CZ301709B6

CZ301709B6 - Prepetová ochrana

Info

Publication number: CZ301709B6
Application number: CZ20050283A
Authority: CZ
Inventors: Cernicka@Jozef
Original assignee: Kiwa Spol. S R. O.
Priority date: 2005-05-04
Filing date: 2005-05-04
Publication date: 2010-06-02
Also published as: CN101171650A; CN101171650B; CZ2005283A3

Abstract

Rešení se týká prepetové ochrany obsahující držák (1) a alespon jeden zásuvný ochranný prvek (2), který obsahuje alespon jeden nelineární odporový prvek a dále obsahuje zarízení pro odpojení nelineárního odporového prvku od síte situované v pohledu kolmo na bocní stranu nelineárního odporového prvku zcela mimo nelineární odporový prvek. Zarízení pro odpojení nelineárního odporového prvku od síte obsahuje odpružený posuvný díl (4), který je spražen s pákou (16) otocne uloženou v telese (7) zásuvného ochranného prvku (2). Páka (16) je v telese (7) zásuvného ochranného prvku (2) ve všech svých polohách situována zcela mimo prostor vymezený obrysem nelineárního odporového prvku v pohledu kolmo na bocní plochu (80) nelineárního odporového prvku. Páka (16) je otocná kolem osy kolmé na rovinu, ve které leží bocní plocha (80) nelineárního odporového prvku.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká přepěťové ochrany obsahující držák a alespoň jeden zásuvný ochranný prvek, který obsahuje alespoň jeden nelineární odporový prvek a dále obsahuje zařízení pro odpojení nelineárního odporového prvku od sítě situované v pohledu kolmo na boční stranu nelineárního odporového prvku zcela mimo nelineární odporový prvek a zařízení pro odpojení nelineárního io odporového prvku od sítě obsahuje odpružený posuvný díl, který je spřažen s pákou otočně uloženou v tělese zásuvného ochranného prvku.

Dosavadní stav techniky

Přepěťová ochrana obsahuje ochranný prvek, kterým je zpravidla nelineární odporový prvek (varistor), který v důsledku svého zatěžování elektrickým proudem a kolísáním napětí v chráněné síti postupně snižuje hodnotu svého odporu. V důsledku toho se zvyšuje proud protékající ochranným prvkem a zvyšuje se jeho oteplení. Proto je přepěťová ochrana dále opatřena teplot20 ním odpojovacím zařízením, které slouží k odpojení ochranného prvku od sítě v případě, kdy je dosaženo určité teploty ochranného prvku, neboť ochranný prvek již v důsledku svého oteplení není dále schopen plnit svou funkci. Odpojení ochranného prvku od sítě je opticky signalizováno obvykle přímo na přepěťové ochraně. Když dojde k odpojení ochranného prvku od sítě, je síť dále nechráněna, takže je nutno obnovit chráněný stav výměnou ochranného prvku přepěťové ochrany.

Pro dosažení jednoduché vyměnitelnosti ochranného prvku přepěťová ochrana zpravidla obsahuje držák ve tvaru „U“, který je upevněn na nosném prostředku a jsou k němu připojeny vodiče chráněného obvodu. Přepěťová ochrana dále obsahuje zásuvný ochranný prvek opatřený kontakty pro spojení s proudovou dráhou uspořádanou v držáku a zapojenou do chráněné sítě, přičemž je zásuvný ochranný prvek zasunut v držáku. Zásuvný ochranný prvek je tak jednoduše vyměnitelný aje v něm uspořádán jak samotný nelineární odporový prvek, tak i teplotní odpojovači zařízení nelineárního odporového prvku.

Je známa celá řada uspořádání teplotních odpojovačích zařízení, přičemž jejich konkrétní provedení a použité prvky jsou závislé na energetické zátěži a amplitudě impulsního proudu, který prochází proudovou dráhou teplotního odpojovačího zařízení. Používaná provedení teplotních odpojovačích zařízení závisejí také na výrobních technologiích použitýchpři výrobě zásuvných ochranných prvků. Změny v konstrukčním provedení zásuvných ochranných prvků pak sledují základní cíl, kterým je snížení výrobních nákladů při zachování požadovaných vlastností přepěťových ochran.

Známé zařízení podle DE užitného vzoru č. 295 19 313 Ul používá jako odpojovači prvek nelineárního odporového prvku tvarovaný měděný pás, který je na jedné straně pevně spojený s kontaktem zásuvného ochranného prvku a na druhé straně je teplotně’vhodnou pájkou připojen k elektrodě varistoru. Proti tvarovanému měděnému pásu působí výkyvná páka. udržovaná v přítlaku k tvarovanému měděnému pásu pomocí tažné pružiny, která je uspořádána mezi výkyvnou pákou a pevným (nepohyblivým) závěsem druhého konce pružiny. Výkyvná páka slouží jak pro optickou signalizaci změny stavu přepěťové ochrany (odpojení varistoru od sítě), tak i pro získání informace o změně stavu pro dálkovou signalizací. Toto uspořádání teplotního odpojovacího zařízení je situováno v rovině nad varistorem.

Nevýhodou tohoto řešení je, že vzhledem ke svému prostorovému uspořádání nedovoluje umístit do pouzdra zásuvného ochranného prvku např. paralelně zapojené varistory, čímž je omezena variabilita ochranného zapojení a ochranných vlastností tohoto řešení. Další nevýhodou tohoto

-1 CZ 301709 B6 řešení je použití zalévací hmoty pro izolaci a fixaci varistoru v pouzdře zásuvného ochranného prvku, což zvyšuje náklady.

Další známé zařízení podle EP 436 881 Al využívá uspořádání odpojovacího prvku kolmo na rovinu varistoru, přičemž odpoj ovacím prvkem je měděný pásek, který je na jedné straně pevně připojen ke kontaktu zásuvného ochranného prvku a na druhé straně je pomocí teplotně vhodné pájky připojen k vývodu elektrody varistoru. Odpojovači prvek je tvarovaný do oblouku, přičemž vjeho středu je otvor, do kterého zasahuje výkyvná páka, která pomocí tažné pružiny vytváří potřebné působení na odpojovači prvek, který se po roztavení pájky přesune do polohy, ve které io je zabezpečeno odpojení varistoru od sítě. Výkyvná páka a pružina zasahují do prostoru vyznačeném obrysem varistoru.

Nevýhodou tohoto řešení je použití poměrně tuhého odpojovacího prvku, jehož deformace pro dosažení odpojení vyžaduje značné silové působení, což klade značné nároky na dimenzování v systému použitých prvků, a tím i na cenu řešení. Další nevýhodou řešení je, že výkyvná páka a pružina zasahují do prostoru vymezeného obrysem varistoru, čímž je omezena variabilita uspořádání případné skupiny varistoru, protože zabírají vnitrní prostor tělesa zásuvného ochranného prvku potenciálně využitelného pro další varistory.

Další známé zařízení používá jako odpojovači prvek měděný pásek, který je na jednom konci pomoct teplotně vhodné pájky spojen s elektrodou varistoru a na druhém konci má připojeno měděné lanko, které je spojeno s kontaktem zásuvného prvku, přičemž do otvoru odpojovacího prvku zasahuje výkyvná páka, která pomocí tažné pružiny vyvozuje silové působení na odpojovači prvek.

Výhodou tohoto zařízení sice je, že měděné lanko je poddajným prvkem, který pro svou deformaci vyžaduje pouze malé síly, avšak nevýhodou řešení je zvětšení počtu prvků na proudové dráze, čímž se zvýší počet spojů, které je potřeba vytvořit při výrobě, čímž jsou zvýšeny výrobní náklady.

Ze spisu EP 905 839 B je popsáno řešení s výkyvnou pákou, která je otočně uložena v tělese, a která v pohledu kolmo na boční stranu varistoru zasahuje uvnitř tělesa bud do prostoru nad varistor, nebo do prostoru pod ním, čímž je omezen vnitřní prostor tělesa pro uložení varistoru, kterých se do takto omezeného prostoru vejde menší počet.

Ze spisu EP 987803 B je známo řešení, které využívá dvojice lineárně ve směru své délky posuvných podlouhlých těles přiřazených svými konci jedné výkyvné páce uspořádané v homí části tělesa a otočné kolem osy ležící v rovině bočních ploch varistoru. Toto provedení však vykazuje nedostatky zejména ve tvarové náročnosti posuvných prvků a přiřazené páky a také v potřebě lineárního vedení posuvných prvků v tělese, aby nedošlo k vybočení posuvných prvků a k poruše signalizace či poruše odpojení varistoru od sítě.

Cílem vynálezu je odstranit nebo alespoň minimalizovat nevýhody dosavadního stavu techniky.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu je dosaženo přepěťovou ochranou, jejíž podstata spočívá v tom, že páka je v tělesa zásuvného, ochranného prvku ve všech svých polohách situována zcela mimo prostor vymezený obrysem nelineárního odporového prvku v pohledu kolmo na boční plochu nelineárního odporového prvku, přičemž páka je otočná kotem osy kolmé na rovinu, ve které leží boční plocha nelineárního odporového prvku.

Tímto je zabezpečena jednak spolehlivá funkce zařízení a jednak unifikace tělesa zásuvného ochranného prvku, které může díky speciálnímu uložení zařízení pro odpojení nelineárního odpo-2CZ 301709 B6 rového prvku od sítě a pro signalizaci stavu přepěťové ochrany mít jednu velikost pro všechny varianty ochranných hodnot přepěťové ochrany, tzn. že do stejného tělesa je tak možno uložit vždy potřebný poěet nelineárních odporových prvků bez nutnosti úprav zařízení pro odpojení nelineárního odporového prvku od sítě a pro signalizaci stavu přepěťové ochrany.

Podle jednoho výhodného provedení obsahuje zařízení pro odpojení nelineárního odporového prvku od sítě odpružený posuvný díl, na který v základní poloze dosedá odpružený polohovací člen dálkové signalizace uložený v držáku přepěťové ochrany, přičemž v odsunuté poloze odpruženého posuvného dílu je odpružený polohovací člen dálkové signalizace svým koncem zasunut do tělesa zásuvného ochranného prvku.

Podle dalšího výhodného provedení je odpruženému posuvnému dílu přiřazen jeden konec páky, otočně uložené v tělese zásuvného ochranného prvku, přičemž páka je dále opatřena signalizačním ramenem a těleso zásuvného ochranného prvku je dále opatřeno otvorem optické signalizace, proti němuž je v tělese zásuvného ochranného prvku uložen signalizátor výchozího stavu přepěťové ochrany, přičemž nelineární odporový prvek je jedním svým kontaktem spojen nízkotavitelným spojem s měděným lankem, které je svým druhým koncem spojeno sjedním kontaktem zásuvného ochranného prvku a odpružený posuvný díl je nízkotavitelným spojem jednoho kontaktu nelineárního odporového prvku a měděného lanka držen ve své základní poloze, a po roz20 pojení nízkotavítelného spoje jednoho kontaktu nelineárního odporového prvku a měděného lanka je posuvný díl situován ve své odsunuté poloze. Pro zajištění otočitelnosti zásuvného ochranného prvku v držáku o 180° bez ovlivnění fiinkce přepěťové ochrany je těleso zásuvného ochranného prvku opatřeno podélným otvorem pro odpružený polohovací člen, který je v držáku umístěn mimo osu symetrie kontaktů zásuvného ochranného prvku, a který v obou navzájem o

1 80° pootočených polohách zásuvného ochranného prvku v držáku dosedá na odpružený posuvný díl v základní poloze a je zasunut v tělese zásuvného ochranného prvku v odsunuté poloze posuvného dílu.

Pro zabezpečení proti omylu zasunutí nesprávného zásuvného ochranného prvku do držáku je těleso zásuvného ochranného prvku opatřeno identifikátorem opatřeným identifikačními prvky zasahujícími v zasunutém stavu zásuvného ochranného prvku v držáku do identifikátoru uloženém v držáku.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je schematicky znázorněn na výkrese, kde ukazuje obr. 1 uspořádání přepěťové ochrany v bočním pohledu, obr. 2 uspořádání přepěťové ochrany v perspektivním pohledu, obr. 3a příkladné provedení posuvného prvku a obr. 3b příkladné provedení posuvného prvku.

Příklady provedení vynálezu

Přepěťová ochrana obsahuje držák I, ve kterém je vyměnitelně uložen zásuvný ochranný prvek 2.

V jednom držáku 1 může být vedle sebe uspořádáno několik zásuvných ochranných prvků 2, např. pro každou třífázového elektrického vedení atd. Také může být více jednopólových držáků i spojeno do jednoho celku, např. pomocí nýtů. Držák ]_ obsahuje ve svých ramenech J_a a lb neznázoměné svorky pro připojení elektrických vodičů chráněného obvodu. Držák I dále obsahuje ve své spodní části polohovací člen 3 s neznázoměnou tlačnou pružinou. Držák I je opatřen prostředky pro mechanické a elektrické připojení zásuvného ochranného prvku 2. Pro elektrické připojení zásuvného ochranného prvku 2 a držáku 1 je držák 2 opatřen proudovými drahami a kontakty a zásuvný ochranný prvek 2 je opatřen kontakty 5 a 6.

Je-li v držáku 1 zasunut funkční zásuvný ochranný prvek 2, dosedá konec polohovacího členu 3 na posuvný díl 4 uložený v tělese 7 zásuvného ochranného prvku 2 mezi stěnami 7d a 7e.

-3CZ 301709 B6

Posuvný díl 4 je odpružen tlačnou pružinou 15. Polohovací člen 3 svou polohou zprostředkovává informaci o stavu přepěťové ochrany, tj. o připojení ochranného prvku k síti. Toto zprostředkování informace o stavu přepěťové ochrany je zabezpečeno neznázoměným uspořádáním příslušných funkčních prvků v držáku 15

V tělese 7 zásuvného ochranného prvku 2 je jako ochranný prvek zapojen alespoň jeden nelineární odporový prvek, příkladně varistor 8 nebo skupina paralelně zapojených varistoru. Vývod spodní elektrody 9 varistoru 8 je spojen s jedním koncem lanka 10, které je na svém druhém konci spojeno s kontaktem 5 zásuvného ochranného prvku 2. Vývod homí elektrody li varistoru io 8 je spojen s kontaktem 6 zásuvného ochranného prvku 2 pomocí spojovacího prvku 12, který může být buď pevnou součástí kontaktu 6 nebo může být i samostatným prvkem připevněný, k vývodu homí elektrody 11 a ke kontaktu 6.

V tělese 7 je dále uložen identifikátor 13, opatřený identifikačními prvky 13a, které v zasunutém stavu zásuvného ochranného prvku 2 v držáku i zasahují do neznázoměného identifikátoru 14 na držáku 1, čímž se potvrzuje správné uspořádání držáku i a zásuvného ochranného prvku 2, resp. to, že do držáku 1 je zasunut zásuvný ochranný prvek 2 požadovaných ochranných vlastností.

Spojení vývodu spodní elektrody 9 a lanka 10 je provedeno pomocí nízkotavitelné pájky, přičemž proti tomuto spoji působí posuvný díl 4 pomocí tlačně pružiny J_5 umístěné v dutině 4a posuvného dílu 4 a opírající o stěnu 7a tělesa 7 zásuvného ochranného dílu 2. Posuvný díl 4 je tak spojením lanka W a spodní elektrody 9 držen ve své základní poloze, kdy je tlačná pružina 15 stlačena.

Posuvný díl 4 má mezi svými stěnami 4b a 4c zasunuto spodní rameno 16a na jednom konci páky 16, která je otočně uložena na čepu 7b vytvořeném v tělese 2- Páka 16 je na svém druhém konci opatřena signalizačním ramenem 16b. Těleso 7 je dále opatřeno otvorem 7c optické signalizace, přičemž proti otvoru 7c optické signalizace je v tělese 7 uložena vložka Π s barvou odpovídající optické signalizaci ve výchozím stavu.

Spodní stěna 7d tělesa 7 a identifikátor 13 jsou opatřeny oválnými otvory 13b a 14a, jimiž prochází výše popsaný polohovací člen 3 opírající se o posuvný díl 4. Polohovací člen 3 je přitom situován mimo osu symetrie kontaktů 5, 6 čí mimo střed vzdálenosti kontaktů 5,6 a i při otočení zásuvného ochranného prvku 2 o 180° dosedá na posuvný díl 4 v základní poloze a v odsunuté poloze posuvného dílu 4 je zasunut svým koncem do tělesa 7 zásuvného ochranného prvku 2.

Jak je patrno z obrázků, jsou všechny prvky zařízení pro odpojení nelineárního odporového prvku od sítě a všechny prvky signalizace (optické i dálkové) stavu přepěťové ochrany uvnitř tělesa 7 zásuvného ochranného prvku 2 situovány v každém stavu přepěťové ochrany zcela mimo prostor vymezený obrysem nelineárního odporového prvku (varistoru 8) při pohledu ve směru kolmém na boční plochu 80 nelineárního odporového prvku (varistoru 8), tj. ve směru Šířky tělesa 7 v tomto uspořádání je možno do jediného typu a velikosti tělesa 7 zásuvného ochranného prvku 2 bez nutnosti úprav zařízení pro odpojení nelineárního odporového prvku od sítě a zařízení pro signalizaci stavu přepěťové ochrany umístit potřebný počet nelineárních odporových prvků (varistoru 8) vedle sebe ve směru šířky tělesa 7. Při použití menšího než maximálního počtu nelineárních odporových prvků (varistoru 8) je zbylý prostor tělesa 7 mezi boční stěnou nelineárních odporových prvků (varistoru 8) a boční stěnou tělesa 7 volný a nezasahuje do něj žádný z prvků zařízení pro odpojení nelineárního odporového prvku od sítě Či prvků signalizace (optické i dálkové) stavu přepěťové ochrany.

Při výskytu přepětí v chráněném elektrickém obvodu plní přepěťová ochrana svou funkci, tj.

snižuje přepětí v chráněném obvodu na přípustnou hodnotu. V důsledku stárnutí a přetěžování ochranného prvku (nelineární odporový prvek, varistor 8, skupina varistoru atd.) však dochází ke změně vlastností ochranného prvku, v důsledku čehož ochranným prvkem (varistorem 8) postup55 ně začne protékat elektrický proud, který vyvolává ohřev ochranného prvku (varistoru 8). Tepel-4CZ 301709 B6 ná energie je z ochranného prvku (varistoru 8) vedena na vývody 9 a JJ.. Vývod spodní elektrody varistoru 8 se postupně otepluje, až dojde k roztavení pájky, kterou je tento vývod spojen s lankem 10. Tím tento spoj ztratí pevnost a posuvný díl 4 začne působením tlačné pružiny 1_5 posouvat konec lanka JO směrem ke kontaktu 5. Tím dojde k opojení vývodu spodní elektrody 9 varistoru 8 od lanka J_0 a tím i k odpojení ochranného prvku (varistoru 8) od sítě.

Pohyb posuvného dílu 4 způsobí uvolnění prostoru pro vysunutí polohovacího Členu 3 působením jeho tlačné pružiny a polohovací člen 3 se vysune. Od této změny polohy polohovacího členu 3 je odvozeno neznázoměné dálkové signalizování změny stavu přepěťové ochrany,

Pohyb posuvného dílu 4 v počáteční fázi neovlivňuje polohu páky 16, stěna posuvného dílu 4b však přestane přidržovat páku J6 v odcloněné poloze. Pohybem posuvného dílu! začne na spodní rameno 16a páky J6 působit stěna 4c posuvného dílu 4, která začne otáčet pákou J6 na čepu 7b a signalizační rameno 16b páky 16 zacloní otvor 7c optické signalizace, čímž dojde ke změně is optické signalizace stavu přepěťové ochrany. Obsluha pak snadno na dálku či při osobní prohlídce přepěťové ochrany pozná, že daný zásuvný ochranný díl 2 je potřeba vyměnit.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný k ochraně elektrických obvodů před přepětím.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Přepěťová ochrana obsahující držák (1) a alespoň jeden zásuvný ochranný prvek (
2), který

30 obsahuje alespoň jeden nelineární odporový prvek a dále obsahuje zařízení pro odpojení nelineárního odporového prvku od sítě situované v pohledu kolmo na boční stranu nelineárního odporového prvku zcela mimo nelineární odporový prvek a zařízení pro odpojení nelineárního odporového prvku od sítě obsahuje odpružený posuvný díl (4), který je spřažen s pákou (16) otočně uloženou v tělese (7) zásuvného ochranného prvku (2), vyznačující se tím, že

35 páka (16) je v tělese (7) zásuvného ochranného prvku (2) ve všech svých polohách situována zcela mimo prostor vymezený obrysem nelineárního odporového prvku v pohledu kolmo na boční plochu (80) nelineárního odporového prvku, přičemž páka (16) je otočná kolem osy kolmé na rovinu, ve které leží boční plocha (80) nelineárního odporového prvku.

40 2. Přepěťová ochrana podle nároku 1, vyznačující se tím, že těleso (7) zásuvného ochranného prvku (2) je opatřeno otvorem pro odpružený polohovací Člen (3) dálkové signalizace uložený v držáku (1) přepěťové ochrany, přičemž odpružený polohovací člen (3) dosedá v základní poloze odpruženého posuvného dílu (4) na jednu plochu odpruženého posuvného dílu (4) a v odsunuté poloze odpruženého posuvného dílu (4) je odpružený polohovací člen (3) dál45 kové signalizace svým koncem zasunut v tělese (7) zásuvného ochranného prvku (2).
3. Přepěťová ochrana podle nároku 2, vyznačující se tím, že jeden konec páky (16) je přiřazen odpruženému posuvnému dílu (4), přičemž páka (16) je dále opatřena signalizačním ramenem (16b) a těleso (7) zásuvného ochranného prvku (2) je dále opatřeno otvorem (7c)

50 optické signalizace, proti němuž je v tělese (7) zásuvného ochranného prvku (2) uložen signalizátor výchozího stavu přepěťové ochrany, přičemž nelineární odporový prvek je jedním svým kontaktem spojen nízkotavitelným spojem s měděným lankem (10), které je svým druhým koncem spojeno s jedním kontaktem zásuvného ochranného prvku a odpružený posuvný díl (4) je nízkotavitelným spojem jednoho kontaktu nelineárního odporového prvku a měděného lanka (10)

55 držen ve své základní poloze, a po rozpojení nízkotavitelného spoje jednoho kontaktu nelineár-5CZ 301709 B6 ního odporového prvku a měděného lanka (10) je posuvný díl (4) situován ve své odsunuté poloze.
4. Přepěťová ochrana podle nároku 3, vyznačující se tím, že těleso (7) zásuvného 5 ochranného prvku (2) je opatřeno podélným otvorem pro odpružený polohovací člen (3), který je v držáku (1) umístěn mimo osu symetrie kontaktů (5,6) zásuvného ochranného prvku (2), a který v obou navzájem o 180° pootočených polohách zásuvného ochranného prvku (2) v držáku (1) dosedá na odpružený posuvný díl (4) v základní poloze a je zasunut v tělese (7) zásuvného ochranného prvku (2) v odsunuté poloze posuvného dílu (4),
5. Přepěťová ochrana podle kteréhokoli z nároků laž4, vyznačující se tím, že těleso (7) zásuvného ochranného prvku (2) je opatřeno identifikátorem (13) opatřeným identifikačními prvky (13a) zasahujícími v zasunutém stavu zásuvného ochranného prvku (2) v držáku (1) do identifikátoru (14) uloženém v držáku (1).