焊突出部5a，使得切换舌片4c的切换运动在焊料熔化时朝向分离支架2的预紧方向进行。
这些部件形成分离装置的热敏感的区域，即对放电器5的升温有所反应的那个区域。
端部件4d在利用熔融焊料4f的情况下与钎焊突出部相钎焊，其中在钎焊突出部5a上的焊料量受到限制。
如果由于放电器5的电流负荷而使带有钎焊突出部5a的联接板7升温，则由于较小的质量，切换舌片4c的偏转的区域几乎获得与钎焊接触部位本身相同的升温。由此液态的熔融焊料附加地被钎焊接触部位通过毛细作用抽吸，使得保证切换舌片4c的突然触发，而不形成由焊料形成的桥。
Claims (24)
1.能插塞的过电压放电器，具有用于容纳放电器元件(5)的壳体(1)，该放电器元件通过导电的第一和第二连接件(4、6)与穿过壳体底部的插塞触头(4b、6b)连接，其中在放电器元件(5)的连接端和第一连接件(4)之间构成有热作用的、处于弹簧预紧下的钎焊接触部位，所述过电压放电器还具有作用在钎焊接触部位上的、传递弹簧预紧力的分离支架(2)以及具有状态指示器(2d)，其特征在于：所述导电的第一连接件(4)包括切换舌片(4c)，该切换舌片的切换舌片端部过渡到钎焊接触部位(4d)中，切换舌片(4c)具有电流敏感的额定分离部位(4e)或者具有电流敏感的特性，该额定分离部位或电流敏感性(4e)至少在预紧力作用的区域内构成或存在。
2.根据权利要求1所述的放电器，其特征在于：设有在钎焊接触部位(4d)和放电器元件(5)之间设置的能导电和传热的联接板(7)，该联接板具有钎焊突出部(5a)。
3.根据权利要求2所述的放电器，其特征在于：切换舌片端部的横截面形状适合于在切换舌片(4c)与放电器元件(5)分离的分离方向上部分地包围钎焊突出部(5a)。
4.根据权利要求2所述的放电器，其特征在于：所述钎焊突出部(5a)构成为连接销，而所述切换舌片端部构成为壳。
5.根据权利要求2所述的放电器，其特征在于：所述钎焊突出部(5a)构成为连接销，而所述切换舌片端部构成为沟槽。
6.根据权利要求2所述的放电器，其特征在于：所述钎焊突出部(5a)构成为连接销，而所述切换舌片端部构成为月牙凹。
7.根据权利要求3所述的放电器，其特征在于：所述钎焊突出部(5a)构成为连接销，而所述切换舌片端部构成为壳。
8.根据权利要求3所述的放电器，其特征在于：所述钎焊突出部(5a)构成为连接销，而所述切换舌片端部构成为沟槽。
9.根据权利要求3所述的放电器，其特征在于：所述钎焊突出部(5a)构成为连接销，而所述切换舌片端部构成为月牙凹。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的放电器，其特征在于：在分离支架(2)上形成或设置鼻状的支撑体(2b)，该支撑体的自由端部在切换舌片(4c)的额定分离部位(4e)的区域内与该切换舌片机械接触。
11.根据权利要求10所述的放电器，其特征在于：在切换舌片(4c)与放电器元件(5)分离的分离情况下，所述鼻状的支撑体(2b)运动到额定分离部位(4e)中并抑制可能的电弧。
12.根据权利要求1至9中任一项所述的放电器，其特征在于：所述分离支架(2)能摆动地支承在壳体中。
13.根据权利要求2至9中任一项所述的放电器，其特征在于：所述联接板(7)在其与钎焊突出部(5a)相对的侧面上具有的表面廓形与放电器元件(5)的相应的接触面互补。
14.根据权利要求2所述的放电器，其特征在于：通过选择所述联接板(7)的几何形状和/或材料能调整钎焊接触部位的热响应性能。
15.根据权利要求13所述的放电器，其特征在于：通过选择所述联接板(7)的几何形状和/或材料能调整钎焊接触部位的热响应性能。
16.根据权利要求1至9中任一项所述的放电器，其特征在于：至少所述带有切换舌片(4c)的导电的第一连接件(4)由唯一一个冲裁-压制件制成。
17.根据权利要求16所述的放电器，其特征在于：所述冲裁-压制件具有配属的所述插塞触头(4b)。
18.根据权利要求1至9中任一项所述的放电器，其特征在于：作为弹簧预紧力的附加的支持，在配属于第一连接件(4)的切换舌片(4c)的区域内集成张紧弹簧，该张紧弹簧由弹簧卡箍或双金属条或记忆金属条构成。
19.根据权利要求1至9中任一项所述的放电器，其特征在于：导电的第二连接件(6)由带有所述插塞触头(6b)的冲裁-压制件构成，该第二连接件(6)具有大面积的接触区域，该接触区域与放电器元件(5)的相应的接触面处于力锁合。
20.根据权利要求19所述的放电器，其特征在于：所述导电的第二连接件(6)具有弹簧的特性并支撑在壳体(1)的壁部上。
21.根据权利要求20所述的放电器，其特征在于：至少在壳体(1)的具有用于支撑所述导电的第二连接件(6)的支撑功能的区域内设有加强肋(8)。
22.根据权利要求1至9中任一项所述的放电器，其特征在于：所述放电器元件(5)是气体放电器，其带有对置的形成造型的接触面。
23.根据权利要求22所述的放电器，其特征在于：所述接触面(5b)具有凹形的形状。
24.根据权利要求2所述的放电器，其特征在于：所述联接板(7)在其与钎焊突出部相对的面上构成为凸形的。
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