CN104081600A - 过电压防护放电器 - Google Patents
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Abstract
为了提供一种过电压防护放电器(1)，其连接到相导体(L)与N导体(N)或PE导体(PE)之间，亦即带有至少一个火花间隙和另外的与此串联的至少一个电气构件，该过电压防护放电器在火花间隙短路时实现短路回路的断开而不对此利用过电压防护放电器的高温，提出，用于相导体或N导体或PE导体的联接构件中的一个由彼此电绝缘的彼此相间隔的两个部件(3,4)构成，部件(3,4)通过接触件(5)相互处电连接，接触件(5)关联有机械调整件(6)，其确定用于将接触件(5)从连接这两个部件(3,4)的第一位置调整到中断该连接的第二位置中，并且调整件(6)可借助于促动器(7)从第一位置调整到第二位置中，促动器可由此触发，即短路电流流过过电压防护放电器(1)。
Description
技术领域
本发明涉及一种过电压防护放电器(Ueberspannungsableiter)，其连接到相导体与N导体或PE导体之间，亦即带有至少一个火花间隙(Funkenstrecke)和另外的与此串联的至少一个电气构件。
背景技术
过电压防护放电器以最不同的结构型式已知。例如由文件DE 10 2010 021 155 A1中已知一种带有火花间隙和另外与其串联的电气构件的过电压防护放电器。这样的能承载闪电电流的火花间隙被用于避免由于电击或其它过压事件的损坏。火花间隙被用于瞬态的电势平衡，其中，也应灭除随后的电网续流(Netzfolgestrom)。
假如在这样的过电压防护放电器中火花间隙失效、即形成短路，则电流持续地流过例如联接到待保护的系统的PE导体与相导体之间的过电压防护放电器，由此过电压防护放电器的元件由于高电阻的短路而加热。
这导致不仅过电压防护放电器而且周围的电气构件和配套件(Anlagenteil)的损坏。
在所说明的文件中说明了一种过电压防护放电器，其一方面具有良好的响应特性和良好的续流消除特性，但是其另一方面在火花间隙短路的情况中应避免在过电压防护放电器或邻近的配套件处的损坏。
对此，在过压保护元件的两个电极之间布置有电导体，其带有包围该导体的绝缘材料件。假如绝缘材料件受短暂的温度负载(如其在过压事件的情况中出现的那样)加载，则绝缘构件经受住。在例如由于短路可能产生的较高的温度下或者在较长时间的温度负载下绝缘材料件分解或者其变得导电，从而那么在电极之间建立传导性的连接。
通过电流流过过电压防护放电器来实现，连接到过电压防护放电器的电路中的电气保险部触发并且断开电流回路，从而避免了由于火花间隙的短路的过度加热。
在该文件中所描述的解决方案基于该认识，即在短路情况中出现过电压防护放电器的显著加热并且过电压防护放电器的该加热被用于实现相应的开关功能。
但是这意味着，当出现短路时过电压防护放电器一如既往绝对负载有高温。
发明内容
从该现有技术出发，本发明目的在于提供一种这种类型的过电压防护放电器，其在火花间隙短路时实现例如在相导体与PE导体之间存在的短路回路的断开，而对此不利用过电压防护放电器的提高的温度。
为了实现该目的，本发明提出，用于相导体或N导体或PE导体的联接构件中的一个由彼此电绝缘的彼此相间隔的两个部件构成，部件通过接触件相互电连接，接触件关联有机械调整件，其适合并且确定用于将接触件从连接这两个部件的第一位置调整到中断该连接的第二位置中，并且调整件可借助于促动器从第一位置调整到第二位置中，促动器可由此触发，即短路电流流过过电压防护放电器。
根据本发明，用于相导体或者用于N导体或PE导体的联接构件中的一个由两个部件(其彼此电绝缘且必要时还彼此相间隔)来实现。这两个部件通过接触件相互导电地连接。接触件又与机械调整件相组合，该调整件适合并且确定用于将接触件从基础位置(在其中这两个部件相互电连接)调整到断开位置(在其中在这两个部件之间的连接断开)中。例如借助于促动器将调整件从第一位置调整到第二位置中并且其可由此触发，即短路电流流过过电压防护放电器。在正常状态中、即当火花间隙正确工作时，没有电流流过过电压防护放电器。在过压情况中，短暂地以高压来加载过电压防护放电器，但是由此调整件还未被触发并且因此接触件保持在连接位置中。仅当火花间隙失效、即在过电压防护放电器上出现短路时，那么才通过短路电流来触发促动器，其又操纵调整件并且将接触件从连接位置调整到断开的位置中。
因此在短路情况中实现短路电流回路的非常快速的中断，其中，该中断不取决于过电压防护放电器加热，而是短暂地流动的短路电流已导致触发且通过接触件的调整导致元件彼此分离。
在此优选地设置成，第一联接构件的彼此电绝缘的两个部件中的第一部件直接联接在相、N或PE处，并且第一联接部件的这些部件中的第二部件通过接触件与第一部件电连接，第二部件通过电路与第二联接构件相连接，该电路包括一方面惰性保险部和另一方面串联电阻(Vorwiderstand)及促动器的并联电路。
在此特点是，第一联接构件的第二部件通过电路与第二联接构件相连接，该电路包括一方面惰性保险部和另一方面串联电阻及促动器的并联电路。由此实现，在正常情况中、即在闪电电流事件或过压事件的情况中火花间隙功能有效时电流流过惰性保险部，而该保险部不断开。另一方面，在火花间隙短路的情况中，电流流过保险部。该电流变得大到使得保险部断开。由此驱使电流进入真正的优选地高电阻的带有串联电阻和促动器的并联支路中。促动器在几个电流半波之后触发。
由此使该连接断开并且阻止电流继续流动。
在此优选地设置成，串联电阻以串联的方式前置于并联电路。
尤其设置成，惰性保险部尺寸设定成使得其经受住过压事件状况，但是在短路电流较长时间地流过过电压防护放电器的情况中断开。
一特别优选的改进方案在于，促动器是可电气触发的气体发生器。
这样的气体发生器在现有技术中、尤其在汽车的安全装备中本身已知，例如用于操纵气囊或安全相关的其它装置部件。这样的气体发生器构建得极小、即可以以简单的方式被集成到过电压防护放电器中，其中，另一方面通过该气体发生器可产生的气体体积比较大，从而足以将调整件调整到第二位置中并且将接触件调整到中断的第二位置中。
一优选的构造方案在于，电路与开关元件、开关路径和促动器构建在控制电路板上。
在此，整个电路构建在控制电路板上，控制电路板具有相应的开关路径并且其利用相应的联接元件可被联接到过电压防护放电器的相关的接触件处。在控制电路板上来构建带有开关元件和促动器(尤其气体发生器)的电路。整个控制电路板可以以简单的方式被集成到过电压防护放电器中或者说到其壳体中，从而可以以简单的方式并且在空间需求较小的情况下实现装配。
另一特点在于，促动器伸入绝缘构件的空腔中，绝缘构件布置在彼此电绝缘的、彼此相间隔的两个部件之间并且其形成或容纳以滑块的形式的机械调整件。
在此，以优选地气体发生器的形式的促动器例如在一端部处伸入绝缘构件中。另一方面，以滑块的形式的机械调整件布置在绝缘构件的空腔中。在促动器触发时从绝缘构件在向位于其嘴口(Muendung)之前的接触件的方向上来调整滑块，从而将接触件从连接的第一位置调整到断开的第二位置中。
优选地在此设置成，接触件是接触板(其在彼此绝缘的、相间隔的两个部件之间张紧)或者是导电的绞合线(其保持在部件中的一个处而可松开地固定在另一部件处)。
在此尤其设置成，接触板以第一端部区域可松开地夹持在第一联接构件的第一部件处而以第二端部区域可摆动地保持在第一联接构件的第二部件处。
该设计方案尤其用于，在机械调整件触发时使接触板近似围绕第二端部区域摆动并且从第一端部区域移开，使得连接断开，但是在此接触板此外在第二端部区域处被保持在联接构件处，使得其未丢失并且会在过电压防护放电器的整个构件内导致功能失效等。
另一特点在于，促动器在它的背对可由其操纵的调整件的端部处具有电气的联接导体，其与电路板接触。
在此，优选地构造为气体发生器的促动器在端部区域处配备有两个电气的联接导体，其可以以简单的方式被插入电路板的相应的触点中并且在那里被接触，例如通过钎焊。
另一特点在于，促动器设有联接导体，其反向于调整件从绝缘构件伸出并且在那里与电路板接触，并且绝缘构件具有或形成用于促动器的漏斗式的容纳部，其朝向调整件扩大。
通过该设计方案使装配容易，因为可以简单的方式在正确的位置中将促动器推入绝缘构件的漏斗式的容纳部中，使得其联接导体从在绝缘构件的底部处的孔或从相应的开口伸出。因此简化了促动器到绝缘构件的空腔中的引入和插入并且保证了正确的位置。
本发明的一优选的改进方案在于，调整件间接地通过接触件或者直接地在第二位置中作用到指示销(Signalisierungsstift)上，指示销在过电压防护放电器的壳体件中可移动地被引导并且通过调整件可从正常位置中调整到故障显示位置中，在故障显示位置中指示销可视觉识别地从壳体件中伸出并且/或者在该位置中通过指示销来切换安装在壳体件中的微型开关，其与远程指示器件处于电连接中。
由此来实现，在由于火花间隙的失效出现短路情况之后使过电压防护放电器的故障状态的视觉指示或者还有故障状态的远程显示成为可能。通过调整件不仅作用到接触件上，而且附加地通过接触件或者还通过调整件本身作用到在过电压防护放电器的壳体件中可移动地被引导的指示销上。在正常位置中，指示销例如处于壳体内。在失效情况中将指示销从壳体件中推出，使得其可视觉识别地从壳体件中伸出。附加地或备选地，指示销与安装在壳体件中的微型开关共同作用，微型开关在故障情况中、即在指示销被调整的情况下通过指示销来切换并且与远程信号显示器处于电连接中，从而备选地或附加地使过电压防护放电器的状态的远程显示成为可能。
此外优选地设置成，调整件在引导部中被引导，引导部包围调整件的至少一个杆，调整件或其杆具有弹性的边腿件(Schenkelteil)，其在调整件的正常位置中被引导部的部分包围并且未张开地被保持而在故障位置中被从引导部中推出、张开并且形成用于调整件的返回运动锁(Rueckbewegungssperre)，边腿件支撑在引导部的嘴口处。
在此，形成机械调整件的滑块在引导部中被引导并且被其包围。在正常情况中、即当滑块还未被促动器推出时，滑块的或滑块的杆的弹性的边腿件被引导部保持压在一起。如果滑块被促动器推动到故障位置中，其被推动到使得弹性的边腿件被从引导部中推出并且由于材料固有的弹性而张开。由此形成用于滑块的返回运动锁，因为张开的边腿件支撑在引导部的嘴口处。由此避免了滑块振动并且因此改进了过电压防护放电器的质量。
此外可设置成，与火花间隙串联的构件是带有两个电极和布置在它们之间的由能导电的材料构成的颗粒的至少一个电气元件，其中，该元件被耐高温的绝缘材料套包围。
这样的构件由文件DE 10 2010 021 155 A1已知。
这样的元件连同火花间隙可以以单数的形式来设置。但是也可能将多个这样的元件串联，以便以可用于不同的电压情况的方式设计该过电压防护放电器。
附图说明
本发明的一实施例在附图中示出并且接下来来详细说明。其中：
图1以侧视图部分裂开地显示了过电压防护放电器的第一实施形式；
图2以相同的视图在第一功能位置中显示了第二实施形式，
图3在第二功能位置中显示了同一实施形式，
图4在类似于图1观察的视图中显示了一变体，
图5a至5c以前视图、后视图和侧视图显示了细节，
图6显示了原理电路图，
图7显示了在第一功能位置中的细节，
图8显示了在第二功能位置中的细节，
图9显示了从下面观察的细节，
图10显示了同样从下面观察的细节，
图11显示了从上面观察的细节。
具体实施方式
在图中显示了过电压防护放电器1，其连接到相导体L与N或PE导体之间。相导体L和N或PE导体仅以符号表示。此外，过电压防护放电器具有至少一个火花间隙和另外的与其串联的至少一个电气构件。这些部件示意性地以2来说明。这样的部件的结构本身已知。例如对此参照文件DE 10 2010 021 155 A1。在该实施例中，用于相导体L的联接构件由彼此电绝缘的、相互相间隔的导电的两个部件3、4(其通过接触件5相互电连接)构成。接触件5关联有机械调整件6，其适合并确定成用于将接触件5从连接这两个部件3、4的第一位置(其尤其在图2中良好可见)调整到中断该连接的第二位置(其尤其在图3中特别良好地可见)中。机械调整件6可借助于促动器7从第一位置调整到第二位置中。该促动器7由此可激活和可触发，即在火花间隙失效的情况中短路电流流过过电压防护放电器1。
尤其地，第一联接构件的这两个彼此电绝缘的部件中的第一部件3直接联接到相L处，而这些部件中的第二部件、即部件4仅通过接触件5与第一部件3导电地连接。第二部件4通过电路(其电路结构在图6中示出)与第二连接件8(其在该实施例中联接到N或PE导体处)相连接。在此涉及一方面惰性保险部9和另一方面串联电阻10及促动器7的并联电路。此外，还有串联电阻11、12以串联的方式前置于该并联电路。
惰性保险部9尺寸设定成使得其经受住过压事件状况，但是在短路电流较长时间地流过过电压防护放电器的情况中断开。尤其地，在促动器7之前的串联电阻10比保险部9电阻更高，使得在正常情况中在过压事件的情况下电流流过保险部9，而在火花间隙失效、即火花间隙短路的情况中电流尽管首先流过保险部9。但是该电流变得大到使得惰性保险部然后断开。由此驱使电流到真正高电阻的带有串联电阻10和促动器7的并联支路中。促动器7在几个电流半波之后触发。那么因此将调整件6调整到第二位置中并且将接触件5从连接部件3、4的位置调整到断开的第二位置中。
优选地，促动器7是可电气触发的气体发生器。
如其在图6中所示，电路与开关元件、开关路径和促动器7构建在例如在图5a至图5c中示出的控制电路板13上。用于与相应的部件4或8相连接的联接触点通过与部件8接触的弹簧触点14形成，以及带有与部件4接触的接触螺栓15。
在该实施例中，促动器7伸入绝缘构件17的空腔16中，绝缘构件17布置在彼此电绝缘的彼此相间隔的部件3、4之间并且其容纳以滑块的形式的机械调整件6。
接触件5是接触板，其优选地预紧地在这两个彼此绝缘的相间隔的部件3、4之间张紧。该接触板利用第一端部区域18以可松开地夹持的方式保持在第一联接构件的第一部件3处、例如在槽中，而其利用第二端部区域19可摆动地保持在第一联接构件的第二部件4处，使得其在断开位置中虽然从部件3摆开、但是还不可丢失地保持在部件4处。
例如在图5c中可见，促动器7在它的背对由其操纵的调整件6的端部处具有电气的联接导体，其与电路板13或其接触路径接触。
例如在图1中可见，促动器7设有联接导体，其反向于调整件6从绝缘构件17伸出并且在那里与电路板13接触，其中，绝缘构件17具有或形成用于促动器7的漏斗式的容纳部20，其朝向调整件6扩大。这用于促动器7的简化的定位和装配，促动器7例如也可利用调整件6作为辅助工具来装配。
调整件6可间接地通过接触件5或者也可直接地如在该实施例中所示在例如根据图3的第二位置中作用到指示销21上，指示销21在过电压防护放电器1的壳体件22中可移动地被引导并且通过调整件6可从根据图2的正常位置调整到根据图3的故障显示位置中。在该位置中，指示销21的前端可视觉识别地从壳体件22伸出。为了操纵指示销，调整件6具有突起23，其作用到指示销21的楔形面24上，以便使其在图中向上移动。该移动逆着预紧弹簧25的力实现，预紧弹簧25一侧支撑在壳体件22处而另一侧支撑在指示销的凸肩26处。附加地或备选地，指示销21也可与安装在壳体件22中的微型开关相组合，使得当指示销在故障显示位置中时微型开关被操纵或切换，从而然后通过微型开关和联接的控制回路在另一显示装置、例如在远程显示器中来触发信号，以指示过电压防护放电器1的故障状态。
例如在图10中可见，调整件6作为滑块在绝缘件17的引导部27中被引导，其中，该引导部具有槽28，其与滑块(6)的导向肋29共同作用，从而能够不弄错地插入。此外，引导部28包围构造为滑块的调整件6的杆。该杆具有弹性的边腿件30，其在调整件6的正常位置中被引导部27的部分包围并且未张开地被保持。在故障状态中，这些边腿件30被从引导部27中推出并且由于材料固有的弹簧弹性而张开，从而形成用于调整件6的返回运动锁。
与过电压防护放电器1的火花间隙串联的构件可以是带有两个电极和布置在其之间的由能导电的材料构成的颗粒的电气元件，其中，该元件被耐高温的绝缘材料套包围。但是也可串联布置多个这样的元件，这例如从图1与根据图2和3的实施例的对比中可见。
本发明提供一种功能极其有效的器件，以便在过电压防护放电器1的火花间隙失效的情况中保证在相导体与零导体或PE导体之间的可能的电流的中断。
本发明不限于该实施例，而是在本公开的范围中多样可变。
所有新的在说明书和/或附图中公开的单个和组合特征都被视为对于本发明重要。
Claims (14)
1. 一种过电压防护放电器(1)，其连接到相导体(L)与N导体(N)或PE导体(PE)之间，亦即带有至少一个火花间隙和另外的与此串联的至少一个电气构件，其特征在于，用于所述相导体或N导体或PE导体的联接构件中的一个由彼此电绝缘的彼此相间隔的两个部件(3,4) 构成，所述部件(3,4)通过接触件(5)相互电连接，所述接触件(5)关联有机械调整件(6)，其适合并且确定用于将所述接触件(5)从连接这两个所述部件(3,4)的第一位置调整到中断该连接的第二位置中，并且所述调整件(6)借助于促动器(7)能够从所述第一位置调整到所述第二位置中，所述促动器能够由此触发，即短路电流流过所述过电压防护放电器(1)。
2. 根据权利要求1所述的过电压防护放电器，其特征在于，第一联接构件的彼此电绝缘的两个部件(3,4)中的第一部件(3)直接联接到相、N或PE处，并且所述第一联接构件的这些部件(3,4)中的第二部件通过所述接触件(5)与所述第一部件(3)电连接，所述第二部件(4)通过电路与第二联接构件(8)相连接，所述电路包括一方面惰性保险部(9)和另一方面串联电阻(10)及促动器(7)的并联电路。
3. 根据权利要求2所述的过电压防护放电器，其特征在于，串联电阻(11,12)以串联的方式前置于所述并联电路。
4. 根据权利要求2或3所述的过电压防护放电器，其特征在于，所述惰性保险部(9)尺寸设定成使得其经受住过压事件状况、但是在较长时间的短路电流流过所述过电压防护放电器(1)的情况中断开。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的过电压防护放电器，其特征在于，所述促动器(7)是可电气触发的气体发生器。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的过电压防护放电器，其特征在于，所述电路与开关元件、开关路径和所述促动器(7)构建在控制电路板(13)上。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的过电压防护放电器，其特征在于，所述促动器(7)伸入绝缘构件(17)的空腔(16)中，所述绝缘构件布置在彼此电绝缘的、彼此相间隔的这两个部件(3,4)之间并且其形成或容纳以滑块的形式的机械调整件(6)。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的过电压防护放电器，其特征在于，所述接触件(5)是在彼此绝缘的、相间隔的这两个部件(3,4)之间张紧的接触板或者是导电的绞合线，其保持在所述部件中的一个处而可松开地固定在另一部件处。
9. 根据权利要求8所述的过电压防护放电器，其特征在于，所述接触板以第一端部区域(18)可松开地夹持在所述第一联接构件的第一部件(3)处而以第二端部区域(19)可摆动地保持在所述第一联接构件的第二部件(4)处。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的过电压防护放电器，其特征在于，所述促动器(7)在它的背对可由其操纵的所述调整件(6)的端部处具有电气的联接导体，其与电路板(13)接触。
11. 根据权利要求7至10中任一项所述的过电压防护放电器，其特征在于，所述促动器(7)设有联接导体，其反向于所述调整件(6)从所述绝缘构件(17)伸出并且在那里与电路板(13)接触，并且所述绝缘构件(17)具有或形成用于所述促动器(7)的漏斗式的容纳部(20)，其朝向所述调整件(6)扩大。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的过电压防护放电器，其特征在于，所述调整件(6)间接地通过所述接触件(5)或者直接地在所述第二位置中作用到指示销(21)上，所述指示销(21)在所述过电压防护放电器(1)的壳体件(22)中可移动地被引导并且通过所述调整件(6)能够从正常位置调整到故障显示位置中，在所述故障显示位置中所述指示销(21)可视觉识别地从所述壳体件(22)中伸出并且/或者在该位置中通过所述指示销(21)来切换安装在所述壳体件(22)中的微型开关，其与远程指示器件处于电连接中。
13. 根据权利要求7至12中任一项所述的过电压防护放电器，其特征在于，所述调整件(6)在引导部(27)中被引导，所述引导部包围所述调整件(6)的至少一个杆，所述调整件(6)或其杆具有弹性的边腿件(30)，其在所述调整件(6)的正常位置中被所述引导部(27)的部分包围且未张开地被保持而在故障位置中被从所述引导部(27)中推出、张开并且形成用于所述调整件(6)的返回运动锁，所述边腿件(30)支撑在所述引导部(27)的嘴口处。
14. 根据权利要求1至13中任一项所述的过电压防护放电器，其特征在于，与所述火花间隙串联的构件是带有两个电极和布置在它们之间的由能导电的材料构成的颗粒的至少一个电气元件，其中，所述元件被耐高温的绝缘材料套包围。
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