ES2237360T3 - Dispositivo de proteccion contra sobretension. - Google Patents
Dispositivo de proteccion contra sobretension.Info
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Abstract
Dispositivo (1) de protección contra sobretensión que comprende un primer electrodo (2) que presenta un primer cuerno de chispa (3), un segundo electrodo (4) que presenta un segundo cuerno de chispa (5), una distancia disruptiva (6) de perforación del aire que opera entre los cuernos de chispa (3, 5) y una carcasa (7) que da alojamiento a los electrodos (2, 4), estando configurados los dos cuernos de chispa (3, 5) y dispuestos uno con respecto a otro de tal manera que diverjan desde una zona de encendido inferior (8) hasta sus respectivos extremos exteriores (9, 10), con lo que la distancia disruptiva (6) de perforación del aire se ensancha hacia fuera a partir de la zona de encendido (8), y estando configurado el primer cuerno de chispa (3) en forma de tronco de cono y estando dispuesto el segundo cuerno de chispa (5) concéntricamente alrededor del primer cuerno de chispa (3), caracterizado porque el segundo cuerno de chispa (5) está configurado en forma de segmento de corona circular y lasuperficie del segundo cuerno de chispa (5) vuelta hacia el primer cuerno de chispa (3) está configurada a manera de tronco de embudo.
Description
Dispositivo de protección contra
sobretensión.
La invención concierne a un dispositivo de
protección contra sobretensión con un primer electrodo que presenta
un primer cuerno de chispa, con un segundo electrodo que presenta
un segundo cuerno de chispa, con una distancia disruptiva de
perforación del aire operativa entre los cuernos de chispa y con una
carcasa que da alojamiento a los electrodos, estando construidos los
dos cuernos de chispa y dispuestos uno con respecto a otro de tal
manera que divergen desde una zona de encendido inferior hasta sus
respectivos extremos exteriores, con lo que la distancia disruptiva
de perforación del aire se ensancha hacia fuera a partir de la zona
de encendido, y estando construido el segundo cuerno de chispa en
forma de tronco de cono y estando dispuesto el segundo cuerno de
chispa concéntricamente en torno al primer cuerno de chispa.
Los circuitos eléctricos de medida, control,
regulación y maniobra, pero especialmente los circuitos electrónicos
de esta clase, sobre todo también los dispositivos e instalaciones
de telecomunicaciones, son sensibles frente a sobretensiones
transitorias como las que pueden presentarse en especial debido a
descargas atmosféricas, pero también debido a actuaciones de
maniobra o cortocircuitos en redes de suministro de energía. Esta
sensibilidad ha aumentado en la media en la que se emplean
componentes electrónicos, especialmente transistores y tiristores;
sobre todo, los circuitos de maniobra integrados crecientemente
utilizados están amenazados en fuerte medida por sobretensiones
transitorias.
Por tanto, para proteger ahora circuitos
eléctricos de medida, control, regulación y maniobra, pero
especialmente también circuitos electrónicos de esta clase, sobre
todo también dispositivos e instalaciones de telecomunicaciones, y
de un modo muy general donde quiera que haya también componentes
electrónicos instalados, contra sobretensiones transitorias, se han
desarrollado dispositivos de protección contra sobretensión y éstos
son conocidos desde hace más de veinte años.
Parte integrante esencial de un dispositivo de
protección contra sobretensión es al menos una distancia disruptiva
que, a una sobretensión determinada, reacciona a la tensión de
reacción e impide así que en la zona protegida por un dispositivo
de protección contra sobretensión de esta clase se presenten
sobretensiones que sean mayores que la tensión de reacción de la
distancia disruptiva.
Se ha indicado al principio que el dispositivo de
protección contra sobretensión según la invención presenta dos
electrodos y una distancia disruptiva de perforación del aire
operativa entre los electrodos o sus cuernos de chispa. Aparte de
dispositivos de protección contra sobretensión con una distancia
disruptiva de perforación del aire, existen dispositivos de
protección contra sobretensión con una distancia disruptiva de
descarga en el aire en los que se presenta una descarga deslizante
durante su reacción. Los dispositivos de protección contra
sobretensión con una distancia disruptiva de perforación del aire
tienen la ventaja de una mayor capacidad de soporte de corriente de
choque en comparación con dispositivos de protección contra
sobretensión con una distancia disruptiva de descarga en el aire,
pero adolecen del inconveniente de una tensión de reacción más alta
(y también no singularmente constante). Por tanto, se han propuesto
ya diferentes dispositivos de protección contra sobretensión con
una distancia disruptiva de perforación del aire que han sido
mejorados con respecto a la tensión de reacción. En la zona de los
cuernos de chispa o en las distancias disruptivas de perforación
del aire operativas entre los cuernos de chispa se han
materializado aquí de diferentes maneras unas ayudas de encendido,
por ejemplo de tal modo que entre los cuernos de chispa se ha
previsto al menos una ayuda de encendido que provoca una descarga
deslizante y que penetra parcialmente en la distancia disruptiva de
perforación del aire, está realizada a manera de alma y consiste en
plástico.
Se conoce por el documento DE 44 02 615 C2 un
dispositivo de protección contra sobretensión que presenta dos
electrodos estrechos que están construidos cada uno de ellos en
forma de ángulo y que presentan cada uno de ellos un cuerno de
chispa y un ala de conexión acodada con respecto al mismo. El
dispositivo de protección contra sobretensión conocido se
caracteriza porque tiene solamente una anchura de construcción
reducida debido a los electrodos que se extienden casi en un plano.
Además, el dispositivo de protección contra sobretensión conocido
tiene en cualquier caso, al reaccionar por primera vez, una alta
capacidad de soporte de corriente de choque y un alto poder de
extinción de la corriente seguidora de la red. Se presentan
problemas cada que vez que un arco voltaico se agarrota en un
sitio, lo que puede conducir a que resulten dañados los
electrodos.
Asimismo, se conoce por el documento DE 196 04
947 C1 un dispositivo de protección contra sobretensión que es de
construcción sustancialmente simétrica en rotación. Los dos
electrodos son idénticos y presentan respectivos cuernos de chispa
de forma de tronco de cono, encontrándose entre los dos lados
frontales de los cuernos de chispa vueltos uno hacia otro un alma
de encendido para provocar una descarga deslizante. Este
dispositivo de protección contra sobretensión conocido se
caracteriza también por una alta capacidad de soporte de corriente
de choque y un alto poder de extinción de la corriente seguidora de
la red. Sin embargo, es desventajoso el hecho de que el dispositivo
de protección contra sobretensión conocido tiene una altura de
construcción relativamente grande. Otro inconveniente consiste en
que, al reaccionar la distancia disruptiva, actúan fuerzas
considerables sobre el alma de encendido extraordinariamente
sensible, lo que puede conducir a que resulte dañada dicha alma de
encendido.
Un dispositivo de protección contra sobretensión
del que parte la invención es conocido por el documento DE 39 10 435
A1. Este documento revela un dispositivo de protección contra
sobretensión con dos electrodos dispuestos coaxialmente uno a otro,
abrazando el electrodo exterior al electrodo interior en forma de
anillo. En una forma de ejecución del dispositivo de protección
contra sobretensión conocido, representada en la figura 4, el
electrodo interior es de construcción cónica en su zona superior,
mientras que el electrodo exterior es de construcción cilíndrica
hueca. En una forma de ejecución alternativa del dispositivo de
protección contra sobretensión conocido, representada en la figura
5, el electrodo interior es de forma de disco en su zona superior y
el electrodo exterior es de configuración cónica en su zona
superior, siendo el electrodo interior más corto que el electrodo
exterior. En el dispositivo de protección contra sobretensión
conocido se pretende lograr un extinción segura y mejorada del arco
voltaico mediante una prolongación de este arco voltaico. En
conjunto, el dispositivo de protección contra sobretensión presenta
así una altura de construcción relativamente grande.
Por tanto, el cometido de la presente invención
consiste en indicar un dispositivo de protección contra
sobretensión de la clase comentada que, junto con una altura de
construcción lo más pequeña posible, se caracterice por una alta
capacidad de soporte de corriente de choque y un alto poder de
extinción de la corriente seguidora de la red.
El dispositivo de protección contra sobretensión
según la invención, con el cual se ha resuelto el problema
anteriormente deducido y expuesto, se caracteriza porque el segundo
cuerno de chispa está configurado en forma de segmento de corona
circular y la superficie del segundo cuerno de chispa vuelta hacia
el primer cuerno de chispa está configurada a manera de tronco de
embudo. Preferiblemente, el segundo cuerno de chispa se extiende
sobre un ángulo de aproximadamente 210º a 270º, en particular sobre
un ángulo de alrededor de 240º.
Como quiera que el segundo cuerno de chispa no
está configurado en forma de corona circular, sino solamente en
forma de segmento de corona circular, se obtiene un espacio libre
que sirve para que se pueda enfriar allí el plasma generado por el
arco voltaico producido al reaccionar el dispositivo de protección
contra sobretensión. Se mejora así especialmente el poder de
extinción de la corriente seguidora de la red del dispositivo de
protección contra sobretensión según la invención.
En la invención el primer electrodo con el primer
cuerno de chispa representa un electrodo central, mientras que el
segundo electrodo con el segundo cuerno de chispa representa un
electrodo exterior. Debido a la disposición concéntrica del segundo
cuerno de chispa en torno al primer cuerno de chispa se obtiene una
distancia disruptiva entre los cuernos que se extiende parcialmente
alrededor del eje central de los dos electrodos.
En el dispositivo de protección contra
sobretensión según la invención la distancia disruptiva entre los
cuernos que se extiende parcialmente alrededor del eje central de
los electrodos se caracteriza por una capacidad de soporte de carga
de choque muy alta y un poder de extinción de la corriente seguidora
de la red también alto. Además, debido a la disposición concéntrica
del segundo cuerno de chispa en torno al primer cuerno de chispa se
obtienen una altura de construcción muy pequeña del dispositivo de
protección contra sobretensión y una estructura sencilla.
Una forma de ejecución preferida del dispositivo
de protección contra sobretensión según la invención se
caracteriza, además, porque en la zona de encendido está prevista
entre los dos cuernos de chispa al menos un alma de encendido a
base de un material eléctricamente aislante. A través del alma de
encendido se provoca una descarga deslizante que, una vez que ha
reaccionado, conduce, con una tensión de reacción baja
relativamente constante, a un encendido de la distancia disruptiva
de perforación del aire con capacidad de soporte de corriente de
choque relativamente alta. Dado que en el dispositivo de protección
contra sobretensión según la invención la distancia disruptiva, en
contraposición al dispositivo de protección contra sobretensión
conocido por el documento DE 196 04 947 C1, no está abierta en
dirección radial, sino en dirección axial, esto conduce, por otro
lado, a que, al producirse una reacción de la distancia disruptiva,
estén minimizadas las fuerzas mecánicas sobre el alma de encendido
extraordinariamente sensible. Para que sea posible una descarga
deslizante en cualquier sitio de la distancia disruptiva entre los
cuernos que se extiende en parte circunferencialmente, el alma de
encendido está configurada en forma de anillo; es decir que, al
igual que el segundo cuerno de chispa, está dispuesta
concéntricamente alrededor del primer cuerno de chispa.
Preferiblemente, el alma de encendido está constituida por un
plástico que desprende un gas de extinción al calentarse. De este
modo, se mejora el comportamiento de extinción del dispositivo de
protección contra sobretensión después de la reacción.
El dispositivo de protección contra sobretensión
según la invención presenta de manera en sí conocida una primera
zona de conexión y una segunda zona de conexión. Preferiblemente,
se ha previsto en este contexto que la primera zona de conexión y
la segunda zona de conexión se encuentren en el mismo lado del
dispositivo de protección contra sobretensión. Se obtiene así la
ventaja de que, en caso de reacción, las fuerzas electromagnéticas
que actúan sobre el arco voltaico favorezcan su movimiento de
propagación desde la zona de encendido hasta la zona ensanchada de
los cuernos.
La forma de ejecución últimamente descrita del
dispositivo de protección contra sobretensión según la invención se
caracteriza preferiblemente, además, porque los electrodos
presentan taladros y/o aberturas de paso en las zonas de conexión,
están previstos en las zonas de conexión unos elementos de conexión
que se extienden más allá de dichas zonas de conexión, concretamente
un elemento de conexión PE y un elemento de conexión de potencial,
y preferiblemente en una zona de conexión, preferiblemente en la
zona de conexión prevista para el elemento de conexión del
potencial, están previstas dos posibilidades de conexión. Por
tanto, en esta forma de ejecución no tienen que estar previstos
necesariamente unos elementos de conexión integrados en el
dispositivo de protección contra sobretensión y que sobresalgan de
éste, por lo que el dispositivo de protección contra sobretensión
puede tener en sí una forma por así decirlo a manera de disco o a
manera de cubeta. Naturalmente, en este caso los electrodos tienen
que unirse también con elementos de conexión que puedan instalarse,
por ejemplo atornillarse, en la región de las zonas de conexión. Por
lo demás, practicando aberturas de paso en los electrodos se puede
materializar de manera sencilla un sistema de purga de aire o de
ventilación.
Si en el dispositivo de protección contra
sobretensión según la invención, tal como se ha descrito
últimamente, ambas zonas de conexión y, por tanto, ambos elementos
de conexión están previstos en el mismo lado, es recomendable prever
en el lado exterior, en la región de las zonas de conexión, al
menos un alma de configuración preferiblemente ondulada par
aumentar el trayecto de descarga reptante entre las zonas de
conexión. Particularmente cuando una de las dos zonas de conexión
presenta dos posibilidades de conexión, se ofrece el configurar el
alma en forma ondulada y disponerla entre las zonas de conexión.
En el dispositivo de protección contra
sobretensión según la invención es recomendable alinear el segundo
cuerno de chispa con la segunda zona de conexión y, por tanto, con
el elemento de conexión del potencial. Esto significa que el rebajo
que presenta el segundo cuerno de chispa está alineado con la
primera zona de conexión y, por tanto, con el elemento de conexión
PE.
La forma de ejecución preferida últimamente
descrita del dispositivo de protección contra sobretensión según la
invención se caracteriza preferiblemente, de forma complementaria,
porque el elemento de conexión del potencial está previsto en el
lado de los dos electrodos opuesto al elemento de conexión PE y se
caracteriza preferiblemente, además, porque al menos el segundo
electrodo y, por tanto, el segundo cuerno de chispa, preferiblemente
ambos electrodos y, por tanto, ambos cuernos de chispa, está/están
ejecutado(s) y dispuesto(s) en forma simétrica con
respecto al elemento de conexión PE.
En el dispositivo de protección contra
sobretensión según la invención la carcasa puede presentar una
parte inferior y una tapa, pudiendo estar entonces la parte
inferior y la tapa de la carcasa preferiblemente atornilladas una
con otra y/o pegadas una con otra. Por lo demás, se ha previsto,
por motivos de protección contra contactos, que la parte inferior
de la carcasa y la tapa de la misma no hagan contacto en ningún
sitio con el primer electrodo ni con el segundo electrodo;
preferiblemente, entre el primer electrodo y el segundo electrodo,
por un lado, y entre la parte inferior de la carcasa y la tapa de la
misma, por otro lado, están previstos al menos una pieza aislante
y/o un entrehierro. Cuando en el dispositivo de protección contra
sobretensión según la invención, tal como se ha descrito más
arriba, está prevista en la zona de encendido entre los dos cuernos
de chispa al menos un alma de encendido para provocar una descarga
deslizante, es recomendable entonces construir el alma de encendido
formando un solo bloque con la pieza aislante. De este modo, se
puede minimizar el número de componentes del dispositivo de
protección contra sobretensión según la invención.
Por lo demás, es recomendable que, para mejorar
adicionalmente la capacidad de soporte de corriente de choque y el
poder de extinción de la corriente seguidora de la red, se prevea
en el dispositivo de protección contra sobretensión según la
invención, a cierta distancia de los extremos de los cuernos de
chispa, una placa deflectora hacia la cual corra el arco voltaico
en caso de que reaccione el dispositivo de protección contra
sobretensión. Empleando una placa deflectora que consista
preferiblemente -al igual que los electrodos- en una aleación de
cobre y wolframio, se puede excluir también, por lo demás, que
resulte dañada la carcasa constituida eventualmente por plástico.
Asimismo, mediante la placa deflectora se influye sobre el grado de
conversión de energía en el recinto del gas. En efecto, el arco
voltaico es dividido en tres partes por la placa deflectora. Se
forman dos zonas de arco voltaico y una zona de corriente en la
placa deflectora. Se obtienen así dos casos de
ánodo-cátodo y, además, un arco voltaico reducido
en su conjunto, ya que una parte de la vía de la corriente discurre
en la placa deflectora y no genera plasma alguno.
Para tener disponible también en relación con el
dispositivo de protección contra sobretensión según la invención
una denominada ayuda de encendido "activa", se ha previsto en
la zona de la distancia disruptiva de perforación del aire y
adicionalmente a ésta una distancia disruptiva de encendido que
puede ser encendida de forma activa, concretamente en función de
una tensión de encendido prefijada. Preferiblemente, la distancia
disruptiva de encendido está prevista entre un electrodo de
encendido y uno de los dos electrodos, de modo que únicamente es
necesario un electrodo adicional, concretamente el electrodo de
encendido. El electrodo de encendido se puede materializar de manera
sencilla formándolo por medio de la carcasa y/o por la placa
deflectora, sobrentendiéndose entonces que la carcasa y/o la placa
deflectora consisten cada una de ellas en material eléctricamente
conductor. Por lo demás, se tiene que asegurar en este contexto que
ni la carcasa ni la placa deflectora estén en contacto
eléctricamente conductor con uno de los electrodos. Es evidente que,
cuando esté prevista una ayuda de encendido "activa", tiene
que estar disponible un circuito de encendido correspondiente para
la distancia disruptiva de encendido.
Es ventajoso que la carcasa esté provista de
aberturas de compensación de presión. Cuando en el dispositivo de
protección contra sobretensión según la invención la carcasa consta
de una parte inferior y una tapa, es recomendable entonces que la
parte inferior de la carcasa y/o la tapa de la misma,
preferiblemente la parte inferior de la carcasa en su borde vuelto
hacia la tapa de dicha carcasa, estén provistas de hendiduras que
actúan como aberturas de compensación de presión y que discurren
preferiblemente en dirección radial.
En particular, existen diferentes posibilidades
para construir y perfeccionar el dispositivo de protección contra
sobretensión según la invención. A este fin, se hace referencia,
por un lado, a las reivindicaciones que siguen a la reivindicación
1 y, por otro lado, a la descripción siguiente de ejemplos de
ejecución preferidos del dispositivo de protección contra
sobretensión según la invención en unión del dibujo. Muestran en
éste:
La figura 1, una vista en perspectiva de un
dispositivo de protección contra sobretensión según la invención, en
forma recortada,
La figura 2, otra vista en sección y en
perspectiva del dispositivo de protección contra sobretensión según
la figura 1,
La figura 3, una sección transversal a través del
dispositivo de protección contra sobretensión según la invención
correspondiente a las figuras 1 y 2, a lo largo de la línea de
sección III-III de la figura 4,
La figura 4, una vista inferior en perspectiva
del dispositivo de protección contra sobretensión según las figuras
1 y 2,
La figura 5, una vista en planta de un
dispositivo de protección contra sobretensión según la invención,
en estado abierto, y
La figura 6, una vista inferior del dispositivo
de protección contra sobretensión según la figura 5.
En las figuras 1 a 6 se ha representado un
dispositivo 1 de protección contra sobretensión que presenta un
primer electrodo 2 con un primer cuerno de chispa 3 y un segundo
electrodo 4 con un segundo cuerno de chispa 5. Entre el primer
cuerno de chispa 3 y el segundo cuerno de chispa 5 se encuentra una
distancia disruptiva 6 de perforación del aire. Por tanto, los dos
electrodos 2, 4 están distanciados uno de otro y no están unidos
uno con otro. Además, el dispositivo 1 de protección contra
sobretensión presenta una carcasa 7 que da alojamiento a los dos
electrodos 2, 4. Como se desprende especialmente de la figura 3, los
dos cuernos de chispa 3, 5 están configurados y dispuestos uno con
respecto a otro de tal manera que divergen desde una zona de
encendido inferior 8 de la distancia disruptiva 6 de perforación
del aire hasta sus respectivos extremos exteriores 9, 10. De este
modo, se obtiene una forma de la distancia disruptiva 6 de
perforación del aire que, partiendo de la zona de encendido 8, se
ensancha continuamente hacia fuera. En el presente caso, la
distancia disruptiva 6 de perforación del aire es de forma de V,
ascendiendo a aproximadamente 45º el ángulo de abertura de la
distancia disruptiva 6 de perforación del aire. No obstante, se
pueden materializar también ángulos de abertura más pequeños (hasta
10º) o bien ángulos de abertura mayores (hasta 150º).
Esencial ahora es el hecho de que el primer
cuerno de chispa 3 está configurado en forma de tronco de cono y el
segundo cuerno de chispa 5 está dispuesto concéntricamente
alrededor del primer cuerno de chispa 3. El dispositivo 1 de
protección contra sobretensión tiene así una estructura simétrica en
rotación con respecto al eje central A indicado en la figura 3,
estando dispuesta la distancia disruptiva 6 de perforación del
aire, debido a la disposición de los electrodos 2, 4, en forma
concéntrica alrededor del eje central A y estando abierta en
dirección axial.
En la zona de encendido 8 de la distancia
disruptiva 6 de perforación del aire está prevista entre los dos
cuernos de chispa 3, 5 un alma de encendido 11 que sirve para
provocar una descarga deslizante. La magnitud de la tensión de
reacción se puede ajustar aquí en función de la anchura del alma de
encendido 11 y/o de la magnitud, es decir, de la cuantía en que el
alma de encendido 11 penetra en la distancia disruptiva 6 de
perforación del aire. La propia alma de encendido 11 está
configurada en forma de anillo y consiste en un plástico que
desprende gas.
Como se desprende especialmente de las figuras 1
y 3, el elemento 1 de protección contra sobretensión presenta una
primera zona de conexión 12 y una segunda zona de conexión 13. La
primera zona de conexión 12 y la segunda zona de conexión 13 están
previstas en el mismo lado del dispositivo 1 de protección contra
sobretensión; el lado del dispositivo 1 de protección contra
sobretensión en el que están previstas las dos zonas de conexión
12, 13 es el lado de conexión 14. El electrodo 2 presenta en la
primera zona de conexión 12 un taladro 15 con una rosca interior.
El electrodo 4 presenta en la segunda zona de conexión 13 dos
aberturas de paso 16, 17 que, al igual que el taladro 15, están
provistas cada una de una rosca interior. Unos elementos de conexión
no representados en las figuras 1 a 5 pueden ser unidos a los
electrodos 2 y 4 con ayuda del taladro 15 y de las aberturas de
paso 16, 17 o con ayuda de las roscas interiores practicadas en el
taladro 15 y en las aberturas de paso 16, 17.
Como se desprende especialmente de la figura 4,
en el lado de conexión 14 del dispositivo 1 de protección contra
sobretensión está prevista, en la región de las zonas de conexión
12, 13, al menos un alma sobresaliente 18 para aumentar la
distancia de descarga reptante entre las zonas de conexión 12, 13.
El alma 18 tiene en el presente caso una forma ondulada y separa
las zonas de conexión 12, 13 una de otra.
La propia carcasa 7, que puede consistir tanto en
un material eléctricamente aislante como en un material
eléctricamente conductor, presenta una parte inferior 19 y una tapa
20. Ambos componentes tienen una forma circular y están pegados uno
a otro.
Por lo demás, se ha previsto que la parte
inferior 19 de la carcasa y la tapa 20 de la misma no establezcan
contacto en ningún sitio con el primer electrodo 2 ni con el
segundo electrodo 4. A este fin, están previstas una primera pieza
aislante 21 y una segunda pieza aislante 22, así como entrehierros
correspondientes. La primera pieza aislante 21 presenta un tramo de
pared periférico 23 que hace que el segundo electrodo 4 quede
separado de la parte inferior 19 de la carcasa en dirección
periférica. El tramo de pared 23 sobresale de un tramo 24 de forma
de placa sobre el cual descansa el segundo electrodo 4. Además, una
parte del primer electrodo 2 descansa también sobre el tramo 24 de
forma de placa. Por lo demás, se forma también el alma de encendido
11 por medio de la primera pieza aislante 21. Por tanto, el alma de
encendido 11 está construida formando un solo bloque con la primera
pieza aislante 21. La segunda pieza aislante 22 está dispuesta
entre una espiga 25 del primer electrodo 2 y la parte inferior 19
de la carcasa. Además, el lado exterior de la segunda pieza aislante
22 forma también el lado de conexión 14 del dispositivo 1 de
protección contra sobretensión. En particular, la segunda pieza
aislante 22 presenta un tramo de pared periférico 26 que se aplica
a la espiga central 25 del primer electrodo 2 y que está acodada
hacia fuera de un tramo 27 de forma de placa, cuyo lado exterior
forma el lado de conexión 14.
Por lo demás, se sobrentiende que tanto en la
parte inferior 19 de la carcasa como en las dos piezas aislantes
21, 22 están previstas unas aberturas 28, 29 que corresponden a las
aberturas de paso 16, 17 del segundo electrodo 4 y a través de las
cuales se pueden atornillar los elementos de conexión no
representados en las aberturas de paso 16, 17.
Como se desprende también de las figuras 1 a 3,
el dispositivo 1 de protección contra sobretensión presenta una
placa deflectora 30 que está dispuesta a cierta distancia de los
extremos 9, 10 de los dos electrodos 2, 4. Por tanto, la placa
deflectora 30 se encuentra enfrente de la distancia disruptiva
periférica 6 de perforación del aire. No se ha representado el
hecho de que se puede materializar una distancia disruptiva de
encendido a través de la placa deflectoras 30 y uno de los
electrodos 2, 4. La placa deflectora 30 forma en este caso el
electrodo de encendido, mientras que el otro electrodo de encendido
está formado por uno de los dos electrodos 2, 4. La conexión de la
placa deflectora 30 a un circuito de encendido puede efectuarse a
través de una unión del circuito de encendido con la parte inferior
19 de la carcasa o con la tapa 20 de la misma cuando éstas sean de
material eléctricamente conductor, ya que la placa deflectora 30 se
aplica tanto a la parte inferior 19 de la carcasa como a la tapa 20
de la misma.
Por último, se desprende de la figura 3 que el
dispositivo 1 de protección contra sobretensión representado está
constituido por un número muy pequeño de componentes. Por tanto, el
montaje del dispositivo 1 de protección contra sobretensión puede
realizarse con rapidez y de manera sencilla. En primer lugar, se
asienta la primera pieza aislante 21 sobre la espiga 25 del primer
electrodo 2. A continuación, se asientan la parte inferior 19 de la
carcasa y la segunda pieza aislante 22 sobre la espiga 25. La parte
inferior 19 de la carcasa puede estar ya asentada sobre la segunda
pieza aislante 22. Para simplificar el asentamiento no sólo de la
parte inferior 19 de la carcasa, sino también de la primera pieza
aislante 21 sobre la segunda pieza aislante 22, esta última
presenta en la zona de las aberturas 28, 29 unos salientes 31, 32 a
manera de casquillos sobre los cuales se pueden asentar la parte
inferior 19 de la carcasa y la primera pieza aislante 21 y los
cuales están alineados con las aberturas de paso 16, 17. Un grupo
constructivo compuesto de los componentes 21, 19, 22 antes citados
puede ser asentado sobre la espiga 25 del primer electrodo 2 después
de una unión correspondiente entre los distintos componentes.
Seguidamente, se instala el segundo electrodo 4. Por último, se
asienta la tapa 20 de la carcasa con la placa deflectora 30 situada
en ella y se une dicha tapa con la parte inferior 19 de la
carcasa.
Se puede apreciar en las figuras 5 y 6 que el
segundo cuerno de chispa 5 está configurado en forma de segmento de
corona circular; en el ejemplo de ejecución representado el segundo
cuerno de chispa 5 se extiende sobre un ángulo de aproximadamente
240º. Como quiera que en el ejemplo de ejecución del dispositivo 1
de protección contra sobretensión según la invención, representado
en las figuras 5 y 6, el segundo cuerno de chispa 5 está
configurado en forma de segmento de corona circular, se produce una
interrupción en el segundo cuerno de chispa 5, considerado en
dirección periférica. Expresado de otra manera: el segundo cuerno
de chispa 5 y el primer cuerno de chispa 3 forman una distancia
disruptiva entre cuernos que se extiende parcialmente alrededor del
eje central de los dos electrodos 2, 4. (Como complemento, cabe
consignar que en el ejemplo de ejecución según las figuras 5 y 6 el
primer cuerno de chispa 3 está configurado en forma de tronco de
cono de la misma manera que ocurre para el primer ejemplo de
ejecución según las figuras 1 a 4).
Mientras que en el primer ejemplo de ejecución
según las figuras 1 a 4 no se han representado los elementos de
conexión pertenecientes al dispositivo 1 de protección contra
sobretensión según la invención, los elementos de conexión aparecen
representados en el ejemplo de ejecución según las figura 5 y 6; en
efecto, se han representado un elemento de conexión PE 31 y un
elemento de conexión de potencial 32. En este ejemplo de ejecución,
al igual que en el ejemplo de ejecución según las figuras 1 a 5,
las dos zonas de conexión 12, 13 y, por tanto, el elemento de
conexión PE 31 y el elemento de conexión de potencial 32 están
previstos también en el mismo lado del dispositivo 1 de protección
contra sobretensión, concretamente en el lado de conexión 14.
Dado que en el ejemplo de ejecución de un
dispositivo 1 de protección contra sobretensión según la invención,
representado en las figuras 5 y 6, están representados los dos
elementos de conexión, es decir, el elemento de conexión PE 31 y el
elemento de conexión de potencial 32, se puede deducir también de
las figuras 5 y 6 que el segundo cuerno de chispa 5 está alineado
con la segunda zona de conexión 13 y, por tanto, con los elementos
de conexión de potencial 32. Se expresa con esto también que la
zona del segundo cuerno de chispa 5, que "por así decirlo no está
presente", es decir, el rebajo o la interrupción, está alineada
con la primera zona de conexión 12 y, por tanto, con el elemento de
conexión PE 31.
Como muestran las figuras 5 y 6, se cumple para
el ejemplo de ejecución de un dispositivo 1 de protección contra
sobretensión según la invención, representado en estas figuras, que
el elemento de conexión de potencial 32 está previsto en el lado de
los dos electrodos 2, 4 opuesto al elemento de conexión PE 31. Por
lo demás, las figuras 5 y 6 muestran que se cumple para el ejemplo
de ejecución representado que ambos cuernos de chispa 3, 5 están
construidos y dispuestos simétricamente con respecto al elemento de
conexión PE 31; esto se aplica también, en lo que se refiere a la
construcción y la disposición, con respecto al elemento de conexión
de potencial 32.
La carcasa 7 está provista de aberturas de
compensación de presión. En particular, la parte inferior 19 de la
carcasa está provista para ello, en su borde 33 vuelto hacia la
tapa 20 de dicha carcasa, de unas hendiduras radiales 34 que operan
como aberturas de compensación de presión. Además, pueden estar
previstas también unas hendiduras axiales no representadas.
Como quiera que en el dispositivo 1 de protección
contra sobretensión según la invención el segundo cuerno de chispa 5
no está configurado en forma de corona circular, sino -solamente-
en forma de segmento de corona circular, se obtiene un espacio
libre 35 que puede apreciarse en la figura 5. En el espacio libre 35
se puede enfriar, al reaccionar el dispositivo 1 de protección
contra sobretensión, el plasma generado por el arco voltaico
producido. El espacio libre 35 está dimensionado de modo que, en
unión de la sección transversal total de todas las hendiduras 34,
la "lenta" acumulación de presión en el espacio libre 35 le
deje tiempo al plasma para que se enfríe.
Claims (18)
1. Dispositivo (1) de protección contra
sobretensión que comprende un primer electrodo (2) que presenta un
primer cuerno de chispa (3), un segundo electrodo (4) que presenta
un segundo cuerno de chispa (5), una distancia disruptiva (6) de
perforación del aire que opera entre los cuernos de chispa (3, 5) y
una carcasa (7) que da alojamiento a los electrodos (2, 4), estando
configurados los dos cuernos de chispa (3, 5) y dispuestos uno con
respecto a otro de tal manera que diverjan desde una zona de
encendido inferior (8) hasta sus respectivos extremos exteriores
(9, 10), con lo que la distancia disruptiva (6) de perforación del
aire se ensancha hacia fuera a partir de la zona de encendido (8),
y estando configurado el primer cuerno de chispa (3) en forma de
tronco de cono y estando dispuesto el segundo cuerno de chispa (5)
concéntricamente alrededor del primer cuerno de chispa (3),
caracterizado porque el segundo cuerno de chispa (5) está
configurado en forma de segmento de corona circular y la superficie
del segundo cuerno de chispa (5) vuelta hacia el primer cuerno de
chispa (3) está configurada a manera de tronco de embudo.
2. Dispositivo de protección contra sobretensión
según la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo
cuerno de chispa (5) se extiende sobre un ángulo de aproximadamente
210º a 270º, preferiblemente sobre un ángulo de alrededor de
240º.
3. Dispositivo de protección contra sobretensión
según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en la
zona de encendido (8) está prevista entre los dos cuernos de chispa
(3, 5) al menos un alma de encendido (11) para provocar una
descarga deslizante, y el alma de encendido (11) está configurada
preferiblemente en forma de anillo y/o consiste en un plástico que
desprende gas.
4. Dispositivo de protección contra sobretensión
según una de las reivindicaciones 1 a 3, con una primera zona de
conexión y con una segunda zona de conexión, caracterizado
porque la primera zona de conexión (12) y la segunda zona de
conexión (13) están previstas en el mismo lado del dispositivo (1)
de protección contra sobretensión.
5. Dispositivo de protección contra sobretensión
según la reivindicación 4, caracterizado porque los
electrodos (2, 4) presentan taladros (15) y/o aberturas de paso
(16, 17) en las zonas de conexión (12, 13), en estas zonas de
conexión (12, 13) están previstos elementos de conexión que se
proyectan más allá de dichas zonas de conexión (12, 13),
concretamente un elemento de conexión PE (31) y una elemento de
conexión de potencial (32), y preferiblemente en una zona de
conexión (13), preferiblemente en la zona de conexión (13) prevista
para el elemento de conexión de potencial (32), están previstas dos
posibilidades de conexión.
6. Dispositivo de protección contra sobretensión
según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque en el
lado exterior, en la región de las zonas de conexión (12, 13), está
prevista al menos un alma sobresaliente (18) configurada
preferiblemente en forma ondulada para aumentar la distancia de
descarga reptante entre las zonas de conexión (12, 13).
7. Dispositivo de protección contra sobretensión
según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado
porque el segundo cuerno de chispa (5) está alineado con la segunda
zona de conexión (13) y, por tanto, con el elemento de conexión de
potencial (32).
8. Dispositivo de protección contra sobretensión
según la reivindicación 7, caracterizado porque el elemento
de conexión de potencial (32) está previsto en el lado de los dos
electrodos (2, 4) opuesto al elemento de conexión PE (31).
9. Dispositivo de protección contra sobretensión
según la reivindicación 8, caracterizado porque al menos el
segundo electrodo y, por tanto, el segundo cuerno de chispa, pero
preferiblemente ambos electrodos (2, 4) y, por tanto, ambos cuernos
de chispa (5, 3), está/están construido(s) y
dispuesto(s) simétricamente con respecto al elemento de
conexión PE (31).
10. Dispositivo de protección contra sobretensión
según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado
porque la carcasa (7) presenta una parte inferior (19) y una tapa
(20), y preferiblemente la parte inferior (19) de la carcasa y la
tapa (20) de la misma están atornilladas una con otra y/o pegadas
una a otra.
11. Dispositivo de protección contra sobretensión
según la reivindicación 10, caracterizado porque la parte
inferior (19) de la carcasa y la tapa (20) de la misma no hacen
contacto en ningún sitio con el primer electrodo (2) ni con el
segundo electrodo (4), y preferiblemente entre el primer electrodo
(2) y el segundo electrodo (4), por un lado, y entre la parte
inferior (19) de la carcasa y la tapa (20) de la misma, por otro
lado, están previstos al menos una pieza aislante (21, 22) y/o un
entrehierro.
12. Dispositivo de protección contra sobretensión
según una de las reivindicaciones 3 a 10 y según la reivindicación
11, caracterizado porque el alma de encendido (11) está
construida formando un solo bloque con la pieza aislante (21).
13. Dispositivo de protección contra sobretensión
según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado
porque está prevista, a cierta distancia de los extremos (9, 10) de
los cuernos de chispa (3, 5), una placa deflectora (30) que está
dispuesta preferiblemente en la tapa (20) de la carcasa.
14. Dispositivo de protección contra sobretensión
según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado
porque en la zona de la distancia disruptiva (6) de perforación del
aire y adicionalmente a ésta está prevista una distancia disruptiva
de encendido, y preferiblemente la distancia disruptiva de
encendido está prevista entre un electrodo de encendido y uno de los
dos electrodos (2, 4).
15. Dispositivo de protección contra sobretensión
según la reivindicación 14, caracterizado porque la carcasa
(7) o/y la placa deflectora (30) consisten en material
eléctricamente conductor y porque el electrodo de encendido está
formado preferiblemente por la carcasa (7) o/y por la placa
deflectora (30).
16. Dispositivo de protección contra sobretensión
según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado
porque la carcasa (7) está provista de aberturas de compensación de
presión.
17. Dispositivo de protección contra sobretensión
según la reivindicación 10, eventualmente según una de las
reivindicaciones 11 a 15 y según la reivindicación 16,
caracterizado porque la parte inferior de la carcasa y/o la
tapa de la misma, preferiblemente la parte inferior (19) de la
carcasa, están provistas, en su borde (23) vuelto hacia la tapa
(20) de la carcasa, de unas hendiduras (34) que discurren de
preferencia en dirección radial y que actúan como aberturas de
compensación de presión.
18. Dispositivo de protección contra sobretensión
según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado
porque la carcasa (7) presenta una superficie de base de forma
circular.
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