CZ10168U1 - Zapojení sdružené přepěťové ochrany - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká způsobu zapojení a technické konstrukce sdružené přepěťové ochrany určené zejména k ochraně kabelů a vodičů, po kterých je přenášen elektrický signál nebo napájecí proud a k ochraně elektrických a elektronických přístrojů a zařízení k těmto kabelům a vodičům připojených proti účinkům elektromagnetického rušení, přepětí a atmosférických výbojů.

Dosavadní stav technikv

V současné době používané přepěťové ochrany nezaručují bezpečnou ochranu kabelů a vodičů po kterých je přenášen elektrický signál nebo napájecí proud a elektrických a elektronických přístrojů a zařízení k těmto kabelům a vodičům připojeným proti účinkům elektromagnetického rušení, přepětí a atmosférických výbojů v rámci jednoho konstrukčního celku.

Podstata technického řešení

Nevýhody známého stavu techniky řeší a do značné míry odstraňuje zapojení a konstrukční řešení sdružené přepěťové ochrany, jehož podstata spočívá v tom, že v kovové nebo pokovené nebo z plátovaného materiálu vyrobené krabičce z pájitelného a dobře elektricky vodivého materiálu jsou do série se svodičem bleskového proudu zapojeny omezovači impedance, které omezí maximální hodnotu bleskového nebo rušivého proudu protékajícího svodičem bleskového proudu, čímž se sníží hodnota napětí vlny bleskového nebo rušivého proudu na svodiči bleskového proudu. To umožňuje následně zapojeným svodičům přepětí další účinné snížení hodnoty napětí zbytkové vlny bleskového nebo rušivého proudu. Další podstata zapojení sdružené přepěťové ochrany spočívá vtom, že do série se svodiči přepětí, které se obvykle vyznačují vysokou hodnotou parazitní kapacity je zapojena dvojice svodičů přepětí nebo dvojice diod s malou parazitní kapacitou v antiparalelním zapojení. Tímto zapojením se významně sníží celková parazitní kapacita jednotlivých větví svodičů přepětí. V případě potřeby lze celkovou parazitní kapacitu jednotlivých větví svodičů přepětí dále snižovat sériovým, sérioparalelním nebo antiparalelním připojováním dalších svodičů přepětí nebo diod s malou parazitní kapacitou. Výhodou zapojení sdružené přepěťové ochrany je, že snižuje hodnotu zbytkového napětí vlny bleskového nebo rušivého proudu za svodičem bleskového proudu a že dále umožňuje zapojení výkonových svodičů přepětí s velkou parazitní kapacitou do přepěťové ochrany při zachování potřebných přenosových parametrů pro chráněný elektrický signál. Další výhodou zapojení sdružené přepěťové ochrany je, že v případě mimořádně silného úderu blesku nebo výskytu silného elektromagnetického rušení dojde vlivem protékajícího bleskového nebo rušivého proudu k termodynamické destrukci omezovačích impedancí a tím i k bezpečnému odpojení chráněných elektrických a elektronických přístrojů a zařízení od zdroje bleskového nebo rušivého proudu. Další výhodou sdružené přepěťové ochrany je její konstrukční uspořádání do kovové nebo pokovené nebo z plátovaného materiálu vyrobené krabičky z pájitelného materiálu. Odpadá tím nutnost použití plošného spoje pro zapojení součástek do sdružené přepěťové ochrany a současně to umožňuje realizovat co nejkratší elektrické pospojování jednotlivých součástek sdružené přepěťové ochrany ajejich připojení na svorku ochranného vodiče. Tím se podstatně sníží parazitní impedance v cestě sváděného bleskového nebo rušivého proudu, protože k vedení sváděného bleskového nebo rušivého proudu je využito celého vodivého průřezu materiálu krabičky včetně příznivého profilu ve tvaru tenkého vodivého pásu (minimální vlastní indukčnost). Snížení hodnoty přechodové impedance v cestě sváděného bleskového nebo rušivého proudu je docíleno připojením ochranného vodiče ke svorce ochranného vodiče sdružené přepěťové ochrany pájením. Při připojení ochranného vodiče pomocí běžných elektrotechnických svorek je hodnota přechodové impedance podstatně vyšší. Uvedená

-1 CZ 10168 Ul konstrukční opatření přispívají k minimalizaci hodnoty napětí zbytkové vlny bleskového nebo rušivého proudu na chráněných výstupních svorkách sdružené přepěťové ochrany. V případě nižších nároků na ochranu tj. pro ochranu kabelů a vodičů po kterých je přenášen elektrický signál nebo napájecí proud pouze ve vnitřním prostředí chráněném proti přímému úderu blesku a pro ochranu elektrických a elektronických přístrojů a zařízení k těmto kabelům a vodičům připojeným je možné ze zapojení sdružené přepěťové ochrany vypustit svodič bleskového proudu a omezovači impedance zapojené do série se svodičem bleskového proudu. V případě ochrany kabelů a vodičů po kterých je přenášen elektrický signál nebo napájecí proud a ochrany elektrických a elektronických přístrojů a zařízení k těmto kabelům a vodičům připojených a vyznačujících se vysokou odolností proti elektromagnetickému rušení (třídy odolnosti 4 a vyšší) je možné ze zapojení sdružené přepěťové ochrany dále vypustit jednu nebo i obě větve svodičů přepětí včetně příslušných omezovačích impedanci. Zapojení přepěťové ochrany dle technického řešení určené zejména k ochraně kabelů a vodičů po kterých jsou přenášeny elektrické signály a napájecí proudy z venkovního a nebo do venkovního prostředí nechráněného proti přímému úderu blesku a k ochraně elektrických a elektronických přístrojů a zařízení k těmto kabelům a vodičům připojených je tvořeno první vstupní svorkou I, druhou vstupní svorkou 15, první omezovači impedancí 2, druhou omezovači impedancí 3, třetí omezovači impedancí 4, čtvrtou omezovači impedancí 29, pátou omezovači impedancí 28, šestou omezovači impedancí 30, svodičem 6 bleskového proudu, prvním svodičem 7 přepětí, sedmým svodičem j_6 přepětí, třetím svodičem 9 přepětí, čtvrtým svodičem 10 přepětí, desátým svodičem 19 přepětí, jedenáctým svodičem 20 přepětí, sedmnáctým svodičem 26 přepětí, osmnáctým svodičem 27 přepětí, druhým svodičem 8 přepětí, osmým svodičem 17 přepětí, pátým svodičem H přepětí, šestým svodičem 12 přepětí, dvanáctým svodičem 21 přepětí, třináctým svodičem 22 přepětí, patnáctým svodičem 24 přepětí, šestnáctým svodičem 25 přepětí, sedmnáctým svodičem 18 přepětí, čtrnáctým svodičem 23 přepětí, devatenáctým svodičem 31 přepětí, svorkou J4 ochranného vodiče, první chráněnou výstupní svorkou 5 a druhou chráněnou výstupní svorkou 13.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je blíže osvětleno pomocí přiložených výkresů, kde jsou uvedena schémata příkladů zapojení sdružené přepěťové ochrany. Na obr. 1 je uvedeno schéma základního zapojení součástek sdružené přepěťové ochrany pro asymetrické přístroje. Na obr. 2, 3, 4, 5, 6 jsou uvedena schémata dalších možných způsobů elektrického zapojení součástek ve sdružené přepěťové ochraně. Jednotlivá zapojení se liší ve způsobu zapojení a v počtu svodičů přepětí v jednotlivých větvích svodičů přepětí. Na obr. 7 je uvedeno schéma zapojení sdružené přepěťové ochrany, ve kterém nejsou zapojeny svodič 6 bleskového proudu a první omezovači impedance 2. Toto zapojení sdružené přepěťové ochrany je vhodné pro případy, kdy kabely a vodiče, propojující elektrické a elektronické přístroje a zařízení nevystupují z prostředí chráněného proti přímému úderu blesku (bleskové zóny 1 a vyšší). Na obr. 8 je uvedeno schéma zapojení sdružené přepěťové ochrany, ve které jsou zapojeny pouze první vstupní svorka 1, druhá vstupní svorka 15, svorka 14 ochranného vodiče, první chráněná výstupní svorka 5, druhá chráněná výstupní svorka 13, třetí omezovači impedance 4, druhý svodič 8 přepětí, osmý svodič 17 přepětí, pátý svodič U přepětí a šestý svodič 12 přepětí. Toto zapojení sdružené přepěťové ochrany lze použít v případech, kdy kabely a vodiče, propojující elektrické a elektronické přístroje a zařízení nevystupují z prostředí chráněného proti přímému úderu blesku (bleskové zóny 1 a vyšší) a v daném prostředí se nevyskytuje silné elektromagnetické rušení. Na obr. 9 je uvedeno schéma zapojení sdružené přepěťové ochrany, ve kterém jsou zapojeny první vstupní svorka 1, druhá vstupní svorka 15, první omezovači impedance 2, svodič 6 bleskového proudu, svorka 14 ochranného vodiče, první chráněná výstupní svorka 5 a druhá chráněná výstupní svorka 13. Toto zapojení sdružené přepěťové ochrany lze použít pro ochranu elektrických a elektronických přístrojů a zařízení připojených k vodičům a kabelům vystupujícím z prostředí chráněného proti přímému úderu blesku v případech, kdy tato zařízení vykazují zvýšenou míru

-2CZ 10168 Ul odolnosti proti účinkům přepětí a elektromagnetického rušení. Na obr. 10 je uvedeno schéma základního zapojení sdružené přepěťové ochrany pro symetrické (třívodičové) zapojení. Toto zapojení sdružené přepěťové ochrany je určeno pro ochranu symetrických (třívodičových) vedení a přístrojů a zařízení k těmto vedením připojeným.

Příklady provedení

Na obr. 1 je uvedeno zapojení sdružené přepěťové ochrany dle technického řešení určené k ochraně kabelů a vodičů po kterých jsou přenášeny elektrické signály a napájecí proudy z venkovního anebo do venkovního prostředí nechráněného proti přímému úderu blesku a k ochraně elektrických a elektronických přístrojů a zařízení k těmto kabelům a vodičům připojených v asymetrickém (dvouvodičovém) zapojení. Ochrana je první vstupní svorkou I a druhou vstupní svorkou 15 připojena ke kabelům nebo vodičům, přivádějícím elektrický signál nebo napájecí proud z venkovního nebo do venkovního prostředí nechráněného proti přímému úderu blesku (blesková zóna 0). Druhá vstupní svorka 15 je galvanicky propojena se svorkou 14 ochranného vodiče. První vstupní svorka I je připojena přes první omezovači impedanci 2 na jeden vývod svodiče 6 bleskového proudu. Při nárůstu hodnoty napětí vlny bleskového nebo rušivého proudu na hodnotu aktivačního napětí svodiče 6 bleskového proudu dojde- kjeho aktivaci. Tím je svedena podstatná část energie bleskové nebo rušivé vlny proudu přes druhý vývod svodiče 6 bleskového proudu na svorku 14 ochranného vodiče, čímž dojde k prvnímu významnému omezení hodnot napětí a proudu vstupní bleskové nebo rušivé vlny proudu. Další postupné snížení hodnot napětí a proudu zbytkové vlny bleskového nebo rušivého proudu zajistí sériové zapojení druhé oddělovací impedance 3 k sérioparalelnímu zapojení prvního svodiče 7 přepětí, třetího svodiče 9 přepětí, čtvrtého svodiče 10 přepětí a sériové zapojení třetí omezovači impedance 4 k sérioparalelnímu zapojení druhého svodiče 8 přepětí, pátého svodiče JT přepětí a šestého svodiče 12 přepětí. K první chráněné výstupní svorce 5 a ke druhé chráněné výstupní svorce 13 jsou připojeny vodiče nebo kabely vedoucí chráněný elektrický signál k dalšímu zpracování a nebo přímo svorky chráněných elektrických a elektronických přístrojů a zařízení. Toto zapojení sdružené přepěťové ochrany je určeno pro ochranu asymetrických vedení a přístrojů a zařízení k těmto vedením připojeným.

Na obr. 10 je uvedeno základní schéma zapojení sdružené přepěťové ochrany dle technického řešení určené k ochraně kabelů a vodičů po kterých jsou přenášeny elektrické signály a napájecí proudy z venkovního a nebo do venkovního prostředí nechráněného proti přímému úderu blesku a k ochraně elektrických a elektronických přístrojů a zařízení k těmto kabelům a vodičům připojených v symetrickém (třívodičovém) zapojení. K první vstupní svorce I a ke druhé vstupní svorce 15 jsou připojeny první omezovači impedance 2 a čtvrtá omezovači impedance 29 do série se svodičem 6 bleskového proudu a dále přes druhou omezovači impedanci 3 a pátou omezovači impedanci 28 jsou připojeny větve svodičů přepětí tvořené sérioparalelním zapojením prvního svodiče 7 přepětí, sedmého svodiče 16 přepětí, třetího svodiče 9 přepětí, čtvrtého svodiče 10 přepětí, desátého svodiče 19 přepětí, jedenáctého svodiče 20 přepětí, sedmnáctého svodiče 26 přepětí, osmnáctého svodiče 27 přepětí a přes třetí omezovači impedanci 4 a šestou omezovači impedanci 30 jsou připojeny další větve svodičů přepětí tvořené sérioparalelním zapojením druhého svodiče 8 přepětí, osmého svodiče 17 přepětí, pátého svodiče 11 přepětí, šestého svodiče 12 přepětí, dvanáctého svodiče 21 přepětí, třináctého svodiče 22 přepětí, patnáctého svodiče 24 přepětí a šestnáctého svodiče 25 přepětí. Střední vývod svodiěe 6 bleskového proudu je připojen na svorku 14 ochranného vodiče. K první chráněné výstupní svorce 5 a ke druhé chráněné výstupní svorce 13 je sérioparalelně připojena další větev svodičů přepětí, tvořená zapojením sedmnáctého svodiče 18 přepětí, čtrnáctého svodiče 23 přepětí a devatenáctého svodiče 31 přepětí. Toto zapojení sdružené přepěťové ochrany je určeno pro ochranu symetrických vedení a přístrojů a zařízení k těmto vedením připojeným.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zapojení sdružené přepěťové ochrany, jejíž svorka ochranného vodiče je propojena s hlavní ekvipotenciální přípojnicí elektrického systému a jejíž vstupní svorky jsou připojeny ke kabelům nebo vodičům přivádějícím nebo odvádějícím elektrický signál nebo napájecí proud

   5 z venkovního nebo do venkovního prostředí nechráněného proti přímému úderu blesku a jejíž chráněné výstupní svorky jsou připojeny ke chráněným kabelům nebo vodičům a k elektrickým a elektronickým přístrojům a zařízením k těmto vodičům připojeným, vyznačující se tím, že do kovové nebo pokovené nebo z plátovaného materiálu vyrobené krabičky z dobře elektricky vodivého apájitelného materiálu je k první vstupní svorce (1) připojen jeden vývod ío první omezovači impedance (2), jejíž druhý vývod je připojen na jeden vývod svodiče (6) bleskového proudu a který je současně připojen najeden vývod druhé omezovači impedance (3), jejíž druhý vývod je připojen na jeden vývod prvního svodiče (7) přepětí a který je současně připojen najeden vývod třetí omezovači impedance (4), jejíž druhý vývod je připojen na první chráněnou výstupní svorku (5) a který je současně připojen na jeden vývod druhého svodiče (8)

   15 přepětí, jehož druhý vývod je připojen na jeden vývod pátého svodiče (11) přepětí a který je současně připojen najeden vývod šestého svodiče (12) přepětí, jehož druhý vývod je připojen na druhou chráněnou výstupní svorku (13) a který je současně připojen na druhý vývod pátého svodiče (11) přepětí a který je současně připojen najeden vývod čtvrtého svodiče (10) přepětí, jehož druhý vývod je připojen ke druhému vývodu prvního svodiče (7) přepětí a který je

   20 současně připojen na jeden vývod třetího svodiče (9) přepětí, jehož druhý vývod je připojen na jeden vývod čtvrtého svodiče (10) přepětí a který je současně připojen na druhý vývod svodiče (6) bleskového proudu a který je současně připojen na svorku (14) ochranného vodiče a který je současně připojen na druhou vstupní svorku (15).
2. 2. Zapojení sdružené přepěťové ochrany, jejíž svorka ochranného vodiče je propojena

   25 s hlavní ekvipotenciální přípojnicí chráněného elektrického systému a jejíž vstupní svorky jsou připojeny ke kabelům nebo vodičům přivádějícím nebo odvádějícím elektrický signál nebo napájecí proud z venkovního nebo do venkovního prostředí nechráněného proti přímému úderu blesku a jejíž chráněné výstupní svorky jsou připojeny ke chráněným kabelům a vodičům a nebo přímo ke svorkám chráněných elektrických a elektronických přístrojů a zařízení, vy z nač u30 jící se t í m , že do kovové nebo pokovené nebo z plátovaného materiálu vyrobené krabičky z dobře elektricky vodivého a pájitelného materiálu je k první vstupní svorce (1) připojen jeden vývod první omezovači impedance (2), jejíž druhý vývod je připojen na jeden vývod druhé omezovači impedance (
3. 3) a který je současně připojen na jeden vývod svodiče (6) bleskového proudu, jehož druhý vývod je připojen k jednomu vývodu čtvrté omezovači impedance (29), jejíž

   35 druhý vývod je připojen ke druhé vstupní svorce (15) a jejíž první vývod je současně připojen kjednomu vývodu páté omezovači impedance (28), jejíž druhý vývod je připojen kjednomu vývodu šesté omezovači impedance (30) a který je současně připojen kjednomu vývodu osmnáctého svodiče (27) přepětí, jehož druhý vývod je připojen kjednomu vývodu sedmnáctého svodiče (26) přepětí, jehož druhý vývod je připojen kjednomu vývodu desátého svodiče (19)

   40 přepětí a který je současně připojen kjednomu vývodu jedenáctého svodiče (20) přepětí, jehož druhý vývod je připojen ke třetímu vývodu svodiče (6) bleskového proudu a který je současně připojen ke druhému vývodu desátého svodiče (19) přepětí a který je současně připojen kjednomu vývodu třetího svodiče (9) přepětí a který je současně připojen ke svorce (14) ochranného vodiče a který je současně připojen kjednomu vývodu čtvrtého svodiče (10) přepětí,

   45 jehož druhý vývod je připojen ke druhému vývodu třetího svodiče (9) přepětí a který je současně připojen kjednomu vývodu sedmého svodiče (16) přepětí, jehož druhý vývod je připojen kjednomu vývodu prvního svodiče (7) přepětí, jehož druhý vývod je připojen ke druhému vývodu druhé omezovači impedance (3) a který je současně připojen kjednomu vývodu třetí omezovači impedance (
4. 4), jejíž druhý vývod je připojen na první chráněnou výstupní svorku (5)

   50 a který je současně připojen na jeden vývod druhého svodiče (8) přepětí, jehož druhý vývod je připojen najeden vývod osmého svodiče (17) přepětí, jehož druhý vývod je připojen najeden

   -4CZ 10168 Ul vývod pátého svodiče (11) přepětí a který je současně připojen najeden vývod šestého svodiče přepětí (12), jehož druhý vývod je připojen na druhý vývod pátého svodiče (11) přepětí a který je současně připojen na svorku (14) ochranného vodiče a který je současně připojen najeden vývod dvanáctého svodiče (21) přepětí a který je současně připojen najeden vývod třináctého svodiče
5. 5 (22) přepětí, jehož druhý vývod je připojen na druhý vývod dvanáctého svodiče (21) přepětí a který je současně připojen najeden vývod patnáctého svodiče (24) přepětí, jehož druhý vývod je připojen na jeden vývod šestnáctého svodiče (25) přepětí, jehož druhý vývod je připojen na druhý vývod šesté omezovači impedance (30) a kteiý je současně připojen na druhou chráněnou výstupní svorku (13) a který je současně připojen najeden vývod čtrnáctého svodiče (23) přepětí ío a který je současně připojen najeden vývod devatenáctého svodiče (31) přepětí, jehož druhý vývod je připojen na druhý vývod osmnáctého svodiče (23) přepětí a který je současně připojen na jeden vývod sedmnáctého svodiče (18) přepětí, jehož druhý vývod je připojen na první chráněnou výstupní svorku (5).