CZ19812U1

CZ19812U1 - Varistor overvoltage protection with compact thermal disconnecting switch

Info

Publication number: CZ19812U1
Application number: CZ200921045U
Authority: CZ
Inventors: Suchý@Jaromír
Original assignee: Saltek, S.R.O.
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2009-07-07
Also published as: SK50852009U1; SK5544Y1

Abstract

Varistor surge protection with a compact thermal disconnector consists of varistor (1) inserted into the space defined by walls of the contact plate (4) shaped in the form of horizontal letter U. Varistor (1) at least by one side wall is accomplished to one side surface contact plate (4). At the same time at bending place of the contact plate (4) is created a space for inserting tense hard spring (6), which relies on one end of an insulating pad forming a supporting surface (5) and the other end is in contact with the lower end of the rod (7) of insulating material. Rod (7) is in free contact by the upper end to the underside of the connecting metal strip (9), which is electrically bonded to a printed circuit board (10), which forms one pole of the power supply. The other end (8) of the connecting metal strip (9) is by low-melting solder electrically conductive and thermally coupled to the outer surface of the contact plate (4). To the contact sheet is also electrically connected a connection pin (2.1) of the varistor (1). Simultaneously, the second outlet (2.2) of the varistor (1) is electrically conductive connected to the plate (10) of the PCB, which forms the second pole of the power supply.

Description

Varistorová přepěťová ochrana s kompaktním tepelným odpojovačemVaristor overvoltage protection with compact thermal disconnector

CZ 19812 UlCZ 19812 Ul

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká varistorové přepěťové ochrany s kompaktním tepelným odpojovačem, tvořené varistorem vybaveným tepelným odpojovačem s malými prostorovými nároky, zejména pro použití v domovních zásuvkách.The technical solution relates to a varistor overvoltage protection with a compact thermal disconnector, consisting of a varistor equipped with a thermal disconnector with low space requirements, especially for use in house sockets.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Dosavadní technická řešení vycházela z takového konstrukčního uspořádání, že varistorová přepěťová ochrana je tvořena varistorem zapojeným v sérii s tepelnou pojistkou, původně určenou zejména pro ochranu elektrotepelných spotřebičů před přehřátím, umístěnou tak, aby byla v kontaktu s tělem varistoru. Zapojení s tepelnou pojistkou, má nevýhodu v tom, že tepelná pojistka nemá dostatečnou zkratovou odolnost a odolnost proti impulsním proudům. Po zatížení takto vytvořeného tepelného odpojovače zkratovým proudem může dojít k explozí a následnému požáru. Zatížení vysokým impulzním proudem může vést ke svaření odpojovačích kontaktů pojistky, čímž tepelná pojistka ztratí svojí funkci,The prior art solutions have been based on such a construction that the varistor overvoltage protection consists of a varistor connected in series with a thermal fuse, initially intended in particular to protect the electrothermal appliances against overheating, positioned so as to contact the varistor body. Wiring with a thermal fuse has the disadvantage that the thermal fuse does not have sufficient short-circuit and pulse current resistance. Explosion and subsequent fire can occur after loading the thermal cut-off switch with a short-circuit current. A high pulse current load can lead to welding of the fuse disconnect contacts, whereby the thermal fuse loses its function,

Jiné známé technické řešení využívá ke konstrukci tepelného odpojovače pevného kontaktního plíŠku ve tvaru, který delší stranou přiléhá na jednu stranu varistoru, zároveň je k němu elektricky připojen jeden vývod varistoru. Ke kratší straně pevného kontaktního plíšku je připájen cínovou pájkou s nízkým bodem tavení pohyblivý kontakt, který je zároveň pomocí slaněného vodiče připojen k fázovému nebo nulovému přívodu. Na kontaktní plíšek zároveň působí tahem pružina, která po zahřátí varistoru, odtrhne kontaktní plíšek a odpojí varistor od napájecí sítě. Nevýhodou tohoto řešení je prostorově neurčitý stav po odpojení kontaktního plíšku, kdy v důsledku vibrací může dojít k opětovnému nežádoucímu propojení varistoru s napájením a tím dalšímu ohřevu varistoru.Another known technical solution uses a fixed contact plate in the form of a long-side contactor to the one side of the varistor, which is electrically connected to one of the varistor terminals. A tin solder with a low melting point is soldered to the shorter side of the fixed contact plate, which is also connected to the phase or neutral lead by means of a stranded wire. At the same time, the contact plate is subjected to tension by a spring which, when the varistor is heated, tears off the contact plate and disconnects the varistor from the mains. The disadvantage of this solution is the spatially indeterminate state after disconnection of the contact plate, where, due to vibrations, the unwanted connection of the varistor to the power supply and thus further heating of the varistor can occur.

Podstata technického řešeniThe essence of the technical solution

Uvedené nedostatky odstraňuje varistorová přepěťová ochrana tvořená varistorem s kompaktním tepelným odpojovačem.These deficiencies are eliminated by a varistor overvoltage protection consisting of a varistor with a compact thermal disconnector.

Podstatou nového řešení je, že varistorová přepěťová ochrana s kompaktním tepelným odpojovačem je tvořena kontaktním plechem tvarovaným ve tvaru ležatého U, který je svou jednou homí hranou připevněn k desce plošných spojů. V tomto kontaktním plechuje umístěn varistor tak, že nejméně jednou boční plochou dosedá na nejméně jednu vnitřní plochu kontaktního plechu a teplo vzniklé zahřátím varistoru je přenášeno do kontaktního plechu. Jeden vývod varistoru je elektricky vodivě propojen s vnější plochou tvarovaného plechu. Druhý vývod varistoru je elektricky vodivě připojen na desku plošného spoje. Deska plošného spoje je, pres propojovací kovový pásek vedený většinou přes ohybovou část kontaktního plechu nízko tavitelnou pájkou, elektricky připojena k vnější straně kontaktního plechu. V ohybové části tohoto kontaktního plechu je uložena předpružená tlačná pružina, která jedním koncem dosedá na opěrnou plochu a druhým koncem je v kontaktu se spodním koncem tyčky z izolačního materiálu. Tyčka svým horním koncem silově působí na spodní stranu propojovacího kovového pásku tak, aby se při nepřípustně vysokém zahřátí varistoru pájka roztavila a propojovací pásek vychýlil ze své původní polohy a elektrická vazba s kontaktním plechem byla přerušena. Deska plošného spoje, kontaktní plech a izolační podložka jsou mechanicky spojeny.The essence of the new solution is that the varistor overvoltage protection with a compact thermal disconnector consists of a contact plate shaped in the form of a horizontal U, which with its one upper edge is attached to the printed circuit board. A varistor is disposed in the contact plate so that at least one side surface abuts the at least one inner surface of the contact plate and the heat generated by the heating of the varistor is transferred to the contact plate. One varistor outlet is electrically conductively connected to the outer surface of the formed sheet. The second terminal of the varistor is electrically conductively connected to the printed circuit board. The printed circuit board is electrically connected to the outer side of the contact plate via a connecting metal strip routed mostly through the bending portion of the contact sheet by a low-melting solder. The bending portion of this contact plate houses a pre-springed compression spring which abuts one end on the abutment surface and the other end contacts the lower end of a rod of insulating material. By its upper end, the rod exerts a force on the underside of the interconnecting metal strip so that the solder melts when the varistor is impermissibly heated and the interconnecting strip is deflected from its original position and the electrical connection to the contact plate is broken. The printed circuit board, contact plate and insulating pad are mechanically connected.

Ve výhodném provedení má propojovací kovový pásek tvar Laje vytvořen ze slaněného vodiče, jehož konce jsou ukončené pevnou částí.In a preferred embodiment, the interconnecting metal strip has the shape of a lava formed of a stranded conductor, the ends of which are terminated by a fixed part.

Ve většině aplikací jsou delší strana propojovacího kovového pásku a druhý vývod varistoru zapájeny do desky plošného spoje, který zároveň tvoří přívod proudu.In most applications, the longer side of the connecting metal strip and the second varistor lead are soldered to the printed circuit board, which also forms the power supply.

V jiném možném provedení je propojovací kovový pásek vytvořen z pružně tvrdého kovu.In another possible embodiment, the interconnecting metal strip is formed of a resiliently hard metal.

-1 CZ 19812 Ul-1 CZ 19812 Ul

V dalším možném provedení je propojovací kovový pásek tvořen páskem z bimetalu nebo ze slitiny kovů s tvarovou pamětí.In another possible embodiment, the interconnecting metal strip is formed by a bimetallic or shape memory metal alloy strip.

V jednom z možných provedení je opěrná plocha pro dosednutí tlačné pružiny tvořena výčnělkem, který je vytvořen na kontaktním plechu. V jiném provedení může být opěmá plocha tvořena izolačním materiálem části tělesa domovní zásuvky.In one embodiment, the abutment surface for abutting the compression spring is formed by a protrusion formed on the contact plate. In another embodiment, the abutment surface may be formed of an insulating material of a part of the housing of the household drawer.

Konstrukční uspořádání varistorové ochrany s kompaktním tepelným odpojovačem podle vynálezu zajišťuje lepší tepelný přenos z těla varistoru pomocí kontaktního plechu tvarovanému ve tvaru U, proto tepelný odpojovač, při nepřípustně vysokém zahřátí varistoru, odpojuje varistor v kratším čase než stávající řešení. Konstrukční řešení neomezuje průřez propojovacího kovového pásku, čímž umožňuje přenos výrazně větších impulzních a zkratových proudů. Další výhodou je, že umožňuje snadnou a rychlou montáž přepěťové ochrany do omezeného prostoru, zejména do zásuvek pro domovní užití.The design of the varistor protection with the compact thermal disconnector according to the invention provides better heat transfer from the varistor body using a U-shaped contact plate, therefore the thermal disconnector disconnects the varistor in a shorter time than the present solution when the varistor is not allowed to heat. The design does not limit the cross-section of the connecting metal strip, thus allowing the transmission of significantly larger pulse and short-circuit currents. A further advantage is that it allows the surge protector to be easily and quickly mounted in a confined space, especially in a household outlet.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí výkresů, kde na obr. 1 je Příklad provedení varis15 torové přepěťové ochrany s kompaktním tepelným odpojovačem, na obr. 2 je detail uložení tlačné pružiny opírající se o výčnělek a na obr. 3 je domovní zásuvka s namontovanou varistorovou přepěťovou ochranou s kompaktním tepelným odpojovačem. Na obr. 4 je uveden detail kontaktního plechu.The technical solution will be explained in more detail by means of the drawings, in which Fig. 1 shows an example of a design of a varis15-overvoltage surge protector with a compact thermal disconnector, Fig. 2 shows a detail of a compression spring bearing on a protrusion. Protection with compact thermal disconnector. Fig. 4 shows a detail of the contact plate.

Příklad technického řešeníExample of technical solution

Varistorová přepěťová ochrana s kompaktním tepelným odpojovačem podle obr. 1 je tvořená varistorem 1 vloženým do prostoru vymezeného stěnami kontaktního plechu 4 tvarovaného ve tvaru ležatého písmene U, přičemž varistor 1 nejméně jednou boční stěnou dosedá na nejméně jednu boční plochu kontaktního plechu 4. Zároveň je v ohybu kontaktního plechu 4 vytvořen prostor pro vložení predpružené tlačné pružiny 6. Tlačná pružina 6 se jedním koncem opírá o izolační podložku tvořící opěrnou plochu 5 a druhým dosedá na tyčku 7 z izolačního materiálu, která tak vytváří sílu působící na propojovací kovový pásek 9 ve tvaru L.The varistor overvoltage protection with the compact thermal disconnector of FIG. 1 consists of a varistor 1 inserted in the space delimited by the walls of the U-shaped contact plate 4, the varistor 1 abutting at least one side surface of the contact plate 4 with at least one side wall. The compression spring 6 is supported on one end by an insulating pad forming the abutment surface 5 and the other abuts on a rod 7 of insulating material, thus creating a force acting on the L-shaped interconnecting metal strip 9. .

Propojovací kovový pásek 9 je koncem delší strany elektricky spojený s jedním pólem přívodu proudu, který není na výkrese zakreslen, konec 8 kratší strany je nízko tavitelnou pájkou elektricky vodivě a tepelně spojen s vnější plochou kontaktního plechu 4. K tomuto kontaktnímu plechu 4 je zároveň elektricky připojen první vývod 2,1 varistoru i, V daném příkladě je tento první vývod 2.1 připevněn ke kontaktnímu plechu 4 u jeho otevřeného konce 3, avšak je možné ho ke kontaktnímu plechu 4 připojit v podstatě v kterémkoliv místě, kromě bodu, kde je připájen vývod propojovacího kovového pásku 9. Druhý vývod 2.2 varistoru 1 je elektricky připojen k druhému pólu přívodu proudu, který není na výkrese zakreslen. Deska 10 plošného spoje je zde mechanicky propojena s vytvořenou sestavou pomocí úchytu 12. Jako jedno z mnoha možných řešení je například tento úchyt Γ2 připájen k desce K) plošných spojů, čím se sestava varistoru I a kompaktního tepelného odpojovače tvořeného kontaktním plechem 4, předpruženou tlačnou pružinou 6, tyčkou 7 a propojovacím kovovým páskem 9, uchytí k desce 10 plošného spoje,The connecting metal strip 9 is electrically connected to the end of the longer side by a single power supply pole not shown in the drawing, the end 8 of the shorter side is electrically conductive and thermally connected to the outer surface of the contact plate 4. The first terminal 2.1 of the varistor 1 is connected. In the example, the first terminal 2.1 is attached to the contact plate 4 at its open end 3, but it can be connected to the contact plate 4 at virtually any location except the point where the terminal is soldered. The second terminal 2.2 of the varistor 1 is electrically connected to a second power supply pole not shown in the drawing. The printed circuit board 10 is here mechanically connected to the formed assembly by means of bracket 12. As one of many possible solutions, for example, this bracket Γ2 is brazed to the printed circuit board 10, whereby the varistor I and compact thermal disconnector assembly formed by contact plate 4 is spring loaded. a spring 6, a rod 7 and an interconnecting metal strip 9, attach to the circuit board 10,

V případě poruchy varistoru 1 a jeho nepřípustného zahřátí a překročení teploty tavení nízko tavitelné pájky dojde pak, silovým působením horního konce tyčky 6 na spodní stranu propojovacího pásku 9, k vychýlení propojovacího kovového pásku 9 z původní polohy a rozpojení kratší strany propojovacího kovového pásku 9 od kontaktního plechu 4 a přerušení elektrické vazby s kontaktním plechem 4 a tím k odpojení varistoru i od přívodu proudu.In the event of a malfunction of the varistor 1 and its inadmissible heating and the melting point of the low-melting solder being exceeded, the force of the upper end of the rod 6 on the underside of the interconnecting strip 9 will deflect the interconnecting metal strip 9 from its original position. contact plate 4 and breaking the electrical connection to the contact plate 4 and thereby disconnecting the varistor from the power supply.

Na obr. 2 je uveden detail uložení předpružené tlačné pružiny 6 opírající se na jedné straně o výčnělek 11 kontaktního plechu 4 tvarovaného ve tvaru písmene U, která druhou stranou dosedá na tyčku 7 z izolační hmoty. Výčnělek JTje zde tedy ve funkci opěrné plochy 5.FIG. 2 shows a detail of the mounting of the spring bias 6, supported on one side by a protrusion 11 of a U-shaped contact plate 4, which bears against the insulating material rod 7 on the other side. The protrusion JT is here in function of the support surface 5.

-2CZ 19812 Ul-2EN 19812 Ul

Na obr. 3 je uveden příklad konkrétního zapojení domovní zásuvky 13 s namontovanou varistorovou přepěťovou ochranou s kompaktním tepelným odpojovačem, kde opěrnou plochu 5 tvoří část tělesa této domovní zásuvky 13.Fig. 3 shows an example of a specific wiring of a home socket 13 with a varistor surge protector mounted with a compact thermal disconnector, where the abutment surface 5 forms part of the body of the home socket 13.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Varistorová přepěťová ochrana podle předkládaného řešení je využitelná pro ochranu elektrických a elektronických zařízení připojovaných k rozvodům nízkého napětí před účinky pulzního přepětí. Konstrukce varistorové přepěťové ochrany umožňuje snadnou instalaci k domovním zásuvkám a jiných přístrojům a také na deskách plošných spojů vstupních obvodů elektronických přístrojů za účelem jejich ochrany před pulzním přepětím.The varistor overvoltage protection according to the present invention is useful for protecting electrical and electronic devices connected to low voltage distribution lines against the effects of pulse overvoltage. The design of the varistor overvoltage protection allows easy installation to house sockets and other devices, as well as to the printed circuit boards of the input circuits of electronic devices to protect them from pulse overvoltage.

Claims

oo Claims for protection

Varistor overvoltage protection with a compact thermal disconnector, characterized in that it consists of a varistor (1) inserted in the space delimited by the walls of the U-shaped contact plate (4), the varistor (1) abutting at least one side wall contact plate surface (4) as well as contact bending effect

15, a space for insertion of a spring biasing spring (6) is provided which bears on one end on an insulating pad forming a support surface (5) and on the other end is in contact with a lower end of a rod (7) of insulating material which it loosely abuts the underside of the connecting metal strip (9), which is electrically conductively connected by a printed circuit board (10) which forms one pole of the power supply, the other end (8) of the connecting metal strip (9) is

20 is connected electrically conductively and thermally to the outer surface of the contact plate (4), to which at the same time the first outlet (2.1) of the varistor (1) is electrically conductive and at the same time the second outlet (2.2) of the varistor (1) is electrically conductive (10) a printed circuit board that forms the second pole of the power supply.

Varistor overvoltage protection with a compact thermal disconnector according to claim 1,

25, characterized in that the printed circuit board (10) is mechanically connected to the contact plate (4) by means of a bracket (12) which is connected to the printed circuit board (10).

Varistor overvoltage protection with a compact thermal disconnector according to claim 1 or 2, characterized in that the interconnecting metal strip (9) is L-shaped.

Varistor with overvoltage conductor according to claim 1 and any one of claims 2 to 3 characterized

30, characterized in that the interconnecting metal strip (9) is formed of a stranded conductor, the ends of which are terminated by a fixed part.

The varistor surge arrester according to claim 1 and any one of claims 2 or 3, characterized in that the connecting metal strip (9) is made of a resiliently hard metal.

Varistor surge arrester according to claim 1 and any one of claims 2 or 3, characterized in that the connecting metal strip (9) is formed by a bimetallic strip or a shape memory metal alloy.

Varistor surge arrester according to claim 1 and any one of claims 2 to 6, characterized in that the support surface (5) for the abutment of the compression spring (6) is formed by a protrusion (11) formed on the contact shaped sheet (4),

-3 CZ 19812 Ul

Varistor surge arrester according to claim 1 and any one of claims 2 to 6, characterized in that the support surface (5) is formed by the insulating material of a part of the housing of the household socket (13).