CN102237162B - 包括具有极点形成突起部的电极的压敏电阻以及包括所述压敏电阻的避雷器 - Google Patents

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    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors
    • H01C7/126—Means for protecting against excessive pressure or for disconnecting in case of failure

Abstract

本发明提供一种压敏电阻(30)，其包括至少两个连接极点(34，36)；非线性块件(80)；传导性板(84)，所述传导性板(84)设置在所述块件(80)的主面(82)上并具有形成所述极点(34)之一的突起部件；以及电绝缘封盖，所述电绝缘封盖应用至所述块件的主面，并且其中所述形成连接极点的部件通过所述电绝缘封盖出现并具有在所述电绝缘封盖的水平面上方延伸的焊接面；并且所述形成连接极点的突起部件在其至少一半周长上连接至所述板的剩余部分。本发明还涉及一种包括所述压敏电阻的装置和一种包括所述压敏电阻的模块。本发明允许在需具有小体积的过电压保护装置的热断开时获得可靠的断开。

Description

包括具有极点形成突起部的电极的压敏电阻以及包括所述压 敏电阻的避雷器
技术领域
本发明涉及电气设施的保护设备的通用技术领域，所述保护设备用于防止过电压或电压浪涌，特别是防止例如由雷击导致的瞬时浪涌。本发明更具体地涉及用于保护电气设施以防瞬时过电压的装置，诸如用于低压电气设施的压敏电阻避雷器。
背景技术
使用包括至少一个防浪涌组件(特别是一个或多个压敏电阻和/或一个或多个火花隙避雷器)的装置来保护电气设备以防过电压是公知的。对于单相设备，习惯将压敏电阻连接在火线(Phase)与中性线(Neutral)之间，而将火花隙连接在中性线与地之间。对于三相设备，通常在火线之间和/或各火线与中性线之间具有压敏电阻，并且在中性线和地之间具有火花隙。对于在直流(DC)下工作的电气设施，诸如光电设施，同样使用压敏电阻并可能使用火花系避雷器。
如果保护组件发生故障，则这些装置包括为了安全而将保护组件与电气设备隔离的断开装置。具体地，在压敏电阻的情况下，通常设置有热保护器。热保护器或热断开器用于在压敏电阻过热的情况下(例如，超过140℃)将压敏电阻与待保护的电气设施隔离。压敏电阻的这种过热是增加的漏泄电流(通常为几十毫安)通过压敏电阻所导致，是老化的结果。在这种情况下，将压敏电阻的这种过热称为压敏电阻的热逸溃。
热断开器通常是将导电部保持在适当位置的低温焊接接头，导电部形成传导性活动触点，压敏电阻通过该活动触点连接至电气设备，传导性元件有弹性地偏向打开位置。焊接接头的熔化使得活动触点在有弹性的偏向力的作用下发生位移，这导致压敏电阻的断开。EP-A-0716493、EP-A-0905839和EP-A-0987803中特别描述了这种类型的热断开器。
这些防电压浪涌的保护装置(特别是它们的热断开器)在它们的使用过程中可能面临各种难以处理的情况，并且特别依赖于它们所连接的电力系统的类型。
首先，这些保护装置必须使热断开器具有足以在其发生热逸溃的情况下有效地断开保护性组件的电路切断能力。当设备工作在DC下时，这种情况更难处理，因为电压不像交流(AC)那样定期通过零伏，所以有助于在活动触点打开时所生成的电弧的扩大。
电路保护装置必须能够经受由预期的突然冲击(诸如闪电流)所产生的应力。这些突然冲击是高振幅瞬时浪涌(几千伏)并具有短(微秒至毫秒)持续时间。这些浪涌引入对制造保护装置的各种传导组件施加机械应力的特别的电动力和温度上升。尽管存在这些机械应力，用于将保护性组件连接至电气设施的电路也必须保持闭合。具体地，机械应力不应由于可熔焊接接头被扯开而导致热断开器打开。该装置满足这种限制的能力以可应用的标准制定，特别对于通过低压交流电供电的设施，以IEC标准61643-1,2nd ed.,2005-03第7.6小节(工况测试(Operating duty test))(此后称“IEC第7.6小节”)或UL标准1449,3rd ed.,29.09.2006第37小节(浪涌测试(Surge testing))(此后称“UL第37小节”)制定。对于DC设施诸如光电发生器设施，例如可以引用UTE光电指南C 61-740-51 2009年6月第6.6小节(工况测试(Operating duty test))(此后称“UTE第6.6小节”)。
此外，将保护性组件连接至电气设施的电路保护装置可能在额定电压下经受来自电气设施(特别是从AC公共网络供电的设施)的极高电流。当压敏电阻保护装置由于短路而经受故障时，情况就是这样。在这种情况下，具体的防短路保护器(诸如保险丝或断路器)的责任是断开故障的压敏电阻。考虑到该具体保护器的反应时间，包括热断开器的保护装置的电路不应导致在该反应时间期间起火，考虑到由公共供电器供电的高短路电流。对于通过低压交流电供电的设施，该装置满足这种限制的能力例如以IEC标准61643-1,2nd ed.,2005-03第7.7.3小节(短路承受能力(short-circuit withstand capability))(此后称“IEC第7.7.3小节”)制定。
如果在供电网的电线之间存在至少两个串联的压敏电阻，则由于向电气设施供电的供电网电压的异常，或在由压敏电阻的短路而导致故障的情况下，防过电压保护装置仍然有可能经受临时过电压。在这种情况下，压敏电阻变得导电，并且考虑到其低阻抗而能够被极高电流通过，该电流大约是电气设施的供电网能够供应的短路电流。面临这种情况，保护装置一定不会引起火。
对于通过低压交流电供电的设施，该装置满足这种限制的能力例如以UL 1449,3rd ed.,29.09.2006第39小节(电流测试(Current testing))(此后称“UL第39小节”)制定，或者对于光电发生器设施，例如以UTE光电指南C 61-740-51 2009年6月第6.7.4小节(测试寿命终止(EOL(end of life)))(此后称“UTE第6.7.4小节”)制定。
发明内容
这些保护装置需要根据情况满足多种条件。本发明主要制定以有助于在对于需具有小体积的浪涌保护装置的热断开时的可靠断开。
为此，本发明提供一种热敏电阻，其包括：
-至少两个连接极点；
-块件，所述块件具有非线性电阻，所述非线性电阻的值的变化与施加至所述两个连接极点的电压有关；
-传导性板，所述传导性板通过所述块件形成接触电极，所述传导性板设置在所述块件的主面上并具有形成所述连接极点之一的突起部；以及
-电绝缘封盖，所述电绝缘封盖至少应用至由所述块件的主面以及设置在所述块件的主面上的所述传导性板形成的组装，
-并且其中：
-所述形成连接极点的突起部出现于所述电绝缘封盖并具有用于所述突起部的电连接的焊接面，所述焊接面在所述电绝缘封盖的水平面上方延伸；并且
-所述形成连接极点的突起部在其至少一半周长上连接至所述板的剩余部分。
根据一个实施方式，所述形成连接极点的部件在其至少80％周长上连接至所述板的剩余部分，更优选地在其全部周长上连接至所述板的剩余部分。
根据一个实施方式，所述形成连接极点的突起部通过冲压所述板形成。
根据一个实施方式，所述焊接面位于所述电绝缘封盖的水平面上方至少0.1mm处，更具体地，所述焊接面位于所述电绝缘封盖的水平面上方至少0.3mm处。
根据一个实施方式，所述形成连接极点的突起部位于虚圆内，所述虚圆位于所述块件的所述主面中央并且所述虚圆的直径等于所述块件的主面上的内切圆的直径的75％。
根据一个实施方式，传导性板位于所述块件的所述主面中央。
根据一个实施方式，所述传导性板围绕形成连接极点的所述突起部的剩余部分是连续的。
根据一个实施方式，所述板与所述块件的所述主面相接触的表面的表面积至少为所述块件的主面的表面积的一半。
根据一个实施方式，所述焊接面平行于所述块件的所述主面。
根据一个实施方式，所述压敏电阻被所述电绝缘封盖完全覆盖，其他连接极点也通过所述电绝缘封盖出现。
本发明还提供一种被组装为紧凑块体的压敏电阻组装，其包括至少两个压敏电阻，所述两个压敏电阻中的至少一个为前述压敏电阻，其中所述两个压敏电阻电连接在一起并具有共有极点，所述压敏电阻组装被所述电绝缘封盖完全覆盖，所述压敏电阻的连接极点通过所述电绝缘封盖出现。
本发明还提供一种用于保护电气设施以防瞬时过电压的装置，其包括：
-前述压敏电阻或前述压敏电阻组装；
-热断开器，所述热断开器包括活动触点，所述活动触点能够从闭合位置运动至打开位置以断开所述压敏电阻或所述组装的压敏电阻中的一个；
其中所述活动触点通过热熔焊接接头保持在闭合位置，所述热熔焊接接头将所述活动触点固定在所述突起部的焊接面上，所述突起部形成所述压敏电阻的连接极点，所述热断开器被设计为当热熔焊接接头熔化时迫使活动触点运动至所述打开位置，
并且其中所述活动触点被设计为以平行于所述压敏电阻的块件的主面并远离所述压敏电阻的电绝缘封盖一定距离的方式从所述闭合位置运动至所述打开位置。
根据一个实施方式，所述装置包括至少两个将所述装置连接至所述电气设施的端子，并且所述活动触点是叶片部件，所述叶片部件主要在平行于所述压敏电阻的块件的所述主面并且主要与该主面相对的平面上延伸，所述叶片部件和所述连接端子中的一个属于同一个部件。
根据一个实施方式，所述叶片部件和所述两个连接端子中的一个所属的所述部件的IACS传导率为70％或更高，优选为90％或更高，更优选为95％或更高。
根据一个实施方式，所述叶片部件保持在形成所述极点的所述突起部的焊接面上的部件通过所述叶片部件的横截面区域的局部制约部连接至所述叶片部件的剩余部分，从而将所述压敏电阻或所述组装的压敏电阻中的一个释放的热量集中在所述热熔焊接接头处。
本发明还提出一种模块，其包括：
-壳体，
-前述浪涌保护装置，以及
-将所述保护装置连接至待保护电气设施的插销，
其中所述保护装置容纳在所述壳体中并且所述插销突起至所述壳体外部，所述壳体限定内部的平行六面体的容积，所述保护装置容纳在所述容积内，所述内部容积的最大尺寸为15×42×43mm。
附图说明
在阅读了本发明的实施方式的仅通过举例并参照附图给出的下列详细描述之后，本发明的其他特征和优点将显而易见，其中：
-图1是用于保护低压电气设施的插件模块的立体图，所示插件模块插入安装于DIN导轨上的基座；
-图2A和图2B分别是图1的模块的具有总体尺寸的正视图和侧视图，所示模块插入基座；
-图3A和图3B分别是图2A和2B的模块的由壳体限定的内部容积的正视图和侧视图，并包括总体尺寸；
-图4是示出模块内部的保护装置的位于闭合位置的活动触点的图示；
-图5和图6是示出保护装置的位于打开位置的活动触点的模块壳体打开的模块内部的示意图，以及示出被移除的壳体部分的图示；
-图7是能够通过图1的插件模块中的保护装置的剩余部分容纳的压敏电阻的正视图；
-图8A、8B和8C是压敏电阻的电极的多种实施方式的立体图；
-图8D是图8C的压敏电阻的电极的侧视图；
-图9和10是图5的电气接触部分的侧视图和立体图；
-图11A和11B是保护装置的实施方式及其等效电路的截面图；
-图12A和12B是具有成对热断开器的保护装置的实施方式及其等效电路的截面图；
-图13A和13B是待容纳在图1的模块的内部容积内的保护性组件的正视图和侧视图；
-图14A、14B、14C、15A、15B和16A是具有两个保护性组件的保护装置的不同实施方式的视图；
-图16B是图16A的实施方式的等效电路；
图17A和17B是具有包括两个用于光电设施的非线性块件的保护性组件的保护装置的实施方式的应用以及该实施方式的截面图。
具体实施方式
本发明提供一种压敏电阻，该压敏电阻包括至少两个连接极点以及具有非线性电阻的块件，该非线性电阻的值的变化与施加至两个连接电极的电压有关。块件由金属氧化物制成，例如，在这种情况下，压敏电阻形成金属氧化物压敏电阻(Metal Oxide Varistor)或MOV。压敏电阻还包括通过块件形成接触电极的传导性板，所述传导性板设置在块件的主面上。该传导性板具有形成压敏电阻的连接极点之一的突起部件。换言之，形成极点之一的突起部，不是组装在传导性板上的部件，相反，该形成极点之一的突起部与传导性板的剩余部分整体地形成为单个部件。因而突起部和传导性板属于同一个部件。
压敏电阻还包括电绝缘封盖，该电绝缘封盖至少应用至由设置有传导性板的块件的主面形成的组装。同样，该板形成连接极点的突起部在电绝缘封盖外出现。随后形成部件的极点呈现在电绝缘封盖的水平面上方延伸的焊接面以供极点的电连接。此外，形成连接极点的所述突起部在其至少一半周长上连接至该板的剩余部分。
上述压敏电阻能够被用作保护电气设施以防瞬时过电压的装置的保护性组件，该装置有利地具有下面给出的特性。除了压敏电阻，该装置还包括热断开器，热断开器包括能够从闭合位置改变至打开位置以断开压敏电阻的活动触点。
热断开器的活动触点通过热熔焊接接头保持在闭合位置，热熔焊接接头将活动触点固定在突起部的焊接面上，突起部形成压敏电阻的连接极点。随后热断开器被设计为当热熔焊接接头熔化时迫使活动触点运动至打开位置。最后，活动触点被设计为以平行于压敏电阻的块件的主面并远离压敏电阻的电绝缘封盖一定距离的方式从闭合位置运动至打开位置。
活动触点平行于压敏电阻的块件的主面的运动意味着保护性装置能够如下所述具有小容积。
极点出现于电绝缘封盖的突起设置保证活动触点最初位于闭合位置，即焊接至极点的焊接面，使其运动平行于压敏电阻的块件的主面并与绝缘封盖保持一定距离而进行。因此，活动触点在电绝缘封盖上的朝向打开位置的运动不具有任何摩擦，这允许改善切断能力，诸如本文件的剩余部分所详细描述的。因此，极点的突起并浮现于压敏电阻的电绝缘封盖的这种设置使得保护性装置能够得益于小容积内的改善的切断能力。
极点形成部在极点周长的至少50％上连接至板的剩余部分保证了从板至极点的有效热传导。因此前述压敏电阻使压敏电阻的响应时间得到改善，压敏电阻的响应时间是压敏电阻的发热开始与压敏电阻的极点温度增加之间所流逝的时间。通过该改善的响应时间，通过压敏电阻的电流在热断开时被限制于压敏电阻的漏泄电流，相比于该装置的改善的切断能力，漏泄电流的强度不是很大。
极点的突起并出现于压敏电阻的电绝缘封盖并在极点周长的至少一半上连接至的板的剩余部分的这种设置，意味着保护性装置在小容积内能够具有足够的断开能力以在热断开时切断通过压敏电阻的电流。压敏电阻因此保证在需具有小体积的过电压保护装置的热断开时的可靠断开。
图1以立体方式示出用于低压电气设备的保护性插入模块20。保护性模块20包括前述保护装置。保护性模块20插入基座82，基座82被设计为安装在标准电气面板的DIN导轨上。将模块20插入基座82有助于使保护装置连接至待保护的低压电气设施。术语低压电气设施应取其传统意义，即被设计为高达1000V AC或高达1500V DC的额定电压的设备。对于这些电气设施，DIN导轨的安装是标准的。所述防过电压的保护装置还适于光电发生器设施的保护。
在低压领域，DIN导轨的插槽和模块的共同使用对在防浪涌保护装置上的设计的紧密度施加限制。图2A和2B分别示出模块20的主面之一以及模块20的边缘。用于收纳保护装置的模块20的外部尺寸A×B×C小于或等于57×50.5×17.6mm。
图3A和3B概略地示出内部容积21，内部容积21由模块20的容纳保护装置的壳体限定。图3A示出壳体沿着其一面的截面。图3B示出壳体沿着其边缘的截面。因此，用于收纳保护装置的模块20容积21具有内部的平行六面体形状的容积21，并且容积21的尺寸C'×A'×B'小于或等于15×42×43mm。
下面将描述保护装置的各种特性，使得能够获得紧凑的保护装置并且能够被容纳在上面限定的内部容积21中。
根据图4，模块20容纳保护装置，保护装置包括作为保护性组件的压敏电阻30以及形成热断开器的活动触点的传导性叶片构件44。可选地，活动触点能够由辫或线形成，用于将保护性组件连接至电气设施。保护装置30包括两个用于将该装置连接至电气设施的端子38和48。图4示出具有叶片构件44的保护装置，其中叶片构件44位于关闭位置并电连接至压敏电阻30的极点34(图5所示)。极点34通过叶片构件44连接至端子48。此外，叶片构件44由扭转弹簧50有弹性地驱使。在该实施例中，通过前面参照图1描述的基座82将端子38和48连接至待保护的电气设施。端子38和48可以具有公端子的形式，诸如插脚。图5示出相同的保护装置，其中叶片构件44位于打开位置。叶片构件44随后从压敏电阻30的极点34断开。在该位置中，压敏电阻30的极点34不再连接至端子48。
图5和6示出图1的模块20，其中模块的壳体20打开。壳体包括图6所示的上凸缘23和图5所示的下凸缘24。保护装置的紧凑度使得能够与下凸缘24共同形成“装备架”。图5示出处于断开状态的叶片构件44。
热断开器的热敏元件是热熔焊接接头70，叶片构件44通过焊接接头70保持在压敏电阻30的极点34处。在图5中，该焊接接头在压敏电阻30的极点34上进一步可见。焊接接头70提供叶片构件44(位于闭合位置)与端子34之间的电连接，直至保护性组件30达到指示压敏电阻30故障的阈值温度(例如140℃)。当压敏电阻30达到阈值温度时，热熔焊接接头70熔化，并且连接至压敏电阻30极点34的叶片构件尖端44在弹簧50的作用下远离后者。结果，叶片构件44与极点343之间的电连接被打破。
至少如果保护装置很可能经受临时过电压的状况，期望保证保护装置能够应付这种临时过电压的情况而不具有爆炸或起火的风险。具体地，保护装置能够被设计以满足UL第39小节或UTE指南第6.7.4小节所要求的测试。为此，申请人主张一种途径来保证压敏电阻30的十分快速的热断开。事实上，在这些临时过电压的情况中，通过压敏电阻的电流逐渐增加，直至压敏电阻进入纯短路状态的那一刻。
压敏电阻30到达短路的过渡时间尤其取决于临时过电压与压敏电阻的最大允许电压之间的比值以及压敏电阻的电气性质(压敏电阻的电阻率根据施加至其的电压的改变)。一方面，当临时过电压与压敏电阻上的最大允许电压之间比值高时，压敏电阻30到短路的过渡时间短。另一方面，当压敏电阻的性质是高度非线性(压敏电阻的电阻率随着施加至其的电压的增加而十分急剧地变化)时，压敏电阻30到短路的经过时间短。随后能够根据这些不同特性来选择压敏电阻，从而增加在压敏电阻的工作状况中改变为纯短路的时间。在压敏电阻转至短路期间，电流增加的过渡阶段伴随着压敏电阻30温度的增加。热断开器被设计为在通过压敏电阻的电流变得太高以至于被热断开器切断之前，保证在压敏电阻性质的过渡阶段的断开。这意味着压敏电阻的温度升高的快速检测。
各种技术特性有助于该快速断开的实现。
因此，极点34优选设置在保护性组件30的一面上。该保护性组件的主面通过图4和5的阴影线区域32表示。图7示出垂直于压敏电阻主面32的平面观察的压敏电阻30。极点34有利地设置在主面32的中央区域内。该中央区域由图7中的虚线圆86虚构地表示。中央区域能够位于虚圆86内，虚圆86位于所述块件80的主面82的中心，并且虚圆86的直径等于块件80的主面82的内切圆直径的75％。将极点34设置在主面32的中央区域保证在通过压敏电阻的电流增加的情况下，热熔焊接接头70能够在过渡阶段快速地捕捉压敏电阻30的温度升高。确实，压敏电阻30的热逸溃首先导致压敏电阻30的劣化区域中的温度增加。这些劣化区域对应于压敏电阻30具有非受控设计缺陷的区域。这些区域的位置事先不可知，因而压敏电阻的热逸溃始于中间区域。极点34在中央区域中的设置保证极点34在统计学上最靠近压敏电阻的热逸溃开始的区域。
接着，压敏电阻30的极点34能够有利地沿着主面32延伸，并不垂直于主面突起。结果，热熔焊接接头70在平行于压敏电阻30主面32的焊接面处形成于极点34上。随后热熔焊接接头70的厚度沿着垂直于保护性组件主面的方向。因此，全部焊接接头70尽可能靠近压敏电阻30并且保证压敏电阻30温度的无延迟传递。与传统解决方案相比，本手段是有利的，在传统解决方案中，保护性组件的形成固定热断开触点的极点在垂直于保护性组件主面的平面延伸。随后根据该垂直面完成焊接接头并且使部分焊料远离保护性组件。当保护性组件发生故障时，热熔焊接接头靠近保护性组件的部分首先经受升温，压敏电阻的温度升高花费一些时间到达焊料离保护性组件30最远的部分，造成热断开减慢的缺点。
此外，通过压敏电阻的设计，更准确地，通过形成用于将热量从压敏电阻发送至热断开器的热敏元件的压敏电阻极点的电极的设计，能够进一步改进热断开的快速性。
就此而言，由图7所示的传导性板84形成压敏电阻的电极是有利的。压敏电阻30随后还包括块件80，图7仅示出块件80的主面82。块件80具有电阻，其阻值随着施加至块件的电压变化。该块件80构成压敏电阻30的活动部并用于通过使高振幅过电压(诸如那些在雷击期间出现的过电压)那面具有低电阻来限制浪涌。传导性板84设置在块件80的主面82上。块件80的主面对应于压敏电阻30的主面。板84具有形成用于连接压敏电阻的极点34之一的突起部。换言之，形成极点34之一的突起部不是组装在传导性板84上的一个部件，相反，形成极点34之一的突起部与传导性板84的剩余部分整体形成为单个部件。因此，突起部和传导性板属于同一部件。类似地，压敏电阻30的第二极点36能够由设置在压敏电阻块件80的另一个主面上的传导性板的突起部形成。在下文中，仅对极点34由板84的突起部形成的情况进行描述。
继续，压敏电阻30具有应用于由块件80的主面82与板84形成的组件的电绝缘封盖。由块件80的主面与板84形成的组件因此与其外界电隔离，包括保护装置的活动触点。优选地，由块件80和板84形成的组件完全嵌入电绝缘封盖，通过封盖出现连接压敏电阻的不同极点以允许进行与保护装置剩余部分(特别叶片构件44)的电连接。
形成极点34的突起部可以自电绝缘封盖出现以允许改进切断能力，如在下文详细描述的那样。
形成极点34的突起部可以在其至少一半周长上连接至板84的剩余部分以改进断开的速度。事实上，在压敏电阻30经受临时过电压的劣化期间，压敏电阻30的漏泄电流增加直至压敏电阻30转换为纯短路。增加的漏泄电流的该过渡阶段伴随着压敏电阻30的温度增加。该温度是逐渐增加的。温度首先在呈现同质性缺陷的区域中的压敏电阻30的块件80中心增加。温度的增加随后通过穿过压敏电阻的整个块件80的传导进行传播，直至块件的外部面，特别是块件80的主面82。将传导性板84设置在块件80的主面82上使得温度增加从块件80的缺陷区域向形成压敏电阻30电极的板84的传播具有最小延迟。首先，板84具有导电性以允许板形成电极。其次，板84具有导热性以保证一旦温度增加已经到达板84，温度升高就向压敏电阻30的极点34快速扩散。传导性板有利地由铜制成。形成极点34的突起部与板84的剩余部分之间在极点34的至少一半周长上的连接提供从板84向极点34的有效热传导，而不考虑块件80中的缺陷性区域相对于极点34的位置。最终，上述压敏电阻能够降低压敏电阻的反应时间，反应时间是在压敏电阻的块件80的区域的第一劣化与压敏电阻30的极点34的温度增加之间流逝的时间。
图8A示出极点部34的可能的实施方式。极点部34在其尺寸为D的边上连接至板84的剩余部分。形成极点34的部分的尺寸为E的边已经从板84切除并且随后不参与热传导。
图8B示出极点部34的另一个可能的实施方式。在该实施方式中，极点部34设置在板84边缘。
极点部34的所有这些实施方式展示与板的剩余部分在极点34的至少一半周长上的连接。
有利地，板形成连接极点的部分在极点的至少80％周长上连接至板84的剩余部分以提供更好的热传导。
更优选地，极点部34可以在其整个周长上连接至板84的剩余部分，如图8C所示。热量由块件80的温度增加而引起并被板84捕捉，随后通过其整个周长热传导至极点34。热传递和断开的快速性被改进。
极点部34的所有这些实施方式已经通过冲压或模压板84获得。冲压是从金属薄平板获得形状不可展的物件的制造技术。在图8A的实施方式中，板84事先被切割以有助于板84的变形。
通过冲压板84形成压敏电阻的一个极点保证了在板设置于块件80的主面82上的部分与冲压部之间的材料的连续性。
板84形成板84的极点34的部分还可以被设置在与以图7所示的圆86为边界的中央区域相对应的块件80的中央区域，并允许如前面所述的快速断开。为了类似目的，传导性板84可位于块件80的所述主面82中央。
形成极点34的突起部周围的传导性板84的剩余部分可以是持续或连续的。板84的剩余部分随后在以其外周长为边界的区域内不具有凹处或孔。因为不具有孔，所以板84具有用于块件80的增加的温度的大的汇流区域，因此能够提高热断开的速度。为了相同的目的，还能够将与块件80的主面82接触的板84的表面设置为具有块件80主面82面积的至少一半面积。
板84优选具有小于或等于0.7mm的厚度以在温度增加到达极点34之前限制待加热材料的量。板84优选具有大于或等于0.3mm的厚度以允许板承受本说明书中随后提到的机械应力。
另一种手段是为热熔焊接接头70选择具有低熔化温度的焊接合金以保证叶片构件44的快速断开。焊接接头70的低熔化温度提供热断开器的快速打开。锡/铟合金IN52SN48是特别优选的，因为其具有118℃的液相线温度，而传统使用的合金通常具有高于130℃的液相线温度。此外，这种合金符合EU Directive 2002/95/EC RoHS(Restriction of theuse of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment(电气和电子装置的某些有害物质的使用限制))。
又一种手段是优化叶片构件44的形状。图9和10分别示出图5的叶片构件44的优选实施方式的侧视图和立体图。叶片构件44具有待通过焊接接头70焊接至极点34的部分42。部分42通过叶片构件44截面的局部制约部58连接至叶片构件44的剩余部分。叶片构件44的该制约部58用于将保护性组件30产生的热量集中在部分42处-并因此集中在焊接接点70处-因为从部分42扩散至叶片构件44的剩余部分的热量被局部制约部58所限制。因此，当压敏电阻30的温度增加时，焊接接头70的温度升高更快。热断开器打开的快速性增加了。
部分42的表面有利地对应于焊接接头70的横截面。基于下述机械考虑选择焊接接头70的截面。
部分42和焊接接头70优选具有盘的形状，从而允许焊接接头70的更加均匀的加热。随后部分42能够以该盘的平均直径为特征。优选地，局部制约部58具有小于部分42的平均直径的80％的长度，从而保证来自压敏电阻30的热量在焊接接头70上的集中的基本效果。更有利地，局部制约部具有小于部分42的平均直径的70％的长度。上述局部制约部58的长度指的是叶片构件44的主面的两个相对边缘之间的最短距离，该长度参照图9中的'L'。
局部制约部58被设置在焊接接头70附近以使局部制约部58与焊接接头70之间的热能的损失最小化。局部制约部58与焊接接头70之间的距离能够通过焊接接头70的表面积(即前述焊接接头的截面)与部分42的表面积(由剖面线表示并位于图9中的制约部58的右侧)之间的比值估计。该比值优选大于70％并且更优选地大于80％。
上述特征都有助于增加热断开的速度。它们能够彼此独立地实施。能够根据期望断开的快慢来仅使用它们中的某些或者它们中的全部。这些手段具有满足UL第39小节和/或UTE指南第6.7.4小节的要求的能力。如果期望保护装置满足UL第39小节的特别严格的要求，则结合所有这些手段是特别有利的。
保护装置还有利地被设计为提供改进的电路切断能力。这种改进的切断能力在额定电压下的热断开的情况下，以及在临时过电压(诸如UL第39小节和/或UTE第6.7.4小节的测试中的过电压)情况下同样有用。
不同的技术特征有助于改进的电路切断能力的实现。
因此，保护装置可以包括用于减少或消除当叶片构件44朝着打开位置运动时所形成电弧的部件。
对于通过直流(DC)供电的设施，这种减少或消除电弧的部件特别有用。这种部件例如包括通过电气器件(诸如电容器22)、电子器件、机电器件(诸如灭弧室)、或机械器件(诸如在弹簧力或重力的作用下插入活动触点与固定触点之间的绝缘关闭器)。当使用电容器22时，其与热断开器并联设置以降低叶片构件44在向打开位置的运动期间形成电弧的电压。在这种意义上，图11B示出图11A的保护装置的电路图，该电路图以横截面示意性示出。
随后，对于通过DC或AC电力供电的设施，保护装置可以包括如图12A和12B所示的第二热断开器。第二热断开器包括活动触点64和固定触点36，二者位于同一压敏电阻30上。固定触点36在图12A中对应于压敏电阻30的第二极点。活动触点64能够具有类似于第一热断开器的叶片构件44的叶片构件的形式。与图12A和12B一致，保护性组件同时连接至这两个热断开器，也就是说，这两个热断开器和保护性组件是串联的。因为这两个热断开器的活动触点与固定触点之间的隔离距离是累加的，所以同一压敏电阻上存在第二热断开器增加了保护装置的电路切断能力。在该实施方式中，仅当尽管第一断开但电流连续流过保护性组件时，第一热断开器的断开之后为第二热断开器的断开。可选地，这两个热断开器能够机械地互联以使第二断开器的断开与第一断开器的断开配合。这两个热断开器的机械配合能够通过由绝缘材料制成的用于机械配合的部件或机构提供。如代表图12A的保护装置的等效电路的图12B所示，还能够与各热断开器并联地设置电容器22以进一步改进切断能力。
此外，如图5所示，保护装置可以包括扭转弹簧50，扭转弹簧50用于有弹性地驱使叶片构件44从闭合位置运动至打开位置。在该实施方式中，当压敏电阻30达到阈值温度时，焊接接头70熔化并释放叶片构件44，叶片构件44在弹簧50的偏向力的作用下被驱向打开位置。叶片构件44的单独弹簧50的使用允许叶片构件44打开速度的定标和使叶片构件44偏向的力的精确定位。在传统系统中，形成热断开器中的活动触点的叶片构件由于叶片构件固有的弹性力而被有弹性地偏向或驱使。由于弹性是叶片构件固有的，所以在不改变叶片构件的几何形状的情况下，很难预见叶片构件相当大的打开速度。在提出的具有弹簧50的保护装置中，弹簧50的大小可以被设置为以高打开速度将叶片构件44驱向打开位置，而不改变叶片构件44的几何形状，叶片构件44的几何形状随后可基于其他考虑单独限定。此外，热断开器的高打开速度的选择能够增加断开器的电路切断能力。
如图9和10所示，叶片构件44包括弹簧50的支撑部56，用于将弹簧50的驱使力传递至叶片构件44。如图4和5所示，叶片构件44在平行于压敏电阻30的主面32的第一平面中延伸，通过主要产生于该第一平面中的叶片构件44在闭合和打开位置之间的运动。参照图5，现在能够在热断开器的活动触点(即叶片构件44)与固定触点(即极点34)之间获得大的隔离距离D。因此，断开器的隔离距离热可基本大于5mm并至少为10mm。
此外，叶片构件44在平行于主面32的平面上的这种运动还能够获得能够被容纳在紧凑的模块20中的紧凑的保护装置。在包括叶片构件44的热断开器的传统情况下，叶片构件向打开位置的运动是垂直于保护性组件的主面进行的运动。在这些装置中，断开距离的增加涉及装置厚度的增加(即装置在垂直于保护性组件的主面的方向上的大小)，而这对其紧凑度是不利的。
叶片构件44平行于压敏电阻30的主面32的运动被限制在某一容积中，该容积的底部是压敏电阻的主面32并且相比于压敏电阻的尺寸具有小的厚度。叶片构件44在压敏电阻30的主面32的方向上的这种运动(并且因此具有最大尺寸的压敏电阻30)，使得能够在限制叶片构件44运动的容积内获得大的断开距离。由于该容积具有被降低的厚度，保护装置的紧凑度接近压敏电阻30的紧凑度。当保护装置在如前所述的同一个压敏电阻上包括第二热断开器时，叶片构件44的这种实施方式特别有利。该第二热断开器随后通过压敏电阻与第一热断开器串连。这给出如图12A所示的紧凑设计。
参照图8D并如前所述，压敏电阻30的电极84能够有利地具有形成极点34的突起部。极点部34从电气绝缘封盖出现，由此用于电连接极点的焊接并被冲压的表面在电绝缘封盖的平面上方延伸，如图12A所示。
板84形成从电绝缘封盖出现的突起极点34的部分的设置保证形成活动触点的叶片构件44向着打开位置平行于压敏电阻30的主面32运动，同时远离绝缘部。该向着打开位置的运动因此在叶片构件44与绝缘部不存在摩擦的情况下进行。叶片构件44在绝缘封盖上不存在摩擦保证高速断开而不会拖曳压敏电阻30的主面32的焊接接头70的液化残渣。首先，热断开器的快速断开有助于改善断开器的切断能力。其次，消除了液体焊料70拖曳部的形成确保由打开状态下的热断开器提供的隔离间隙有效地等同于叶片构件44和极点34之间的距离，因此改善了切断能力。
板84突起以形成极点34的部分的设置还用于使叶片构件44与电绝缘封盖电隔离，而不使用附加的分隔壁。保护装置能够被制造为在叶片构件44从闭合位置运动至打开位置期间仅通过气隙分隔主面32与叶片构件44。叶片构件44与压敏电阻30的主面32之间不存在附加分隔壁用于进一步减小保护装置的紧凑度。
同样为了改善电路切断能力，形成极点34的部分使其焊接表面位于电绝缘封盖的水平面上至少0.1mm。更优选地，该焊接表面距电绝缘封盖的水平面至少0.3mm。
电绝缘封盖优选具有0.1mm至1mm的厚度。更优选地，该厚度大于或等于0.6mm以允许压敏电阻30相对于保护装置的剩余部分的改进的电绝缘。
上述特征各自有助于增加电路切断能力。它们能够彼此独立实施。能够根据期望的电路断开能力来仅使用它们中的某些或全部。
保护装置还有利地被设计为可靠地承受冲击电流，特别地视情况而定满足IEC第7.6小节、或UL第37小节、或UTE第6.6小节的测试。
已经描述的在压敏电阻30的主面32的平面中制造焊接接头70的事实能够有效地承受闪电冲击产生的电动力。通过增加焊接接头70的截面，特别通过增加焊接至极点34的焊接接头70的表面积-即通过增加形成极点34的部分的焊接表面积，能够使焊接接头70在电动力的作用下承受机械撕扯的能力变得合适。在传统解决方案中，焊接接头的横截面在垂直于保护性组件的主面的平面中延伸。使焊接接头的横截面的尺寸符合电磁力导致整个保护装置厚度的增加(即在垂直于保护性组件的主面的方向上)。在提出的具有焊接接头70(制造于面32的平面中并位于面32上的极点34处)的保护装置中，焊接接头70的横截面的增加位于面32的平面中。为了更好地承受电动应力而增加焊接接头70的横截面的事实现在不受使保护装置具有紧凑结构的需要所限制。因此能够进行选择以使焊接接头70的横截面大于或等于50mm2或甚至大于或等于100mm2，而不影响待封装在如前所述的模块20中的保护装置的紧凑度。即使对于和这一样大的焊接横截面区域，也通过上述各种特征满足断开的快速性。
参照图9，叶片构件44可以集成有柔性部46。该柔性部46绕垂直于图9平面的轴线形成弯头46(或补偿弯曲)。该弯头46允许叶片组件44在打开和闭合位置之间运动。在突然的冲击电流流过保护装置的情况下，电动力将驱使柔性弯头46打开。这种使弯头46打开的驱使向着打开位置对叶片构件44施加驱使力。换言之，电动力对焊接接头70施加剪应力。现在，如前所述，能够设置焊接接头70的大小以承受应力(诸如剪应力)，而不对装置的紧凑度带来负面影响。因此，柔性弯头46不但有助于保护装置的紧凑度，还有助于其承受冲击电流的能力。
焊接接头70上的剪应力还能够避免当张应力施加至焊接接头时所遇到的问题。确实，在张应力施加至焊接接头的情况中，焊接接头中的应力可能不会均匀分布。焊接接头具有最大应力的那一部分将开始局部劣化，导致焊接接头被侵蚀，从而降低焊接接头的横截面在面临张应力时的有效性。随后在裂开的情况下，焊接接头经受最大应力的部分逐渐引起整个焊接接头的脱落。在所提到的剪切力的作用下对焊接接头施加应力，能够使应力在焊接接头70上的分布更均匀，并避免在张力的作用下出现与裂开相同的情况。
弯头46的材料优选具有低屈服强度(Re)。低屈服强度允许弯头46通过在塑料形变下的展开吸收一部分能量。吸收一部分电动力效应所产生的能量能够限制施加至焊接接头70的负载。屈服强度通常由产生0.2％永久形变(用Rp0.2表示)的应力给定。当用于弯头的材料是Cu-a1铜(下面将详细讨论)时，后者有利地具有低Rp0.2，即250MPa(N.mm-2)。
将锡/铟合金IN52SN48用于焊接接头70能够获得约11.2MPa(N.mm-2)的剪切强度，与传统用于焊接的合金相比，该剪切强度是良好的强度。因此，传统合金诸如BI58SN42仅具有约3.4MPa的剪切强度。因此，通过将焊接接头70的横截面降低至例如25mm2的表面积能够限制被添加以生成焊接接头70生产的材料的量，而在剪力下仍然具有满意的机械承受能力。
如图9和10所示，叶片构件44可以包括部件40的硬化区域52。叶片构件44的弯曲惯性因此增加，从而通过弹簧50或由于电磁力的作用而驱使叶片构件44断开的力几乎是唯一的纯剪力。因此便于设置焊接接头70的大小以承受冲击电流。然而，能够为叶片构件44焊接至极点34的部分42与制约部58之间的低弯曲惯性进行预备。当组装保护装置的各个部件时，这为尺寸公差提供补偿，而不需要为了将叶片构件44焊接至极点34而使叶片构件44发生形变。
叶片构件44被设计为通过焊接接头70焊接至极点34的部分42优选为镀锡的。对部件42进行镀锡允许改善焊接接头质量以使其具有更好的机械阻力，尤其在面对冲击电流时。
上述特征均有助于增加面对冲击电流时的机械阻力，同时允许保护装置的紧凑实施。它们能够彼此独立实施。能够根据期望的机械承受能力来仅使用它们中的某些或它们中的全部。
由于该紧凑度，具有更大尺寸的压敏电阻30能够容纳在模块中，该模块的尺寸结合图2A、2B、3A和3B给出。具体地，压敏电阻30能够具有更大的厚度，这允许压敏电阻具有的更高的工作电压。换言之，保护装置能够适于工作在更高电压下的设施，例如对于欧洲的AC公共网，电压通常为230V或400V，与之相比，在光伏发电设施的情况下，电压位于500和1000V之间。图13A和13B分别示出尺寸为A”、B”、C”的压敏电阻30的正视图和侧视图，压敏电阻30可以与所提出的紧凑装置的剩余部分一起封装在模块20中。压敏电阻30的尺寸A”和B”通常等于35mm。压敏电阻30可以具有高达9mm的厚度C”。厚度为9mm的压敏电阻30具有约680V的工作电压并在1100V DC电压下仅具有约1mA的漏泄电流。保护装置的紧凑度使得其随后能够用于75V至680V的电压范围。具体地，其允许保护装置用于保护光伏发电设施。
根据具有双热断开器的保护装置的优选实施方式并参照图12A，压敏电阻30的两个极点34和36设置在压敏电阻30的相对的主面上。第一热断开器根据前面所述设计，第一热断开器包括叶片构件44，叶片构件44通过热熔焊接接头连接至压敏电阻30的第一极点34。第二热断开器包括叶片构件64，叶片构件64形成活动触点，活动触点通过热熔焊接接头连接至压敏电阻30的第二极点36。有利地，该第二断开器具有与前述第一断开器相同的特性。根据该实施方式，压敏电阻30连接至两个热断开器，即两个热断开器均与保护性组件串联，这允许在保护性组件出现故障的情况下增加切断能力。
有利地，保护装置被设计为完全安全地承受压敏电阻30在标称工作电压下短路的情况，直至具体的防止短路的保护器件(诸如位于该装置外部的保险丝或断路器)介入。具体地，规定被制定以保证符合IEC第7.7.3小节。困难来自这些外部保护器件具有一定反应时间的事实，在此期间，大电流通过保护装置。保护装置在此期间必须不能爆炸或失火。
为此，申请人主张一种途径，目的是对保护装置的传导性部件(特别是其热断开器)的发热进行限制。事实上，短路电流是这样的，其通过焦耳(Joule)(欧姆(ohmic))发热引起这些部件的发热。随后保护装置的不同部件的非受控发热能够导致部件的熔化，在外部装置中断电流之前，该熔化构成可能的火爆发源。
各种特性有助于限制保护装置的部分的发热。
因此，如图5、9和10所示，叶片构件44和端子48是形成部件40的同一个部件的一部分。部件40能够通过冲压、弯曲或折叠轧制板获得。因为部件40不是通过组装多个部件获得，而是简单地仅由一个部件构成，所以通过端子48的部件40到叶片构件44的电流不会遇到电接触或焊接阻抗。当传导高强度电流时，接触或焊接阻抗的缺少限制部件40的升温。
此外，部件40优选由铜制成，其中铜的纯度足以具有高于70％的IACS(国际韧铜标准(international annealed copper standard))传导率。部件的IACS传导率通过1.7241μΩ.cm的电阻率与该部件的电阻率之间的比值给出，IACS传导率是无量纲的。因此，部件40具有低电阻率并因此保证电流的通过，并限制温度的升高。就此而言，对于铜的纯度，其IACS传导率大于或等于90％或甚至95％是有利的。使用具有99.9％的纯度的铜甚至是更有利的，即，这种铜具有100％的IACS传导率，这种铜就是Cu-a1铜(或Cu-ETP，又称为电解铜)。因此部件40的电阻率能够小于或等于1.7241μΩ.cm并且能够十分有效地限制部件40在短路电流的作用下的升温。在传统解决方案中，通常习惯使用具有内在弹性的叶片构件来形成热断开器的活动触点。然而，仅铜合金提供足够的内在弹性，但在电阻率的损失方面，铜合金十分高。在提出的保护装置中，位于叶片构件44外部的有弹性偏向器件的使用(在本实施例中使用弹簧50)能够从足够纯度的铜制造叶片构件44，从而在短路测试期间显著地限制温度的升高。
部件40优选被设计为具有最小横截面以允许保护装置可能遭受的短路电流连续通过而不产生劣化。此外，部件40优选地具有0.4mm至0.6mm的厚度，从而使上述弯头或弯曲部46具有柔性。用于获得部件40的轧制板的厚度可以等于0.5mm。
此外，对于叶片构件44，在部分42外具有用于与周围空气热交换的大表面而不损害装置的紧凑度是有利的。为此，叶片构件44的主面平行于压敏电阻30的主面32延伸。因此，叶片构件44提供散热片的功能，该功能进一步改善部件40承受短路电流的能力。
更普遍地，部件40可以包括最大横截面的区域以在基本恒定的厚度处驱散由欧姆发热产生的热量，增加部件40与周围空气的接触面并因此限制当短路电流通过时的发热。部件40的最大截面优选设置在叶片构件44处、弯头46与部分42或制约部58(如果合适)之间。
还能够在弯头46与端子48之间增加部件40的宽度。图9和10因此示出散热片54。该散热片54尤其允许限制柔性弯头46在短路电流通过期间的温度升高。出于使部件40成形的考虑，或为了向弯头46提供足够的柔性，弯头46可以确实具有部件40的最小截面。
考虑到短路的临时性质，叶片构件44因此设置有限制部件40升温的热交换表面的事实能够局部地降低前述部件40的最小横截面。因此能够提供制约部58，制约部58具有小于或等于5.5mm或5mm的长度，此时保持在如前面所限定的部件40的最小截面下方。
部件40的材料优选在凸形区域48裸露用于限制焊接效果，保护装置依靠基座82的弹性联接电连接至待保护的电气设施。
上述特征各自都有助于增加短路电流承受能力，特别根据IEC第7.7.3小节所制定。它们能够彼此独立地实施。能够根据可以由供给电力的网络提供给待保护设施的短路电流的规模来仅使用它们中的某些或者它们中的全部。
根据一个实施方式，规定能够被制定以将两个保护性组件设置在同一模块20中。
图14A和14B示出包括两个压敏电阻30的保护装置，各压敏电阻30具有各自的热断开器，热断开器包括连接至相应压敏电阻的极点34的叶片构件44a。图14A示出具有两个都处于闭合状态的热断开器的保护装置。图14B示出保护装置具有两个位于打开位置的热断开器的保护装置。图14C以横截面方式示意性示出保护装置的这种实施方式。叶片构件44a各自焊接至压敏电阻30(在它们的主面之一处)之一。压敏电阻的其它主面连接在一起以产生压敏电阻30的并联组装。
图15A和15B示出包括两个压敏电阻30的保护装置的可选实施方式，各压敏电阻30具有各自的热断开器，热断开器包括连接至相应压敏电阻的极点34的叶片构件44b。图15A示出具有两个都处于闭合位置的热断开器的保护装置。图15B示出保护装置具有两个位于打开位置的热断开器的保护装置。
在图14A、14B、14C、15A和15B的实施方式中，压敏电阻30以一个位于另一个旁边的方式设置在平行于压敏电阻主面的同一个平面中。参照图14C，各压敏电阻30的厚度因此近似于压敏电阻30在保护装置的具有单个压敏电阻的实施方式中的厚度。保护装置工作电压随后也保持相同。
各热断开器在那些具有两个保护性组件的实施方式中的实际实施能够符合上面的描述。叶片构件44a或44b与上面的描述类似。参照图14A至14C，叶片构件44a和端子48优选为单个部件40a的部分，以获得如上所述的短路电流承受能力。参照图15A和15B，叶片构件44b和端子48优选为单个部件的部分以提供如上所述的短路电流承受能力。在图14A和14B的可选实施方式中，通过单个扭转弹簧50a弹性地作用于叶片构件44，而在图15A和15B的实施方式中，通过各自的具有单线的扭转弹簧50b弹性地作用于各叶片构件44。图14A、14B、14C、15A和15B中的其它参考标号与用于上述实施方式中的参考标号相同。
图16A示出包括两个压敏电阻30的保护装置的另一个实施方式，各压敏电阻30均具有热断开器，热断开器包括各自的叶片构件44，各自的叶片构件44连接至各自的压敏电阻的一个极点34。在该可选实施方式中，压敏电阻30在模块20的厚度方向上以一个位于另一个上方的方式设置。热断开器的上述特征提供的紧凑度能够获得该具有吸引力的压敏电阻30工作电压的实施方式。
在图14A、14B、15A、15B和16A所示的这些具有两个保护性组件30的实施方式中，保护装置的电路可与图16B所示的电路保持一致。因此，这些实施方式对应于各相关压敏电阻仅具有一个热断开器的电气组装。这些实施方式不对应于具有两个这种保护性组件的热断开器的保护性组件串联组装。可选地，对于各相关压敏电阻，可以向图14A、14B、15A、15B和16A的这些实施方式增加第二热断开器，第二热断开器通过压敏电阻串联至第一热断开器。参照图16B，该第二热断开器能够例如通过设置在连接至端子38的电气支路的共有部(实施方式未示出)而被两个压敏电阻所共有。
如图16B所示，电容器22可与两个热断开器并联设置以改善切断能力，特别是当使用DC时。
在模块20的同一内部容积21中存在该附加的压敏电阻保证当压敏电阻中到达其寿命终点的那个已经被断开时，保持服务和保护的连续性。压敏电阻之一通过热断开器的断开可以通过本身已知的显示器件报告给电气设施的用户。用户被通知模块20的一个保护性组件已经到达其寿命的终点，在用户需要更换模块20期间，防浪涌的保护性功能仍然可以通过第二压敏电阻而得到保证。图5示出用于显示热断开器之一的状态的器件26的一个可能的实施方式。
由于上述热断开器的紧密度，图14A、14B、15A、15B和16A的保护装置可以位于具有上面所限定的尺寸的模块20内部。
根据一个实施方式，规定能够被制定以在同一保护性组件中设置多个压敏电阻。这些压敏电阻可以根据应用彼此串联和/或并联。随后压敏电阻被组装为包括至少两个压敏电阻的紧凑组装。在串联和/或并联多个压敏电阻的情况下，通过“保护性组件”可以理解，块件设置在两个连续电极之间并由一个压敏电阻或至少两个互联的压敏电阻形成。
图17B示出双重保护性组件30的实施方式，双重保护性组件30包括两个具有非线性电阻的块件80。这两个块件80形成两个压敏电阻。该双重保护性组件30还包括形成压敏电阻的共有极点的电极98，该共有极点用于两个压敏电阻的彼此电连接。因此电极98将第一块件80的一个极点连接至第二块件80的一个极点。块件80的其它极点34连接至热断开器的活动触点44，热断开器电连接至如上所述的保护装置的端子38和48。压敏电阻组装(即两个块件80的组合)由电绝缘封盖88完全覆盖，连接包括电极98的极点的压敏电阻通过电绝缘封盖88浮现。由于电极98的中间电压的可用性，双重保护组件的这种实施方式实现两个压敏电阻的并联。压敏电阻的两个块件80通过形成极点的电极98分隔，具有双重保护性组件的该实施方式不同于前述实施方式不同，在前述实施方式中，多个压敏电阻连接在两个连续极点之间，因此形成单个保护性组件。
双重保护性组件的该实施方式光伏设施保护尤其有用。图17A示出包括光伏面板90的光伏系统。该面板90在其导线95和96之间产生电压。分支(未示出)为导线95和96能够随后恢复由光伏系统产生的电流。为了对该设施提供保护以防止浪涌，其导线95和96中的每一个均可以连接至包括上述双重保护性组件30的保护装置的端子48和38中的一个。双重保护性组件30的电极98，对其部件，通过火花隙92连接至地94。因此其导线95和96中的每一个通过各自的压敏电阻和共享的火花隙92连接至地。
在该实施方式中，各相关保护性组件仅设置有一个热断开器。该实施方式不对应于具有两个保护性组件的热断开器的保护性组件的串联组装。对于该实施方式，可选地，对于相关压敏电阻，能够增加第二热断开器，第二热断开器通过压敏电阻串联至第一热断开器。参照图17B，该第二热断开器能够，例如，通过操作电极98(实施方式中未示出)的断开而被两个压敏电阻共有。在该可选实施方式中，对于各相关保护性组件，两个热断开器和各自的保护性组件均是串联的。
通过组合更多数量的串联或并联的压敏电阻，可以实现多重保护性组件30的实施方式。多重保护性组件30的一个实施方式因此包括以一个位于另一个顶部的方式放置多个具有非线性电阻的块件80，并且通过类似于图17B中所示的实施方式的电极98连接块件80。包括这些块件80的组装可以通过上述电绝缘封盖88(这些实施方式未示出)覆盖。在该实施方式的一个实施例中，三重保护性组件30可以通过以一个位于另一个之上的方式放置由电极98分隔的三个块件形成。该三重保护性组件从而具有四个极点，包括两个电极98，使得能够在三相电气设施的不同模式中提供防浪涌保护。压敏电阻的各块件80由形成极点的电极98分隔，具有三重保护性组件的该实施方式不同于具有单个保护性组件的实施方式，对于具有单个保护性组件的实施方式，多个压敏电阻连接在两个连续极点之间。根据三重保护性组件的该实施方式，各相关保护性组件最多仅设置有一个热断开器。该实施方式不对应于具有两个保护性组件的热断开器的保护性组件的串联组装。对于该实施方式，可选地，对于相关保护性组件，能够增加第二热断开器，第二热断开器通过块件之一串联至第一热断开器之一。能够通过在电极98之一处设置第二热断开器(实施方式未示出)来获得这种实施方式。在该可选实施方式中，对于至少一个相关保护性组件，两个热断开器和各自的保护性组件均是串联的。根据一个实施方式，规定能够被制定以使保护装置具有多于两个的用于连接待保护电气设施的端子。本发明的这种实施方式例如对应于具有多个极点(多于两个)的多重保护性组件30，诸如参照图17A和17B所描述的实施方式。
上述特征的全部或仅其中能够为装置提供防瞬时浪涌保护的一部分同时符合IEC和UL标准，以及上面提到的UTE指南。这些特性中的每一个都可以彼此独立地或彼此组合地实现于根据期望的性能水平的保护装置中。因此实现的保护装置得益于其所包含的上述特征的相关优点。
这些特征尤其允许所提供的保护装置被设计为高达690V AC的额定电压(电流处于50Hz或60Hz)以及高达895V DC的额定电压，并具有保护以防止根据IEC标准的8/20冲击波的标称40kA的闪电冲击电流(Imax)以及根据UL标准的8/20冲击波的标称20kA的闪电冲击电流(In)。这种性能能够通过适当选择的单个压敏电阻获得。最大额定电压能够通过串联组装这些压敏电阻中的一个或多个而轻易地增加。

Claims (15)

1.一种压敏电阻，其包括：
-至少两个连接极点(34，36)；
-块件(80)，所述块件具有非线性电阻，所述非线性电阻的值的变化与施加至所述两个连接极点(34，36)的电压有关；
-传导性板(84)，所述传导性板通过所述块件形成接触电极，所述传导性板(84)设置在所述块件(80)的主面(82)上并具有形成所述连接极点之一的突起部件；以及
-由所述块件(80)和所述传导性板(84)形成的组装，所述组装完全嵌入在电绝缘封盖(88)中，
-并且其中
-所述形成连接极点的突起部件通过所述电绝缘封盖出现并具有用于所述突起部件的电连接的焊接面，从而所述焊接面在所述电绝缘封盖的水平面上方延伸；并且
-所述形成连接极点的突起部件在其至少一半周长上连接至所述板(84)的剩余部分，所述突起部件与所述传导性板(84)的所述剩余部分整体形成为单个部件。
2.根据权利要求1所述的压敏电阻，其中所述形成连接极点的部件在其至少80％周长上连接至所述板(84)的剩余部分。
3.根据权利要求1或2所述的压敏电阻，其中所述形成连接极点(34)的突起部件通过冲压所述板(84)形成。
4.根据权利要求1所述的压敏电阻，其中所述焊接面位于所述电绝缘封盖(88)的水平面上方至少0.1mm处。
5.根据权利要求1所述的压敏电阻，其中所述形成连接极点(34)的突起部件位于虚圆(86)内，所述虚圆位于所述块件(80)的所述主面(82)中央并且所述虚圆的直径等于所述块件的主面上的内切圆的直径的75％。
6.根据权利要求1所述的压敏电阻，其中所述传导性板(84)位于所述块件(80)的所述主面(82)中央。
7.根据权利要求1所述的压敏电阻，其中所述传导性板(84)围绕形成连接极点(34)的所述突起部的剩余部分是连续的。
8.根据权利要求1所述的压敏电阻，其中所述板(84)与所述块件(80)的所述主面(82)相接触的表面的表面积至少为所述块件(80)的主面(82)的表面积的一半。
9.根据权利要求1所述的压敏电阻，其中所述焊接面平行于所述块件(80)的所述主面(82)。
10.一种被组装为紧凑块体的压敏电阻组装，其包括至少两个压敏电阻，所述两个压敏电阻中的至少一个符合权利要求1至9任一项，其中所述两个压敏电阻电连接在一起并具有共有极点(98)，所述压敏电阻组装被所述电绝缘封盖(88)完全覆盖，所述压敏电阻的连接极点(34，36，98)通过所述电绝缘封盖出现。
11.一种用于保护电气设施以防瞬时过电压的装置，其包括：
-根据权利要求1至9任一项所述的压敏电阻(30)或根据权利要求10所述的压敏电阻组装；
-热断开器，所述热断开器包括活动触点(44，64)，所述活动触点能够从闭合位置运动至打开位置以断开所述压敏电阻或所述组装的压敏电阻中的一个；
其中所述活动触点(44)通过热熔焊接接头(70)保持在闭合位置，所述热熔焊接接头将所述活动触点(44)固定在所述突起部的焊接面上，所述突起部形成所述压敏电阻的连接极点(34)，所述热断开器被设计为当热熔焊接接头熔化时迫使活动触点(44)运动至所述打开位置，
并且其中所述活动触点(44)被设计为以平行于所述压敏电阻(30)的块件(80)的主面(82)并远离所述压敏电阻的电绝缘封盖(88)一定距离的方式从所述闭合位置运动至所述打开位置。
12.根据权利要求11所述的用于保护电气设施以防瞬时过电压的装置，其包括至少两个将所述装置连接至所述电气设施的端子(38，48)，并且其中所述活动触点(44)是叶片部件，所述叶片部件在与所述压敏电阻(30)的块件(80)的所述主面(82)平行并且与该主面(82)相对的平面上延伸，所述叶片部件和所述连接端子(38，48)中的一个属于同一个部件(40)。
13.根据权利要求12所述的用于保护电气设施以防瞬时过电压的装置，其中所述叶片部件(44)和所述两个连接端子中的一个(48)所属的所述部件(40)的IACS传导率为70％或更高。
14.根据权利要求12或13所述的用于保护电气设施以防瞬时过电压的装置，其中所述叶片部件(44)保持在形成所述极点(34)的所述突起部的焊接面上的部件(42)通过所述叶片部件(44)的横截面区域的局部制约部(58)连接至所述叶片部件(44)的剩余部分，从而将所述压敏电阻(30)或所述组装的压敏电阻中的一个释放的热量集中在所述热熔焊接接头(70)处。
15.一种包括权利要求11至14中的任一项所述的用于保护电气设施以防瞬时过电压的装置的模块，所述模块包括：
-壳体(23，24)，以及
-将所述用于保护电气设施以防瞬时过电压的装置连接至待保护的所述电气设施的插销，
其中所述用于保护电气设施以防瞬时过电压的装置容纳在所述壳体中并且所述插销突起至所述壳体外部，所述壳体(23，24)限定内部的平行六面体的容积(21)，所述保护装置容纳在所述容积内，所述内部容积的最大尺寸为15×42×43mm。
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