DE102021105876A1 - Technology for overvoltage protection and reporting a state of the overvoltage protection - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) und ein System zum Überspannungsschutz und Melden eines Zustands des Überspannungsschutzes. Die Vorrichtung (100) umfasst einen Überspannungsableiter (110) zum Überspannungsschutz eines elektrischen Stromkreises. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung (100) einen zwischen einer Betriebsstellung und mindestens einer Fehlerstellung quer zu einem Lichttunnel (120) beweglichen Schieber (112) mit einem dem Lichttunnel (120) zugewandten ersten Ende (122, 124). In der Betriebsstellung ist das erste Ende (122, 124) außerhalb des Lichttunnels (120) angeordnet, und in der mindestens einen Fehlerstellung ist das erste Ende (122, 124) zumindest abschnittsweise im Lichttunnel (120) angeordnet. Ferner umfasst die Vorrichtung (100) eine Spanneinrichtung (114), die dazu ausgebildet ist, den Schieber (112) in der Betriebsstellung mit einer Vorspannung in Richtung der mindestens einen Fehlerstellung vorzuspannen. Die Vorrichtung (100) umfasst außerdem mindestens ein wärmeempfindliches Material (116, 118), welches die Bewegung des Schiebers (112) entgegen der Vorspannung in der Betriebsstellung blockiert. Das mindestens eine wärmeempfindliche Material (116, 118) steht mit dem Überspannungsableiter (110) in Wärmekontakt und ist dazu ausgebildet, bei einer Erwärmung einen Phasenübergang zu durchlaufen, der die Bewegung des Schiebers (112) in die mindestens eine Fehlerstellung freigibt.The present invention relates to a device (100) and a system for overvoltage protection and reporting a state of the overvoltage protection. The device (100) comprises a surge arrester (110) for surge protection of an electrical circuit. Furthermore, the device (100) comprises a slide (112) that is movable between an operating position and at least one fault position transversely to a light tunnel (120) and has a first end (122, 124) facing the light tunnel (120). In the operating position, the first end (122, 124) is arranged outside the light tunnel (120), and in the at least one fault position the first end (122, 124) is arranged at least in sections in the light tunnel (120). The device (100) further comprises a tensioning device (114) which is designed to pretension the slide (112) in the operating position with a preload in the direction of the at least one faulty position. The device (100) also comprises at least one heat-sensitive material (116, 118) which blocks the movement of the slide (112) against the bias in the operating position. The at least one heat-sensitive material (116, 118) is in thermal contact with the surge arrester (110) and is designed to undergo a phase transition when heated, which enables the slide (112) to move into the at least one fault position.
Description
Die Erfindung betrifft eine Technik zum Überspannungsschutz und Melden eines Zustands des Überspannungsschutzes. Insbesondere sind, ohne darauf beschränkt zu sein, eine Vorrichtung zum Überspannungsschutz und Melden eines Zustands eines Überspannungsschutzes und ein System mit mindestens einer solchen Vorrichtung bereitgestellt.The invention relates to a technique for overvoltage protection and reporting a state of the overvoltage protection. In particular, without being restricted thereto, a device for overvoltage protection and reporting of a state of an overvoltage protection and a system with at least one such device are provided.
Im Bereich der elektrischen Installation, insbesondere im Bereich des Überspannungsschutzes, wird der Zustand von Komponenten oder Geräten des Überspannungsschutzes überwacht. Die Überwachung wird dazu genutzt, eine überlastete Komponente oder ein überlastetes Gerät vom Stromkreis abzutrennen und/oder einen Kurzschluss zum Bezugspotenzial, beispielsweise einer Schutzerdung (fachsprachlich: „Protective Earth“ oder PE), herzustellen. Die Abtrennung dient der weiteren Verfügbarkeit des Stromkreises, beispielsweise trotz defektem Schutzgerät. Der Kurzschluss dagegen setzt den Fokus auf die Schutzwirkung vor Überspannungen oder Überströmen bei nicht mehr sicher funktionierenden Schutzkomponenten.In the area of electrical installation, especially in the area of overvoltage protection, the condition of components or devices of the overvoltage protection is monitored. The monitoring is used to separate an overloaded component or an overloaded device from the circuit and / or to create a short circuit to the reference potential, for example a protective earth (technically: "Protective Earth" or PE). The separation is used to ensure the continued availability of the circuit, for example despite a defective protective device. The short circuit, on the other hand, focuses on the protective effect against overvoltages or overcurrents in the case of protective components that are no longer functioning safely.
Bei beiden Varianten, Abtrennung und Kurzschluss, ist es für den Betreiber des elektrischen Stromkreises oder Stromnetzes vorteilhaft, eine Zustandsanzeige der überlasteten Komponente oder des überlasteten Geräts zu haben, damit diese bzw. dieses kurzfristig repariert oder getauscht werden kann, um den normalen Betriebszustand wiederherzustellen.With both variants, disconnection and short circuit, it is advantageous for the operator of the electrical circuit or power network to have a status display of the overloaded component or the overloaded device so that this can be repaired or replaced at short notice in order to restore the normal operating condition.
Eine bestehende Technik zur Zustandsüberwachung ist in der sogenannten TTC-Produktfamilie der PHOENIX CONTACT GmbH & Co. KG integriert. Im Fall einer Überlastung des überwachten Bauteils wird ein Lichtsignal auf mechanischem Wege unterbrochen. Diese Technik wird auch als „Lichtschrankenprinzip“ bezeichnet.Existing technology for condition monitoring is integrated in the so-called TTC product family from PHOENIX CONTACT GmbH & Co. KG. If the monitored component is overloaded, a light signal is mechanically interrupted. This technology is also known as the "light barrier principle".
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Im Stand der Technik werden insbesondere Halbleiter thermisch überwacht und bei Überlastung abgetrennt. Die Halbleiter sind zum einen wesentlich empfindlicher als ein GDT, zum anderen sind die Anforderungen an die Trennstellen geringer als bei einem Gasableiter oder GDT, weil die an den Halbleitern auftretenden Ströme geringer sind als bei den gasgefüllten Ableitern, insbesondere GDTs, die teilweise bis zu 20 kA (8/20 µs) betragen können.In the prior art, semiconductors in particular are thermally monitored and disconnected in the event of overload. On the one hand, the semiconductors are much more sensitive than a GDT, and on the other hand, the demands on the separation points are lower than with a gas arrester or GDT, because the currents occurring on the semiconductors are lower than with the gas-filled arresters, in particular GDTs, which sometimes have up to 20 kA (8/20 µs).
Insbesondere im Telekommunikationsbereich werden jedoch GDTs mit integriertem Kurzschlussmechanismus eingesetzt, die einen Schutz vor Überspannungen und Überströmen, etwa durch ein sogenanntes „Powercross“ bieten, beispielsweise wenn Netzspannung auf Signaladern anliegt.In the telecommunications sector in particular, however, GDTs with an integrated short-circuit mechanism are used, which provide protection against overvoltages and overcurrents, for example through offer a so-called "power cross", for example when mains voltage is present on signal wires.
Somit besteht die Aufgabe, eine Technik zum Überspannungsschutz bereitzustellen, dessen Zustand gemeldet, vorzugsweise ferngemeldet, werden kann. Eine weitere oder alternative Aufgabe ist, eine Technik zum Überspannungsschutz bereitzustellen, der ohne elektrische Hilfsenergie überwacht werden kann.The object is therefore to provide a technology for overvoltage protection, the state of which can be reported, preferably remotely reported. A further or alternative object is to provide a technology for overvoltage protection that can be monitored without auxiliary electrical energy.
Die Aufgabe wird bzw. die Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object or objects are achieved with the features of the independent claims. Appropriate configurations and advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.Embodiments of the invention are described below with partial reference to the figures.
Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Vorrichtung zum Überspannungsschutz und Melden eines Zustands des Überspannungsschutzes bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Überspannungsableiter zum Überspannungsschutz eines elektrischen Stromkreises. Die Vorrichtung umfasst ferner einen zwischen einer Betriebsstellung und mindestens einer Fehlerstellung quer zu einem Lichttunnel beweglichen Schieber mit einem dem Lichttunnel zugewandten ersten Ende. In der Betriebsstellung ist das erste Ende außerhalb des Lichttunnels angeordnet. In der mindestens einen Fehlerstellung ist das erste Ende zumindest abschnittsweise im Lichttunnel angeordnet. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Spanneinrichtung, die dazu ausgebildet ist, den Schieber in der Betriebsstellung mit einer Vorspannung in Richtung der mindestens einen Fehlerstellung vorzuspannen. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung mindestens ein wärmeempfindliches Material, welches die Bewegung des Schiebers entgegen der Vorspannung in der Betriebsstellung blockiert. Das mindestens eine wärmeempfindliche Material steht mit dem Überspannungsableiter in Wärmekontakt und ist dazu ausgebildet, bei einer Erwärmung einen Phasenübergang zu durchlaufen, der die Bewegung des Schiebers in die mindestens eine Fehlerstellung freigibt.According to a first aspect, a device for overvoltage protection and reporting a state of the overvoltage protection is provided. The device comprises a surge arrester for surge protection of an electrical circuit. The device further comprises a slide which can be moved between an operating position and at least one faulty position transversely to a light tunnel and has a first end facing the light tunnel. In the operating position, the first end is arranged outside the light tunnel. In the at least one fault position, the first end is arranged at least in sections in the light tunnel. In addition, the device comprises a clamping device which is designed to prestress the slide in the operating position with a prestress in the direction of the at least one faulty position. Furthermore, the device comprises at least one heat-sensitive material which blocks the movement of the slide against the bias in the operating position. The at least one heat-sensitive material is in thermal contact with the surge arrester and is designed to undergo a phase transition when heated, which enables the slide to move into the at least one fault position.
Der Schieber kann längsbeweglich und/oder schwenkbeweglich sein. Der schwenkbewegliche Schieber kann auch als Hebel bezeichnet werden. Der mechanisch vorgespannte Schieber oder Hebel kann auch als mechanisches Element bezeichnet werden.The slide can be movable longitudinally and / or pivotably. The pivotable slide can also be referred to as a lever. The mechanically preloaded slide or lever can also be referred to as a mechanical element.
Das erste Ende des Schiebers kann auch als Fähnchen bezeichnet werden. Das Fähnchen kann halbtransparent und/oder opak (z.B. lichtundurchlässig) sein. Alternativ oder ergänzend kann das erste Ende mindestens zwei Abschnitte umfassen. Der erste Abschnitt kann halbtransparent sein. Alternativ oder ergänzend kann der zweite Abschnitt opak sein. Weiterhin alternativ oder ergänzend können der erste und der zweite Abschnitt jeweils halbtransparent mit unterschiedlichen (beispielsweise disjunkten) Spektralbereichen sein.The first end of the slide can also be referred to as a flag. The flag can be semi-transparent and / or opaque (e.g. opaque). As an alternative or in addition, the first end can comprise at least two sections. The first section can be semi-transparent. Alternatively or in addition, the second section can be opaque. Furthermore, as an alternative or in addition, the first and the second section can each be semitransparent with different (for example disjoint) spectral ranges.
Ein durch den Lichttunnel geleiteter Lichtstrahl kann als Lichtschranke zum Melden des Zustands fungieren. Eine Verdunklung und/oder Unterbrechung eines durch den Lichttunnel geleiteten Lichtstrahls mittels des ersten Endes des Schiebers kann als Unterbrechung der Lichtschranke bezeichnet werden.A light beam guided through the light tunnel can act as a light barrier to report the status. A darkening and / or interruption of a light beam guided through the light tunnel by means of the first end of the slide can be referred to as an interruption of the light barrier.
Ausführungsbeispiele der Vorrichtung können durch die Anordnung des ersten Endes des Schiebers im Lichttunnel den Zustand des Überspannungsschutzes melden. Diese Ausführungsbeispiele oder weitere Ausführungsbeispiele können das Melden des Zustands des Überspannungsschutzes und/oder ein Überwachen des Überspannungsableiters ohne elektrische Hilfsenergie ermöglichen.Embodiments of the device can report the state of the overvoltage protection by arranging the first end of the slide in the light tunnel. These exemplary embodiments or further exemplary embodiments can enable the status of the surge protection to be reported and / or the surge arrester to be monitored without electrical auxiliary power.
Ausführungsbeispiele der Vorrichtung können eine thermische Erkennung einer Überlastung des Überspannungsableiters (beispielsweise eines GDTs) ermöglichen. Eine Warn- und/oder Defekt-Anzeige (beispielsweise der Vorrichtung oder außerhalb der Vorrichtung) kann den mittels des Lichttunnels gemeldete Zustand des Überspannungsschutzes ausgeben. Das Melden des Zustands kann auch als Anzeigen des Zustands (beispielsweise als Defektanzeige) bezeichnet werden.Embodiments of the device can enable thermal detection of an overload of the surge arrester (for example a GDT). A warning and / or defect display (for example on the device or outside the device) can output the state of the overvoltage protection reported by means of the light tunnel. The reporting of the status can also be referred to as displaying the status (for example as a defect display).
Das wärmeempfindliche Material kann einen Thermoplast, einen Kleber, ein Wachs und/oder ein Lot umfassen. Der Wärmekontakt kann dadurch erreicht sein, dass an einem Gehäuse des zu überwachenden Überspannungsableiters das wärmeempfindliche Material befestigt ist (beispielsweise in der Betriebsstellung).The heat-sensitive material can comprise a thermoplastic, an adhesive, a wax and / or a solder. The thermal contact can be achieved in that the heat-sensitive material is attached to a housing of the surge arrester to be monitored (for example in the operating position).
Der Übergang von der Betriebsstellung in die Fehlerstellung kann mit einer Abtrenneinrichtung und/oder Kurzschlusseinrichtung des Überspannungsableiters thermisch und/oder mechanisch gekoppelt sein.The transition from the operating position to the fault position can be thermally and / or mechanically coupled to a disconnection device and / or short-circuit device of the surge arrester.
Der Überspannungsableiters kann eine Abtrenneinrichtung oder eine Kurzschlusseinrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, in der Fehlerstellung den Überspannungsableiter vom Stromkreis abzutrennen bzw. kurzzuschließen. Beispielsweise kann die Abtrenneinrichtung oder die Kurzschlusseinrichtung mit dem Schieber mechanisch gekoppelt sein. Alternativ oder ergänzend kann eine Auslösetemperatur der Abtrenneinrichtung oder der Kurzschlusseinrichtung kann mit einer Übergangstemperatur des Phasenübergangs des wärmeempfindlichen Materials übereinstimmen.The surge arrester can comprise a disconnection device or a short-circuit device which is designed to separate or short-circuit the surge arrester from the circuit in the fault position. For example, the disconnection device or the short-circuit device can be mechanically coupled to the slide. Alternatively or additionally, a trigger temperature of the disconnection device or the short-circuit device can be set with a Transition temperature of the phase transition of the heat-sensitive material match.
So ist es beispielsweise möglich, das Auslösen einer Kurzschlusseinrichtung, beispielsweise eines Kurzschlussbügels (fachsprachlich auch: „fail-safe-Bügel“) eines Überspannungsableiters, beispielsweise GDTs, zu melden (vorzugsweise fernzumelden) und/oder anzuzeigen.For example, it is possible to report (preferably to report remotely) and / or display the triggering of a short-circuit device, for example a short-circuit clip (technically also: "fail-safe clip") of a surge arrester, for example GDTs.
Um das Melden (beispielsweise eine Defektanzeige oder eine Fernmeldung) eines Fehlerzustands (beispielsweise ein Auslösen oder eine Überlastung des Überspannungsableiters) unabhängig von dem bzw. den zu schützenden elektrischen Stromkreisen bereitzustellen, kann die Spanneinrichtung die für das Melden notwendige Energie als mechanische Energie bereitstellen. Vorzugsweise bewegt die Vorspannung der Spanneinrichtung im Fehlerzustand des Überspannungsableiters den Schieber in die Fehlerstellung und unterbricht dadurch eine Lichtschranke.In order to provide the reporting (for example a defect display or a remote report) of a fault condition (for example a triggering or overloading of the surge arrester) independently of the electrical circuit (s) to be protected, the clamping device can provide the energy necessary for the reporting as mechanical energy. In the fault state of the surge arrester, the pretensioning of the tensioning device preferably moves the slide into the fault position and thereby interrupts a light barrier.
Der Fehlerzustand (auch: Fehlerfall) des Überspannungsableiters kann ein Überlastzustand (auch: Überlastfall) sein, beispielsweise eine Überspannung und/oder ein Überstrom im elektrischen Stromkreis und/oder am Überspannungsableiter.The fault condition (also: fault case) of the surge arrester can be an overload condition (also: overload case), for example an overvoltage and / or an overcurrent in the electrical circuit and / or on the surge arrester.
Der Schieber (d.h. das mechanische Element) kann dazu von der Spanneinrichtung als einer mechanisch wirkenden Kraftquelle angetrieben sein, die typischerweise mit Federelementen als Spanneinrichtungen realisiert sein kann. Die Federelemente können insbesondere Schraubenfedern und/oder Torsionsfedern sein.For this purpose, the slide (i.e. the mechanical element) can be driven by the tensioning device as a mechanically acting power source, which can typically be implemented with spring elements as tensioning devices. The spring elements can in particular be helical springs and / or torsion springs.
Vorzugsweise wird die Bewegung des Schiebers (d.h. der Übergang von der Betriebsstellung in die Fehlerstellung) im Überlastfall durch einen Wärmeeintrag des zu überwachenden Überspannungsableiter ausgelöst. Vorzugsweise nutzt man hier die thermische Wirkung, da sie in direktem Zusammenhang mit einer Überlastung des Überspannungsableiters steht. Eine weitere Möglichkeit, insbesondere bei einem Gasableiter (englisch: „Gas Discharge Tube“, kurz „GDT“), besteht in einer optischen Auswertung. Die optische Auswertung erfordert aber Hilfsenergie, um zum Beispiel den Lichtbogen innerhalb des GDT erkennen zu können. Das Erfordernis der Bereitstellung von Hilfsenergie wird für die Überwachung einer Überlast als nachteilig angesehen.In the event of an overload, the movement of the slide (i.e. the transition from the operating position to the fault position) is preferably triggered by the introduction of heat from the surge arrester to be monitored. The thermal effect is preferably used here, as it is directly related to an overload of the surge arrester. Another possibility, especially in the case of a gas discharge tube (“Gas Discharge Tube”, “GDT” for short), is an optical evaluation. The optical evaluation, however, requires auxiliary energy in order to be able to detect the arc within the GDT, for example. The requirement to provide auxiliary power is viewed as disadvantageous for monitoring an overload.
Der Überspannungsableiter kann eine Funkenstrecke und/oder einen Gasableiter (GDT) und/oder einen Varistor und/oder eine Suppressordiode umfassen.The surge arrester can comprise a spark gap and / or a gas arrester (GDT) and / or a varistor and / or a suppressor diode.
Der Phasenübergang des mindestens einen wärmeempfindlichen Materials kann einen Phasenübergang erster Ordnung und/oder einen Phasenübergang zweiter Ordnung und/oder einen Glasübergang umfassen.The phase transition of the at least one heat-sensitive material can comprise a first-order phase transition and / or a second-order phase transition and / or a glass transition.
Durch den Phasenübergang kann das mindestens eine wärmeempfindliche Material seinen Aggregatzustand verändern. Beispielsweise kann das wärmeempfindliche Material in der Betriebsstellung den Schieber stoffschlüssig gegen die Vorspannung blockieren (beispielsweise mittels als fester Klebstoff einer Klebverbindung oder als festes Lot einer Lötverbindung). Ein Wärmeeintrag vom Überspannungsableiter in das wärmeempfindliche Material aufgrund des Wärmekontakts mit dem Überspannungsableiter kann im Fehlerfall des Überspannungsableiters oder des elektrischen Stromkreises das wärmeempfindliche Material verflüssigen und dadurch die stoffschlüssige Verbindung zwischen lösen.As a result of the phase transition, the at least one heat-sensitive material can change its physical state. For example, in the operating position, the heat-sensitive material can materially block the slide against the pretension (for example by means of a solid adhesive of an adhesive connection or as a solid solder of a soldered connection). A heat input from the surge arrester into the heat-sensitive material due to the thermal contact with the surge arrester can liquefy the heat-sensitive material in the event of a fault in the surge arrester or the electrical circuit and thereby loosen the integral connection between.
Beim Phasenübergang kann das mindestens eine wärmeempfindliche Material von einem festen Zustand oder Glaszustand in einen fluiden Zustand, beispielsweise einen flüssigen und/oder gasförmigen Zustand, übergehen. Beispielsweise kann beim Phasenübergang (vorzugsweise einem Glasübergang) die Viskosität abnehmen, beispielsweise um den Faktor 100 oder 1000 oder mehr.During the phase transition, the at least one heat-sensitive material can change from a solid state or glass state to a fluid state, for example a liquid and / or gaseous state. For example, during the phase transition (preferably a glass transition) the viscosity can decrease, for example by a factor of 100 or 1000 or more.
Das mindestens eine wärmeempfindliche Material kann einen Thermoplast und/oder einen Klebstoff und/oder ein Wachs und/oder ein Lot umfassen.The at least one heat-sensitive material can comprise a thermoplastic and / or an adhesive and / or a wax and / or a solder.
Die Spanneinrichtung kann ein Federelement, insbesondere eine Schraubenfeder und/oder eine Torsionsfeder, umfassen.The tensioning device can comprise a spring element, in particular a helical spring and / or a torsion spring.
Das mindestens eine wärmeempfindliche Material kann ein erstes wärmeempfindliches Material und ein zweites wärmeempfindliches Material umfassen.The at least one thermosensitive material can comprise a first thermosensitive material and a second thermosensitive material.
Das erste wärmeempfindliche Material kann die Bewegung des Schiebers entgegen der Vorspannung in der Betriebsstellung blockieren. Das erste wärmeempfindliche Material und/oder dessen Wärmekontakt zum Überspannungsableiter kann dazu ausgebildet sein, zu einem ersten Zeitpunkt einen ersten Phasenübergang zu durchlaufen oder einen ersten Phasenübergang des ersten wärmeempfindlichen Materials zu bestimmen, der die Bewegung des Schiebers aus der Betriebsstellung in eine erste Fehlerstellung freigibt. Das zweite wärmeempfindliche Material kann die Bewegung des Schiebers entgegen der Vorspannung in der ersten Fehlerstellung blockieren.The first heat-sensitive material can block the movement of the slide against the bias in the operating position. The first heat-sensitive material and / or its thermal contact with the surge arrester can be designed to undergo a first phase transition at a first point in time or to determine a first phase transition of the first heat-sensitive material, which enables the slide to move from the operating position to a first fault position. The second heat-sensitive material can block the movement of the slide against the bias in the first fault position.
Das zweite wärmeempfindliche Material und/oder dessen Wärmekontakt zum Überspannungsableiter kann dazu ausgebildet sein, zu einem zweiten Zeitpunkt, der später als der erste Zeitpunkt ist, einen zweiten Phasenübergang zu durchlaufen oder einen zweiten Phasenübergang des zweiten wärmeempfindlichen Materials zu bestimmen, der die Bewegung des Schiebers aus der ersten Fehlerstellung in eine zweite Fehlerstellung freigibt.The second heat-sensitive material and / or its thermal contact with the surge arrester can be designed to become a second point in time, which is later than the first point in time, to go through a second phase transition or to determine a second phase transition of the second heat-sensitive material, which enables the movement of the slide from the first fault position into a second fault position.
Die Betriebsstellung kann einem Betriebszustand des Überspannungsschutzes (beispielsweise einem Regelbetrieb des Überspannungsableiters) entsprechen. Alternativ oder ergänzend kann die erste Fehlerstellung einem Warn-Zustand des Überspannungsschutzes entsprechen. Alternativ oder ergänzend kann die zweite Fehlerstellung einem Defekt-Zustand des Überspannungsschutzes entsprechen.The operating position can correspond to an operating state of the overvoltage protection (for example, normal operation of the surge arrester). As an alternative or in addition, the first fault position can correspond to a warning state of the overvoltage protection. As an alternative or in addition, the second fault position can correspond to a defective state of the overvoltage protection.
Der erste Phasenübergang kann einer ersten Übergangstemperatur des ersten wärmeempfindlichen Materials (vorzugsweise und einer entsprechenden Betriebstemperatur des Überspannungsableiters) entsprechen. Der zweite Phasenübergang kann einer zweiten Übergangstemperatur des zweiten wärmeempfindlichen Materials (vorzugsweise und einer entsprechenden Betriebstemperatur des Überspannungsableiters) entsprechen, die größer als die erste Übergangstemperatur ist. Alternativ oder ergänzend kann der erste Zeitpunkt einem ersten Wärmeeintrag durch den Überspannungsableiter und der zweite Zeitpunkt einem zweiten Wärmeeintrag durch den Überspannungsableiter entsprechen, wobei der zweite Wärmeeintrag größer als der erste Wärmeeintrag ist. Der erste Wärmeeintrag kann durch eine erste Wärmekapazität des ersten wärmeempfindlichen Materials und/oder eine erste Wärmeleitung des Wärmekontakts des ersten wärmeempfindlichen Materials zum Überspannungsableiter bestimmt sein. Der zweite Wärmeeintrag kann durch eine zweite Wärmekapazität des zweiten wärmeempfindlichen Materials und/oder eine zweite Wärmeleitung des Wärmekontakts des zweiten wärmeempfindlichen Materials zum Überspannungsableiter bestimmt sein.The first phase transition can correspond to a first transition temperature of the first heat-sensitive material (preferably and a corresponding operating temperature of the surge arrester). The second phase transition can correspond to a second transition temperature of the second heat-sensitive material (preferably and a corresponding operating temperature of the surge arrester) which is greater than the first transition temperature. Alternatively or additionally, the first point in time can correspond to a first heat input through the surge arrester and the second point in time a second heat input through the surge arrester, the second heat input being greater than the first heat input. The first heat input can be determined by a first heat capacity of the first heat-sensitive material and / or a first heat conduction of the heat contact of the first heat-sensitive material to the surge arrester. The second heat input can be determined by a second heat capacity of the second heat-sensitive material and / or a second heat conduction of the heat contact of the second heat-sensitive material to the surge arrester.
Eine erste Übergangstemperatur des ersten Phasenübergangs des ersten wärmeempfindlichen Materials kann kleiner sein als eine zweite Übergangstemperatur des zweiten Phasenübergangs des zweiten wärmeempfindlichen Materials. Alternativ oder ergänzend kann eine erste Wärmeleitung des Wärmekontakts des ersten wärmeempfindlichen Materials größer sein als eine zweite Wärmeleitung des Wärmekontakts des zweiten wärmeempfindlichen Materials. Weiterhin alternativ oder ergänzend kann eine erste Wärmekapazität des ersten wärmeempfindlichen Materials kleiner sein als eine zweite Wärmekapazität des zweiten wärmeempfindlichen Materials.A first transition temperature of the first phase transition of the first thermosensitive material can be lower than a second transition temperature of the second phase transition of the second thermosensitive material. Alternatively or in addition, a first heat conduction of the thermal contact of the first heat-sensitive material can be greater than a second heat conduction of the heat contact of the second heat-sensitive material. Furthermore, alternatively or in addition, a first heat capacity of the first heat-sensitive material can be smaller than a second heat capacity of the second heat-sensitive material.
Die erste Fehlerstellung kann eine erste Längsverschiebung oder eine erste Drehbewegung des Schiebers um eine (vorzugsweise festgelegte) erste Wegstrecke L1 oder einen (vorzugsweise festgelegten) ersten Drehwinkel W1 relativ zur Betriebsstellung umfassen. Die zweite Fehlerstellung kann eine zweite Längsverschiebung oder eine zweite Drehbewegung des Schiebers um eine (vorzugsweise festgelegte) zweite Wegstrecke L2 oder einen (vorzugsweise festgelegten) zweiten Drehwinkel W2 relativ zur Betriebsstellung umfassen. Vorzugsweise ist L1<L2 oder W1<W2. Beispielsweise kann die erste Fehlerstellung eine festgelegte erste Winkeländerung des Schiebers um eine Schwenkachse relativ zu der Betriebsstellung umfassen. Die zweite Fehlerstellung kann eine zweite Winkeländerung des Schiebers um dieselbe Schwenkachse mit demselben Drehsinn umfassen.The first fault position can comprise a first longitudinal displacement or a first rotary movement of the slide by a (preferably fixed) first distance L1 or a (preferably fixed) first angle of rotation W1 relative to the operating position. The second fault position can comprise a second longitudinal displacement or a second rotary movement of the slide by a (preferably fixed) second distance L2 or a (preferably fixed) second angle of rotation W2 relative to the operating position. Preferably L1 <L2 or W1 <W2. For example, the first fault position can comprise a defined first change in the angle of the slide about a pivot axis relative to the operating position. The second fault position can include a second change in the angle of the slide about the same pivot axis with the same direction of rotation.
Das dem Lichttunnel zugewandte erste Ende kann einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfassen. In der ersten Fehlerstellung kann der erste Abschnitt im Lichttunnel angeordnet sein. In der zweiten Fehlerstellung kann der zweite Abschnitt im Lichttunnel angeordnet sein. Eine erste Lichtfiltereigenschaft des ersten Abschnitts kann von einer zweiten Lichtfiltereigenschaft des zweiten Abschnitts verschieden sein.The first end facing the light tunnel can comprise a first section and a second section. In the first fault position, the first section can be arranged in the light tunnel. In the second fault position, the second section can be arranged in the light tunnel. A first light filter property of the first section can be different from a second light filter property of the second section.
Die erste Lichtfiltereigenschaft kann eine Halbtransparenz umfassen. Die zweite Lichtfiltereigenschaft kann eine Opazität umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die erste Lichtfiltereigenschaft eine erste Farbe und die zweite Lichtfiltereigenschaft eine von der ersten Farbe verschiedene Farbe betreffen.The first light filter property can comprise a semi-transparency. The second light filter property can comprise an opacity. Alternatively or in addition, the first light filter property can relate to a first color and the second light filter property can relate to a color different from the first color.
Der halbtransparente erste Abschnitt kann wellenlängenselektiv oder farbselektiv sein.The semitransparent first section can be wavelength-selective or color-selective.
Alternativ oder ergänzend kann die erste Farbe „Gelb“ sein. Die erste Farbe, beispielsweise „Gelb“, kann einer „Warn“-Meldung entsprechen. Alternativ oder ergänzend kann die zweite Farbe „Rot“ sein. Die zweite Farbe, beispielsweise „Rot“, kann einem „Fehler“-Meldung entsprechen.As an alternative or in addition, the first color can be “yellow”. The first color, for example “yellow”, can correspond to a “warning” message. As an alternative or in addition, the second color can be “red”. The second color, for example “red”, can correspond to an “error” message.
In der Betriebsstellung können der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt außerhalb des Lichttunnels angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend kann in der ersten Fehlerstellung der zweite Abschnitt außerhalb des Lichttunnels angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend kann in der zweiten Fehlerstellung der erste Abschnitt außerhalb des Lichttunnels angeordnet sein.In the operating position, the first section and the second section can be arranged outside the light tunnel. Alternatively or additionally, the second section can be arranged outside the light tunnel in the first fault position. Alternatively or additionally, the first section can be arranged outside the light tunnel in the second fault position.
Gemäß einem zweiten Aspekt ist ein System zum Überspannungsschutz und Meiden eines Zustands des Überspannungsschutzes bereitgestellt. Das System umfasst eine Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt. Alternativ umfasst das System mindestens zwei Vorrichtungen gemäß dem ersten Aspekt, wobei die Lichttunnel der mindestens zwei Vorrichtungen zueinander fluchtend angeordnet sind. Ferner umfasst das System eine Lichtquelle, die dazu ausgebildet ist, einen Lichtstrahl (beispielsweise einen Nadelstrahl oder einen Laser-Strahl) in den Lichttunnel oder in die mindestens zwei zueinander fluchtenden Lichttunnel zu emittieren. Das System umfasst außerdem eine Erfassungseinheit, die dazu ausgebildet ist, den Lichtstrahl zu erfassen. Der oder die mindestens zwei fluchtenden Lichttunnel ist bzw. sind (vorzugsweise entlang des Lichtstrahls) zwischen der Lichtquelle und der Erfassungseinheit angeordnet.According to a second aspect, a system for overvoltage protection and avoiding a condition of the overvoltage protection is provided. The system comprises an apparatus according to first aspect. Alternatively, the system comprises at least two devices according to the first aspect, the light tunnels of the at least two devices being arranged in alignment with one another. Furthermore, the system comprises a light source which is designed to emit a light beam (for example a needle beam or a laser beam) into the light tunnel or into the at least two mutually aligned light tunnels. The system also comprises a detection unit which is designed to detect the light beam. The or the at least two aligned light tunnel is or are arranged (preferably along the light beam) between the light source and the detection unit.
Die mindestens zwei Vorrichtungen können jeweils einen längsbeweglichen Schieber umfassen. Die Längsachsen der längsbeweglichen Schieber können beabstandet und parallel verlaufen.The at least two devices can each comprise a longitudinally movable slide. The longitudinal axes of the longitudinally movable slide can be spaced and parallel.
Alternativ oder ergänzend kann die Längsachse des oder jedes längsbeweglichen Schiebers quer (vorzugsweise senkrecht) oder in einem Winkel (vorzugsweise von 90°) relativ zu der durch den Lichttunnel bestimmten Längsachse angeordnet sein.Alternatively or in addition, the longitudinal axis of the or each longitudinally movable slide can be arranged transversely (preferably perpendicular) or at an angle (preferably of 90 °) relative to the longitudinal axis determined by the light tunnel.
Alternativ oder ergänzend können die mindestens zwei Vorrichtungen jeweils einen schwenkbeweglichen Schieber umfassen. Die Schwenkachsen der schwenkbeweglichen Schieber können parallel oder koaxial (d.h. identisch) sein.As an alternative or in addition, the at least two devices can each comprise a pivotable slide. The pivot axes of the pivotable slides can be parallel or coaxial (i.e. identical).
Alternativ oder ergänzend kann die Schwenkachse des oder jedes schwenkbeweglichen Schiebers parallel zu der durch den Lichttunnel bestimmten Längsachse angeordnet sein.Alternatively or in addition, the pivot axis of the or each pivotable slide can be arranged parallel to the longitudinal axis determined by the light tunnel.
Die Erfassungseinheit kann dazu ausgebildet sein, eine Helligkeit und/oder eine Intensität und/oder eine Farbe des Lichtstrahls im Lichttunnel und/oder eine Änderung der Helligkeit und/oder der Intensität und/oder der Farbe des Lichtstrahls im Lichttunnel zu erfassen. Optional kann die Erfassungseinheit dazu ausgebildet sein, mindestens zwei Stufen der Helligkeit und/oder der Intensität und/oder der Farbe des Lichtstrahls im Lichttunnel und/oder zwei Stufen der Änderung der Helligkeit und/oder der Intensität und/oder der Farbe des Lichtstrahls im Lichttunnel zu erfassen.The detection unit can be designed to detect a brightness and / or an intensity and / or a color of the light beam in the light tunnel and / or a change in the brightness and / or the intensity and / or the color of the light beam in the light tunnel. Optionally, the detection unit can be designed to include at least two levels of brightness and / or intensity and / or color of the light beam in the light tunnel and / or two levels of change in brightness and / or the intensity and / or color of the light beam in the light tunnel capture.
Die Erfassungseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, in Abhängigkeit von der erfassten Helligkeit und/oder Intensität und/oder Farbe des Lichtstrahls mindestens ein Warnsignal auszugeben. Alternativ oder ergänzend kann die Erfassungseinheit ferner dazu ausgebildet sein, eine Stromquelle wahlweise von dem oder von den mindestens zwei elektrischen Stromkreisen zu trennen.The detection unit can also be designed to output at least one warning signal as a function of the detected brightness and / or intensity and / or color of the light beam. As an alternative or in addition, the detection unit can also be designed to selectively separate a power source from the or from the at least two electrical circuits.
Das mindestens eine Warnsignal kann zwei verschiedenfarbige Markierungen und/oder zwei verschiedenfarbige Leuchtsignale umfassen, die in Abhängigkeit der zwei erfassten Stufen ausgegeben werden.The at least one warning signal can include two different colored markings and / or two different colored light signals that are output as a function of the two detected levels.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Überspannungsschutz und zum Melden eines Zustands des Überspannungsschutzes; -
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Überspannungsschutz und zum Melden eines Zustands des Überspannungsschutzes; -
3A bis3C das zweite Ausführungsbeispiel der Vorrichtung jeweils in einer Betriebsstellung, einer ersten Fehlerstellung bzw. einer zweiten Fehlerstellung; und -
4 ein Ausführungsbeispiel eines Systems zum Überspannungsschutz und zum Melden eines Zustands des Überspannungsschutzes, das mindestens ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung umfasst.
-
1 a first embodiment of a device for overvoltage protection and for reporting a state of the overvoltage protection; -
2 a second embodiment of the device for overvoltage protection and for reporting a state of the overvoltage protection; -
3A until3C the second embodiment of the device each in an operating position, a first fault position and a second fault position; and -
4th an embodiment of a system for overvoltage protection and for reporting a state of the overvoltage protection, comprising at least one embodiment of the device.
Die in
Bei Erwärmung des Überspannungsableiters
Die thermische Überlasterkennung mit nachfolgender Anzeige ist möglich durch das Blockieren des Schiebers
Der Schieber
Varianten jedes Ausführungsbeispiels können den Schieber
Das wärmeempfindliche Material
Bei einer, beispielsweise durch den Phasenübergang des wärmeempfindlichen Materials
In einer Ausführungsform kann zum Beispiel die Übergangstemperatur (d.h. die Auslösetemperatur) des wärmeempfindlichen Materials
Die Kurzschlusseinrichtung kann einen Schalter aus einer Formgedächtnislegierung umfassen.The short-circuit device can comprise a switch made from a shape memory alloy.
Die Kurzschlusseinrichtung kann ein Löschen eines Lichtbogens in einem GDT bewirken.The short-circuit device can cause an arc to be extinguished in a GDT.
Alternativ oder ergänzend kann eine Abtrenneinrichtung oder eine Sicherungseinrichtung eine galvanische Trennung des Überspannungsableiters
Die in
Ferner ist der Schieber
Das erste Ende des Schiebers
An einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende
In der Betriebsstellung ist der erste Abschnitt
Beispielsweise ist ein Quermaß oder Durchmesser des Schiebers
Das zweite wärmeempfindliche Material
Im Betriebszustand ist der erste Abschnitt
Die
Die in
Der Schieber
Vorzugsweise verfährt der Schieber
Da der Schieber
Eine Lichtausbreitung im Lichttunnel
Eine höhere Temperaturstufe (beispielsweise „heiß“) als die erste Übergangstemperatur (beispielsweise „warm“) löst oder verflüssigt den Block des zweiten wärmeempfindlichen Materials
Alternativ oder ergänzend können die erste Fehlerstellung und die zweite Fehlerstellung (die einem Warn-Zustand bzw. einem Defekt-Zustand des Überspannungsschutzes entsprechen können) direkt als Farbmarkierungen an einem Sichtfenster der Vorrichtung
Im Fall mehrere Vorrichtungen
Die Vorrichtung
Optional umfasst eine Vorrichtung
Obwohl die Erfindung in Bezug auf exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können. Ferner können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen. Folglich ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungsbeispiele, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.Although the invention has been described with reference to exemplary embodiments, it will be apparent to one skilled in the art that various changes can be made and equivalents used as replacements. Furthermore, many modifications can be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the invention. Consequently, the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but rather encompasses all exemplary embodiments that fall within the scope of the appended claims.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- Vorrichtungcontraption
- 110110
- ÜberspannungsableiterSurge arresters
- 112112
- SchieberSlider
- 113113
- Verbreitertes Ende des SchiebersBroadened end of the slide
- 114114
- Spanneinrichtung, vorzugsweise FederTensioning device, preferably a spring
- 115115
- Seitlicher Steg am SchieberSide bar on the slide
- 116116
- Erstes wärmeempfindliches MaterialFirst heat sensitive material
- 118118
- Zweites wärmeempfindliches MaterialSecond heat sensitive material
- 120120
- LichttunnelLight tunnel
- 122122
- Erster Abschnitt am ersten Ende des Schiebers,vorzugsweise halbtransparenter AbschnittFirst section at the first end of the slide, preferably semi-transparent section
- 124124
- Zweiter Abschnitt am ersten Ende des Schiebers vorzugsweise opaker AbschnittSecond section at the first end of the slide, preferably opaque section
- 126126
- Erste Wegstrecke L1First route L1
- 128128
- Zweite Wegstrecke L2Second distance L2
- 400400
- Systemsystem
- 410410
- LichtquelleLight source
- 412412
- EmpfangseinheitReceiving unit
- 414414
- LichtstrahlBeam of light
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DE 102013202795 C5 [0006]DE 102013202795 C5 [0006]
- DE 102013202796 B4 [0006]DE 102013202796 B4 [0006]
- DE 102013202793 B4 [0006]DE 102013202793 B4 [0006]
- US 9941691 B2 [0007]US 9941691 B2 [0007]
- DE 202019101517 U1 [0008]DE 202019101517 U1 [0008]
Claims (15)
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-
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- 2021-03-22 CN CN202120578215.7U patent/CN216750643U/en active Active
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CN216750643U (en) | 2022-06-14 |
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