CZ37216U1 - Přepěťová ochrana s oddělovacím jiskřištěm v základně - Google Patents

Description

Přepěťová ochrana s oddělovacím jiskřištěm v základně

Oblast techniky

Technické řešení se týká ochrany před účinky přepětí zařízení včetně přístrojů a jejich částí využívající ke své funkci elektrickou rozvodnou síť, s výhodou elektrických zařízení a přístrojů připojených do IT rozvodné sítě.

Dosavadní stav techniky

V místech, kde je vyžadována vysoká spolehlivost provozu, jako jsou např. operační sály a jednotky intenzivní péče v nemocnicích, vojenské obranné systémy, doly a hutnictví apod., jsou k napájení elektrických a elektronických zařízení využívány izolované napájecí sítě. Pro ochranu těchto zařízení jsou obligatorně instalovány svodiče přepětí s výměnnými ochrannými moduly, obsahující varistory (metal oxide varistor). Tyto napěťově závislé ochranné prvky mají stálý svodový proud, který s časem roste a může ovlivňovat činnost chráněných zařízení. Společný uzel výměnných modulů se proto nepřipojuje přímo na ochrannou zem, ale přes vhodné oddělovací jiskřiště.

Známá řešení výrobků jsou popsána v mnoha nepatentových veřejně dostupných dokumentech řady výrobců přepěťových ochran. Všechny tyto výrobky mají oddělovací jiskřiště umístěné v dalším výměnném modulu, nevýhodou tohoto řešení je, že zařízení je širší a zbytečně zabírá místo v rozvaděči a rozsáhlých instalacích je třeba zvolit větší, tedy dražší rozvaděč.

Z patentových dokumentů je podobné řešení popsané např. v EP1587188. Vynález se týká přepěťového ochranného zařízení pro ochranu nízkonapěťových elektrických instalací, sestávajícího ze spodní části zařízení s připojovacími svorkami pro fázové vodiče (L1, L2, L3) a neutrální vodič (PE, N) a několika zástrčných modulů obsahující přepěťový ochranný prvek typu varistor. Oddělovací jiskřiště může být umístěno v jednom ze zástrčných modulů.

Podobné technické řešení, které popisuje dokument DE202004005491, se týká zařízení přepěťové ochrany k ochraně elektrických nízkonapěťových instalací skládajícího se ze spodní části zařízení se svorkami pro fázové vodiče (L1, L2, L3) a zemnícího vodiče, popř. neutrálního vodiče (PE, N) a z nejméně jednoho komponentu přepěťové ochrany s jedním svodičem, především bleskojistkou a/nebo svodičem přepětí v zástrčných modulech.

Jiná známá komerčně nabízené řešení využívají externími vodiči propojené jednopólové ochrany do jednoho celku. Nevýhoda spočívající v potřebě většího prostoru v rozvaděči přetrvává. Podstatná nevýhoda těchto řešení spočívá v tom, že propojovací vodiče svojí indukčností zvyšují ochranné úrovně, a tak jsou připojená zařízení namáhána vyšším zbytkovým přepětím.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry potlačeny přepěťovou ochranou s oddělovacím jiskřištěm obsahující základnu ve tvaru blížícímu se tvaru písmene U s uzemňovacími svorkami a fázovými svorkami a alespoň dva výměnné ochranné moduly s kontakty pro zasunutí do otvorů v přívodech fázových svorek a do otvorů v propojce, ke které je jedním koncem elektricky připojeno oddělovací jiskřiště, podle tohoto technického řešení. Jehož podstatou je to, že druhý konec oddělovacího jiskřiště je elektricky připojen páskem k nejméně jedné uzemňovací svorce, přičemž axiální osa oddělovacího jiskřiště je v kolmém směru na horní plochu propojky.

- 1 CZ 37216 U1

Oddělovací jiskřiště je s výhodou tvořeno plynovou bleskojistkou. K oddělovacími jiskřišti je ve výhodném provedení v paralelním směru jeho axiální osy zapojen rezistor, přičemž hodnota odporu rezistoru je v rozmezí od 3 ΜΩ do 4 ΜΩ a/nebo je k oddělovacímu jiskřišti v paralelním směru zapojen kondenzátor s hodnotou kapacity v rozmezí od 0,5 nF do 3 nF.

Elektrické spojení mezi oddělovacím jiskřištěm a propojkou a páskem může být tvořeno elektricky vodivým spojem, např. šroubovým, pájeným či jiným.

Pásek může být vhodně uzpůsoben pro snadnou montáž k uzemňovacím svorkám, ve výhodném provedení je pásek součástí oddělovacího jiskřiště a tvoří s ním jeden celek.

V ještě výhodnějším provedení je pásek součástí uzemňovací svorky.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude blíže osvětleno na konkrétním příkladu provedení s pomocí obrázků, na kterých znázorňuje Obr. 1 přepěťovou ochranu se třemi výměnnými moduly s ochrannými prvky, základnou se třemi fázovými svorkami, dvěma uzemňovacími svorkami a integrovaným oddělovacím jiskřištěm, které je skryto pod vrchním krytem. Obr. 2 zobrazuje základnu přepěťové ochrany bez vrchního krytu se třemi fázovými připojovacími svorkami, třemi přívody fázové svorky, propojkou, dvěma uzemňovacími svorkami s namontovaným páskem a integrovaným oddělovacím jiskřištěm. Obr. 3 znázorňuje jiný pohled na základnu přepěťové ochrany bez vrchního krytu. Obr. 4 zobrazuje výhodné provedení elektricky vodivého propojení pásku s oddělovacím jiskřištěm metodou pájení společně tvořící jeden celek. Obr. 5 zobrazuje základnu s prostorem vytvořeným pro oddělovací jiskřiště a páskem, jež je součástí uzemňovací svorky. Obr. 6 zobrazuje ochranný modul se dvěma vystupujícími kontakty. Obr. 7 zobrazuje diagram zapojení přepěťové ochrany podle tohoto dokumentu.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad uspořádání přepěťové ochrany s oddělovacím jiskřištěm integrovaným v základně je zobrazen v axonometrickém pohledu na Obr. 1. Přepěťová ochrana obsahuje základnu 1 vytvořenou ve tvaru blížícímu se tvaru písmene U, na spodní straně přizpůsobenou tak, aby ji bylo možné namontovat na nosnou lištu a několik výměnných ochranných modulů 2 s kontakty zasunutými do otvorů v přívodech 3 přes které jsou elektricky vodivě spojeny s fázovými svorkami 4, obvykle umístěnými na horním rameni tvaru U umožňující připojení přepěťové ochrany k fázovým vodičům L1, L2 a L3. Protilehlé kontakty výměnných ochranných modulů 2 jsou zasunuty do otvorů v propojce 7, která je zároveň elektricky vodivě propojena s jedním koncem oddělovacího jiskřiště 6, které je svým druhým koncem elektricky vodivě připojeno přes pásek 8 k nejméně jedné uzemňovací svorce 5 umístěné v dolním rameni tvaru U pro zemní vodič PE, přičemž axiální osa 10 oddělovacího jiskřiště 6 je v kolmém směr na horní plochu propojky 7.

Elektricky vodivé spojení mezi oddělovacím jiskřiště 6 a propojkou 7 a páskem 8 je výhodně provedeno šroubovým spojem a je na Obr. 2, 3 a 5.

V jiném provedení podle Obr. 4 je pásek 8 spojen s oddělovacím jiskřištěm 6 pájením.

Oddělovací jiskřiště 6 je obvykle tvořeno plynovou bleskojistkou s ochrannou atmosférou, opatřenou za tím účelem na koncích svorníky a/nebo pájecími plochami.

Jako oddělovací jiskřiště 6 lze s využít i nelineární napěťově závislé spínací prvky pracující na principu elektrického výboje v prostředí bez ochranné atmosféry, zpravidla vytvořené složením

- 2 CZ 37216 U1 dvou či více elektrod v izolačním pouzdře, případně doplněné o elektronické obvody umožňující kontrolovanou iniciaci jiskřiště.

V rámci tohoto řešení jsou shora popsané varianty souhrnně označeny jako oddělovací jiskřiště, aniž by se technické řešení omezovalo na nějaký zvláštní typ oddělovacího jiskřiště.

V příkladu provedení přepěťové ochrany 1 zobrazené na obrázcích jsou fázové svorky 4 a uzemňovací svorky 5 vytvořené jako šroubové připojovací svorky. Kromě toho však mohou být fázové svorky 4 a uzemňovací svorky 5 rovněž vytvořeny jako bez šroubové svorky, také nazývanými pružinovými svorkami, nebo svorkami s klecovou pružinou. V takových připojovacích svorkách je vodič držen tlakem pružiny namísto přítlaku vyvozeného šroubem.

Ochranný modul 2 obsahuje obvykle ochranný prvek na bázi varistoru. Použitelná je také kombinace sériového zapojení varistoru a plynové bleskojistky nebo řízeného jiskřiště.

Průmyslová využitelnost

Přepěťová ochrana s oddělovacím jiskřištěm integrovaným v základně je využitelná pro ochranu elektrických zařízení a přístrojů či jejich částí připojených do rozvodné sítě před účinky přepětí všude tam, kde je vyžadována vysoká spolehlivost provozu, jako jsou např. operační sály a jednotky intenzivní péče v nemocnicích, vojenské obranné systémy, doly a hutnictví apod. při významné úspoře investičních nákladů.

Claims (7)

1. Přepěťová ochrana s oddělovacím jiskřištěm v základně (1) ve tvaru písmene U obsahující uzemňovací svorky (5) a fázové svorky (4) a alespoň dva výměnné ochranné moduly (2) s kontakty pro zasunutí do otvorů v přívodech (3) fázových svorek (4) a do otvorů v propojce (7), ke které je jedním koncem elektricky vodivě připojeno oddělovací jiskřiště (6), přičemž druhý konec oddělovacího jiskřiště (6) je propojen páskem (8) a/nebo šroubem a/nebo pájením, s nejméně jednou uzemňovací svorkou (5), vyznačující se tím, že propojení je provedeno elektricky vodivým spojem, přičemž axiální osa (10) oddělovacího jiskřiště (6) je v kolmém směru na horní plochu propojky (7).

2. Přepěťová ochrana podle nároku 1, vyznačující se tím, že oddělovací jiskřiště (6) je tvořeno nelineárním napěťově závislým spínacím prvkem.

3. Přepěťová ochrana podle nároku 2, vyznačující se tím, že nelineární napěťově závislý prvek je bleskojistka.

4. Přepěťová ochrana podle nároku 3, vyznačující se tím, že bleskojistka je plynová.

5. Přepěťová ochrana podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že k oddělovacímu jiskřišti (6) je v paralelním směru zapojen rezistor (9), přičemž velikost jeho odporu je v rozmezí od 3 ΜΩ do 4 ΜΩ a/nebo je k oddělovacímu jiskřišti (6) v paralelním směru zapojen kondenzátor s hodnotou kapacity v rozmezí od 0,5 nF do 3 nF.

6. Přepěťová ochrana podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že pásek (8) je součástí oddělovacího jiskřiště (6).

7. Přepěťová ochrana podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že pásek (8) je součástí uzemňovací svorky (5).