CZ35402U1 - Zařízení pro ochranu proti nadproudu, zejména pro ochranu svodičů přepětí - Google Patents

Description

Zařízení pro ochranu proti nadproudu, zejména pro ochranu svodičů přepětí

Oblast techniky

Předkládané řešení se týká uspořádání tavné pojistky v modulovém provedení umožňující snadnou montáž ke chráněným elektrickým zařízením, zejména ke svodičům přepětí.

Dosavadní stav techniky

Pro ochranu elektrických zařízení potažmo svodičů přepětí se používá různý způsob ochrany před nízkým poruchovým proudem, nadproudem a zkratovým proudem, a to prostřednictvím tavných pojistek a jističů, popřípadě bývá nadproudová ochrana umístěná přímo ve svodiči přepětí.

Známé jsou válcové tavné pojistky, které obvykle obsahují hlavní tavný element a těsnicí víčka z elektricky vodivého materiálu. Tato těsnicí víčka zároveň tvoří kontakt pro spojení s pojistkovým držákem. Prostřednictvím pojistkových držáků se tavná pojistka připojuje ke chráněnému elektrickému zařízení a k rozvodné síti.

Jiné typy tavných pojistek obvykle obsahují hlavní tavný element, izolační pouzdro s uzavíracími deskami z elektricky vodivého materiálu a nožové kontakty a přizpůsobený pojistkový držák. Pro připojení k rozvodné síti a chráněnému zařízení slouží šrouby s podložkami a maticemi.

Takováto řešení jsou popsaná v mnoha nepatentových veřejně dostupných dokumentech například firmy Legrand, Schneider Electric, ABB a dalších výrobců.

Z patentové literatury je známo řešení popsané v dokumentu EP 1246212 A2 umožňující připojení pojistek na přípoj nice. Kontaktní systém má spínací kontakt přiřazený k přepínacímu kontaktu pro odpojení pojistky a kontakt přiřazený k přípojnici.

Jiný dokument DE 102015204974 B3 pojednává o více pólovém spínači, který je vytvořen z několika pólových pouzder s pro kontakty elektrické pojistky s možností připojení kabel ke kontaktům pojistek.

V dokumentu CZ 299300 je popsáno technické řešení elektrické pojistkové vložky s duální indikací provozního stavu prováděnou současně na krytu pojistky a současně na čele jejího těla. Pojistka obsahuje nejméně jeden hlavní tavný vodič, který je monitorován k němu paralelně připojeným signálním tavným vodičem, jehož jeden konec je pevně spojen s jednou kontaktní částí pojistkové vložky, ajehož druhý konec procházející druhým víkem, je napínán pomocí pružinového prvku a současně jeho prostřednictvím spojen s druhou kontaktní částí pojistkové vložky. Dále pojistka obsahuje otvorem ve druhém víku tělesa pojistkové vložky procházející šoupátko, které je posuvně uspořádané pod clonícím krytem podél vnějšího povrchu čelní strany tělesa pojistkové vložky. Viditelný volný konec šoupátka vzhledem k přilehlému okraji clonícího krytu tvoří zasouvací ukazatel pro první indikační oblast. Šoupátko je na opačném konci, nad otvorem ve druhém víku tělesa pojistkové vložky, opatřeno úhlovým ramenem, které jev záběru s pružinovým prvkem, ovládaným signálním tavným vodičem. Pojistková vložka je na obou stranách vybavena nožovými kontakty pro montáž do pojistkového držáku, jehož prostřednictvím se pomocí vodičů připojují k chráněnému zařízení a k rozvodné sít nn.

V dokumentu WO 9940599 AI je popsáno jiné řešení nízkonapěťové elektrické pojistkové vložky. Pojistková vložka obsahuje pouzdro pojistky, které je naplněno hasicím médiem, krycí desky bočně připevněné k pouzdru pojistky, hlavní tavný vodič elektricky spojený s kontaktními kolíky, které vyčnívají přes uvedené krycí desky, signální vodič a indikátor, který je aktivován pružinou. Indikátor je podélně osově prodloužen do otvoru vytvořeného v pouzdru pojistky, otvor vytvořený

- 1 CZ 35402 Ul v pouzdru pojistky umožňuje vizuální kontrolu provozního stavu pojistkové vložky. Kontaktní kolíky jsou přizpůsobeny pro instalaci do pojistkového držáku, jehož prostřednictvím se pomocí vodičů připojují k chráněnému zařízení a k rozvodné sít nn.

V dokumentu DE 102008013447 je popsáno řešení svodiče přepětí s varistorovým ochranným prvkem, ke kterému je paralelně přes komutační zařízení připojena tavná pojistka. V případě poruchového stavu svodiče je komutačním zařízením přepnuta proudová dráha na tavnou pojistku, která zajistí přerušení zkratového proudu. Nevýhodou řešení je malý prostor, který limituje velikost tavné pojistky a tím i max. možné parametry.

V jiném dokumentu DE 102010047244 AI je uvedeno technické řešení zařízení na ochranu proti přepětí, které má ochranný prvek spojený se snímačem, který generuje elektrický vypínací signál a spínací zařízení odpojí svodič přepětí z obvodu.

Podobné technické řešení je popsáno v dokumentu W0 2012045610 AI, přičemž zařízení proti přepětí obsahuje svodič, na němž je umístěn snímač generující elektrický vypínací signál. Spínací zařízení přijímá vypínací signál a odděluje svodič přepětí od elektrického obvodu, přičemž uvedené spínací zařízení a svodič jsou od sebe uspořádány fýzicky oddělené.

Další dokument US 2016204599 AI řeší uspořádání ochrany proti přetížení přepěťových ochranných zařízení, které obsahují alespoň jeden prvek omezující napětí a alespoň jeden prvek přepínající napětí, jakož i alternativní sériovou pojistku, přičemž prvek omezující napětí je vytvořen jako varistor a spínací prvek napětí jako jiskřiště a tyto prvky jsou zapojeny do série.

Je také známo řešení přepěťové ochrany podle US 2011013330 AI zahrnující alespoň jeden komponent přepěťové ochrany, tepelně citlivý člen schopný deformace podle své teploty; tepelné spojení mezi alespoň jedním ochranným členem a tepelně citlivým členem a alespoň jeden mechanický člen elektrického odpojovacího zařízení. Jakmile tepelně citlivý člen přesáhne danou teplotní mez způsobí pak spuštění elektrického odpojovacího zařízení.

Vynález podle dokumentu US 2017236674 AI se týká technického řešení pojistky, která je zapojena do série s chráněným zařízením, přičemž sériové připojení je zároveň připojeno k napájecí síti. Pojistka má první a druhý kontakt spojené tavným vodičem, přičemž první kontakt slouží k připojení k jednomu potenciálu rozvodné sítě, druhý kontakt se používá pro vytvoření elektrického kontaktu se zařízením, které má být chráněné a které je připojené k druhému potenciálu rozvodné sítě. Přičemž pojistka má rovněž další kontakt, který je izolován od prvního kontaktu i od druhého kontaktu a je v normálním stavu bez kontaktu s tavným vodičem a dále čtvrtý kontakt spojený pomocným tavným vodičem s prvním kontaktem, což zajišťuje externí spouštění. Chráněné zařízení zároveň obsahuje přepěťovou ochranu. Nevýhodou toho je značná složitost a tím i obtížnost sériové výroby.

Popsaná technická řešení jsou vesměs komplikovaná a tím i drahá. Zpravidla vyžadují pro instalaci připojení rozvodné síti dodatečná zařízení, jako pojistkové držáky, popřípadě neumožňují plné využití parametrů svodičů přepětí z důvodu nízké odolnosti pojistek či jističů proti impulzním proudům.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro ochranu proti nadproudu, zejména pro ochranu svodičů přepětí podle předkládaného řešení. Toto zařízení je tvořené pouzdrem z elektricky izolačního materiálu, ve kterém je uspořádaná pojistka s alespoň jedním hlavním tavným vodičem umístěným v její dutině. Podstatou nového řešení je, že hlavní tavný vodič je jedním koncem elektricky vodivě připojen k nejméně jednomu připojovacímu kolíku, který je vyveden vně pouzdra a druhým koncem je elektricky vodivě připojen nejméně k jedné svorce umístěné

- 2 CZ 35402 UI v nejméně jedné v dutině vytvořené v pouzdře. Připojovací kolík je svým tvarem uzpůsoben pro propojení s chráněným zařízením.

Výhodné je, je-li k hlavnímu tavnému vodiči paralelně připojen alespoň jeden signální tavný vodič. V tomto případě lze doplnit zařízení pro ochranu proti nadproudu o indikaci provozního stavu. Za tímto účelem je na pouzdru vytvořen kontrolní otvor, pod nímž je podél vnitřního povrchu pouzdra posuvné umístěn posuvník s vyznačenou indikační oblastí. Další součástí je páčka z elektricky vodivého materiálu, která je jedním koncem elektricky vodivě ukotvená otočně na přívodu svorky, a to ve směru kolmém na podélnou osu pojistky a zároveň je elektricky vodivě spojená se signálním tavným vodičem. Druhý konec páčky, v závislosti na stavu signálního tavného vodiče, tvoří doraz pro posuvník, který je v kontaktu s pružinovým prvkem.

Jedním možným řešením je, že pružinový prvek tvoří tlačná pružina, jejíž jeden konec se opírá o pouzdro a druhý o posuvník. Jinou možností je, že pružinový prvek tvoří přímo páčka, která je z pružně tvrdého elektricky vodivého materiálu.

Dalším vylepšením zařízení je, že v pouzdru může být umístěn přepínač elektricky propojený s konektorem pro připojení k řídicímu systému. Výhodné je, je-li přepínač umístěn v blízkosti horního konce páčky, nebo je-li umístěn v blízkosti posuvníku.

Je tedy realizováno nové zařízení pro ochranu proti nadproudu, které sdružuje pojistkový držák a pojistku v jeden celek a umožňuje připojení zařízení pro ochranu proti nadproudu jednou stranou přímo ke chráněnému elektrickému zařízení a druhou stranou přes svorku pomocí vodičů k rozvodné síti. Zjednodušuje a zlevňuje se tím instalace a snižují investiční náklady.

Ve výhodných provedeních řešení umožňuje signalizaci provozního stavu, jak lokální pomocí indikační oblasti, tak i vzdálená přes přepínač a konektor.

Objasnění výkresů

Příklad zařízení pro ochranu proti nadproudu, zejména pro ochranu svodičů přepětí podle předkládaného řešení, je uveden na přiložených výkresech.

Na Obr. 1 je schematicky znázorněno zařízení v klidovém stavu.

Obr. 2 ukazuje pohled na zařízení ve stavu po přerušení hlavního i signálního vodiče, kdy je indikační oblast viditelná v kontrolním otvoru a přepínač je sepnutý.

Jedno možné provedení svorky je znázorněno na Obr. 3.

Jiné provedení svorky v tak zvaném bez šroubovém provedení je na Obr. 4.

Na Obr. 5 je pohled na pouzdro zařízení ze strany kolíku a Obr. 6 je pohled ze strany svorky.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad zařízení pro ochranu proti nadproudu v modulovém provedení, zejména pro ochranu svodičů přepětí, je uveden schematicky v podélném řezu na Obr. 1. Zařízení je tvořeno pojistkou 6, v tomto příkladu s jedním hlavním tavným vodičem 7 a k němu paralelně umístěným jedním signálním tavným vodičem 8. Hlavní tavný vodič 7 je jedním koncem elektricky vodivě propojen s elektricky vodivým kolíkem 2, který je vyveden vně pouzdra 1 a druhým koncem je elektricky vodivě připojen v daném příkladu k jedné svorce 3 umístěné v dutině 4 vytvořené v pouzdře L Připojovací kolík 2 je svým tvarem uzpůsoben pro propojení s chráněným zařízením. K hlavnímu

- 3 CZ 35402 UI tavnému vodiči 7 je v uvedeném příkladu provedení paralelně umístěn signální tavný vodiče 8, který je rovněž jedním koncem elektricky vodivě spojen s kolíkem 2, zatímco jeho druhý konec je přes páčku 9 elektricky vodivě spojen se svorkou 3. Páčka 9 z elektricky vodivého materiálu je jedním koncem ukotvená otočně ve směru kolmém na podélnou osu pojistky 6 na přívod 3c svorky 3. Druhý konec páčky 9, v závislosti na stavu signálního tavného vodiče 8, tvoří doraz pro posuvník 10. který je v kontaktu s pružinovým prvkem realizovaným například tlačnou pružinou 12. Pružinový prvek může být vytvořen i jiným způsobem, například přímo páčkou 9 zhotovenou z pružně tvrdého elektricky vodivého materiálu. Posuvník 10, obvykle z elektricky izolačního materiálu, má na vhodném místě vytvořenou, například rozdílným zbarvením povrchu, indikační oblast 11.

Na pouzdru 1 je vytvořen kontrolní otvor 5, v němž je viditelný posuvník 10, a to jak v pozici signalizující funkční provozní stav zařízení, tak i v pozici signalizující nefunkční provozní stav zařízení, jak je znázorněno na Obr. 2. Obr. 2 znázorňuje situaci, kdy po přerušení hlavního tavného vodiče 7 následně dojde k přerušení signálního tavného vodiče 8, čímž je ze své pozice uvolněna páčka 9 a tím působením síly pružinového prvku dojde k posunu posuvníku JO a v kontrolním otvoru 5 se objeví indikační oblast 11. značící nefunkční stav zařízení.

Na Obr. 3 je vyobrazeno výhodné provedení se svorkou 3 skládající se ze třmenu svorky 3a, šroubu 3b a přívodu 3c.

Jiné výhodné provedení se svorkou 3 v takzvaném bez šroubovém provedení demonstruje Obr. 4.

Pohled na zařízení s kolíky 2 tvořeny třemi plochými pásky, z nichž jeden je ve tvaru vidlice je na Obr. 5 a Obr. 6, toto výhodné provedení umožňuje snadné připojení ke chráněnému svodiči přepětí.

Rovněž tak si lze představit, že kolíky 2 budou svým tvarem uzpůsobeny pro připojení k různým chráněným zařízením.

Pro vzdálené monitorování provozního stavu zařízení je v pouzdru 1 umístěn přepínač 13 propojený s konektorem 14, čímž je umožněno připojení k řídicímu systému. Posuvník 10 po změně polohy zároveň způsobí změnu stavu kontaktů přepínače 13. čímž je umožněn trvalý monitoring a signalizace nefunkčního stavu pojistky. Ve výhodném provedení působí na přepínač 13 přímo páčka 9 signalizace.

Průmyslová využitelnost

Uvedené zařízení pro ochranu proti nadproudu v modulovém provedení je využitelné v průmyslových i domovních instalacích, pro ochranu elektrických zařízení zejména svodičů přepětí před nízkým poruchovým proudem, nadproudem a zkratovým proudem při významné úspoře investičních nákladů.

Claims (8)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro ochranu proti nadproudu, zejména pro ochranu svodičů přepětí, které je tvořené pouzdrem (1) z elektricky izolačního materiálu, ve kterém je uspořádaná pojistka (6) s alespoň jedním hlavním tavným vodičem (7) umístěným v její dutině, vyznačující se tím, že hlavní tavný vodič (7) je jedním koncem elektricky vodivě připojen k nejméně jednomu připojovacímu kolíku (2), který je vyveden vně pouzdra (1) a druhým koncem je elektricky vodivě připojen nejméně k jedné svorce (3) umístěné v nejméně jedné v dutině (4) vytvořené v pouzdře (1), přičemž připojovací kolík (2) je svým tvarem uzpůsoben pro propojení s chráněným zařízením.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že k hlavnímu tavnému vodiči (7) je paralelně připojen alespoň jeden signální tavný vodič (8).
3. 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že na pouzdru (1) je vytvořen kontrolní otvor (5), pod nímž je podél vnitřního povrchu pouzdra (1) posuvně umístěn posuvník (10) s vyznačenou indikační oblastí (11) a dále je v pouzdru (1) uložena páčka (9) z elektricky vodivého materiálu, která je jedním koncem elektricky vodivě ukotvená na přívod (3c) svorky (3), a to otočně ve směru kolmém na podélnou osu pojistky (6) a zároveň je elektricky vodivě spojená se signálním tavným vodičem (8), a jejíž druhý konec tvoří doraz pro posuvník (10), který je v kontaktu s pružinovým prvkem.
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že pružinový prvek tvoří tlačná pružina (12), jejíž jeden konec se opírá o pouzdro (1) a druhý o posuvník (10).
5. 5. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že pružinový prvek tvoří páčka (9) z pružně tvrdého elektricky vodivého materiálu.
6. 6. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že v pouzdru (1) je umístěn přepínač (13) elektricky propojený s konektorem (14) pro připojení k řídicímu systému.
7. 7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že přepínač (13) je umístěn v blízkosti horního konce páčky (9).
8. 8. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že přepínač (13) je umístěn v blízkosti posuvníku (10).