CZ18902U1 - Varistorová prepetová ochrana - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká varistorové přepěťové ochrany, která je tvořena varistorem s účinným tepelným odpojovačem umístěným v pouzdru s úchyty, které umožňuje snadné, rychlé a přesné usazení varistoru.

Dosavadní stav techniky

Varistorové přepěťové ochrany musí byt podle ustanovení evropských standardů vybaveny účinným tepelným odpojovačem, který je odpojí od napětí.

Známe technické řešení využívá ke konstrukci tepelného odpojovače pružného připojovacího 10 kontaktu spojeného připájením nízko tavitelnou pájkou na vývod varistoru. Sílu k odpojení vyvozuje svojí pružností tepelný odpojovač. Pří změně parametru varistoru, např. v důsledku stárnutí. začne varistorem protékat nízký proud, postupné dojde k ohřátí varistoru nad eutektickou teplotu pájky, která se roztaví a pružný kontakt se odpojí od vývodu varistoru a odpojí jej od napětí. Jiná situace nastává, když je takovýto odpojovač vystaven pruehodu vysokého proudu. i5 Odpor varistoru i odpojovače je při tomto zatížení řádově stejný, čímž v důsledku průchodu vysokého proudu dojde k zahřátí pružného připojovacího kontaktu a ten ztratí svoje mechanické vlastnosti, zejména svojí pružnost a není schopen vyvodit potřebnou sílu k odpojení od vývodu varistoru. Limitovaný průřez pružného připojovacího kontaktu také vede k tomu, že dojde k jeho přerušení, dříve než dojde k zahřátí spoje s varistorem, nebo před odpojením přepěťové ochrany

?.o před řazenými jističem nebo pojistkou.

Jiné známé technické řešení využívá ke konstrukci tepelného odpojovače průmyslově vyráběné tepelné pojistky. Tyto součástky jsou primárně určeny pro ochranu zařízení před účinky tepla. Jejich konstrukce však není schopna snášet vysoké impulzní proudy. Zatížení impulzním proudem muže vést ke svaření odpojovačích kontaktů, čímž tepelná pojistka ztratí svojí funkci. U jiných typů může nastat exploze s následnou devastací mechanické konstrukce a možností vzniku požáru.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky odstraňuje varistorová přepěťová ochrana pro přepěťovou ochranu zařízení podle předkládaného řešení. Varistor je zde usazen v pouzdře, z něhož jsou vyvedeny oba vývow dy varistoru k chráněnému zařízení, a toto pouzdro je namontováno na desce plošného spoje.

Podstatou nového řešení je, že na vanstor dosedá plíšek, který je na jedné straně vyveden vně pouzdra a tvoří přívod proudu z chráněného zařízení. Tento plíšek je elektricky a tepelně spojen s jedním koncem ohebného slaněného vodice, jehož druhý konec je ukončen pevnou částí. Tato pevná část je nízko tavitelnou pájkou spojena s kontaktem propojeným s jedním vývodem varis35 toru. Mezi pevnou částí a pouzdrem je umístěna předpružená pružina.

Ve výhodném provedení je kontakt tvořen přímo jedním vývodem varistoru.

V jednom možném provedení je jako předpružená pružina použita tlačná pružina, která se jedním koncem opírá o pouzdro varistoru a druhým koncem o pevnou část přivrácenou k pouzdru.

V jiném možném provedení je jako předpružená pružina použita tvarová pružina tvořená pruž4o ným drátem kruhového nebo obdélníkového průřezu. Tato tvarová pružina je jedním koncem upevněna k plíšku nebo k pouzdru a druhým koncem se opírá o pevnou část přivrácenou k pouzdru.

V dalším možném provedení je předpružená pružina tvořena šrouboví tou válcovou zkrutnou pružinou. Tato šroubovitá válcová zkrutná pružina je jedním koncem upevněna k plíšku nebo k pouzdru a druhým koncem se opírá o pevnou část přivrácenou k pouzdru.

- 1 C7. 18902 Ul

Je výhodné, je-li na desce plošného spoje proti té straně pevné části, která je odvrácená od pouzdra. umístěn kontakt pro připojení k obvodu signalizace poruchy,

Pevná část slaněného vodiče múze být tvořena paketem vytvořeným na volném konci slaněného vodiče.

V jednom možném provedení je pouzdro vybaveno úchyty, a to minimálně jedním přidržovacím úchytem, prvním zabezpečovacím úchytem pro zabezpečení polohy jednoho přívodu varistoru, který je tímto prvním zabezpečovacím úchytem připevněn k desce plošného spoje, tvarovacim a přidržovacím úchytem, kterým prochází druhý přívod varistoru a je podle jeho boční stěny ohnut a dále prochází druhým zabezpečovacím úchytem, kterým je vyústěn pro připojení k pevné části.

io Ve většině aplikací je pouzdro varistorového svodiče uzavřeno víkem.

Nové konstrukční uspořádání umožňuje přenos výrazné větších impul žních a zkratových proudu a zároveň zajištuje lepší tepelný přenos z těla varistoru pomocí tvarovaného plíšku a s výhodou dalšího tepelného přenosu pomocí druhého přívodu varistoru, takže při případném tepelném přetížení tepelný odpojovač odpojuje v kratším čase než stávající řešení. Další výhodou je, že va15 ristor je umístěný v pouzdru s úchyty, což umožňuje snadné, rychlé a přesné usazení varistoru.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí výkresů, kde na obr. 1 je schematicky uveden příklad varistoru upevněného v pouzdře s účinným tepelným odpojovačem. Na obr. 2 je znázorněna funkce odpojovače s kontaktem signalizace, kdy odpojovač je vybaven tlačnou pružinou.

Obr. 3a, 3b a 4a, 4b znázorňují obdobně funkci odpojovače s tím rozdílem, že v jednom případě je nyní použita tvarová pružina a ve druhém šroubovitá válcová zkrutná pružina. Umístění kompletní sestavy na desce plošného spoje je uvedeno na obr. 5.

Příklad technického řešení

Jeden možný příklad provedení varistorové přepěťové ochrany pro přepěťovou ochranu zařízení je uveden na obr. 1. Varistor 6 je zde uložen v pouzdře I, z něhož jsou vyvedeny oba vývody 6J a 62 varistoru 6 k chráněnému zařízení. Toto pouzdro 1 se pak namontuje na desku plošného spoje, což není na výkrese naznačeno. Na varistor 6 dosedá plíšek 8, který může být libovolného tvaru. Tento plíšek 8 je na jedné straně vyveden vně pouzdra 1 a tvoří přívod proudu z chráněného zařízení. Plíšek 8 je elektricky a tepelně spojen s jedním koncem ohebného slaněného vodiče

9. jehož druhý konec je ukončen pevnou částí J2, která je nízko tavitelnou pájkou spojena s kontaktem Π. propojeným s varistorem 6. Mezi pevnou částí £2 a pouzdrem I je umístěna předpružená pružina JO, která je v tomto případě tvořena tlačnou pružinou, která se jedním koncem opírá o pouzdro J varistoru 6 a druhým koncem o pevnou část 12 přivrácenou k pouzdru J. Kontakt JJ je zde tvořen jedním vývodem 62 varistoru 6.

?5 Pouzdro J je v uvedeném příkladě opatřeno čtyřmi úchyty. Je zde vytvořen přídržovací úchyt 2, první zabezpečovací úchyt 3 pro zabezpečení polohy jednoho 6J přívodu varistoru 6, který je určen k připojení k desce plošného spoje J4. tvarovacim a přidržovacím úchytem 4, kterým prochází druhý přívod 62 varistoru 6 a je podle jeho boční stěny ohnut a dále prochází druhým zabezpečovacím úchytem 5, kterým je vyústěn pro připojení k pevné části Γ2.

-♦o Na pouzdro 1_ dosedá tvarovaný plíšek 8, a na který je připevněn slaněný vodič 9 tak, aby bylo zajištěno elektrické a tepelné propojení s tvarovaným plíškem 8. Na druhém konci slaněného vodiče 9, který' má funkci pohyblivého kontaktu, je vytvořena pevná část J2 tvořená s výhodou paketem. Na tuto pevnou část J2 působí předpružená pružina 10, Zároveň je tento druhý konec slaněného vodiče 9 s vytvořeným pevným paketem při pájen na kontakt J_J> který muže být tvořen jedním vývodem varistoru 6 a druhý kontakt 7 může sloužit jako signalizační kontakt připadne poruchy. Pouzdro J je uzavřeno víkem J3 a je namontováno na plošném spoji 14. Tuto sestavu znázorňuje obr. 5.

->

v/, ιο^υχ υι

Varistorová přepěťová ochrana je tedy tvořena varistorem uloženým v pouzdře s úchyty, které umožňuje snadné, rychlé a přesné usazení varistoru 6. Varistor 6 je vybaven účinným tepelným odpojovačem, tvořeným tvarovaným plíškem 8 dosedajícím na izolované tělo varistoru 6 a vytvářejícím efekt tepelného mostu. Tento plíšek 8 zároveň slouží jako přívod pro připojení varis5 toru 6 k fázovému, nebo nulovému kontaktu zařízení. Na tvarovaný plíšek 8 je elektricky vodivé připevněn ohebný slaněný vodič 9, který je na druhém konci ukončen pevnou částí 12, s výhodou zhutněným svářením elektricky nebo ultrazvukově slaněným vodičem, tzv. paketem tak, aby bylo možné jeho spojení pripájením nízko tavitelnou pájkou na vývod varistoru a zároveň bylo možné působení síly předpružené pružiny ]0. V případě ohřátí varistoru 6 a překročení eutektické teplo loty pájky pak doje k rozpojení jednoho vývodu M varistoru 6 a pevné části tepelného odpojovače a k případnému přepnutí na další kontakt 7 určený k případné signalizaci odpojení varistoru 6 a k indikaci, že připojené zařízení již není ochráněno před přepětím. Uvedenou funkci znázorňuje obr. 2.

Na obr. 3a a 3b je uvedena další varianta varistorového svodiče přepětí s naznačením jeho funkce, která se od popsaného řešení liší pouze tím, že jako předpružená pružina jO je použita tvarová pružina, která je jedním koncem upevněna k plíšku 8 a druhým koncem se opírá o pevnou část J_2 přivrácenou k pouzdru 1. Tuto tvarovou pružinu je rovněž možné upevnit jedním koncem k pouzdru 1. ,\nalogicky lze použít jako předpruženou pružinu J_0 šroubovitou válcovou zkrutnou pružinu, která je tvořena pružným drátem kruhového nebo obdélníkového průřezu,

2íi obr, 4a a 4b. Tato šroubovitá válcová zkrutná pružina muže být jedním koncem opět upevněna k plíšku 8 nebo k pouzdru 1 a druhým koncem se opírá o pevnou část 12 přivracenou k pouzdru 1. Průmyslová využitelnost

Varistorová přepěťová ochrana podle předkládaného řešení je využitelná pro ochranu elektrických a elektronických zařízení připojovaných k rozvodům nízkého napětí před účinky pulzního

2? přepěli. Konstrukce varistorové přepěťové ochrany umožňuje snadnou instalací k domovním zásuvkám a jiných přístrojům a také na deskách plošných spojů vstupních obvodů elektronických přístrojů za účelem jejich ochrany před pul zním přepětím.

Claims (9)

1. NÁROKY ΝΛ O C II R A N U

   1. Varistorová přepěťová ochrana pro přepěťovou ochranu zařízení, kde varistor je usazen v -o pouzdře, z něhož jsou vyvedeny oba vývody varistoru k chráněnému zařízení, a toto pouzdro je namontováno na desce plošného spoje, vyznačující se tím, že na varistor (6) dosedá plíšek (8), který' je na jedné straně vyveden vně pouzdra (1) a tvoří přívod proudu z chráněného zařízení, a tento plíšek (8) je elektricky a tepelné spojen s jedním koncem ohebného slaněného vodice (9), jehož druhý konec je ukončen pevnou částí (12), která je nízko tavitelnou pájkou

   55 spojena s kontaktem (11) propojeným s jedním vývodem (61) varistoru (6) a kde mezi touto pevnou častí (12) a pouzdrem (1) je umístěna předpružená pružina (10).
2. 2. Varistorová přepěťová ochrana podle nároku 1, vyznačující se tím. že kontakt (11) je tvořen jedním vývodem (61) v arístoru (6).
3. 3. Varistorová přepěťová ochrana podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím. že -tu předpružená pružina (10) je tlačná pružina, která se jedním koncem opírá o pouzdro (1) varistoru (6) a druhým koncem o pevnou část (12) přivrácenou k pouzdru (1).
4. 4. Varistorová přepěťová ochrana podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím. že předpružená pružina (10) je tvarová pružina aje tvořena pružným drátem kruhového nebo obdélníkovcho průřezu, která je jedním koncem upevněna k piíšku ($) nebo k pouzdru (1) a druhým koncem se opírá o pevnou část (12) přivrácenou k pouzdru (1).
5. 5. Varistorová přepěťová ochrana podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že předpružená pružina (10) je tvořena šroubovitou válcovou zkrutnou pružinou, která je jedním

   5 koncem upevněna k piíšku (8) nebo k pouzdru (1) a druhým koncem se opírá o pevnou část (12) přivrácenou k pouzdru (1).
6. 6. Varistorová přepěťová ochrana podle kteréhokoli z nároků laž4, vyznačující se tím, že na desce (14) plošného spoje je proti od pouzdra (1) odvrácené straně pevné části (12) umístěn kontakt (
7. 7) pro připojení k obvodu signalizace poruchy.

   o 7. Varistorová přepěťová ochrana podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že pevná část (12) je tvořena paketem vytvořeným na volném konci slaněného vodiče (9),
8. 8. Varistorová přepěťová ochrana podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že pouzdro (1) je opatřeno úchyty, a to minimálně jedním přidržovacím úchytem (2), prvním zabezpečovacím úchytem (3) pro zabezpečení polohy jednoho přívodu varistoru (6), který je

   5 tímto prvním zabezpečovacím úchytem (3) připevněn k desce (14) plošného spoje, tvarovacím a přidržovacím úchytem (4), kterým prochází druhý přívod varistoru (6) a je podle jeho boční stěny ohnut a dále prochází druhým zabezpečovací úchytem (5), kterým je vyústěn pro připojení k pevné části (12),
9. 9. Varistorová přepěťová ochrana podle kteréhokoli z nároků 1 až 8, vyznačující se u t í m , že pouzdro (1) je uzavřeno víkem (13).