CZ300555B6 - Zarízení pro prepetovou ochranu - Google Patents

Abstract

Zarízení pro prepetovou ochranu obsahující mezi dvojicí pripojovacích bodu (L/N) a (N/L) sériove zapojenou dvojici varistoru (V1, V2), z nichž každý obsahuje dvojici vývodu, a které jsou tepelnou aktivací odpojitelné od chráneného el. obvodu, pricemž mezi dvojicí pripojovacích bodu (L/N, N/L) v cásti elektrického obvodu mezi dvojicí varistoru (V1, V2) a pripojovacím bodem (PE) k zemnení je zapojena bleskojistka (2). První vývod (K1) prvního varistoru (V1) a s ním sousedící druhý vývod (K2) druhého varistoru (V2) jsou nízkotavitelnými pájenými spoji (10, 11) spojeny s odpojovacím telesem (13), jímž jsou vzájemne propojeny, pricemž odpojovací teleso (13) je spojem odolávajícím teplu spraženo s oddalovacím prostredkem (14) a elektricky vodivým spojem (12) odolávajícím teplu a umožnujícím odpojovací pohyb odpojovacího telesa (13) je spojeno s jedním vývodem bleskojistky (2).

Description

Vynález se týká zařízení pro přepěťovou ochranu obsahující mezi dvojicí připojovacích bodů L/N a N/L sériově zapojenou dvojici varistorů.

Dosavadní stav techniky

Zařízení pro přepěťovou ochranu třídy D (podle normy DIN VDE 675 Teil 6/A1) slouží k ochraně elektrických spotřebičů připojených ke koncovým zařízením rozvodu elektrického proudu před destruktivními účinky přepětí na tyto spotřebiče. Přepětí se mimo jiné šíří rozvody elektric15 kého proudu a je schopno připojené elektrické spotřebiče poškodit nebo i úplně zničit, přičemž může dojít i k poškození okolí těchto elektrických spotřebičů, např. požárem či výbuchem způsobeným poškozením ěi zničením příslušného elektrického spotřebiče.

Je známa celá rada zařízení pro přepěťovou ochranu třídy D, které mohou být vytvořeny buď jako moduly pro uložení v krabicí elektrické zásuvky, nebo mohou být vytvořeny jako tzv. zásuvkové adaptéry tvořící meziprvek mezi elektrickou zásuvkou a elektrickým připojovacím prvkem příslušného elektrického spotřebiče.

Známá zařízení pro přepěťovou ochranu třídy D obsahují alespoň jeden varistor, který za normál25 nich podmínek nevede elektrický proud, avšak při zvýšení napětí nad stanovenou mez (přepětí) již el. proud vede, čímž dochází k omezení přepětí. Při eliminaci přepětí se však varistor zahřívá, což jej znehodnocuje, takže varistor může v důsledku nadměrného zatěžování propouštět stále větší elektrický proud i za normálních provozních podmínek nebo u něho dokonce dojde k naprosté destrukci a varistor tak vůbec neplní svou funkci, ba dokonce může poškodit systém přepěťo30 vé ochrany. Proto je potřeba při přehřátí varistorů zabezpečit odpojení varistorů od chráněného el. obvodu. Toto odpojení se provádí různými způsoby, přičemž používané způsoby odpojení mají různé vlastnosti v závislosti najejich konstrukčním řešení.

Z DE užitného vzoru č. 94 14 357 je známo tepelné odpojovači zařízení varistorů, které obsahuje dvojici rovnoběžně vedle sebe uložených varistorů, mezi nimižje situován plochý prvek opatřený na obou svých koncích jedním napruženým ramenem. Jedno toto rameno je připojeno k jednomu vývodu prvního varistorů na jedné straně zařízení pro přepěťovou ochranu a druhé rameno je připojeno k jednomu vývodu druhého varistorů na druhé straně zařízení pro přepěťovou ochranu. Každému ramenu je v jeho odpojené poloze přiřazen spínač, který odpojí varistory od chráněné40 ho el. obvodu, Při vzniku přepětí dojde průchodem el. proudu jedním z varistorů k ohřátí plochého prvku a v důsledku toho dojde k roztavení nízko ta vité Iných pájených spojů napružených ramen a příčně situovaných vývodů varistorů, takže napřažená ramena se uvolní a zatlačí na spínač, který odpojí varistory od chráněného el. obvodu. Celé zařízení je uloženo v plastovém pouzdru. Přes použitelnost tohoto zařízení i v elektrických systémech, u který není zaručena vzájemná nezaměnitelnost polohy fázového a nulového vodiče, je nevýhodou tohoto provedení relativně velká tloušťka zařízení, která omezuje jeho použitelnost v úzkých štěrbinách koncových zařízení el. rozvodů, el. zásuvek či malých krabicích zásuvkových adaptérů. Další nevýhodou je vyžadovaná vysoká přesnost výroby jednotlivých součástí zařízení pro přepěťovou ochranu, což zvyšuje nákladnost zařízení.

Cílem vynálezu je snížit složitost a ekonomickou nákladnost uspořádání zařízení pro přepěťovou ochranu pro použití zařízení pro přepěťovou ochranu v elektrických systémech, u kterých není zaručena nezaměnitelnost vzájemné polohy fázového a nulového vodiče.

- 1 CZ 300555 B6

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu je dosaženo zařízením pro přepěťovou ochranu, jejíž podstata spočívá vtom, že jeden vývod prvního varistoru a s ním sousedící jeden vývod druhého varistoru jsou nízkotavitelnými pájenými spoji spojeny s odpojovacím tělesem, jímž jsou propojeny, přičemž odpojovači těleso je spojem odolávajícím teplu spřaženo s oddalovacím prostředkem a elektricky vodivým spojem odolávajícím teplu a umožňujícím odpojovači pohyb odpojovacího tělesa je spojeno s jedním vývodem i bleskojistky.

Takto provedené teplené odpojovači zařízení je jednoduché, spolehlivé a plně funkční za všech podmínek.

Odpojovači těleso je s výhodou tvořeno plochým kovovým tělesem.

Ploché kovové těleso dobře přejímá teplo z vývodů varístorů a zajišťuje dostatečně rychlou reakci na ohřátí varistoru.

Odpojovači těleso s výhodou obsahuje kalibrační prvek, který je situován ve směru odpojovacího pohybu odpojovacího tělesa na jeho zadní straně v oblasti procházející mezi oběma odpojovanými sousedícími vývody varístorů.

Kalibrační prvek zajišťuje, že za všech okolností se po rozpojení vývodů obou varístorů vytvoří mezi těmito vývody dostatečně velká mezera, aby mezi nimi nedocházelo po odpojení varístorů od chráněného obvodu ke zmenšení vzdálenosti a důsledku toho ke snížení bezpečnosti oddělení.

Oddalovací prostředek je s výhodou tvořen pružinou, která je jedním svým koncem uložena na odpojovacím tělese a druhým svým koncem je uložena v konstrukci zařízení.

Pružina je jednoduchým a levným prostředkem, který je plně spolehlivý za všech podmínek. Odpojovači těleso je s bleskojistkou s výhodou spřaženo ohebným el. vodičem.

Ohebný vodič, např. měděné lanko, zajišťuje dokonalé elektrické spojení bleskojistky s odpojovacím tělesem při zachování plné funkčnosti odpojovacího tělesa, tj. rychlé a snadné oddálení od vývodů varístorů po roztavení nízkotavitelných spojů.

Oddalovací prostředek a ohebný el. vodič jsou s odpojovacím tělesem s výhodou spojeny společným tepelně odolným elektricky vodivým spojem.

Toto je výhodné zejména proto, aby nedošlo vlivem ohřátí odpojovacího tělesa k poruše spojení oddalovacího prostředku a ohebného vodiče.

Sousedící vývody dvojice varístorů spojené nízkotavitelným pájeným spojem s odpojovacím tělesem jsou v místě, v němž jsou připojeny k odpojovacímu tělesu, s výhodou opatřeny alespoň jedním alespoň částečným zahnutím situovaným v rovině odpojovacího tělesa.

Takto vytvořené vývody varístorů jednak zajišťují spolehlivé spojení odpojovacího tělesa a vývodů varístorů a také zaručují, že při dřívějším roztavení nízkotavitelného pájeného spoje odpojovacího tělesa s příslušným vývodem jednoho varistoru nedojde účinky oddalovacího prostředku k pootočení odpojovacího tělesa okolo příslušného vývodu druhého varistoru, což by mohlo ohrozit správnou funkci zařízení.

Z bezpečnostních důvodů, aby při odpojení odpojovacího tělesa od sousedících vývodů varistoru nedošlo k dotyku odpojovacího tělesa s ostatními částmi zařízení např. s připojovacími body L/N,

-2CZ 300555 B6

N/L, což by mohlo mít negativní následky, je výhodné, je-li oddalovací prostředek odpojovacího tělesa alespoň částečně situován v prvku, který kontroluje pohyb odpojovacího tělesa.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je schematicky znázorněn na výkrese, kde ukazuje obr. 1 schéma zapojení zařízení pro přepěťovou ochranu podle vynálezu, obr. 2a půdorys uspořádání prvků zařízení pro přepěťovou ochranu, obr. 2b nárys uspořádání prvků zařízení pro přepěťovou ochranu v pohledu ve směru A z obr. 2a, obr. 3a půdorysný detail uspořádání tepelného odpojovacího zařízení varistorů - oblast X z obr. 2a bez těles varistorů, obr. 3b boční pohled na uspořádání z obr. 3a a obr. 4a, b, c některá z možných uspořádání dvojice varistorů ajejich sousedících vývodů se zahnutím.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení pro přepěťovou ochranu obsahuje mezi dvojicí připojovacích bodů L/N a N/L sériově zapojenou soustavu dvojice varistorů Vl. V2 a společné tepelné odpojovači zařízení i obou varistorů Vl, V2, které odpojí oba dva variátory Vl, V2 najednou od chráněného el. obvodu a které je v obvodu zařazeno mezi oběma varistory Vl, V2.

V obrázcích znamená L připojovací bod k fázovému vodiči koncového zařízení elektrické rozvodné sítě, např. el. zásuvky, N připojovací bod k nulovému vodiči koncového zařízení elektrické rozvodné sítě, např. el. zásuvky a PE připojovací bod k zemnění koncového zařízení elektrické rozvodné sítě, např. el. zásuvky.

Paralelně k sériové soustavě dvojice varistorů Vl, V2 a tepelného odpojovacího zařízení 1 je mezi připojovacími body L/N a N/L zapojena sériová soustava dvojice odporů R2, R3, mezi nimiž je zapojeno červené signalizační světlo Z2. Část el. obvodu mezi každým z odporů R2, R3 a červeným signalizačním světlem Z2 je propojena s částí el. obvodu mezi každým z varistorů Vl, V2 a tepelným odpojovacím zařízením 1. Paralelně k oběma paralelně propojeným sériovým soustavám dvojice varistorů Vl, V2 - tepelné odpojovači zařízení 1 a dvojice odporů R2, R3 červené signalizační světlo Z2 je mezi připojovacími body L/N a N/L zapojena sériová soustava odporu Rl a zeleného signalizačního světla Zl.

Oba varistory Vl, V2 jsou situovány vedle sebe. Ve znázorněném příkladu provedení jsou oba varistory Vl, V2 situovány v jedné rovině kolmo k základní desce 4. V neznázorněném příkladu provedení jsou varistory Vl, V2 situovány v jedné rovině rovnoběžné se základní deskou 4, na které jsou situovány jednotlivé součásti zařízení. V dalším neznázorněném příkladu provedení jsou varistory Vl, V2 situovány ve dvou rovnoběžných rovinách, přičemž se oba varistoiy V4, V2 částečně nebo i úplně překrývají nebo se nepřekrývají vůbec. V dalším neznázorněném příkladu provedení jsou varistory VL V2 situovány ve dvou různých různoběžných rovinách, přičemž se oba varistoiy Vl, V2 mohou částečně nebo i úplně překrývat nebo se nepřekrývají vůbec. Jednotlivým konkrétním vzájemným uspořádáním obou varistorů Vl, V2 je přizpůsobeno konkrétní tvarové provedení a prostorové uspořádání jednotlivých částí tepelného odpojovacího zařízení L Každý varistor Vl, V2 obsahuje dvojici vývodů.

Dva sousedící vývody Kl, K2 varistorů Vl, V2, tzn. z jednoho varistorů Vl první vývod Kl a tomuto vývodu Kl přilehlý druhý vývod K2 z druhého varistorů V2, jsou propojeny odpojovacím tělesem 13 tepelného odpojovacího zařízení 1. Spojení odpojovacího tělesa 13 a příslušného vývodu Kl, K2 každého z varistorů Vl, V2 je realizováno nízkotavitelnými pájenými spoji 10,

11. Odpojovači těleso 13 je dále elektricky vodivým tepelně odolným spojem 12 spřaženo s jedním vývodem bleskojistky 2, která je svým druhým vývodem spřažena s připojovacím bodem PE zemnění. Odpojovači těleso JJ je s vývodem bleskojistky 2 spřaženo pomocí ohebného el. vodiče 16, např. měděného lankového vodiče apod. Odpojovači těleso 13 je dále spřaženo s oddalovacím

-3CZ 300555 B6 prostředkem 14 pro oddálení odpojovacího tělesa J2 od sousedících vývodů KJ, K2 varistorů VI, V2 po roztavení nízkotavitelných pájených spojů 10, 11. Ve znázorněném příkladu provedení jsou oddalovací prostředek 14 a ohebný el. vodic 16 s odpoj ovacím tělesem 13 spojeny společným a elektricky vodivým tepelně odolným spojem 12. V neznázoměném příkladu provedení jsou oddalovací prostředek 14 a ohebný el. vodič 16 s odpoj ovacím tělesem 13 spojeny každý jedním spojem.

Ve znázorněném příkladu provedení je odpojovači těleso 13 tvořeno trojramenným tenkým kovovým tělesem z elektrovodného materiálu, k jehož jednomu ramenu je prvním nízkotavitelným io spojem 10 připevněn jeden z dvojice sousedících vývodů Kb K2 varistorů VI, V2, přičemž ke druhému ramenu odpojovacího tělesa 13 je druhým nízkotavitelným spojem 11 připevněn druhý z dvojice sousedících vývodů Kl, K2 varistorů VI, V2. Ke třetímu ramenu odpojovacího tělesa jsou jedním svým koncem připevněny oddalovací prostředek 14, který je svým druhým koncem připevněn na základní desce 4, a ohebný el. vodič 16. Odpojovači těleso j_3 může být alter15 nativně tvořeno tělesem s jiným vhodným tvarem, než je znázorněný konkrétní tvar trojramenného tělesa, např. může být trojúhelníkové nebo obdélníkové nebo může mít i jiný vhodný tvar.

Odpojovači těleso 13 je na své zadní straně v oblasti procházející při odpojování od obou varistorů VI, V2 mezi odpojovanými sousedícími vývody ΚΙ, K2 varistorů VI, V2 opatřeno kalibrač20 ním prvkem 130 pro zajištění potřebné minimální mezery mezi odpojovanými sousedícími vývody ΚΙ, K2 varistorů VI, V2 po oddálení odpojovacího tělesa 13 po roztavení nízkotavitelných pájených spojů 10, J_b Délka kalibračního prvku 130 je větší neboje rovna minimální potřebné vzdálenosti mezi i oběma odpojovanými sousedícími vývody ΚΙ, K2 varistorů VI, V2 po odpojení odpojovacího tělesa 12. Kalibrační prvek 130 je ve znázorněném příkladu provedení vytvořen zahnutím alespoň části zadní strany odpojovacího tělesa j_3 situované naproti připojení oddalovacího prostředku 14 k odpojovacímu tělesu 13. V neznázoměném příkladu provedení je kalibrační prvek 130 vytvořen jiným vhodným způsobem, např. tepelně odolně připáleným prostředkem na příslušné části odpojovacího tělesa 13 atd. Kalibrační prvek 130 projde při odpojovacím pohybu odpojovacího tělesa 13 mezi odpojovanými sousedícími vývody ΚΙ, K2 obou varistorů VI, V2 a prorazí případnou roztečenou nízkotavitelnou pájku ze spojů 10, 11, čímž mezi sousedícími vývody Kb K2 obou varistorů VI, V2 zajistí vytvoření mezery potřebné velikosti.

Oddalovací prostředek 14 může být tvořen různými vhodnými prostředky, např. jak je znázomě35 no na výkrese může být tvořen tažnou pružinou nebo může být tvořen spirálovou pružinou, nebo může být tvořen jiným vhodným druhem oddalovacího prostředku 14 atd.

Ve znázorněném příkladu provedení je oddalovací prostředek 14 částečně situován ve vedení 15, aby po oddálení odpojovacího tělesa 13 od sousedících vývodů Kl, K2 varistorů VI, V2 po roztavení nízkotavitelných spojů J_0, 11 nedošlo k nežádoucímu dotyku odpojovacího tělesa 13 s připojovacími body L/N a N/L, což by mohlo způsobit např. zkrat. Vedení 15 slouží ke kontrolování pohybu odpojovacího tělesa 13 a může být tvořeno např. vhodně tvarovaným tělesem s drážkou 150 pro část oddalovacího prostředku 14, přičemž toto těleso je uloženo na základní desce 4 drážkou 150 k základní desce 4. Na základní desce 4 jsou s výhodou vytvořena jednotlivá propojení příslušných prvků zařízení pro přepěťovou ochranu, např. ve formě plošných spojů a/nebo el. vodičů.

Sousedící vývody ΚΙ, K2 dvojíce varistorů VI, V2 jsou v místě, v němž jsou nízkotavitelným] pájenými spoji W, 1_[ připojeny k odpojovacímu tělesu 12, opatřeny alespoň jedním alespoň částečným zahnutím 3 situovaným v rovině odpojovacího tělesa 13. Velikost zahnutí 3 odpovídá geometrickému uspořádání zařízení, zejména vzájemné poloze obou varistorů VI, V2 a délce obou příslušných sousedících vývodů Kl, K2 varistorů VI, V2, jak je znázorněno např. na obr. 4a, b, c.

-4CZ 300555 B6

Konkrétní potřebné úpravy jednotlivých částí a jejich uspořádání v zařízení pro přepěťovou ochranu odlišné od znázorněného provedení jsou pro každého průměrného odborníka naprosto zřejmé z předchozího popisu a spadají do běžné odborné dovednosti každého průměrného odborníka.

Zařízení pro přepěťovou ochranu podle vynálezu pracuje tak, že při normálních podmínkách v chráněném obvodu svítí zelené signalizační světlo Z1. Při vzniku přepětí začne jedním varistorem VI nebo V2 protékat el. proud do připojovacího bodu PE, čímž se přepětí eliminuje bez negativního vlivu na chráněný el. obvod. Průchodem el. proudu varistorem VI nebo V2 dojde k zahřátí tohoto varistoru VI nebo V2 a teplo z tohoto varistoru VI, V2 přejde tepelnou vodivostí do odpojovač ího tělesa 13 tepelného odpojovač ího zařízení 1. Nízkotavitelné pájené spoje JO, 1Ί se tímto teplem roztaví, pájka se rozteče a oddal ovací prostředek J4 oddálí odpojovači těleso J3 od obou sousedních vývodů Kl, K2 varistorů VI, V2, čímž se oba varistory VI, V2 současně odpojí od chráněného el. obvodu. Kalibrační prvek 130 přitom projde i mezi odpojovanými sousedícími vývody Kl, K2 varistorů VI, V2 a zajistí svou velikostí vytvoření požadované minimální mezery mezi oběma odpojovanými sousedícími vývody Kl, K2 varistorů VI, V2 tak, že případnou roztečenou nízkotavitelnou pájku „prorazí“. Při odpojení obou varistorů VI, V2 od chráněného el. obvodu zhasne zelené signalizační světlo Z1 a rozsvítí se červené signalizační světlo Z2, což značí, že dříve chráněný el. obvod již není chráněn proti přepětí. Pro obnovení přepěťové ochrany dříve chráněného el. obvodu je nutno instalovat nové zařízení pro přepěťovou ochranu.

Claims (8)

1. Zařízení pro přepěťovou ochranu obsahující mezi dvojicí připojovacích bodů (L/N) a (N/L) sériově zapojenou dvojici varistorů (VI, V2), z nichž každý obsahuje dvojici vývodů, a které jsou tepelnou aktivací odpojitelné od chráněného el. obvodu, přičemž mezi dvojicí připojovacích bodů (L/N), (N/L) v části elektrického obvodu mezi dvojicí varistorů (VI, V2) a připojovacím bodem (PE) k zemnění je zapojena bleskojistka (2), vyznačující se tím, že první vývod (K1) prvního varistoru (VI) a s ním sousedící druhý vývod (K2) druhého varistoru (V2) jsou nízkotavitelnými pájenými spoji (10, 11) spojeny s odpojovacím tělesem (13), jímž jsou vzájemně propojeny, přičemž odpojovači těleso (13) je spojem odolávajícím teplu spřaženo s oddalovacím prostředkem (14) a elektricky vodivým spojem odolávajícím teplu a umožňujícím odpojovači pohyb odpojovacího tělesa (13) je spojeno s jedním vývodem bleskojistky (2).

2. Zařízení podle nároku I, vyznačující se tím, že odpojovači těleso (13) je tvořeno plochým kovovým tělesem.

3. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 a2, vyznačující se tím, že odpojovači těleso (13) obsahuje kalibrační prvek (130), který je situován ve směru odpojovacího pohybu odpojovacího tělesa (13) na jeho zadní straně v oblasti procházející mezi oběma odpojovanými sousedícími vývody (Kl, K2) varistorů (VI, V2).

4. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až3, vyznačující se tím, že oddalovací prostředek (14) je tvořen pružinou, která je jedním svým koncem uložena na odpojovacím tělese (13) a druhým svým koncem je uložena v konstrukci zařízení.

5. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až4, vyznačující se tím, že odpojovači těleso (13) je s bleskojistkou (2) spřaženo ohebným el. vodičem (16).

-5CZ 300555 B6

6. Zařízení podle nároků 4 a 5, vyznačující se tím, že oddalovací prostředek (14) a ohebný el. vodič (16) jsou s odpojovacím tělesem (13) spojeny společným tepelně odolným elektricky vodivým spojem (12).

5

7. Zařízení podle kteréhokoli z nároků lažó, vyznačující se tím, že sousedící vývody (Kl, K2) dvojice varistorů (VI, V2) spojené nízkotavitelným pájeným spojem (10, 11) s odpojovacím tělesem (13) jsou v místě, v němž jsou připojeny k odpojovacímu tělesu (13), opatřeny alespoň jedním alespoň částečným zahnutím (3) situovaným v rovině odpojovacího tělesa (13).

io

8. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že oddalovací prostředek (14) odpojovacího tělesa (13) je alespoň částečně situován v tělese, kontroly pohybu odpojovacího tělesa (13).