CZ20004267A3 - Zařízení bleskojistkového druhu na ochranu elektrického obvodu proti přechodným přepětím - Google Patents

Abstract

Zařízení bleskojistkového druhu na ochranu elektrického obvodu proti přechodným přepětím, které obsahuje alespoň jeden ochranný prvek v podobě plynového jiskřiště. Zařízení obsahuje sadu paralelním způsobem zapojených plynových jiskřišť (2a-2c), která mají hodnoty charakteristik nárazového proudu menší než hodnoty požadovaných charakteristik nárazového proudu.

Description

Zařízení bleškojistkového druhu na ochranu elektrického obvodu proti přechodným přepětím.

Oblast techniky

Předložený vynález se týká zařízení bleškojistkového druhu na ochranu elektrického obvodu, připojeného k nízkonapěťové síti, proti přechodným přepětím, které obsahuje alespoň jeden ochranný prvek v podobě plynového j ískřiště.

Dosavadní stav techniky

Plynová jiskřiště jsou prvky, které mají v normálním provozním stavu velmi vysoký izolační odpor, jenž je možné považovat za skoro nekonečný. Podobná jiskřiště se ale mohou rychle prorazit a stanou se vodivá, přičemž pro tuto vodivost je charakteristický nízký odpor, svou velikostí prakticky podobný zkratu, díky čemuž jsou jiskřiště při působení přechodných přepětí schopná odvést do země velký výbojový proud. Uvedené proražení nastane tehdy, pokud hodnota přepětí překročí určitou prahovou hodnotu ( prahové napětí jiskřiště). Proto je možné chránit elektrické obvody, jenž jsou zapojeny směrem po proudu jiskřiště, před přechodnými přepětí, jenž mohou být různého původu, například mohou pocházet z blesků, mohou vzniknout průmyslovým rušením a podobně. Například u nízkonapěťových elektrických obvodů, za které je možné považovat elektrické φφ φ φφ «*· φφφφ φφ φφ obvody s provozním napětím ο řádové velikosti 230/400 Voltů, jsou volena plynová jiskřiště se střídavým prahovým napětím o velikosti řádově 300 až 600 Voltů, přičemž prahové napětí je samozřejmě zvoleno nepatrně větší než je provozní napětí elektrických obvodů, které je potřeba chránit.

ke zničení proudu jsou obvykle součást ky.

Plynová jiskřiště jsou popsána charakteristikami nárazového proudu, který je více či méně omezen v závislosti na jejich konstrukci. Charakteristikami nárazového proud se v porovnání se standardními charakteristikami elektronického prvku rozumí velikost větší nebo menší nárazové vlny, kterou jiskřiště propustí aniž by došlo

Charakteristiky nárazového definovány pomocí maxima výbojové proudu, přičemž velikost tohoto proudu bývá vyjadřována v kiloampérech [kA], a také tvarem vlny, jenž je definována pomocí dvou čísel, jimiž jsou doba čela a doba trvání sestupné hrany výbojové vlny, přičemž oba tyto časy jsou vyjadřovány v mikrosekundách [με]. Jako příklad uvedených charakteristik lze uvést parametry plynových jiskřišť, která jsou nej častěji používána k nízkonapěťových elektrických obvodů, a charakteristiky nárazového proudu ( maximální výbojový proud ) nabývají hodnot 20 kA při 8/20 ps nebo také 5 kA při 10/350 ps.

ochraně jej ichž

Pokud se během provozu objeví proudová nárazová vlna, tak v případě, že hodnoty charakteristik této viny

9 9 • 9 99

9

9 9 9

9»·9999 jsou menší než hodnoty charakteristik nárazového proudu aktivovaného jiskřiště, se uhasí elektrický oblouk, který vznikne v jiskřišti, aniž by přitom bylo jiskřiště poškozeno. Základní charakteristiky výše uvedeného prvku ( statické prahové napětí, izolační odpor a podobně ) se proto nezmění, takže jiskřiště bude o uhašení oblouku opět schopné plnit svojí roli ochranného prvku pro případ, že vznikne nové přechodné přepětí. Naopak, pokud se proudová nárazová vlna vyznačuje charakteristikami, které svými hodnotami převyšují charakteristiky nárazového proudu aktivovaného jiskřiště, existuje velká pravděpodobnost, že jiskřiště poškodí elektrický oblouk, který vznikne v jiskřišti. V tomto případě prahové napětí jiskřiště prudce vzroste. Například vzroste z 300 Voltů na 700 Voltů nebo i více, takže v případě, že vznikne přechodné přepětí, jehož amplituda je menší než hodnota nového prahového napětí jiskřiště, nebude již jiskřiště plnit svou roli ochranného prvku. Elektrický oblouk může dokonce jiskřiště zničit takovým způsobem, že nebude následně vůbec schopné jakéhokoliv průrazu v případě výskytu přepětí ( neprůrazný stav ).

Přechodná přepětí jsou jevy, které se obvykle chovají tak, že je nemožné je předvídat v čase, stejně tak jako není možné předvídat velikost jejich intenzity. Tyto skutečnosti jsou důvodem, proč je v některých situacích žádoucí použít zařízení bleskojistkového druhu s posílenými nárazovými charakteristikami, přičemž v těchto situacích je kladen zřetel na zvýšení pravděpodobnosti zařízení bleskojistkového druhu přestát ·

• v · · · · ♦ φφφ φ · *«···· • ♦ * · · · · φφφ ·Φ φ·· ··*· ·· · bez zničení vysoké přechodné přepětí a/nebo sérii několika přechodných přepětí, která po sobe následují v krátké době.

Jednoduchým a zřejmým řešením tohoto problému je používat plynová jiskřiště, která mají dokonalejší charakteristiky nárazového proudu. Podobná plynová jiskřiště jsou již na trhu dostupná. Jejich nevýhoda však spočívá ve větších rozměrech a vyšších pořizovacích nákladech než jak je tomu u plynových jiskřišť s menšími hodnotami charakteristik nárazového proudu, jakými jsou například jiskřiště, která byla zmíněna ve výše uvedeném popise v souvislosti s příkladem běžných jiskřišť. Velmi názorné je porovnání zmíněných technických parametrů jiskřišť. Plynová jiskřiště s charakteristikami nárazového proudu o velikosti 20 kA při 8/20 με nebo 5kA při 10/350 μ3 obsahují válcové prvky o průměru 8 mm a jejich délka se pohybuje od 6 do 8 mm, přičemž plynová jiskřiště, jejichž charakteristiky nárazového proudu o velikosti 50 kA při 8/20 μβ nebo 15 kA při 10/350 μβ, obsahují podobné válcové prvky, a jejich průměr se pohybuje okolo 16 mm a jejich délka se pohybuje okolo 30 mm. Navíc prvně uvedený druh jiskřišť jsou standardní prvky, které jsou vyráběny ve velkých sériích a jejichž pořizovací náklady jsou přibližně patnáct korun za jednu součástku, zatímco druhý jmenovaný druh jiskřišť, který má velké hodnoty charakteristik nárazového proudu, jsou speciální prvky, jenž jsou vyráběny v malých sériích a jejich pořizovací náklady se pohybuji okolo 560 korun za jednu součástku.

• · v · · * · · · • ··· fl · ♦··*♦· β v ♦ · ·<·* «•A »· ··· ···· ·· ··

Podstata vynálezu

Cílem předloženého vynálezu je proto vytvořit zařízení bleskojistkového druhu se zlepšenými nárazovými charakteristikami, které by přitom neobsahovalo rozměrná a nákladná plynová jiskřiště.

Zařízení bleskojistkového druhu podle vynálezu je zařízení, které obsahuje soustavu paralelně zapojených plynových jískřišť, jejíchž jednotlivé charakteristiky nárazového proudu mají menší hodnoty než charakteristiky nárazového proudu.

Ikdyž koncept paralelního zapojení většího počtu plynových jískřišť svádí k představě, že se tímto způsobem zvýší velikost maximálního výbojového proudu ( a tedy i charakteristiky nárazového proudu ) , který je možné v případě výskytu přechodného přepětí propustit paralelní kombinací, aniž by přitom došlo k jejímu poškození. Navíc kvůli rozptylu v charakteristikách plynových jískřišť mají jejich prahová napětí obvykle hodnoty, které se nepatrně navzájem jedna od druhé liší. V případě, že se potom vyskytne přechodné přepětí, se nejdříve sepne to plynové jiskřiště, které má nejmenší prahové napětí, a tímto způsobem zkratuje celou soustavu všech ostatních jískřišť. V normálním případě zabrání sepnutí ostatních jískřišť, takže je nutné čekat, až všechen proud, vyvolaný dočasným přepětím, proteče jediným sepnutým jiskřištěm. Paralelní kombinace • 4 ··· · * • « · ···· ·· jiskřišť má proto stejné vnitřní hodnoty charakteristik nárazového proudu, jaké má jedno jediné jiskřiště. S ohledem na výše uvedené skutečnosti je proto překvapující, že podobné paralelní kombinace pomohou vyřešit problém zvýšení charakteristiky nárazového proudu, což se vynález pokládá za svůj úkol.

Ikdyž předloženým vynálezem navrhované řešení v principu neumožňuje zvýšit vnitřní hodnotu maximálního přípustného výbojového proudu v zařízení bleskojistkového druhu, bylo prokázáno experimenty s různými návrhy jiskřišť, které provedli přihlašovatelné předloženého vynálezu, že vynález navzdory výše uvedeným skutečnostem umožňuje vylepšit charakteristiky nárazového proudu zařízení bleskojistkového druhu.

Konkrétně v případě, kdy jsou použita jiskřiště, která obsahují odolné kovové elektrody a jejichž destrukce má za následek vysokoohmové rozpojení obvodě, a vyskytne se přechodné přepětí a vyvolá proudovou nárazovou vlnu, jejíž intenzita je větší než maximální výbojový proud, který je povolen pro každé jiskřiště, a i v případě, že přepětím aktivovaná jiskřiště budou poškozená protékajícím proudem, tak zařízení bleskojistkového druhu podle vynálezu bude přesto schopné plnit svou roli ochranného zařízení díky zbývajícím jiskřištím, která nebyla aktivována přechodným přepětí, přičemž tento stav bude možné udržovat tak dlouho, dokud alespoň jedno jiskřiště zůstane nedotčené.

VV« * * · · · • φφφ « * φ φ φ φ φ φ φ φ φ φφφφ

ΦΦ ΦΦ φφφ φφφφ ΦΦ ΦΦ

Je také možné používat jiskřiště, jejichž elektrody jsou vyrobeny z tavitelného kovu, zejména z mědi nebo z alloyové slitiny na bází mědi. Destrukce jiskřišť tohoto druhu má za následek vytvoření zkratu, což znamená, že v případě, že vznikne přechodné přepětí, které vyvolá proudovou nárazovou vlnu, jejíž intenzita je větší než maximální výbojový proud, jenž je povolen pro každé jiskřiště, a i v případě, že přepětím aktivovaná jiskřiště budou poškozená protékajícím proudem, tak se jejich odpor sníží na méně než jeden 1 Ohm. Přihlašovateli provedené pokusy s tímto druhem jiskřiště ukázaly navzdory všem očekáváním, že v případě vysokého přechodného přepětí po sepnutí jiskřiště s nejmenším prahovým napětím následuje sepnutí ještě alespoň jednoho jiskřiště, které se nachází v sousedství k prvnímu jiskřišti, ale nesepnou všechna ostatní jiskřiště, pokud je najednou použito více než tři jiskřiště. Tato skutečnost je naprosto překvapující, jelikož sepnutí prvního jiskřiště, které zkratuje ostatní jiskřiště, by v normálním případě mělo zabránit sepnutí těchto jiskřišť. Ikdyž důvody pro sepnutí alespoň jednoho dalšího jiskřiště nejsou zcela jasné, je možné si představit, že elektrický oblouk, vzniklý v sepnutém jiskřišti, nejprve vyvolá intenzivní magnetické pole a/nebo intenzivní jiskru, která způsobí vznik plazmatu v sousedním jiskřišti/jiskříštích, což v konečném důsledku způsobí jejich sepnutí. V tomto případě proudová nárazová vlna, která vznikne přechodným přepětím, může proudit skrze dvě nebo tři sepnutá jiskřiště. To má za • ··· · · ······ · ·· · · ·

- 8 - ··· ·· ··· ···· ·· ·· následek rozdělení intenzity proudu, který prochází každým ze sepnutých jiskřišť, na dvě nebo tři části, díky čemuž se pak vylepší charakteristiky nárazového proudu zařízení bleskojístkového druhu.

Zařízení bleskojístkového druhu podle vynálezu je možné použít zejména pro ochranu elektrických obvodů, které jsou připojeny k nízkonapěťovým sítím. Nicméně v tomto případě nemůže být zařízení bleskojístkového druhu vyrobeno pouze za použití plynových jiskřišť. Konkrétně, když plynové jiskřiště sepne během pod vlivem přechodného přepětí, přejde jiskřiště do obloukového režimu, což ve své podstatě odpovídá zkratovaného obvodu. Z rozvodné sítě pak přes jiskřiště do obvodu poteče proud, jehož velikost je prakticky určována zkratovaným obvodem, který pak jiskřiště nebude schopné samo uhasit. V tomto případě je pak nutné odpojit obvodovou soustavu pomocí aktivace jiných zařízení na ochranu proti nadproudům ( přerušovače obvodů, pojistky a podobná zařízení ), která jsou obvykle zapojeny proti směru soustavou tekoucího proudu. Toto chováni není možné připustit, jelikož každé spuštění zařízení bleskojístkového druhu by způsobilo nedosažitelnost elektrických obvodů v nízkonapěťové soustavě.

Je známo řešeni, které odstraňuje tento problém. Toto řešení spočívá v tom, že v sérii s jiskřištěm jsou zapojeny prvky, které omezí výše zmíněný zkratový proud v době, kdy prochází přechodná proudová vlna. Těmito prvky mohou být například varístory, zejména jimi mohou «·· být varistory na bázi oxidu zinku.

V případě, že zařízení bleškojistkového druhu podle vynálezu je určeno k ochraně nízkonapěťového elektrického obvodu, může navíc obsahovat také dodatečné ochranné prvky, které jsou zapojené v sérii s uvedenou sadou jiskřišť a jakými může být řada varistorů, které jsou navzájem zapojené do paralelní kombinace.

Paralelní zapojení varistorů je navrženo takovým způsobem, aby umožnilo rovnoměrné rozložení nárazového proudu v každé varistorové větvi. Za tímto účelem je možné použít varistory s upínacím napětím při 1 mA, jenž si jsou velmi podobné, například jejich tolerance je s výhodou + 1 %, zatímco běžně používané varistory mají tolerance 10 %.

Jak je již také známo, je u varistorů uvedené sady varistorů použit alespoň jeden teplotní odpojovači prvek, který je schopen vybudit alespoň jedno vizuální signalizační zařízení pro případ, že se jeden nebo více odpovídajících varistorů nežádoucím způsobem přehřeje.

Podle výhodného příkladu provedení vynálezu jsou varistory seřazeny do skupin po dvou a ke každé dvojici těchto varistorů je možné přiřadit jeden teplotní odpojovači prvek. Jak je jíž také známo, je možné teplotní odpojovači prvek či teplotní odpojovači prvky přiřadit známým způsobem k telesignalízačnímu obvodu, který je schopen signalizovat například vzdálenému • •v »· φ * »»···♦ ta φφφ* φφ φφφφ φφ ·· monitorovacímu stanovišti skutečnost, že alespoň jeden z varistorů, který je použit v soustavě s jiskřišti, vykazuje známky poškození a měl by být případně vyměněn.

Přehled obrázků na výkresech

Další výhody a charakteristiky vynálezu vyplynou v průběhu následujícího detailního popisu příkladů provedení vynálezu, během kterého budou také použity doplňující obrázky.

Obr. la a lb schematickým způsobem zobrazují zařízení bleškojistkového druhu podle vynálezu s větším počtem jiskřišť, které se nachází ve stavu průchodu výbojového proudu, respektive se nachází ve stavu po průchodu výbojového proudu, jehož intenzita překročila přípustné hodnoty charakteristiky nárazového proudu plynových jiskřišť, ze kterých je zařízení bleškojistkového druhu složeno.

Obr. 2 v řezu zobrazuje podélný pohled na jiskřiště, které je možné použít v zařízení bleškojistkového druhu podle vynálezu.

Obr. 3 zobrazuje detailnější elektrické schéma zařízení bleškojistkového druhu podle vynálezu, které je použito k ochraně nízkonapěťové sítě.

Obr. 4 zobrazuje jiné provedení elektrického

99· 9

9

999 99 • 9 9 9999 • · 9 9 ·

9· ·

99 schématu podle obr. 3.

Příklady provedení vynálezu

V souladu s obr. Ia se zařízení 1 bleškojistkového druhu podle vynálezu v podstatě skládá z několika plynových jiskřišť, například ze tří jiskřišť 2a., 2b a 2c, která jsou zapojená do paralelní kombinace mezi dvěma vodičovými uzly 3 a £. Uzel 3 je určen k tomu, aby byl spojen s { neutrálním nebo fázovém ) vodičem elektrického obvodu, který má být chráněn, zatímco druhý uzel 4 je určen k tomu, aby byl spojen se zemí, což je s výhodou provedeno pomocí proud omezujících prvků, které budou popsány později v souvislosti s obr. 3.

Každé zc tří jiskřiáL 2a, 2 b a 2c může být konstrukčně podobné jiskřišti 2, které je zobrazeno na obr. 2. Jiskřiště 2 se skládá z malé keramické trubice 21, která má například vnější průměr o velikostí 8 mm, jejíž délka je okolo 6 mm a je vyplněna vzácným plynem. Konce trubice 21 jsou hermeticky zapečetěny kovovými víky 22 a 23, která ve stavu, kdy je jiskřiště v provozu, slouží jako kontakty vývodů nebo připojovací vývody. Konce trubice 21 jsou pokoveny a víka 22 a 23 jsou připevněna k trubici 21, například jsou připevněna pomocí svaru. Dvě elektrody 24 a 25, které mají tvar kruhu, jsou odpovídajícím způsobem připevněny na vnitřní stranu vík 22 a 23, například jsou připevněny pomocí svaru. Dvě elektrody 24 a 25 jsou umístěny v navzájem protilehlých polohách se vzájemným, předem daným ·»· ·· • · « · · · ♦ ·«· ·*·· ·· ·· odstupem, který částečně určuje velikost prahového napětí jiskřiště. Za účelem vylepšení spínacích charakteristik jsou s výhodou na vnitřních stranách válcového povrchu trubice 21 umístěna grafitová vlákna 26, 26, přičemž vlákna 26 jsou v elektrickém kontaktu s víkem 23 a vlákna 2Ί jsou v kontaktu s víkem 22.

Elektrody 24 a 25 mohou být vyrobeny z odolného kovu, jakým je například wolfram, přičemž v tomto případě destrukce jiskřiště 2 má obvykle za následek vysokoohmové rozpojení obvodu ( prahové napětí bude velmi vysoké ) , a nebo mohou být vyrobena s tavitelného kovu, jakým je například měď nebo alloyoe na bázi mědi, přičemž v tomto případě má destrukce jiskřiště 2 obvykle za následek zkratování obvodu ( výsledný odpor jiskřiště jo menší než 1 Ohm ).

Pokud obvod nebo elektrická soustava, která má být chráněná proti přechodným přepětí, používá střídavé napájecí napětí o velikosti 230 V, pak plynová jiskřiště 2a, 2b a 2c mohou obsahovat například jiskřiště se střídavým prahovým napětím o velikosti okolo 300 V a charakteristiky nárazového proudu mohou být 20 kA při 8/20 μθ nebo 5 kA při 10/350 με. Vynález se samozřejmě neomezuje na tyto hodnoty. Jiskřiště proto mohou být vybírána takovým způsobem, aby měla vyšší prahové napětí, pokud se počítá s tím, že elektrické obvody budou mít provozní napájecí napětí, které má samo o sobě vyšší velikost, jeho velikost může být například 400 V.

V tomto případě pak může být střídavé prahové napětí »«· 00

0 0 · 0 0 voleno tak, aby jeho velikost byla větší než 500 V.

zapoj ena

Vynález se samozřejmě neomezuje na zařízení bleškojistkového druhu, která obsahují tři jiskřiště paralelní kombinaci. Zařízení také obsahovat tolik bleškojistkového druhu může jiskřišť, zapojených v paralelní kombinací, kolik je uznáno za vhodné, přičemž počet jiskřišť je omezen pouze maximálními rozměry a/nebo maximálními náklady, které mohou být předem pevně stanoveny při návrhu zařízení bleskojistkového druhu. V praxi je počet jiskřišť omezen tím, aby jejich pořizovací náklady nepřekročily standardní náklady, se kterými je spojená konstrukce plynového jiskřiště s většími hodnotami charakteristik nárazového proudu, popřípadě aby nepřekročily jejich násobek v případě, že konstruktér je ochoten schválit použití většího počtu plynových jiskřišť s vyššími nárazovými charakteristikami.

Pokud jsou u zařízení bleskojistkového druhu podle vynálezu použita jiskřiště s odolnými elektrodami a v případě, že se vyskytne přechodné přepětí, jenž má větší velikost amplitudy než prahové napětí jiskřišť, pak sepne jedno z jiskřišť, například jiskřiště 2a. Jiskřiště, které sepne jako první, je obvykle jiskřiště, které má nejmenší dynamické prahové napětí. V důsledku tohoto jsou pak ostatní dvě jiskřiště 2b a 2c zkratována sepnutým jiskřištěm 2a a sama o sobě nebudou schopna přejít do sepnutého stavu. Pouze jiskřiště 2a potom přenese celý výbojový proud, který byl vytvořen • « ** · · · · *·· n ··· ··»· ·· *·

- 14 proudovou nárazovou vlnou, přičemž zbývající dvě jiskřiště 2b a 2c zůstanou pasivní.

Pokud se charakteristikcé parametry proudové vlny, která prochází jiskřištěm 2a, pohybují svými velikostmi pod úrovní nárazových charakteristik tohoto jiskřiště, pak se nezmění základní charakteristiky uvedeného bleskojistkového prvku ( základními charakteristikami rozumíme například statické prahové napětí, izolační odpor a podobně ) a zařízení bleškojistkového druhu sí uchová veškeré své původní charakteristiky nárazového proudu.

Pokud však nastane situace, kdy jiskřištěm 2a procházející proudová vlna má velikost intenzity větší než maximální výbojový proud tohoto jiskřiště, pak se základní charakteristiky uvedeného bleskojistkového prvku změní. Zejména se prudce zvýší jeho prahové napětí a to takovým způsobem, že pokud hodnoty charakteristiky nárazového proudu jiskřiště byly překročeny významnou měrou, pak uvedené jiskřiště může natrvalo přejít do neprůrazného stavu a prakticky se chovat jako otevřený obvod. Tato situace pak svým charakterem vlastně odpovídá odpojení poškozeného jiskřiště 2a, což je naznačeno na obr. lb. Zařízení bleskojistkového druhu podle vynálezu je potom ochuzeno o jedno jiskřiště a počet jeho v paralelní kombinaci zapojených jiskřišť se sníží na dvě, konkrétně v této situaci zůstanou jiskřiště 2b a 2c, avšak základní charakteristiky zařízení bleskojistkového druhu zůstanou nezměněny, • · · · · · « • Μ Ι·1* ·· 99 »·· ·· jelikož uvedené zařízení bude stále schopné ještě alespoň jednou přestát působení přechodného přepětí a bude tedy stále plnit svou roli ochranného zařízení v situacích, kdy vznikne jiné přepětí, jenž vytvoří doprovodnou proudovou vlnu, jejíž intenzita by překročila charakteristiky nárazového proudu jednoho nebo druhého z obou zbývajících jiskřišť 2b a 2c. V této souvislosti lze potom říci, že zařízení bleskojistkového druhu podle předloženého vynálezu má větší charakteristiky nárazového proudu než jaké má každé jednotlivé jiskřiště, ze kterých je toto zařízení složeno. Pokud číslo n označuje počet jiskřišť, ze kterých je složeno zařízení bleskojistkového druhu podle předloženého vynálezu, potom počet přípustných proudových nárazů, které nebudou mít destruktivní účinky, bude roven číslu n-1.

Jak je zobrazeno na obr. 3, je opět použita sada tří jiskřišť 2a až 2c, jenž jsou zapojena do paralelní kombinace, přičemž vodičový uzel 3 je zapojen do vodiče L ( fázový nebo neutrální vodič ) napájecí sítě. Druhý vodičový uzel £ je spojen se zemí. Mezi sadu tří jiskřišť 2a až 2c a uzel 4 je sériovým způsobem vložena sada několika varistorů 5a až 5f, které jsou navzájem zapojeny paralelním způsobem, přičemž uvedenými varístory mohou být například varistory na bázi oxidu zinku.

V uvedeném případě je použito šest varistorů, ikdyž předložený vynález se neomezuje pouze na tento počet * « ·· *··· «·· «* ·»· ··” ·· ·· varistorů. V praxi je celkový počet varistorů zvolen takovým způsobem, aby bylo dosaženo daného výbojového proudu a/nebo aby se dosáhlo určitého stupně přebytečnosti varistorů pro případ, že by se jeden z nich měl poškodit.

Varistory 5a až 5f jsou uspořádány do dvojic 5a, 5b; 5c, 5d a 5e, 5f a ke každé dvojici varistorů je přiřazen teplotní odpojovači prvek 6a, 6b, 6c, který je schopen odpojit odpovídající dvojici varistorů s ohledem na sadu jiskřišť 2a až 2c v situaci, kdy se jeden a/nebo druhý z obou varistorů přiřazené dvojice nežádoucím způsobem přehřeje. To může mít za následek celkové zničení takto postiženého varistorů. V této situaci je nutné odpojit postižený varistor nebo postižené varistory s ohledem na hrozící reálné nebezpečí jejich celkového zničeni, což může mít za následek také poškození ostatních součástí. Toto chování je opakem chování v obvodu s jískřišti s odolnými elektrodami, který se chovají jako rozpojený obvod aniž by způsobily jakékoliv škody.

Každý ze tří teplotních odpojovačích prvků 6a, 6b a 6c je teplotně spřažen s odpovídající dvojicí varistorů 5a, 5b; 5c, 5d a 5e, 5f, přičemž tato skutečnost je schematicky zobrazena odpovídajícími přerušovanými čarami 7a, 7b a 7c. Každý teplotní odpojovači prvek 6a, 6b nebo 6c je nastaven takovým způsobem, aby byl schopen vybudit vizuální signalizační zařízení 8a, 8b nebo 8c, což je na obrázku schematicky naznačeno pomocí přerušovaných čar 9a, 9b nebo 9c.

* * 9

999

9

9 9 9 9 • 9« 99*9

9« 99

Každá dvojice varistorů, jako například dvojice 5a, 5b, a také teplotní odpojovači prvek a vizuální signalizační zařízení, kteří jsou k uvedené dvojicí varistorů přiřazeni, jako například teplotní odpojovači prvek 6a a vizuální signalizační zařízení 8a, mohou být tvořeni moduly, jenž jsou podobné modulům, popsaným ve francouzské patentové přihlášce s číslem FR-2 761 543.

Každý teplotní odpojovači prvek 6a, 6b nebo 6c je navíc vytvořen tak, aby mohl působit na mikrokontakt 10, což je schematicky zobrazeno pomocí přerušované čáry 11, přičemž díky tomuto způsobu ovládání bude možné přepnout mikrokontakt 10 v případě, že jeden z odpojovačích prvků 6a, 6b nebo 6c pracuje v závislosti na poruše jednoho z varistorů 5a až 5f. MikrokonLakt 10 je zapojen mezi dva uzly 12 a 13, které jsou určeny k tomu, aby byly připojeny ke konci bifilárního telesignalizačního spoje 14, který vede například ke vzdálenému monitorovacímu stanovišti. Pokud tedy potom bude přepnut mikrokontakt, je možné v případě, že byl z důvodů poruchy jednoho za varistorů 5a až 5f aktivován jeden z teplotních odpojovačích prvků 6a, 6b nebo 6c, tímto způsobem uvědomit operátora, který se nachází na vzdáleném pracovišti.

Kromě výhod, které již byly zmíněny ve výše uvedeném popise, spočívají výhody podobného konstrukčního uspořádání v následujících skutečnostech:

* φ • φφφ φ φ φ ··· φφ φ

a) Protékající proud zařízení bleskojistkového druhu je možné prakticky zcela omezit díky vysokému izolačnímu odporu a nižším hodnotám charakteristik plynových jiskřišť.

b) Je možné ( do určité míry ) zvýšit maximální jmenovité provozní napětí, obvykle označované Uc, daného elektrického obvodu, který má být ochraňován zařízením bleskojistkového druhu, aniž by došlo k ovlivnění úrovně ochrany, obvykle označované Up, to znamená aniž by došlo k ovlivnění napětí, které se nachází na svorkách uvedeného elektrického obvodu v době, kdy proudová vlna prochází zařízením bleškojistkového druhu z důvodů výskytu dočasného přechodného přepětí. Konkrétně Uc je určováno statickým prahovým napětím jiskřišť, zatímco Up je určováno zbytkovým napětím varistorů. Tato vlastnost umožňuje použít zařízení bleskojistkového druhu v nestabilních a kmitajících elektrických sítích.

U příkladu provedení vynálezu, který je zobrazen na obr. 3, je použita skupina varistorů 5a až 5f, rozdělená do dvojic, přičemž ke každé dvojici uvedených varistorů je přiřazen teplotní odpojovači prvek 6a, 6b nebo 6c, které jsou uzpůsobeny k tomu, aby byly schopné vybudit odpovídající vizuální signalizační zařízení 8a, 8b nebo • 4« * · ··

4 4 « 444 • 4 «44 44

8c. Předložený vynález se však neomezuje pouze na podobné konstrukční uspořádání. Jak je například zobrazeno na obr. 4, je také možné použít jednodušší konstrukční uspořádání, u kterého je jediný teplotní odpojovači prvek 6 přiřazen ke všem varistorům 5a až 5f, což je opět schematicky zobrazeno pomocí přerušované čáry 7. Je potom použito jediné vizuální signalizační zařízení 8, které je spojeno s teplotním odpojovacím prvkem 6 ( naznačeno pomocí přerušované čáry 9 ). Zbývající část schématu podle obr. 4 je shodná se schématem podle obr. 3, a proto již není nutné znovu celé schéma detailním způsobem popisovat.

Konstrukční uspořádání zobrazené na obr. 4 jo vhodné použít například v případě, kdy jsou jako jiskřiště 2a až 2c použita jiskřiště s tavnými elektrodami, jejichž destrukce má za následek zkratování obvodu. Pokud se v této situaci vyskytne přechodné přepětí s amplitudou vyšší než je prahové napětí jiskřišť a pokud má nárazová proudová vlna malou amplitudu, pak jiskřiště s nejmenším dynamickým prahovým napětí přenesou celý výbojový proud, aniž by přitom došlo ke změně základních charakteristik tohoto jiskřiště, jak je tomu u konstrukčního uspořádání, u kterého jsou použita jiskřiště s odolnými elektrodami.

Má-li však nárazová proudová vlna velkou amplitudu, sepne nejslabší jiskřiště a prakticky okamžitě v závěsu za tímto nejslabším jiskřištěm sepne jedno nebo dvě jiná jiskřiště, jenž se nacházejí v sousedství ft » « · * · · * • ··» · · ······ ♦ * 9 · · · · ··» »· *·· ···· ·· · nejslabšího jiskřiště. V důsledku toho je výbojový proud ( Inárazový ) , procházející každým ze sepnutých jiskřišť, rozdělen na dvě nebo tři části. Pokud se velikosti proudů Inárazový/2 nebo Inárazový/3 nachází pod maximem výbojového proudu ( Imax ), který je přípustný pro každé ze sepnutých jiskřišť, pak se tato jiskřiště nepoškodí a zařízení bleskojístkového druhu bude opět schopné provozu při vzniku jiného přechodného přepětí v pozdější době.

Pokud v opačném případě nárazová proudová vlna má velmi vysokou amplitudu ( Inárazový/2 nebo Inárazový/3 > Imax ), pak alespoň jedno z sepnutých jiskřišť bude zkratováno a zůstane v tomto stavu, až nárazová vlna odezní. To bude mít za následek destrukci části zařízení bleskojistkovcho druhu. Konkrétně v této situaci bude potom na zničené jiskřiště, které zůstalo zkratováno, a tedy i na celý obvod upozorněno jak vizuálním signalizačním zařízením 8 ( viz obr, 4 ), tak i telesignalizačním spojem 14, existuje-li ovšem tento spoj. Pokud v soustavě s paralelní kombinací jiskřišť 2a až 2c, která má menší hodnoty charakteristik nárazového proudu než soustava s varístory 5a až 5f, zůstane po odeznění nadměrné nárazové vlny jedno z jiskřišť ve zkratu, bude na varistory 5a až 5f přivedeno napětí elektrické sítě. Jelikož velikost tohoto napětí je větší než provozní napětí varistorů, přejdou uvedené varistory na několik sekund do trvale aktivovaného režimu a přitom se nežádoucím způsobem přehřejí. To má za následek spuštění teplotního odpojovacího prvku 6, který v reakci ··· · * · · · · « ·»« · · ····♦· o 1 _ · · ·· · · · · £ -L »·· »« ··· ·♦♦♦ ·· ·· na svou aktivaci otevře obvod ( a tedy i přeruší poruchový proud ) a vybudí vizuální signalizační zařízení 8^ a mikrokontakt 10, jenž je zapojen do telesignalizačního spoje 14.

Ve výše uvedeném popise byly uvedeny pouze příklady provedení zařízení bleskojistkového druhu podle vynálezu, na kterých může odborník se znalostí dosavadního stavu techniky provést četné modifikace a úpravy, aniž by přitom vzdálil od samotné podstaty vynálezu. Konkrétně například počet jiskříšť může být menší ( nebo alespoň rovný dvěma ) nebo naopak větší než jak je tomu u příkladů provedení vynálezu, zobrazených na obr. la, 3 a 4.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení bleskojistkového druhu na ochranu elektrického obvodu, připojeného k nízkonapěťové síti, proti přechodným přepětím, které obsahuje alespoň jeden ochranný prvek v podobě plynového jiskřiště, vyznačující se tím, že obsahuje sadu paralelním způsobem zapojených plynových jískřišť /2a-2c/, která mají horší charakteristiky nárazového proudu než požadované charakteristiky nárazového proudu.
2. 2. Zařízení bleskojistkového druhu podle nároku 1, vyznačující se tím, že každé jiskřiště /2/ se skládá z malé trubice /21/, vyrobené z keramiky, která je vyplněná vzácným plynem a jejíž konce jsou hermeticky zapečetěny vodivými kovovými víky /22 a 23/, tvořícími kontaktní vývody, přičemž na vnitřní stranu vík /22 a 23/ jsou navzájem proti sobě s daným prostorovým odstupem připevněny dvě kruhové elektrody /24 a 25/.
3. 3. Zařízení bleskojistkového druhu podle nároku 2, vyznačující se tím, že elektrody /24 a 25/ jsou z odolného kovu, s výhodou z wolframu.
4. 4. Zařízení bleskojistkového druhu podle nároku 2, vyznačující se tím, že elektrody /24 a 25/ jsou vyrobeny z tavného kovu, s výhodou z mědi nebo z alloye na bázi mědi.
5. 5. Zařízení bleskojistkového druhu pro nízkonapěťový elektrický obvod podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že dále jako ochranné prvky obsahuje sadu varistorů /5a-5f/, která je zapojená v sérii s uvedenou sadou jískřišť /2a-2c/ a přičemž • · * • 090

   9 ♦

   Φ Φ · « · ·« uvedené varistory jsou vzájemně spojeny paralelním způsobem.
6. 6. Zařízení bleškojistkového druhu podle nároku 5, vyznačující se tím, že k varistorům uvedené sady varistorů /5a-5f/ je přiřazen alespoň jeden teplotní odpojovači prvek /6a-6c/, který je schopen vybudit alespoň jedno vizuální signalizační zařízení /8a-8c/ v případě, že jeden nebo více přiřazených varistorů /5a-5f/ se nežádoucím způsobem přehřívá.
7. 7. Zařízení bleskojistkového druhu podle nároku 6, vyznačující se tím, že varistory /5a-5f/ jsou uspořádány do dvojic /5a-5b; 5c, 5d a 5e, 5f/ a že teplotní odpojovači prvek /8a nebo 8b nebo 8c/ je přiřazen ke každé dvojici varistorů.
8. 8. Zařízení bleskojistkového druhu podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že teplotní odpojovači prvek / teplotní odpojovači prvky /8a, 8b, 8c/ je nebo jsou přidruženy k telesignalizačnímu obvodu /14/.
9. 9. Zařízení bleškojistkového druhu podle nároku 5, vyznačující se tím, že paralelním způsobem vzájemně spojené varistory /5a, 5f/ mají upínací napětí při 1 mA, jenž sí jsou podobná, s výhodou jejich tolerance činí + 1 %.