ES2599827T3 - Unidades de protección contra sobrevoltaje - Google Patents

Abstract

Una unidad de protección contra sobrevoltaje para conectar de forma eléctrica una primera línea de potencia y/o una segunda línea de potencia a una línea a tierra protegida (PE) en el caso de un evento de sobrevoltaje sobre la primera o segunda línea de potencia, la unidad de protección contra sobrevoltaje comprende: una caja de unidad que define una cavidad de caja; primer y segundo dispositivos de protección contra sobretensión (SPDs) cada uno dispuesto en la cavidad de caja, cada uno del primer y segundo SPD que incluye: un primer electrodo en la forma de una carcasa de metal que define una cavidad de carcasa; un segundo electrodo dispuesto dentro de la cavidad de carcasa; y un elemento de varistor capturado entre y conectado de forma eléctrica con cada uno del primer y segundo electrodos, en el que el elemento de varistor se forma de un material de varistor; un primer terminal de línea para conectar la primera línea de potencia a la unidad de protección contra sobrevoltaje, en el que el primer terminal de línea se conecta de forma eléctrica al segundo electrodo del primer SPD; un segundo terminal de línea para conectar la segunda línea de potencia a la unidad de protección contra sobrevoltaje, en el que el segundo terminal de línea se conecta de forma eléctrica al segundo electrodo del segundo SPD; y un terminal de PE para conectar la línea de PE a la unidad de protección contra sobrevoltaje, en el que el terminal de PE se conecta de forma eléctrica a la carcasa de metal del segundo SPD; en el que la carcasa de metal del primer SPD se conecta de forma eléctrica al terminal de PE a la carcasa de metal del segundo SPD.

Description

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DESCRIPCION

Unidades de proteccion contra sobrevoltaje Campo de la invencion

La presente invencion se relaciona con dispositivos de proteccion contra sobretension de voltaje y, mas particularmente, con dispositivos de proteccion contra sobretension de voltaje que incluyen elementos de varistor.

Antecedente de la invencion

Con frecuencia, se aplica voltaje excesivo a traves de las llneas de servicio que suministran energla a residencias e instalaciones comerciales e institucionales. Dicho exceso de voltaje o picos de voltaje pueden resultar, por ejemplo de la calda de rayos. Las sobretensiones de voltaje son de especial preocupacion en los centros de distribucion de telecomunicaciones, hospitales y otras instalaciones donde el dano al equipo provocado por sobretensiones de voltaje y el tiempo de inactividad resultante puede ser muy costoso.

Normalmente, uno o mas varistores (es decir, resistores dependientes de voltaje) se utilizan para proteger una instalacion de sobretensiones. Generalmente, el varistor se conecta directamente a traves de una entrada de CA y en paralelo con el circuito protegido. El varistor tiene un voltaje de fijacion caracterlstico tal que, en respuesta a un aumento de voltaje mas alla de un voltaje prescrito, el varistor forma una ruta de derivacion de resistencia baja para la corriente de sobrevoltaje que reduce la posibilidad de danos a los componentes sensibles. Normalmente, se puede proporcionar un fusible de llnea en el circuito de proteccion y este fusible de llnea se puede fundir o debilitar por la corriente de sobretension o la falla del elemento de varistor.

Se han construido varistores de acuerdo con varios disenos para diferentes aplicaciones. Para aplicaciones de servicio pesado (por ejemplo, capacidad de corriente de sobretension en el rango de aproximadamente 60 a 200 kA), tal como proteccion de instalaciones de telecomunicaciones, se emplean comunmente varistores en bloque. Un varistor de bloque incluye normalmente un elemento de varistor en forma de disco encapsulado en una carcasa de epoxi o plastico. El disco de varistor se forma al moldear a presion un material de oxido metalico, tal como oxido de zinc, u otro material adecuado, tal como carburo de silicio. El cobre, u otro material conductor de electricidad, se pulveriza sobre la llama de las superficies opuestas del disco. Los electrodos en forma de anillo se unen a las superficies opuestas revestidas y el ensamble de disco y electrodo esta encerrado dentro de la carcasa de plastico. Ejemplos de dichos varistores en bloque incluyen el Producto N° SIOV-B860K250, disponible de Siemens Matsushita Components GmbH & Co. KG y el producto No. V271BA60, disponible de Harris Corporation.

Otro diseno de varistor incluye un disco de varistor de alta energla alojado en un estuche de diodo de disco. El estuche de diodo tiene placas de electrodo opuestas y el disco varistor se posiciona entre los mismos. Uno o ambos de los electrodos incluyen un elemento de resorte dispuesto entre la placa de electrodo y el disco de varistor para sujetar el disco varistor en su sitio. El elemento o elementos de resorte solo proporcionan un area relativamente pequena de contacto con el disco de varistor.

Otro tipo de dispositivo de proteccion contra sobrevoltaje que emplea una oblea de varistor es el modulo de proteccion contra sobretension Strikesorb™ disponible de Raycap Corporation de Grecia, que puede formar parte de un sistema de supresion de sobretensiones transitorias Arribos™. (Vease, por ejemplo, Patente Estadounidense No. 6,038,119, Patente Estadounidense No. 6,430,020 y Patente Estadounidense No. 7,433,169). Finalmente, se describe un dispositivo por la Patente Estadounidense No. 5,519,564.

Los dispositivos de proteccion contra sobretension con base en varistor (por ejemplo, del tipo cubierto con epoxi) se disenan comunmente con un modo de fallo de circuito abierto utilizando un dispositivo termico de separacion interno o desconector de sobrecorriente para desconectar el dispositivo en caso de fallo. Otros dispositivos de proteccion contra sobretension con base en varistor tienen un cortocircuito como un modo de fallo. Por ejemplo, algunos dispositivos cubiertos con epoxi utilizan un desconector termico para cambiar a una ruta de cortocircuito. Sin embargo, muchos de estos dispositivos tienen capacidades para resistir corriente de cortocircuito muy limitadas.

Los dispositivos de proteccion contra sobretension, interruptores de circuito, fusibles, conexiones a tierra y similares se montan a menudo sobre los rieles de DIN (Deutsches Institut fur Normung e.V.). Los rieles de DIN pueden servir como soportes de montaje de dimensiones estandarizadas de tal manera que dichos dispositivos de control electricos pueden tener tamano y se configura para ser montado facilmente y con seguridad a una superficie de soporte tal como un registro de instalaciones de servicio electrico.

Resumen

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De acuerdo con las realizaciones de la invencion, una unidad de proteccion contra sobrevoltaje para conectar de forma electrica una primera llnea de potencia y/o una segunda llnea de potencia a una llnea a tierra protegida (PE) en el caso de un evento de sobrevoltaje sobre la primera o segunda llnea de potencia incluye una caja de unidad que define una cavidad de caja, y primer y segundo dispositivos de proteccion contra sobretension (SPDs) cada uno dispuesto en la cavidad de caja. Cada uno del primer y segundo SPD incluye: un primer electrodo en la forma de una carcasa de metal que define una cavidad de carcasa; un segundo electrodo dispuesto dentro de la cavidad de carcasa; y un elemento de varistor capturado entre y conectado de forma electrica con cada uno del primer y segundo electrodos, en el que el elemento de varistor se forma de un material de varistor. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje incluye adicionalmente: un primer terminal de llnea para conectar la primera llnea de potencia a la unidad de proteccion contra sobrevoltaje, en la que el primer terminal de llnea se conecta de forma electrica al segundo electrodo del primer SPD; un segundo terminal de llnea para conectar la segunda llnea de potencia a la unidad de proteccion contra sobrevoltaje, en el que el segundo terminal de llnea se conecta de forma electrica al segundo electrodo del segundo SPD; y un terminal de PE para conectar la llnea de PE a la unidad de proteccion contra sobrevoltaje, en la que el terminal de PE se conecta de forma electrica a la carcasa de metal del segundo SPD. La carcasa de metal del primer SPD se conecta de forma electrica al terminal de PE a traves de la carcasa de metal del segundo SPD.

De acuerdo con algunas realizaciones, la unidad de proteccion contra sobrevoltaje incluye un tercer SPD dispuesto en la cavidad de caja. El tercer SPD incluye: un primer electrodo en la forma de una carcasa de metal que define una cavidad de carcasa; un segundo electrodo dispuesto dentro de la cavidad de carcasa; y un elemento de varistor capturado entre y conectado de forma electrica con cada uno del primer y segundo electrodos, en el que el elemento de varistor se forma de un material de varistor. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje incluye un tercer terminal de llnea para conectar una tercera llnea de potencia a la unidad de proteccion contra sobrevoltaje. El tercer terminal de llnea se conecta de forma electrica al segundo electrodo del tercer SPD. La carcasa de metal del tercer SPD se conecta de forma electrica al terminal de PE a traves de la carcasa de metal del segundo SPD.

De acuerdo con algunas realizaciones, la unidad de proteccion contra sobrevoltaje incluye adicionalmente un modulo de proteccion contra sobretension conectado de forma electrica entre la carcasa de metal del segundo SPD y el terminal de PE. En algunas realizaciones, el modulo de proteccion contra sobretension incluye un tubo de descarga de gas.

En algunas realizaciones, por lo menos uno del primer, segundo y tercer SPD incluye un elemento aislante elastomerico que alsla de forma electrica el primer electrodo del segundo electrodo y que polariza el primer y segundo electrodos para aplicar una carga compresiva sobre el elemento de varistor del mismo. En algunas realizaciones, el elemento aislante elastomerico se forma de caucho de silicona. De acuerdo con algunas realizaciones, por lo menos uno del primer, segundo y tercer SPD incluye un tubo de descarga de gas (GDT) capturado y conectado de forma electrica entre el elemento de varistor y uno del primer y segundo electrodos.

En algunas realizaciones, por lo menos uno del primer, segundo y tercer SPDs incluye un tubo de descarga de gas (GDT) capturado y conectado de forma electrica entre el elemento de varistor y uno del primer y segundo electrodos.

De acuerdo con algunas realizaciones, la unidad de proteccion contra sobrevoltaje incluye adicionalmente un terminal neutro para conectar una llnea neutra a la unidad de proteccion contra sobrevoltaje, el terminal neutro se

conecta de forma electrica a la carcasa de metal del segundo SPD, y el modulo de proteccion contra sobretension

no se conecta de forma electrica entre la carcasa de metal del segundo SPD y el terminal neutro.

En algunas realizaciones, las carcasas de metal del primer, segundo y tercer SPDs son carcasas de metal individuales, discretas que se disponen en relacion de superposicion y se atornillan entre si mediante una pluralidad de tornillos.

De acuerdo con algunas realizaciones, cada uno del primer, segundo y tercer SPDs incluye una cubierta que cubre la cavidad de carcasa del mismo, y las cubiertas se aseguran a las carcasas de metal mediante por lo menos un tornillo.

La unidad de proteccion contra sobrevoltaje puede incluir un elemento de carcasa de SPD unitario de metal, en el que las carcasas de metal del primer, segundo y tercer SPDs son cada una partes integrales del elemento de

carcasa de SPD unitario y las cavidades de carcasa se definen en el mismo.

La unidad de proteccion contra sobrevoltaje puede incluir adicionalmente cuarto, quinto y sexto SPDs cada uno dispuesto en la cavidad interna. Cada uno del cuarto, quinto y sexto SPDs incluye: un primer electrodo en la forma de una carcasa de metal que define una cavidad de carcasa; un segundo electrodo dispuesto dentro de la cavidad de carcasa; y un elemento de varistor capturado entre y conectado de forma electrica con cada uno del primer y segundo electrodos, en el que el elemento de varistor se forma de un material de varistor. El primer terminal de llnea tambien se conecta de forma electrica al segundo electrodo del cuarto SPD. El segundo terminal de llnea tambien se

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conecta de forma electrica al segundo electrodo del quinto SPD. El tercer terminal de ilnea tambien se conecta de forma electrica al segundo electrodo del sexto SPD. En algunas realizaciones, el primer terminal de llnea se conecta de forma electrica a los segundos electrodos del primer y cuarto SPDs mediante un primer soporte de puente de metal, el segundo terminal de llnea se conecta de forma electrica a los segundos electrodos del segundo y quinto SPDs mediante un segundo soporte de puente de metal, y el tercer terminal de llnea se conecta de forma electrica a los segundos electrodos del tercer y sexto SPDs mediante un tercer soporte de puente de metal.

De acuerdo con algunas realizaciones, las cavidades de carcasa son cillndricas en forma, y los perfiles externos de las carcasas de metal son sustancialmente cuadradas en forma.

De acuerdo con algunas realizaciones, la caja de unidad incluye una ranura de riel de DIN definida all!, la caja de unidad se configura para montar la unidad de proteccion contra sobrevoltaje sobre un riel de DIN, y la unidad de proteccion contra sobrevoltaje es compatible con el estandar de DIN.

La unidad de proteccion contra sobrevoltaje puede incluir adicionalmente un modulo de proteccion contra sobretension conectado de forma electrica entre la carcasa de metal del segundo SPD y el terminal de PE. En algunas realizaciones, el modulo de proteccion contra sobretension incluye un tubo de descarga de gas. En algunas realizaciones, la unidad de proteccion contra sobrevoltaje incluye adicionalmente un terminal neutro para conectar una llnea neutra a la unidad de proteccion contra sobrevoltaje, el terminal neutro se conecta de forma electrica a la carcasa de metal del segundo SPD, y el modulo de proteccion contra sobretension no se conecta de forma electrica entre la carcasa de metal del segundo SPD y el terminal neutro.

De acuerdo con algunas realizaciones, las carcasas de metal del primer y segundo SDPs son carcasas de metal individuales, discretas que se disponen en relacion de superposicion y se atornillan entre si mediante por lo menos un tornillo.

De acuerdo con algunas realizaciones, cada uno del primer y segundo SPD incluye una cubierta que cubre la cavidad de carcasa de la misma, y las cubiertas se aseguran a las carcasas de metal mediante por lo menos un tornillo.

La unidad de proteccion contra sobrevoltaje puede incluir un elemento de carcasa de SPD unitario de metal, en el que las carcasas de metal del primer y segundo SDPs son cada una partes integrales del elemento de carcasa de SPD unitario y las cavidades de carcasa se definen en el mismo.

La unidad de proteccion contra sobrevoltaje puede incluir adicionalmente tercer y cuarto SPDs cada uno dispuesto en la cavidad interna. Cada uno del primer y segundo SPD incluye: un primer electrodo en la forma de una carcasa de metal que define una cavidad de carcasa; un segundo electrodo dispuesto dentro de la cavidad de carcasa; y un elemento de varistor capturado entre y conectado de forma electrica con cada uno del primer y segundo electrodos, en el que el elemento de varistor se forma de un material de varistor. El primer terminal de llnea tambien se conecta de forma electrica al segundo electrodo del tercer SPD. El segundo terminal de llnea tambien se conecta de forma electrica al segundo electrodo del cuarto SPD. En algunas realizaciones, el primer terminal de llnea se conecta de forma electrica a los segundos electrodos del primer y tercer SPDs mediante un primer soporte de puente de metal, y el segundo terminal de llnea se conecta de forma electrica a los segundos electrodos del segundo y cuarto SPDs mediante un segundo soporte de puente de metal.

De acuerdo con algunas realizaciones, las cavidades de carcasa son cillndricas en forma, y los perfiles externos de las carcasas de metal son sustancialmente cuadradas en forma.

En algunas realizaciones, cada uno del primer y segundo SPD incluye un elemento aislante elastomerico que alsla de forma electrica el primer electrodo del segundo electrodo y que polariza el primer y segundo electrodos para aplicar una carga compresiva sobre el elemento de varistor del mismo. Los elementos aislantes elastomericos se puede formar de caucho de silicona.

De acuerdo con algunas realizaciones, la caja de unidad incluye una ranura de riel de DIN definida all!, la caja de unidad se configura para montar la unidad de proteccion contra sobrevoltaje sobre un riel de DIN, y la unidad de proteccion contra sobrevoltaje es compatible con el estandar de DIN.

De acuerdo con algunas realizaciones, por lo menos uno del primer y segundo SDPs incluye un tubo de descarga de gas (GDT) capturado y conectado de forma electrica entre el elemento de varistor y uno del primer y segundo electrodos.

De acuerdo con realizaciones de la invencion, una unidad de proteccion contra sobrevoltaje incluye una caja de unidad que define una cavidad de caja y tiene una ranura de riel de DIN, y primer y segundo dispositivos de proteccion contra sobretension (SPDs) cada uno se dispone en la cavidad de caja. Cada uno del primer y segundo

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SPD incluye: un primer electrodo en la forma de una carcasa de metal que define una cavidad de carcasa; un segundo electrodo dispuesto dentro de la cavidad de carcasa; y un elemento de varistor formado de un material de varistor, en el que el elemento de varistor se captura entre y conecta de forma electrica con cada uno del primer y segundo electrodos. La caja de unidad se configura para montar la unidad de protection contra sobrevoltaje sobre un riel de DIN y es compatible con el estandar de DIN.

De acuerdo con realizaciones de la invention, un ensamble de dispositivo de proteccion contra sobretension modular incluye: un elemento de carcasa de metal, unitario que incluye seis cavidades de carcasa definidas all!, en las que tres de las cavidades de carcasa se abren en un primer lado del elemento de carcasa y las otras tres cavidades de carcasa se abren a un lado opuesto del elemento de carcasa; seis elementos de electrodo cada uno dispuesto en una respectiva de las cavidades de carcasa; y seis elementos de varistor cada uno dispuesto en una respectiva de las cavidades de carcasa y capturadas entre y conectadas de forma electrica con cada uno del elemento de carcasa y el electrodo en dicha cavidad de carcasa respectiva, en el que los elementos de varistor se forman de un material de varistor. En algunas realizaciones, el elemento de carcasa es monolltica.

De acuerdo con realizaciones de la invencion, un dispositivo de proteccion contra sobretension modular incluye un primer electrodo, a segundo electrodo, un elemento de varistor y un tubo de descarga de gas (GDT). El elemento de varistor se captura entre y conectado de forma electrica con cada uno del primer y segundo electrodos. El elemento de varistor se forma de un material de varistor. El GDT se captura y conecta de forma electrica entre el elemento de varistor y uno del primer y segundo electrodos.

En algunas realizaciones, el dispositivo de proteccion contra sobretension incluye un segundo GDT capturado y conectado de forma electrica entre el primer GDT y el uno del primer y segundo electrodos. En algunas realizaciones, el dispositivo de proteccion contra sobretension de modulo incluye un elemento aislante elastomerico que alsla de forma electrica el primer electrodo desde el segundo electrodo y que polariza el primer y segundo electrodos para aplicar una carga compresiva sobre el elemento de varistor y el GDT.

El dispositivo de proteccion contra sobretension modular puede incluir adicionalmente un elemento moldeable, electricamente conductor, en el que el elemento maleable es sensible al calor en el dispositivo de proteccion contra sobretension modular para fundir y formar una ruta de flujo de corriente de cortocircuito a traves del elemento maleable, entre el primer y segundo electrodos y derivar el elemento de varistor y el GDT. En algunas realizaciones, el dispositivo de proteccion contra sobretension modular incluye adicionalmente un mecanismo integral a prueba de fallos operativo para corto circuito electricamente del primer y segundo elementos de electrodo alrededor del elemento de varistor al fusionar la primera y segunda superficies de metal en el dispositivo de proteccion contra sobrevoltaje a una otra utilizando un arco electrico. En algunas realizaciones, el dispositivo de proteccion contra sobretension modular incluye un elemento aislante elastomerico que alsla de forma electrica el primer electrodo del segundo electrodo y que polariza el primer y segundo electrodos para aplicar una carga compresiva sobre el elemento de varistor y el GDT.

El dispositivo de proteccion contra sobretension modular puede incluir adicionalmente un mecanismo integral a prueba de fallos operativo para corto circuito electricamente del primer y segundo elementos de electrodo alrededor del elemento de varistor al fusionar la primera y segunda superficies de metal en el dispositivo de proteccion contra sobrevoltaje a una otra utilizando un arco electrico. En algunas realizaciones, la primera y segunda superficies de metal se separan por un espacio, el dispositivo de proteccion contra sobrevoltaje incluye adicionalmente un elemento separador que alsla de forma electrica la primera y segunda superficies de metal desde otra, y el arco electrico desintegra el elemento separador y se extiende a traves del espacio para fusionar la primera y segunda superficies de metal. De acuerdo con algunas realizaciones, el dispositivo de proteccion contra sobretension modular incluye un elemento aislante elastomerico que alsla de forma electrica el primer electrodo del segundo electrodo y que polariza el primer y segundo electrodos para aplicar una carga compresiva sobre el elemento de varistor y el GDT.

El dispositivo de proteccion contra sobretension modular puede incluir un elemento aislante elastomerico que alsla de forma electrica el primer electrodo del segundo electrodo y que polariza el primer y segundo electrodos para aplicar una carga compresiva sobre el elemento de varistor y el GDT. En algunas realizaciones, los elementos aislantes elastomericos se forman de caucho de silicona.

El dispositivo de proteccion contra sobretension modular puede incluir adicionalmente: un elemento moldeable, electricamente conductor, en el que el elemento maleable es sensible al calor en el dispositivo de proteccion contra sobretension modular para fundir y formar una ruta de flujo de corriente de cortocircuito a traves del elemento maleable, entre el primer y segundo electrodos y derivar el elemento de varistor y el GDT; un mecanismo integral a prueba de fallos operativo para corto circuito electricamente del primer y segundo elementos de electrodo alrededor el elemento de varistor al fusionar la primera y segunda superficies de metal en el dispositivo de proteccion contra sobrevoltaje a una otra utilizando un arco electrico, en el que: la primera y segunda superficies de metal se separan por un espacio; el dispositivo de proteccion contra sobrevoltaje incluye adicionalmente un elemento separador que alsla de forma electrica la primera y segunda superficies de metal de otra; y el arco electrico desintegra el elemento

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separador y se extiende a traves del espacio para fusionar la primera y segunda superficies de metal; y un elemento aislante elastomerico que alsla de forma electrica el primer electrodo del segundo electrodo y que polariza el primer y segundo electrodos para aplicar una carga compresiva sobre el elemento de varistor y el GDT. El dispositivo de proteccion contra sobretension modular puede incluir adicionalmente un segundo GDT capturado y conectado de forma electrica entre el primer GDT y uno del primer y segundo electrodos.

De acuerdo con realizaciones de la invencion, un dispositivo de proteccion contra sobretension modular incluye: un primer electrodo en la forma de una carcasa de metal que define una cavidad de carcasa; un segundo electrodo dispuesto dentro de la cavidad de carcasa; un elemento de varistor capturado entre y conectado de forma electrica con cada uno del primer y segundo electrodos, en el que el elemento de varistor se forma de un material de varistor; y un elemento aislante elastomerico que alsla de forma electrica el primer electrodo del segundo electrodo y que polariza el primer y segundo electrodos para aplicar una carga compresiva sobre el elemento de varistor.

En algunas realizaciones, los elementos aislantes elastomericos se forman de caucho de silicona. El dispositivo de proteccion contra sobretension modular puede incluir adicionalmente un elemento moldeable, electricamente conductor, en el que el elemento maleable es sensible al calor en el dispositivo de proteccion contra sobretension modular para fundir y formar a ruta de flujo de corriente de cortocircuito a traves el elemento maleable, entre el primer y segundo electrodos y derivar el elemento de varistor. El dispositivo de proteccion contra sobretension modular puede incluir adicionalmente un mecanismo integral a prueba de fallos operativo para corto circuito electricamente del primer y segundo elementos de electrodo alrededor del elemento de varistor al fusionar la primera y segunda superficies de metal en el dispositivo de proteccion contra sobrevoltaje a una otra utilizando un arco electrico.

El dispositivo de proteccion contra sobretension modular puede incluir adicionalmente un mecanismo integral a prueba de fallos operativo para corto circuito electricamente del primer y segundo elementos de electrodo alrededor del elemento de varistor al fusionar la primera y segunda superficies de metal en el dispositivo de proteccion contra sobrevoltaje a una otra utilizando un arco electrico. En algunas realizaciones, la primera y segunda superficies de metal se separan por un espacio, el dispositivo de proteccion contra sobrevoltaje incluye adicionalmente un elemento separador que alsla de forma electrica la primera y segunda superficies de metal de otra, y el arco electrico desintegra el elemento separador y se extiende a traves del espacio para fusionar la primera y segunda superficies de metal.

Las caracterlsticas, ventajes y detalles adicionales de la presente invencion se apreciaran por aquellos de experiencia comun en la tecnica a partir de la lectura de las figuras y la descripcion detallada de las realizaciones preferidas que siguen, dicha descripcion es solo ilustrativa de la presente invencion.

Breve descripcion de los dibujos

Los dibujos acompanantes, que forman una parte de la especificacion, ilustran realizaciones de la presente invencion.

La Figura 1 es una vista en perspectiva, posterior de una unidad de proteccion contra sobrevoltaje de acuerdo con realizaciones de la presente invencion montada sobre un riel de DIN.

La Figura 2 es una vista en perspectiva inferior de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 1.

La Figura 3 es una vista en perspectiva, posterior de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 1 con una cubierta retirada de la misma.

La Figura 4 es una vista en perspectiva, posterior de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 1 con una caja retirada de la misma.

La Figura 5 es una vista en perspectiva delantera superior de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 1 con la caja retirada de la misma.

La Figura 6 es una vista de plano superior de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 1 con la caja retirada de la misma.

La Figura 7 es una vista en perspectiva delantera superior, superior, fragmentaria de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 1 con la caja retirada de la misma.

La Figura 8 es una vista en perspectiva posterior, superior, fragmentaria, en explosion de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 1.

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La Figura 9 es una vista en seccion transversal fragmentaria de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 1 tomada a lo largo de la linea 9-9 de la Figura 6.

La Figura 10 es una vista en seccion transversal fragmentaria de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 1 tomada a lo largo de la linea 10-10 de la Figura 6.

La Figura 11 es una vista en seccion transversal fragmentaria de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 1 tomada a lo largo de la linea 11-11 de la Figura 6.

La Figura 12 es una vista en perspectiva, fragmentaria, en explosion de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 1.

La Figura 13 es un diagrama de circuito electrico esquematico que representa un circuito electrico que incluye la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 1.

La Figura 14 es una vista en perspectiva, posterior superior de una unidad de proteccion contra sobrevoltaje de acuerdo con realizaciones adicionales de la presente invencion.

La Figura 15 es una vista en perspectiva inferior de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 14.

La Figura 16 es una vista en perspectiva, posterior superior de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 14 con una cubierta retirada de la misma.

La Figura 17 es una vista en perspectiva, posterior superior de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 14 con una caja retirada de la misma.

La Figura 18 es una vista en perspectiva delantera superior de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 14 con la caja retirada de la misma.

La Figura 19 es una vista en perspectiva, fragmentaria, en explosion de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 14.

La Figura 20 es una vista en perspectiva delantera, inferior de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 14 con la caja retirada de la misma.

La Figura 21 es una vista de plano inferior de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 14 con la caja retirada de la misma.

La Figura 22 es una vista de plano superior de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 14 con la caja retirada de la misma.

La Figura 23 es una vista en seccion transversal fragmentaria de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 14 tomada a lo largo de la linea 23-23 de la Figura 22.

La Figura 24 es una vista en seccion transversal fragmentaria de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 1 tomada a lo largo de la linea 24-24 de la Figura 22.

La Figura 25 es una vista en perspectiva, fragmentaria, en explosion de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 14.

La Figura 26 es una vista en seccion transversal fragmentaria de la unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Figura 1 tomada a lo largo de la linea 26-26 de la Figura 25.

La Figura 27 es una vista en perspectiva superior, en explosion de un dispositivo de proteccion contra sobretension de acuerdo con realizaciones adicionales de la presente invencion.

La Figura 28 es una vista en seccion transversal del dispositivo de proteccion contra sobretension de la Figura 27 tomada a lo largo de la linea 28-28 de la Figura 27.

La Figura 29 es una vista en perspectiva superior de un dispositivo de proteccion contra sobretension de acuerdo con realizaciones adicionales de la invencion.

La Figura 30 es una vista en perspectiva, en explosion del dispositivo de proteccion contra sobretension de la Figura 29.

La Figura 31 es una vista en seccion transversal del dispositivo de proteccion contra sobretension de la Figura 29 tomada a lo largo de la llnea 31-31 de la Figura 29.

5 La Figura 32 es una vista en perspectiva superior de un dispositivo de proteccion contra sobretension de acuerdo con realizaciones adicionales de la invencion.

La Figura 33 es una vista en perspectiva, en explosion del dispositivo de proteccion contra sobretension de la Figura 32.

La Figura 34 es una vista en seccion transversal del dispositivo de proteccion contra sobretension de la Figura 32 10 tomada a lo largo de la llnea 34-34 de la Figura 32.

Description detallada de las realizaciones de la invencion

La presente invencion se describira ahora mas completamente en lo sucesivo con referencia a los dibujos acompanantes, en los que se muestran realizaciones ilustrativas de la invencion. En los dibujos, los tamanos relativos de las regiones o caracterlsticas pueden estar exagerados para mayor claridad. Sin embargo, esta 15 invencion puede, ser realizada de muchas formas diferentes y no se debe interpretar como limitada a las realizaciones establecidas aqul; mas bien, estas realizaciones se proporcionan para que esta descripcion sea minuciosa y completa, y transmita completamente el alcance de la invencion a aquellos expertos en la tecnica.

Se entendera que cuando un elemento se refiere como que se "acopla" o "conecta" a otro elemento, se puede acoplar o conectar directamente a otro elemento o elementos que intervienen que tambien pueden estar presentes. 20 Por el contrario, cuando un elemento se refiere como que se "acopla directamente " o "conecta directamente " a otro elemento, no existen elementos intermedios presentes. Los numeros iguales se refieren a elementos similares.

Adicionalmente, los terminos espaciales relativos, tales como "bajo", "abajo", "inferior", "sobre", "superior" y similares, se pueden utilizar aqul para facilidad de descripcion para describir un elemento o relation caracterlstica para otro elemento(s) o caracterlstica(s) como se ilustra en las Figuras Se entendera que los terminos relativos 25 espacialmente pretenden abarcar diferentes orientaciones del dispositivo en uso u operation ademas de la orientation representada en las Figuras Por ejemplo, si el dispositivo en las figuras se gira sobre elementos descritos como "bajo" o "por debajo" de otros elementos o caracterlsticas luego se orientarlan "sobre" los otros elementos o caracterlsticas. Por lo tanto el termino de ejemplo "bajo" puede abarcar tanto una orientacion de sobre como de bajo. El dispositivo puede estar orientado de otra manera (rotado 90 grados o en otras orientaciones) y los descriptores 30 relativos espacialmente utilizados aqul se interpretan de acuerdo con lo anterior.

Las funciones o construcciones bien conocidas no se pueden describir en detalle por razones de brevedad y/o claridad.

Como se utiliza aqul la expresion "y/o" incluye cualquiera y todas las combinaciones de uno o mas de los elementos enumerados asociados.

35 La terminologla utilizada aqul es para el proposito de solo describir realizaciones particulares y no se pretende que sean limitativos de la invencion. Como se utiliza aqul, las formas singulares "un", "una" y "el" estan destinadas a incluir las formas plurales, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Se debe entender adicionalmente que los terminos "comprende" y/o "que comprende", cuando se utilizan en esta especificacion, especifican la presencia de caracterlsticas, enteros, etapas, operaciones, elementos y/o componentes establecidos, 40 pero no excluye la presencia o adicion de una o mas de otras caracterlsticas, enteros, etapas, operaciones, elementos, componentes, y/o grupos de los mismos.

A menos que se defina lo contrario, todos los terminos (que incluyen terminos tecnicos y cientlficos) utilizados aqul tienen el mismo significado que se entiende comunmente por un experto comun en la tecnica a la que pertenece esta invencion. Se entendera adicionalmente que los terminos, tales como aquellos definidos en los diccionarios 45 utilizados comunmente, se deberlan interpretar como que tienen un significado que es consistente con su significado en el contexto de la tecnica pertinente y no seran interpretados en un sentido idealizado o demasiado formal a menos que se definan expresamente aqul.

Como se utiliza aqul, "monolltico" significa un objeto que es una pieza unica, unitaria formada o compuesta de un material sin uniones ni costuras.

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Como se utiliza aqul, el termino "oblea" significa un sustrato que tiene un grosor que es relativamente pequeno en comparacion con sus dimensiones de diametro, longitud o ancho.

Con referencia a las Figuras 1-12, una unidad de proteccion contra sobrevoltaje de acuerdo con realizaciones de la presente invencion se muestra all! y se designa 100. De acuerdo con algunas realizaciones y como se muestra, la unidad 100 se configura, tiene tamano y forma para montarse sobre un riel 10 de soporte (por ejemplo, riel 10 de DIN mostrado en la Figura 1) y es compatible con los requisitos o estandares DIN aplicables correspondientes.

La unidad 100 de proteccion contra sobrevoltaje incluye un montaje de carcasa modular o caja 110 de unidad, un submontaje 119 de SPD, tres terminales TL1, TL2, TL3 de llnea de transmision de potencia, un terminal de llnea neutro TN, un terminal a tierra protegido (PE) o enterrado TPE, y modulo 170 de proteccion contra sobretension de PE (por ejemplo, un tubo de descarga de gas (GDT)). El submontaje 119 de SPD incluye tres modulos 111, 112, y 113 de dispositivo de sobrevoltaje o de proteccion contra sobretension (SPD). Estos y componentes adicionales de la unidad 100 se describen adelante en mas detalle.

De acuerdo con algunas realizaciones y como se muestra, el riel 10 es un riel de DIN. Es decir, el riel 10 es un riel que tiene un tamano y se configura para cumplir con las especificaciones de DIN para rieles para montar equipo electrico modular.

El riel de DIN 10 tiene una pared 12 posterior y rebordes 14 longitudinales, integrales que se extienden hacia afuera desde la pared 12 posterior . Cada reborde 14 incluye una pared 14A que se extiende hacia delante y una pared 14B que se extiende hacia afuera. Las paredes 12, 14 forman un canal 13 central, delantero que se extiende longitudinalmente y un canal 15 de borde, posterior que se extiende longitudinalmente opuesto. Se pueden proporcionar agujeros 16 de montaje que se extienden completamente a traves de la pared 12 y para recibir elementos de fijacion (por ejemplo, elementos de fijacion roscados o remaches) para asegurar el riel 10 a una estructura de soporte (por ejemplo, una pared o panel). El riel de DIN 10 define un plano P-P de riel de DIN y tiene un eje longitudinal R-R que se extiende en el plano P-P. Los rieles de DIN de este tipo se pueden mencionar como rieles de soporte de “sobrero de copa”.

De acuerdo con algunas realizaciones, el riel 10 es un riel de DIN de 35 mm (ancho). De acuerdo con algunas realizaciones, el riel 10 se forma de metal y/o un compuesto o material plastico.

La caja 110 de unidad incluye una parte 102A de base y una parte 102B de cubierta. Las partes 102A, 102B se pueden asegurar como se muestra en las Figuras 1 y 2 utilizando elementos 102E de fijacion, caracterlsticas 102F de interbloqueo o enganche integral, y/o adhesivo. Cuando se combinan, las partes 102A, 102B definen una cavidad o camara 102C interna cerrada en el que estan contenidos los componentes electricos. Las paredes 102D de localizador integral se colocan en la cavidad 102C para localizar y estabilizar positivamente los componentes electricos. Los puertos 104 de cable se definen en lados opuestos de la parte 102A de carcasa. Las aberturas 105 de ajuste de terminales estan en lados opuestos de la parte 102B de carcasa. De acuerdo con algunas realizaciones, las partes de carcasa 102A, 102B se forman de un material polimerico electricamente aislante.

Se define un canal 106 receptor de riel de DIN en el panel posterior de la parte 102A de base. Las caracterlsticas 106A de gancho de riel integral se situan en un lado del canal 106 y los mecanismos 108 de enganche de riel DIN cargado con resorte se montan en el otro lado del canal 106. Las caracterlsticas y componentes 106, 106A y 108 estan dimensionados y configurados para de forma segura y liberable montar la unidad 100 en un riel 10 de DIN estandar como se conoce bien en la tecnica.

De acuerdo con algunas realizaciones, las dimensiones externas de la caja 110 de unidad definen las dimensiones externas de la unidad 100. En algunas realizaciones, las dimensiones maximas de la unidad 100 son compatibles con por lo menos uno de los siguientes estandares DIN: DIN 43 880 (diciembre 1988). En algunas realizaciones, las dimensiones maximas de la unidad 100 son compatibles con cada uno de estos estandares. De acuerdo con algunas realizaciones, la profundidad o altura H1 (Figura 2) de la unidad 100 es menor de o igual a 100 mm y el ancho W1 (Figura 2) de la unidad 100 es menor de o igual a 100 mm (donde la altura H1 es la dimension que se extiende ortogonal a y alejandose del plano PP del riel 10 de DIN, y el ancho W1 es la dimension que se extiende perpendicular al eje longitudinal R-R del riel 10 de DIN y paralelo al plano P-P. Cuando la unidad 100 se monta en el riel 10 como se muestra y describe aqul).

De acuerdo con algunas realizaciones y como se muestra, el modulo 170 de proteccion contra sobretension de PE es un tubo de descarga de gas (GDT) y se mencionara en adelante como el gDt 170. El GDT 170 incluye un cuerpo 170A y terminales 170B y 170C electricos opuestos. En algunas realizaciones, el modulo 170 de proteccion contra sobretension de PE es un dispositivo de separacion de chispa.

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Los SPD 111, 112, 113 se pueden construir de forma sustancialmente identica o pueden ser diferentes unos de otros. En la realizacion ilustrada, los tres SPD 111, 112, 113 son sustancialmente los mismos y por lo tanto solo el SPD 113 se describira en detalle, se apreciara que esta descripcion se aplica igualmente a los otros SPD.

El SPD 113 incluye un primer electrodo o carcasa 120, un segundo electrodo 130 en forma de piston, un elemento de varistor (aqul, "la oblea de varistor") 138 entre la carcasa 120 y el electrodo 130, una cubierta 126, un elemento 140 aislante elastomerico, electricamente aislante, un elemento 136 maleable, tornillos 146 cortos, y tornillos 148 largos.

La carcasa 120 tiene una pared 122 de electrodo de extremo y una pared 123 lateral cillndrica que se extiende de la pared 122 de electrodo. La pared 123 lateral y la pared 122 de electrodo forman una camara o cavidad 125 cillndrica que se comunica con una abertura 127. La carcasa 120 es en general cuadrada en seccion transversal con esquinas redondeadas. Cuatro agujeros 124 roscados se extienden axialmente a traves de la carcasa 120 cada uno en una esquina correspondiente de la carcasa. La pared 122 de electrodo tiene una superficie 122A de contacto sustancialmente plana, que mira hacia adentro. De acuerdo con algunas realizaciones, la carcasa 120 se forma de aluminio. Sin embargo, se puede utilizar cualquier metal electricamente conductor adecuado. De acuerdo con algunas realizaciones, la carcasa 120 es unitaria y, en algunas realizaciones, monolltica.

El electrodo 130 tiene una cabeza 132 dispuesta en la cavidad 125 y un eje 134 integral que se proyecta hacia afuera a traves de la abertura 127. La oblea 138 de varistor se dispone en la cavidad 125 entre y en contacto con cada una de la pared 122 de electrodo y la cabeza 132.

La cabeza 132 tiene una superficie 132A de contacto inferior sustancialmente plana que se enfrenta a la superficie 122A de contacto. Un par de rebordes 133A y 133B integrales, anulares, axialmente separados se extienden radialmente hacia fuera desde el eje 134 y definen una acanaladura 133C de abertura en forma lateral, anular entre los mismos. Un agujero 134A roscado se forma en el extremo del eje 134 para recibir un tornillo 156 de acoplamiento del terminal para asegurar el terminal TL3 al electrodo 130.

De acuerdo con algunas realizaciones, el electrodo 130 se forma de aluminio y, en algunas realizaciones, la pared 123 lateral de la carcasa y el electrodo 130 ambos se forman de aluminio. Sin embargo, se puede utilizar cualquier metal electricamente conductor adecuado. De acuerdo con algunas realizaciones, el electrodo 130 es unitario y, en algunas realizaciones, monolltico.

El elemento 136 maleable anular se monta sobre el electrodo 130 en la acanaladura 133C. El elemento 136 maleable se separa de la pared 123 lateral una distancia suficiente para aislar electricamente el elemento 136 maleable de la pared 123 lateral.

El elemento 136 maleable se forma de un material electricamente conductor maleable con calor. De acuerdo con algunas realizaciones, el elemento 136 maleable se forma de metal. De acuerdo con algunas realizaciones, el elemento 136 maleable se forma de una aleacion de metal electricamente conductor. De acuerdo con algunas realizaciones, el elemento 136 maleable se forma de una aleacion de metal del grupo que consiste de aleacion de aluminio, aleacion de zinc, y/o aleacion de estano. Sin embargo, se puede utilizar cualquier metal electricamente conductor adecuado.

De acuerdo con algunas realizaciones, el elemento 136 maleable se selecciona de tal manera que su punto de fusion es mayor que una temperatura de operacion estandar maxima prescrita. La temperatura de operacion estandar maxima puede ser la mayor temperatura esperada en el elemento 136 maleable durante la operacion normal (que incluye el manejo de sobretensiones de sobrevoltaje dentro del rango disenado para la SPD), pero no durante la operacion que, si no se controla, darla lugar a la fuga termica. De acuerdo con algunas realizaciones, el elemento 136 maleable se forma de un material que tiene un punto de fusion en el rango de aproximadamente 80 a 160° C y, de acuerdo con algunas realizaciones, en el rango de aproximadamente 80 a 120° C. De acuerdo con algunas realizaciones, el punto de fusion del elemento 136 maleable es de por lo menos 20° C menor que los puntos de fusion de la carcasa 120 y el electrodo 130 y, de acuerdo con algunas realizaciones, por lo menos 40° C menor que los puntos de fusion de esos componentes.

De acuerdo con algunas realizaciones, el elemento 136 maleable tiene una conductividad electrica en el rango de aproximadamente 0.5 x 106 Siemens/metro (S/m) a 4 x 107 S/m y, de acuerdo con algunas realizaciones, en el rango de aproximadamente 1 x 106 S/m a 3 x 106 S/m.

La oblea 138 de varistor se ha opuesto a la primera y segunda superficies de contacto, sustancialmente planas. La oblea 138 de varistor esta interpuesta entre las superficies 132A y 122A de contacto. Como se describe en mas detalle mas adelante, la cabeza 132 y la pared 122 se cargan mecanicamente contra la oblea 138 de varistor para asegurar acoplamiento firme y uniforme entre las superficies 132A y 122A y las respectivas superficies opuestas de la oblea 138 de varistor.

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De acuerdo con algunas realizaciones, la oblea 138 de varistor tiene forma de disco. Sin embargo, la oblea 138 de varistor puede tener otras formas. El grosor y el diametro de la oblea 138 de varistor dependeran de las caracterlsticas del varistor deseadas para la aplicacion particular. La oblea 138 de varistor puede incluir una oblea de material de varistor recubierta en cada lado con un recubrimiento conductor de tal manera que las superficies expuestas de los revestimientos sirven como las superficies de contacto. Los recubrimientos, por ejemplo se pueden formar de aluminio, cobre o plata.

El material de varistor puede ser cualquier material adecuado utilizado convencionalmente para varistores, a saber, un material que exhibe una caracterlstica de resistencia no lineal con voltaje aplicado. Preferiblemente, la resistencia se vuelve muy baja cuando se supera un voltaje prescrito. El material de varistor puede ser un oxido metalico dopado o carburo de silicio, por ejemplo. Los oxidos metalicos adecuados incluyen compuestos de oxido de zinc.

La cubierta 126 tiene forma sustancialmente de placa y tiene una abertura 126A central definida en la misma. La cubierta 126 es generalmente cuadrada con esquinas redondeadas. Cuatro agujeros 126B se extienden axialmente a traves de una esquina respectiva de la cubierta 126. De acuerdo con algunas realizaciones, la cubierta 126 se forma de un material electricamente conductor. En algunas realizaciones, la cubierta 126 se forma de un metal y, en algunas realizaciones, se forma de aluminio.

El elemento 140 aislante incluye un cuerpo 140A anular que define una abertura 140B central. Un reborde 140C anular superior se proyecta hacia arriba desde el cuerpo 140A inmediatamente alrededor de la apertura 140B. Un reborde 140D anular inferior se proyecta hacia abajo desde el cuerpo 140A alrededor de su borde externo.

El elemento 140 aislante se forma de un material electricamente aislante, resistente, elastomerico. De acuerdo con algunas realizaciones, el elemento 140 aislante se forma de un material que tiene una dureza en el rango de aproximadamente 60 Shore A a 85 Shore A. De acuerdo con algunas realizaciones, el elemento 140 aislante se forma de caucho. De acuerdo con algunas realizaciones, el elemento 140 aislante se forma de caucho de silicona. Los materiales adecuados para el elemento 140 aislante pueden incluir caucho de silicona KE-5612G o KE-5606 disponible de Shin-Etsu Chemical Co. Ltd. De acuerdo con algunas realizaciones, el cuerpo 140A tiene un grosor H4 instalado (comprimido axialmente) (Figura 11) en el rango de aproximadamente 1 mm a 8 mm.

Cuando se monta el SPD 113, el elemento 140 aislante es capturado entre la cubierta 126 y el electrodo superior del reborde 133A y se comprime axialmente (es decir, cargado axialmente y deformado elasticamente desde su estado relajado) de tal manera que el elemento 140 aislante sirve como un elemento de polarizacion y se aplica una presion axial persistente o carga al electrodo 130 y la cubierta 126. El elemento 140 aislante tambien sirve para aislar electricamente la carcasa 120 desde el electrodo 130. El elemento 140 aislante comprimido tambien puede formar un sello para restringir o evitar subproductos de eventos de sobrevoltaje, tales como gases calientes y fragmentos de la oblea 138 que se escapan del SPD 113 a traves de la abertura 127 de carcasa.

El SPD 113 se puede ensamblar de la siguiente manera. La oblea 138 de varistor se coloca en la cavidad 125 de tal manera que la superficie de la oblea de frente se acopla a la superficie 122A de contacto. El elemento 136 maleable se monta en el eje 134 utilizando cualquier tecnica adecuada (por ejemplo, fundicion). El electrodo 130 se inserta en la cavidad 125 de tal manera que la superficie 132A de contacto se acopla a la superficie que mira hacia la oblea de varistor. El elemento 140 aislante se desliza por la parte 134 de eje y se coloca sobre el reborde 133A. La cubierta 126 se coloca sobre la abertura 127 de tal manera que el reborde 133A del electrodo superior se recibe en la abertura 126A de la cubierta. Los tornillos 146, 148 se insertan a traves y dentro de los agujeros 126B y 124 roscados y se aprietan para fijar la cubierta 126 contra la carcasa 120. El elemento 140 aislante de ese modo se comprime elasticamente o deforma axialmente. El elemento 140 aislante comprimido ejerce una carga axial contra la cubierta 126 y la cabeza 132. De esta manera, la oblea 138 de varistor esta intercalada (fijada) entre la cabeza 132 y la pared 122 del electrodo. La cabeza 132 de electrodo y la pared 122 del electrodo se polarizan o cargan persistentemente contra la oblea 138 de varistor por el elemento 140 aislante para asegurar acoplamiento firme y uniforme entre las superficies de las obleas y las superficies.

Los SPD 111 y 112 se montan de igual manera. Sin embargo, cada uno de los SPD 111, 112, 113 comparte un tornillo 148 largo con un SPD 111, 112, 113 adyacentes, y el SPD 112 solo utiliza tornillos 148 largos compartidos. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 10, dos tornillos 148 largos se extienden a traves de los agujeros 126B de tornillo de la cubierta del SPD 111, los agujeros 124 de tornillos de cubierta del SPD 111, los agujeros 126B de tornillos de cubierta del SPD 112, y los agujeros 124 de tornillos de cubierta del SPD 112. Por lo tanto, en el montaje de los SPD 111, 112, 113, tambien se monta el submontaje 119 del SPD.

Mas aun, cada SPD 111, 112, 113 en el submontaje 119 de SPD lateralmente se superposiciona (es decir, se superpone a lo largo de o en paralelo al eje longitudinal R-R del riel) y se acopla con el sPd adyacente (s) 111, 112, 113. Es decir, las carcasas de los SPD 111 y 113 cada uno se acopla a la cubierta 126 del SPD 112. De esta manera, se proporciona contacto electricamente y continuidad entre y a traves de la carcasa 120 del SPD 112.

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Con referenda a la Figura 4, cada uno de los terminales TL1, TL2, TL3, TN, TPE incluye un soporte 150 de base electricamente conductor que tiene partes 152A y 152B de conector separadas. Cada parte 152A y 152B de conector se proporciona con un elemento 153 conductor de fijacion anular, electricamente conductor de metal y los tornillos 154 de sujecion asociados para formar respectivos conectores 155A y 155B liberables. Los conectores 155A, 155B estan cada uno alineados con un puerto 104 del cable correspondiente de la base 102A de carcasa para recibir un extremo terminal de un cable a traves del mismo. Las cabezas de los tornillos 154 de sujecion estan alineadas con cada uno y accesibles a traves de una abertura 105 de accionamiento correspondiente en la cubierta 102B de carcasa. Los conectores 155A, 155B de cada terminal TL1, TL2, TL3, TN, TPE se alinean con cada uno y son accesibles a traves de un puerto 104 de cable correspondiente. Como se apreciara por los expertos en la tecnica, el extremo del cable se puede insertar en cada conector 155A, 155B y asegurar en el mismo al apretar el tornillo 154 de fijacion correspondiente y comprimir con fuerza el extremo del cable entre el elemento 153 de fijacion y la parte 152A, 152B de conector. El extremo del cable se puede liberar del conector 155A, 155B al aflojar el tornillo 154 de fijacion.

El terminal TL1 de llnea externo se conecta mecanica y electricamente al SPD 111 por un tornillo 156 de acoplamiento de terminal que se extiende a traves de su soporte 150 de base terminal y se atornilla en el agujero 134A roscado del electrodo 130 del SPD 111. Un separador 158 de metal (por ejemplo, formado de aluminio) se dispone entre el soporte 150 y el electrodo 130 para asegurar que suficiente distancia de fuga se proporcione entre el soporte 150 y la carcasa 120 del SPD 111. El terminal TL3 de llnea externo igualmente se conecta mecanica y electricamente al SPD 113 por un tornillo 156 de acoplamiento de terminal que se extiende a traves de su soporte 150 de base terminal y se atornilla en el agujero 134A roscado del electrodo 130 del SPD 113 con un separador 158 de metal interpuesto entre ellos.

El terminal TL2 de llnea medio se conecta mecanica y electricamente al SPD 112 por un tornillo 156 de acoplamiento de terminal, un soporte 160 de acoplamiento electricamente conductor, de metal, y un tornillo 160A de acoplamiento de soporte. El tornillo 156 de acoplamiento de terminal se extiende a traves del soporte 150 de base de terminal y en el extremo proximo del soporte 160 de acoplamiento. El tornillo 160A de acoplamiento de soporte se extiende a traves del extremo distal del soporte 160 y se atornilla en el agujero 134A roscado del electrodo 130 del SPD 112.

Una capa 160B electricamente aislante o dielectrica se interpone entre el soporte 160 de acoplamiento y el SPD 112 para asegurar que se mantenga la suficiente distancia de fuga entre el soporte 160 de acoplamiento y la carcasa 120. El tornillo 160A y el extremo del electrodo 130 se extienden a traves un agujero en la capa 160B de aislamiento. La capa 160B de aislamiento puede estar formada de cualquier material adecuado. De acuerdo con algunas realizaciones, la capa 160B de aislamiento se forma de un material polimerico. De acuerdo con algunas realizaciones, la capa 160B de aislamiento es una capa de polipropileno. El material de polipropileno adecuado puede incluir material de lamina de propileno ignlfugo GK-10 disponible de FORMEX de Addison Illinois. De acuerdo con algunas realizaciones, la capa 160B de aislamiento tiene un grosor en el rango de aproximadamente 0.15 mm a 0.35 mm.

El terminal TN neutro se conecta mecanica y electricamente al SPD 112 por un tornillo 156 de acoplamiento de terminal, un soporte 164 de acoplamiento, neutro electricamente conductor, de metal y un tornillo 164A de acoplamiento de soporte. El tornillo 156 de acoplamiento de terminal se extiende a traves del soporte 150 de base de terminal y en una parte 164A del soporte 164 de acoplamiento. El tornillo 164A de acoplamiento de soporte se extiende a traves del otro extremo del soporte 164 y se atornilla en el extremo inferior del agujero 124 roscado de montaje de terminal de la carcasa 120 del SPD 112. El soporte 164 de acoplamiento hace contacto directa y electricamente conductor con la pared inferior de la carcasa 120 del SPD 112.

El soporte 164 de acoplamiento neutro tambien incluye una parte 164D de montaje de GDT. Un terminal 170B del GDT 170 se asegura a la parte 164D por un tornillo 164C de acoplamiento. La parte 164D de soporte se dobla o separa lejos del SPD 112 para asegurar la suficiente distancia de aislamiento entre el GDT 170 y la carcasa 120.

El soporte 150 de base del terminal TPE se conecta mecanica y electricamente al terminal 170C del GDT 170 por un soporte 166 de PE y un tornillo 166A.

Con referencia la Figura 13, la unidad 100 se puede utilizar de la siguiente manera de acuerdo con metodos de la presente invencion. La Figura 13 es un diagrama de circuito de un circuito de distribution de energla de CA de tres fases que incluye la unidad 100.

La unidad 100 se monta en el riel 10 de DIN como se muestra en la Figura 1. El riel 10 de DIN se recibe en el canal 106 y asegura por los ganchos 106A y mecanismos 108 de enganche.

Los cables L1, L2 y L3 de llnea de entrada de fase se terminan en los conectores 155A de los terminales TL1, TL2 y TL3, respectivamente. Los cables L1', L2' y L3' de salida de fase se terminan en los conectores 155B de los

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terminales TL1, TL2 y TL3, respectivamente. El cable neutro N se termina en el conector 155A del terminal TN. El cable a tierra protegido PE se termina en el conector 155A del terminal TPE.

Por lo tanto las llneas L1, L2 y L3 de servicio se conectan electricamente a los electrodos 130 del SPD 111, 112 y 113, respectivamente. Normalmente, en ausencia de una condicion de sobrevoltaje en la llnea, la oblea 138 de varistor del SPD 111, 112, 113 asociado proporciona una alta resistencia electrica de tal manera que ninguna corriente significativa fluye a traves del SPD 111, 112, 113 que aparece electricamente como un circuito abierto. Cada carcasa 120 del SPD se alsla electricamente de su electrodo 130 por la oblea 138 de varistor y el elemento 140 aislante, y se alsla electricamente de los terminales TL1, TL2, TL3 por un espacio G1 espaciado. La corriente de cada una de las llneas de entrada L1, L2 y L3 de este modo fluye a traves de terminales TL1, TL2 y TL3 correspondientes hacia las llneas L1', L2' y L3' de salida, respectivamente, sin mas la redirection a traves de la unidad 100.

En el caso de una condicion de sobrevoltaje en la llnea L1, L2 y L3 con respecto al voltaje de diseno (a veces referido como "voltaje de sujecion", "voltaje de ruptura" o simplemente el "voltaje de varistor") del SPD 111, 112, 113 conectado, la resistencia de la oblea 138 de varistor disminuye rapidamente, lo que permite que la corriente fluya a traves del varistor 138 a la carcasa 120 del SPD 111, 112, 113 y cree una ruta de derivation para el flujo de corriente para proteger otros componentes del sistema electrico asociado.

La ruta de la corriente seguida por la corriente de sobretension dependera de que llnea L1, L2, L3 experimente el evento de sobrevoltaje. Si la condicion de sobrevoltaje esta sobre la llnea L2, la corriente de sobretension fluira de forma secuencial a traves del terminal TL2, el soporte 160 de acoplamiento, el electrodo 130, varistor 138 y la carcasa 120 del SPD 112, el soporte 164 neutro, el GDT 170, el soporte 172 de acoplamiento de GDT, y el terminal TPE hacia el cable de PE.

Alternativamente, si la condicion de sobrevoltaje esta sobre la llnea L1, la corriente de sobretension fluira de forma secuencial a traves del terminal TL1, el electrodo 130, el varistor 138 y la carcasa 120 del SPD 111, la carcasa 120 del SPD 112, el soporte 164 neutro, el GDT 170, el soporte 172 de acoplamiento de GDT, y el terminal TPE hacia el cable de PE.

De manera similar, si la condicion de sobrevoltaje esta sobre la llnea L3, la corriente de sobretension fluira de forma secuencial a traves del terminal TL3, el electrodo 130, el varistor 138 y la carcasa 120 del SPD 113, la carcasa 120 del SPD 112, el soporte 164 neutro, el GDT 170, el soporte 172 de acoplamiento de GDT, y el terminal TPE hacia el cable de PE.

En uso y operation, un sistema de ejemplo se puede implementar en un sistema de potencia de tres fases en el que el voltaje de llnea a llnea es de 400 V y el voltaje de llnea a neutro es de 230V. Bajo condiciones normales no existe diferencia de voltaje entre el neutro y el a tierra protegido (PE). Como se ilustra, cada uno de los SPD 111, 112, 113 se pueden conectar entre los respectivos L1, L2 y L3, y el neutro (N). Un voltaje de operacion tlpico de un SPD 111, 112, 113 en el presente ejemplo puede ser de aproximadamente 300 V. En este sentido, el SPD 111, 112, 113 cada uno se realizaran como un aislante y por lo tanto no conduciran la corriente durante las condiciones de operacion normales. En algunas realizaciones, el voltaje de operacion del SPD 111, 112, 113 es suficientemente mas alto que el voltaje normal de llnea a neutro para asegurar que el SPD seguira llevando a cabo como un aislante incluso en casos en los que el voltaje del sistema se incrementa debido a condiciones de sobrevoltaje que pueden surgir como resultado de problemas por una perdida del sistema de energla neutral u otras.

En el caso de una corriente de sobretension en, por ejemplo, L1, la protection de los dispositivos de carga del sistema de potencia puede requerir proporcionar una ruta de corriente a tierra para el exceso de corriente de la corriente de sobretension. La corriente de sobretension puede generar una sobrevoltaje transitorio entre L1 y PE, que puede superar el aislamiento del tubo 170 de descarga de gas (GDT). Puesto que el sobrevoltaje transitorio excede significativamente ese voltaje de operacion del SPD 111, el SPD 111 se convertira en conductor, permitiendo que el exceso de corriente fluya desde L1 a traves SPD 111 y el GDT 170 al PE y, en su caso, al neutro N.

Una vez que la corriente de sobretension se ha realizado para PE, los extremos de condicion de sobrevoltaje y el SPD 111 se convierten en no conductores de nuevo. Adicionalmente, el GDT 170 ya no realizara ninguna corriente una vez que el voltaje transitorio entre L1 y PE ya no esta presente.

En caso de una falla del SPD 111, 112, o 113, se llevara a cabo una corriente de falla entre la llnea correspondiente L1, L2 o L3 y el neutro. Por lo tanto se puede ver que cuando la corriente se lleva a cabo sobre la llnea L1 o L3, la carcasa 120 del SPD 112 servira eficazmente como una barra colectora o conector electrico entre el SPD 111 o 113 correspondiente y el soporte 164 neutro.

Como se sabe bien, un varistor tiene un voltaje de sujecion nominal VNOM innato (a veces conocido como el "voltaje de ruptura" o simplemente el "voltaje de varistor") en el que el varistor comienza a conducir corriente. Por debajo de

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VNOM, el varistor no pasara corriente. Por encima del VNOM, el varistor realizara una corriente (es decir, una corriente de fuga o una corriente de sobretension). El VNOM de un varistor se especifica normalmente como el voltaje medido a traves del varistor con una corriente DC de 1 mA.

Como se sabe bien, un varistor tiene tres modos de funcionamiento. En un primer modo normal (discutido anteriormente), hasta un voltaje nominal, el varistor es practicamente un aislante electrico. En un segundo modo normal (tambien discutido anteriormente), cuando el varistor se somete a un sobrevoltaje, el varistor temporalmente y de manera reversible se convierte en un conductor electrico durante la condicion de sobrevoltaje y vuelve al primer modo despues de esto. En un tercer modo (el as! llamado extremo de modo de vida), el varistor se agota efectivamente y se convierte en un conductor electrico permanente, no reversible.

El varistor tambien tiene un voltaje de sujecion innato VC (a veces denominado simplemente como el "voltaje de sujecion"). El voltaje de sujecion VC se define como el voltaje maximo medido a traves del varistor cuando una corriente especificada se aplica al varistor con el tiempo de acuerdo con un protocolo estandar.

Como se discutio anteriormente, en ausencia de una condicion de sobrevoltaje, la oblea 138 de varistor proporciona una alta resistencia de tal manera que no fluye corriente a traves del SPD 111, 112, 113 tal como aparece electricamente como un circuito abierto. Esto es, ordinariamente el varistor 138 no pasa corriente. En el caso de un evento de sobrevoltaje de sobrecorriente (normalmente transitoria, por ejemplo, impacto de rayo) o una condicion o un evento de sobrevoltaje (normalmente mas largo en duracion que un evento de sobrevoltaje de sobrecorriente) que excede el VNOM, la resistencia de la oblea de varistor disminuye rapidamente, lo que permite que la corriente fluya a traves del SPD 111, 112 113 y cree una ruta de derivacion para el flujo de corriente para proteger otros componentes de un sistema electrico asociado. Normalmente, el varistor 138 se recupera de estos eventos sin sobrecalentamiento significativo del SPD 111, 112,113.

Los varistores tienen multiples modos de fallo. Los modos de fallo incluyen: 1) el varistor 138 falla como un cortocircuito; y 2) el varistor falla como una resistencia lineal. El fallo varistor a un cortocircuito o a una resistencia lineal puede ser provocado por la conduction de una o multiples sobretensiones de suficiente magnitud y la duracion o por uno o multiples eventos de sobrevoltaje continuos que impulsaran una corriente suficiente a traves del varistor.

Un fallo de cortocircuito normalmente se manifiesta como un agujero de alfiler localizado o lugar de puncion (en adelante, "el sitio de fallo") que se extiende a traves del grosor del varistor. Este sitio de fallo crea una ruta para el flujo de corriente entre los dos electrodos de una resistencia baja, pero suficiente para generar perdidas ohmicas y provocar un sobrecalentamiento del dispositivo de alta incluso a bajas corrientes de fallo. La corriente de fallo suficientemente grande a traves del varistor puede fundir el varistor en la region del sitio de fallo y generar un arco electrico.

Un fallo de varistor como una resistencia lineal provocara la conduccion de una corriente limitada por el varistor que dara lugar a una acumulacion de calor. Esta acumulacion de calor puede resultar en un exceso termico catastrofico y la temperatura del dispositivo podra superar una temperatura maxima prescrita. Por ejemplo, la temperatura maxima admisible para las superficies exteriores del dispositivo se puede fijar por codigo o estandar para evitar la combustion de los componentes adyacentes. Si la corriente de fuga no se interrumpe en un cierto perlodo de tiempo, el sobrecalentamiento resultara finalmente en el fallo del varistor para un cortocircuito como se definio anteriormente.

En algunos casos, la corriente a traves del varistor de fallo tambien puede estar limitada por el sistema de potencia en si mismo (por ejemplo, la resistencia a tierra en el sistema o en aplicaciones fotovoltaicas (PV) de fuentes de energla, donde la corriente de fallo depende de la capacidad de generation de potencia del sistema en el momento del fallo) que resulta en una acumulacion progresiva de la temperatura, incluso si el fallo del varistor es un cortocircuito. Existen casos en los que hay un flujo de corriente de fuga limitado a traves del varistor debido a condiciones de sobrevoltaje extendidas en tiempo debido a los fallos del sistema de potencia, por ejemplo. Estas condiciones pueden conducir a acumulacion de temperatura en el dispositivo, tal como cuando el varistor ha fallado como una resistencia lineal y, posiblemente, podrla llevar al fallo del varistor, ya sea como una resistencia lineal o como un corto circuito como se describio anteriormente.

Como se discutio anteriormente, en algunos casos, el SPD 111, 112, 113 pueden suponer un modo de "fin de vida" en el que la oblea 138 de varistor se agota en su totalidad o en parte (es decir, en un estado de "fin de vida"), lo que lleva a un fallo de fin de vida. Cuando el varistor llega al fin de vida, el SPD se convertira sustancialmente en un corto circuito con una muy baja resistencia ohmica pero no nula. Como resultado, en una condicion de fin de vida, una corriente de fallo fluira continuamente a traves del varistor, incluso en ausencia de una condicion de sobrevoltaje. En este caso, el elemento 136 maleable puede funcionar como un mecanismo a prueba de fallos que pasa por el varistor de fallo y crea un cortocircuito bajo ohmico permanente entre los terminales de SPD 111, 112, y 113 de la manera descrita en la Patente Estadounidense No. 7,433,169.

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Una forma de evitar este tipo de corrientes de cortocircuito es interrumpir la corriente de fallo a traves del SPD 111, 112, 113 utilizando un fusible. Sin embargo, existen aplicaciones en las que en el caso de los SPD 111, 112, 113 que estan conectados entre las llneas y el PE, no se desea tener cualquier corriente de fuga a traves de los SPD durante su operacion. Las corrientes de fuga se pueden llevar a cabo durante un periodo limitado de tiempo antes de que el SPD se convierta en un cortocircuito baja resistencia y active el fusible. La unidad 100 direcciona este riesgo mediante el empleo de una configuracion electrica "3+1". Es decir, la unidad 100 incluye tres SPD 111, 112, 113 en serie con uno GDT 170 entre las llneas de entrada TL1, TL2, TL3 y el PE a tierra protegido. Se evita que la corriente de fuga fluya al PE por el GDT 170, que no se conducira en ausencia de un evento de sobrevoltaje. La corriente de defecto fluira en cambio a la llnea neutra N (de la carcasa 120 del SPD 112, a traves del soporte 164 neutro de montaje, y del terminal neutro TN), donde se puede detectar y puede provocar que uno o mas tipos de dispositivos de protection se activen (por ejemplo, un fusible o fusibles). Adicionalmente, tambien se puede activar un circuito de alarma integrado internamente en el dispositivo (en algunas realizaciones parte de este circuito puede ser externo) para proporcionar una indication de alarma a distancia por medio de un contacto seco.

En algunos casos el uso de un fusible como se describio anteriormente es ineficaz o indeseable cuando se conecta en serie con el SPD y entre la llnea de potencia y el SPD, ya que dejara la carga sin proteccion despues de desconectar el dispositivo de proteccion contra sobretension. Por lo tanto, el SPD debe ser capaz de conducir la corriente de fallo, incluso en el caso cuando se esta protegida por un fusible externo, no dedicado al SPD. El elemento 136 maleable de cada SPD 111, 112,113 puede servir como un mecanismo a prueba de fallos que mejorara las capacidades para resistir del SPD a corrientes de fallo y no requerira fusibles dedicados especlficos, de bajo I2t para su propia proteccion durante el fin de vida.

El elemento 136 maleable se adapta y configura electricamente a un cortocircuito de la corriente aplicada al SPD asociado alrededor del varistor 138 para prevenir o reducir la generation de calor en el varistor. De esta manera, el elemento 136 maleable puede funcionar como interruptor para desviar el varistor 138 y evitar el sobrecalentamiento y fallo catastrofico como se describio anteriormente. Como se utiliza aqul, un sistema a prueba de fallos se "activa" al producirse las condiciones necesarias para hacer que el sistema a prueba de fallos opere como se describe para un cortocircuito en los electrodos 120, 130.

Cuando se calienta a una temperatura de umbral, el elemento 136 maleable fluye para llenar y conectar electricamente los electrodos 120, 130. Por lo tanto el elemento 136 maleable redirige la corriente aplicada al SPD para derivar el varistor 138 de tal manera que cesa el calentamiento inducido actual del varistor 138. Por lo tanto el elemento 136 maleable puede servir para prevenir o inhibir la fuga termica, sin necesidad de que se interrumpa la corriente a traves del SPD.

Mas particularmente, el elemento 136 maleable tiene inicialmente una primera configuracion como se muestra en las Figuras 11 y 12 de tal manera que no lo hace acoplar electricamente al electrodo 130 y la carcasa 120 excepto a traves de la cabeza 132. Al ocurrir un evento de acumulacion de calor, el electrodo 130 de este modo se calienta. El elemento 136 maleable tambien se calienta directamente y/o por el electrodo 130. Durante operacion normal, la temperatura en el elemento 136 maleable permanece por debajo de su punto de fusion de tal manera que el elemento 136 maleable permanece en forma solida. Sin embargo, cuando la temperatura del elemento 136 maleable es superior a su punto de fusion, el elemento 136 maleable se funde (en su totalidad o en parte) y fluye por la fuerza de gravedad en una segunda configuracion diferente de la primera configuracion. El elemento 136 maleable puentea o hace cortocircuito con el electrodo 130 a la carcasa 120 para derivar el varistor 138. Es decir, una nueva ruta o rutas de flujo directo se proporcionan desde la superficie del electrodo 120 hasta la superficie de la pared 124 lateral a traves del elemento 136 maleable. De acuerdo con algunas realizaciones, por lo menos algunas de estas rutas de flujo no incluyen la oblea 138 de varistor.

De acuerdo con algunas realizaciones, los SPD 111, 112, 113 se adaptan de tal manera que cuando el elemento 136 maleable se activa para hacer cortocircuito con el SPD, la conductividad del SPD es por lo menos tan grande como la conductividad de los cables de carga y salida conectados al dispositivo.

La unidad 100 proporciona ventajosamente multiples (tres) SPD 111, 112, 113 entre las llneas L1, L2, L3 y neutra N, y adicionalmente un GDT 170 entre el neutro N y tierra PE, en un formato adaptado para y que cumple con las especificaciones de DIN para montar la unidad sobre un riel 10 de DIN, para proporcionar un circuito protector contra sobretension "3+1". En particular, los tres SPD 111, 112, 113 integrados en la unidad 100 son de un tipo que incluye un varistor sellado dentro de un carcasa de metal y uno capturado mecanica y electricamente entre un electrodo de metal y la carcasa (que sirve como un segundo electrodo). Los SPD de este tipo generalmente requieren mas espacio que los dispositivos de proteccion contra sobretension de otros tipos, pero pueden proporcionar una serie de ventajas. En algunas realizaciones, en caso de que no subsista necesidad de un SPD entre N y PE (esto es cuando el N esta electricamente conectado (cableado) a PE), los SPD 111, 112, 113 se pueden utilizar en el formato 3+0, es decir, excluyendo el GDT del circuito o reemplazandolo por una conexion de barra colectora de metal entre terminales N y de PE.

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La configuracion de interconexion y caracterlsticas de la unidad entre los SPD 111, 112, 113 y el terminal neutro TN permiten que la unidad 100 tenga un tamano reducido de manera significativa. En particular, debido a que la carcasa 120 del SPD 112 se utiliza como una conexion electrica o barra entre la carcasa 120 de los SPD 111, 113 y el soporte 164 de acoplamiento neutro, no es necesario proporcionar uno o mas cables o barras colectoras para efectuar estas conexiones. Esta interconexion se logra al superponer lateralmente los SPD 111, 113 con el SPD 112 y colocar la cubierta 126 electricamente conductora del SPD 112 en contacto con las carcasas 120 conductoras de electricidad del SPD 111, 113. La cubierta 126 y las carcasas 120 se mantienen en contacto firme mediante carga de compresion aplicada por los tornillos 148 compartidos. Mas aun, al utilizar los tornillos 148 compartidos para asegurar las cubiertas de ambos SPD superpuestos, el submontaje 119 de SPD se puede hacer mas compacto.

La forma externa cuadrada de las carcasas 120 de SPD proporciona partes de esquina para recibir los tornillos 146, 148 al tiempo que conserva la forma cillndrica de la cavidad 125 interna. Las partes de esquina proporcionan interfaces de contacto entre las carcasas 120 para la continuidad electrica entre las mismas. Las partes de esquina tambien pueden proporcionar masa termica adicional a la carcasa 120.

El aislante 140 elastomerico (por ejemplo, caucho de silicona) sirve para aislar electricamente el electrodo 130 de la carcasa (electrodo) 120. El aislante 140 tambien sirve para aplicar presion sobre el electrodo 130 que tiende a forzar las superficies 122A, 132A de contacto de electrodo opuestas contra el varistor 138. Esta carga de los electrodos 120, 130 contra el varistor ayuda a asegurar un buen contacto entre las superficies de acoplamiento y por lo tanto reducir la resistencia de contacto electrico entre ellos. El aislante 140 se sujeta hacia abajo y se carga con compresion por los tornillos 146, 148 y las bajas cubiertas 126 de perfil de tornillo. El aislante 140 puede permitir un diseno de perfil mas compacto, bajo para los SPD 111, 112, 113, permitiendo de este modo un factor de forma mas pequena o mas compacta para la unidad 100. El aislante 140 no afectara el modo de fallo del SPD. Cuando se forma de caucho de silicona, el aislante 140 puede soportar bien el envejecimiento.

De acuerdo con algunas realizaciones, los electrodos 120, 130 polarizados de cada SPD 111, 112, 113 aplican una carga a la varistor 138 en el rango de 100 lbf y 1000 lbf en funcion de su area de superficie. Como se apreciara a partir de la discusion anterior, algo o esta carga completa se aplica por el elemento 140 aislante comprimido.

Con referencia a las Figuras 14 a 26, una unidad 200 de proteccion contra sobrevoltaje modular de acuerdo con realizaciones adicionales de la invention se muestra alll. La unidad 200 se puede utilizar de la misma manera y para el mismo proposito que la unidad 100 y, de acuerdo con algunas realizaciones, se configura del mismo modo, tiene tamano y forma para montarse sobre un riel de soporte (por ejemplo, riel de DIN 10 mostrado en la Figura 1) y es compatible con los requisitos o estandares DIN aplicables correspondientes.

La unidad 200 de proteccion contra sobrevoltaje incluye un montaje 210 de carcasa, un submontaje 219 de SPD, tres terminales de llnea de transmision de potencia TL1, TL2, TL3, un terminal de llnea neutro tN, un terminal a tierra protegido (PE) o enterrado TPE, y modulo de proteccion contra sobretension de PE 270 (por ejemplo, un tubo de descarga de gas (GDT)). El submontaje 219 de SPD incluye seis dispositivos de proteccion contra sobretension o sobre voltaje (SPD) 211, 212, 213, 214, 215, y 216. Estos y otros componentes de la unidad 200 se describen a continuation con mas detalle.

El ensamble 210 de carcasa incluye una parte 202A de base y una parte 202B de cubierta construida generalmente como se describio anteriormente para la caja 110 de unidad y las partes 102A, 102B, pero configuradas para acomodar componentes y diseno electronico diferentes.

Volviendo al submontaje 219 de SPD con mas detalle, el submontaje 219 de SPD incluye un carcasa 221, dos cubiertas 226, y seis grupos de componentes internos de SPD 211A, 212A, 213A, 214A, 215A, 216A. Cada grupo de componentes internos de SPD 211A, 212A, 213A, 214A, 215A, 216A incluye un electrodo 230, un elemento 240 aislante, un elemento 236 maleable, y un varistor 238 correspondiente a y construido y dispuesto de la misma manera que aquel descrito anteriormente para los componentes 130, 140, 136, y 138.

La carcasa 221 es unitaria y, en algunas realizaciones, monolltica. La carcasa 221 se forma de un metal electricamente conductor, tal como aluminio. La carcasa 221 incluye seis partes 220 de electrodo de carcasa integrales (dos grupos de imagenes especulares de tres en cada lado). Cada parte 220 de carcasa incluye una pared 222 de electrodo, una pared 223 lateral, una cavidad 225, y una abertura 227 superior que corresponde a las caracterlsticas 122, 123, 125, y 127, excepto en lo siguiente. Cada parte 220 de carcasa comparte su pared 222 de electrodo con la parte 220 de carcasa opuesta de tal manera que la pared del electrodo tiene superficies 222A de contacto opuestas. Cada parte 220 de carcasa tambien comparte una pared lateral o paredes 222 laterales con una parte 220 de carcasa lateralmente adyacente. Un agujero 272B de montaje de GDT roscado se define en una pared 221 lateral de la carcasa.

Las cubiertas 226 tienen sustancialmente forma de placa y tienen un perfil equivalente a aquel de la carcasa 221. Cada cubierta 226 tiene tres aberturas 226A de electrodos y doce agujeros 226B de sujecion definidos en las

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mismas. De acuerdo con algunas realizaciones, las cubiertas 226 se forman de un material electricamente conductor. En algunas realizaciones, las cubiertas 226 se forman de un metal y, en algunas realizaciones, se forman de aluminio.

Cada grupo de componentes interno de SPD 211A, 212A, 213A, 214A, 215A, 216A se dispone en una respectiva de las cavidades 225 de carcasa. Las cubiertas 226 se aseguran a lados opuestos de la carcasa 221 por medio de tornillos 246. La cubierta 226 captura los grupos de componentes internos de SPD 211A, 212A, 213A, 214A, 215A, 216A y comprime axialmente los aislantes 240 elastomericos de los mismos. El grupo de componentes internos de SPD 211A, 212A, 213A, 214A, 215A, 216A y, las partes 220 de carcasa correspondientes, y las cubiertas 226 correspondientes de estas manera forman los seis SPD 211,212, 213, 214, 215, y 216, respectivamente.

Un soporte 280 de puente de electrodo central en forma de C de metal se extiende a lo largo de los SPD 212 y 215. el soporte 280 de puente se asegura electrica y mecanicamente a las cabezas 234 de los electrodos 230 del SPD 212 y 215 por medio de tornillos 280A que se extienden a traves de las aberturas 280B y en los agujeros 234A roscados.

Un soporte 282 de puente de electrodo central en forma de C de metal se extiende sobre los SPD 211 y 214. Un soporte 282 de puente de electrodo central en forma de C de metal adicional se extiende sobre los SPD 213 y 216. Los soportes 282 de puente se aseguran electrica y mecanicamente a las cabezas 234 de los electrodos 230 del SPD 211, 214 y 213, 216 por medio de tornillos 282a que se extienden a traves de aberturas 282B y en agujeros 234A roscados.

Las tiras, laminas o capas 260D, 260E, 260F de aislamiento electrico se envuelven sobre la carcasa 221. Las capas 260D, 260E, 260F de aislamiento se pueden formar del mismo material y dimensiones como se ha discutido anteriormente con respecto a la capa 160 de aislamiento. Cada capa 260D, 260E, 260F de aislamiento entre y alrededor de un respectivo par de cabezas 234 electrodos opuestos y se interpone entre el soporte 280, 282 de puente correspondiente y la carcasa 221 y la cubierta 226. Los agujeros 260H se proporcionan en las capas 260D, 260E, 260F de aislamiento para permitir el paso de los tornillos 280A, 282A y el contacto electrico entre los soportes 280, 282 de puente y las cabezas 234 de electrodo.

La capa 260F de aislamiento tambien incluye una parte 260G envuelta alrededor de los bordes inferiores de los SPD 113, 116 para aislar electricamente el terminal 270B de GDT y un soporte 272 de montaje de terminal PE de la carcasa 221 y la cubierta 226.

Las bases 250 de los terminales TL1 y TL3 se aseguran a los soportes 282 de puente mediante tornillos 256. Cada soporte 282 de puente tiene una parte 282C de lengueta de extremo que esta doblada fuera de la cubierta 226 para formar un espacio G4, G5 entre la cubierta 226 y el soporte 282 de puente, el terminal y el tornillo 256, proporcionando de este modo un aislamiento electrico entre la cubierta 226 y estos componentes.

La base 250 del terminal TL2 se asegura directamente al electrodo 230 del SPD 212 por el tornillo 280A lateral cercano. Una arandela 280C de metal separadora se proporciona entre el terminal TL2 y el soporte 280 de puente para alinear el terminal TL2 con los otros terminales de llnea TL1, TL3.

Un soporte 264 de metal neutro se asegura directamente a la cubierta 226 posterior por tornillos 264A de cubierta de tal manera que se proporciona un contacto electrico entre el soporte 264 y la cubierta 226 y la carcasa 221. La base 250 de la terminal Tn a su vez se atornilla al soporte 264 neutro.

El GDT 270 incluye terminales electricos opuestos en forma de esparragos 270A, 270B roscados. El terminal 270A se atornilla en el agujero 272B para conectar con seguridad mecanica y electricamente el GDT 270 a la carcasa 221.

El terminal mencionado anteriormente del soporte 272 de montaje de PE se conecxta firmemente, mecanica y electricamente al GDT 270 por el terminal 270C y una tuerca 272A cooperante. La base 250 del terminal TPE a su vez se atornilla al terminal de soporte 272 de montaje de PE mediante un tornillo 256. Un espacio G3 se define entre la cubierta 226 y el soporte 272, el terminal y el tornillo 256, proporcionando de este modo un aislamiento electrico entre la cubierta 226 y estos componentes.

La unidad 200 se puede utilizar de la siguiente manera de acuerdo con los metodos de la presente invencion y de manera similar a la unidad 100. La unidad 200 se puede utilizar en lugar de la unidad 100 en el circuito de distribucion de potencia de CA tres fases de ejemplo de la Figura 13, por ejemplo.

La unidad 200 se monta sobre el riel 10 de DIN (Figura 1). El riel 10 de DIN es recibido en el canal 206 y asegurado por los ganchos 206A y mecanismos 208 de enganche.

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Los cables de ilnea de entrada de fase L1, L2 y L3 se terminan en los conectores 255A de los terminales TL1, TL2 y TL3, respectivamente. Los cables de salida de fase L1', L2' y L3' se terminan en los conectores 255B de los terminales TL1, TL2 y TL3, respectivamente. El cable neutro N se termina en el conector 255A del terminal. El cable a tierra protegido PE se termina en el conector 255A del terminal TPE.

Las llneas de servicio L1, L2 y L3 de este modo se conectan electricamente a los electrodos 230 del SPD 211, 212,

213, 214, 215 y 216, respectivamente, a traves de los soportes 280, 282 de puente. Por lo general, en ausencia de una condition de sobrevoltaje sobre la llnea, la oblea 238 de varistor del SPD 211, 212, 213, 214, 215, 216 asociado proporciona una alta resistencia electrica de tal manera que ninguna corriente significativa fluye a traves del SPD

211, 212, 213, 214, 215, 216 tal como aparece electricamente un circuito abierto. Cada parte de la carcasa 220 del SPD se alsla electricamente de su electrodo 230 por la oblea 238 de varistor y el elemento 240 aislante. La carcasa

221 se alsla electricamente de los terminales TL1, TL2, TL3 y soportes 280, 282 de puente por un espacio G4, G5 separado o capa 260D-G de aislamiento. La corriente de cada una de las llneas de entrada L1, L2 y L3 de este modo fluye a traves de los terminales TL1, TL2 y TL3 correspondientes a las llneas de salida l1', L2' y L3', respectivamente, sin redireccion adicional a traves de la unidad 200.

En el evento de una condicion de sobrevoltaje en la llnea L1, L2 y L3 con respecto al voltaje de diseno (a veces referido como "voltaje de sujecion", "voltaje de ruptura" o simplemente " voltaje de varistor") del PSD 211, 212, 213,

214, 215, 216 conectado, la resistencia de la oblea 238 de varistor disminuye rapidamente, lo que permite que la corriente fluya a traves del varistor 238 hacia la pared 222 del electrodo de la parte 220 de carcasa del SPD 211,

212, 213, 214, 215, 216 y cree una ruta de derivation para el flujo de corriente para proteger otros componentes del sistema electrico asociado.

La ruta de corriente seguida por la corriente de sobretension dependera de que la llnea L1, L2, L3 experimente el evento de sobrevoltaje. Si la condicion de sobrevoltaje esta sobre la llnea L2, la corriente de sobretension fluira de forma secuencial a traves del terminal TL2, el electrodo 230, el varistor 238 y la pared 222 del electrodo del SPD 212, la carcasa 221, el GDT 270, el soporte 272 de montaje de terminal de PE, y el terminal TPE hacia el cable de PE. Adicionalmente, cuando la condicion de sobrevoltaje esta sobre la llnea L2, la corriente de sobretension fluira secuencialmente desde el terminal TL2 a traves del soporte 280 de puente, el electrodo 230, el varistor 238 y la pared 222 de electrodo del SPD 215 (donde la pared 222 de electrodo es la misma que la pared 222 de electrodo del SPD 212), la carcasa 221, el GDT 270, el soporte 272 de montaje del terminal de PE, y el terminal TPE hacia el cable de PE.

Alternativamente, si la condicion de sobrevoltaje esta sobre la llnea L1, la corriente de sobretension fluira de forma secuencial a traves del terminal TL1, el soporte 282 de puente asociado, el electrodo 230, el varistor 238 y el la pared 222 de electrodo del SPD 211, la carcasa 221, el GDT 270, el soporte 272 de montaje del terminal de PE, y el terminal TPE hacia el cable de PE. Adicionalmente, la corriente de sobretension fluira de forma secuencial desde el terminal TL1 a traves del soporte 282 de puente asociado, el electrodo 230, el varistor 238 y la pared 222 de electrodo del SPD 214, la carcasa 221, el gDt 270, el soporte 272 de montaje del terminal de PE, y el terminal TPE hacia el cable de PE.

De manera similar, si la condicion de sobrevoltaje esta sobre la llnea L3, la corriente de sobretension fluira de forma secuencial a traves del terminal TL3, el soporte 282 de puente asociado, el electrodo 230, el varistor 238 y la pared

222 de electrodo del SPD 213, la carcasa 221, el GDT 270, el soporte 272 de montaje del terminal de PE, y el terminal TPE hacia el cable de PE. Adicionalmente, la corriente de sobretension fluira de forma secuencial desde el terminal TL3 a traves del soporte 282 de puente asociado, el electrodo 230, el varistor 238 y la pared 222 de electrodo del SPD 216, la carcasa 221, el gDt 270, el soporte 272 de montaje del terminal de PE, y el terminal TPE hacia el cable de PE.

De manera similar a la unidad 100, se evita que la corriente de fuga fluya al PE por el GDT 270, que no se conducira en ausencia de un evento de sobrevoltaje. La corriente de fuga fluye en cambio a la llnea neutra N (de la carcasa 221 y la cubierta 226 posterior, a traves del soporte 264 de montaje neutro, y el terminal neutro TN), donde se puede detectar y puede provocar que uno o mas tipos de dispositivos de protection se activen (por ejemplo, un fusible o fusibles). Adicionalmente, tambien se puede activar un circuito de alarma integrado internamente en el dispositivo (en algunas realizaciones parte de este circuito puede ser externo) para proporcionar una indication de alarma a distancia por medio de un contacto seco.

En algunas realizaciones, el submontaje 219 de SPD que utiliza dos SPD por fase (SPD 211, 212, 213, 214, 215, 216) puede ser operable para soportar aproximadamente el doble de la corriente de sobretension del mismo dispositivo utilizado en un solo sPd por fase. Por ejemplo, algunas realizaciones establecen que en una sola aplicacion de SPD, la maxima corriente de sobretension puede ser de aproximadamente 12.5 kA mientras que dos de SPD por fase pueden ser capaces de soportar alrededor de 25 kA en una forma de onda de corriente dr 10/350 |jseg. Con un sistema de ejemplo se puede implementar en un sistema de potencia de tres fases en el que el voltaje de llnea a llnea es de 400 V y el voltaje de llnea a neutro es 230 V.

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Por lo tanto, se puede observar que cuando ocurre el sobrevoltaje en cualquiera de las llneas L1, L2, L3, la carcasa 221 unitaria integral sirve efectivamente como una barra colectora o conector electrico entre los SPD 211, 212, 213, 214, 215, 216 y correspondientes y el GDT 270. La carcasa 221 integral y las placas 226 de cubierta combinadas permiten de esta manera un factor de forma mas compacta.

La unidad 200 proporciona asimismo un circuito de proteccion "3+1" como se discutio anteriormente. Adicionalmente, se puede ver que cada llnea L1, L2, L3 se proporciona con dos SPD en paralelo electrico entre la llnea y el neutro N. De esta manera, la capacidad de sobretension total de la unidad 200 se puede aumentar (por ejemplo, doblat). Adicionalmente, la unidad 200 es capaz de soportar mejor las corrientes de fallo durante los eventos de corriente de cortocircuito cuando uno o mas de los SPD 211, 212, 213 214 215 216 ha fallado debido a su diseno monolltico (la conexion entre los modulos y el terminal neutro no hace uso de partes individuales atornilladas entre si). En algunas realizaciones, en caso de que no subsista necesidad de un SPD entre N y PE (esto es cuando el N esta conectado electricamente (cableado) al PE), se pueden utilizar los SPD 211, 212, 213 en el formato 3+0, es decir, excluyendo el GDT del circuito o reemplazandolo por una conexion de barra colectora de metal entre los terminales N y de PE.

De acuerdo con algunas realizaciones, las areas de acoplamiento entre cada uno de las superficies de contacto (por ejemplo, las superficies 122A, 132A de contacto) y las superficies de oblea de varistor tienen por lo menos (0.5 pulgadas cuadradas) 322 mm cuadrado.

De acuerdo con algunas realizaciones, la masa termica combinada de la carcasa 120 o de la parte 220 de carcasa y el electrodo 130, 230 de cada SPD 111 a 113, 211 a 216 es sustancialmente mayor que la masa termica de su oblea 138, 238 de varistor. Como se utiliza aqul, el termino "masa termica" significa el producto del calor especlfico del material o materiales del objeto (por ejemplo, la oblea de varistor) multiplicado por la masa o masas del material o materiales del objeto. Es decir, la masa termica es la cantidad de energla requerida para elevar un gramo del material o materiales del objeto en un grado centlgrado multiplicado por la masa o masas del material o materiales en el objeto. De acuerdo con algunas realizaciones, la masa termica de por lo menos una de la cabeza 132, 232 del electrodo y la pared 122, 222 del electrodo es sustancialmente mayor que la masa termica de la oblea 138, 238 de varistor. De acuerdo con algunas realizaciones, la masa termica de por lo menos una de la cabeza 132, 232 del electrodo y la pared 122, 222 del electrodo es por lo menos dos veces la masa termica de la oblea 138, 238 de varistor, y, de acuerdo con algunas realizaciones, por lo menos diez veces mayor. De acuerdo con algunas realizaciones, las masas termicas combinadas de la cabeza 132, 232 y la pared 122, 222 son sustancialmente mayores que la masa termica de la oblea 138, 238 de varistor, de acuerdo con algunas realizaciones por lo menos dos veces la masa termica de la oblea 138, 238 y, de acuerdo con algunas realizaciones, por lo menos diez veces mayor.

Con referencia a las Figuras 27 y 28, un dispositivo de proteccion contra sobretension (SPD) 311 de acuerdo con realizaciones adicionales de la invencion se muestra alll. El SPD 311 se pueden utilizar de la misma manera y para el mismo proposito como los SPD 111, 112, 113. Por ejemplo, de acuerdo con algunas realizaciones, tres de los SPD 311 se pueden utilizar en lugar de los SPD 111, 112, 113, respectivamente, en la unidad 100 de proteccion contra sobrevoltaje.

El SPD 311 incluye un primer electrodo o carcasa 320, un segundo electrodo en forma de piston 330, un elemento de varistor (aqul, "la oblea de varistor") 338 entre la carcasa 320 y el electrodo 330, una cubierta 326, un elemento 340 aislante elastomerico, electricamente aislante, un elemento 336 maleable, y tornillos 346 que corresponden a y se construyen de la misma manera que los componentes 120, 130, 138, 126, 140, 136, y 146 del SPD 111, excepto en lo siguiente. El SPD 311 incluye adicionalmente un tubo 339 de descarga de gas (GDT).

El GDT 339 tiene forma de oblea o disco e incluye un cuerpo 339A y terminales 339B y 339C electricas opuestas en las caras principales opuestas del cuerpo 339A, y un aislante 339D electrico anular (por ejemplo, de ceramica) que rodea el cuerpo 339A entre los terminales 339b, 339C. En algunas realizaciones y como se ilustra, las caras externas de los terminales 339b, 339C son sustancialmente planas y planares o incluyen una region de contacto sustancialmente plana o circular planar o anular. De acuerdo con algunas realizaciones, la relacion entre el diametro D5 (Figura 28) del GDT 339 con su grosor T5 esta en el rango de aproximadamente 4 a 15. De acuerdo con algunas

realizaciones, el grosor T5 del GDT 339 esta en el rango de aproximadamente 3 mm a 8 mm. En algunas

realizaciones, el diametro del GDT 339 esta en el rango de aproximadamente 20 mm a 40 mm. En algunas

realizaciones, el GDT 339 tiene capacidades para soportar corriente de sobretension y energla por lo menos tan

grande como aquellas de la oblea 338 de varistor MOV utilizada en serie con el GDT 339 en el mismo SPD 311. El GDT adecuado pueden incluir el Tubo de Descarga de Gas Plano Tipo 3L30 -25 nominal de GDT de 600 V disponible de Iskra Zascite d.o.o de Eslovenia o D20-A800XP de TDK-EpC Corporation de Japon (EPCOS).

El cuerpo 339A incluye una camara o celda hermetica o hermeticamente sellada a gases o en la que esta contenido un gas seleccionado. Los terminales 339B, 339C se conectan electricamente al gas (por ejemplo, por las respectivas partes de electrodo en contacto de fluido con el gas contenido). A continuacion se prescribe una chispa sobre el voltaje, el GDT 339 se alsla electricamente entre los terminales 339B, 339C. Cuando un voltaje aplicado a traves de

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los terminales 339B, 339C excede la chispa prescrita sobre el voltaje, el gas contenido se ioniza para provocar que la corriente electrica fluya a traves del gas (por el proceso de descarga Townsend) y por lo tanto entre los terminales 339b, 339C. Por lo tanto, el GDT 339 se alsla o conduce selectiva y electricamente, en funcion del voltaje aplicado. El voltaje requerido para iniciar y mantener la conduccion electrica (descarga) dependera de las caracterlsticas de diseno del gDt 339 (por ejemplo, geometrla, presion del gas, y composicion del gas).

Como se apreciara a partir de las Figuras 27 y 28, la oblea 338 de varistor y el GDT 339 se apilan en series flsica y electrica entre los electrodos 320, 330. Mas particularmente, la superficie 338B de contacto inferior de la oblea 338 de varistor se acopla al terminal 339B y la superficie 322A de contacto de la pared 322 de electrodo se acopla con el terminal 339C. Como se ha descrito con respecto al SPD 113, la cabeza 332 y la pared 322 se cargan mecanicamente contra la oblea 338 de varistor y el GDT 339 para asegurar acoplamiento firme y uniforme entre las superficies acopladas de la cabeza 332, la oblea 338 de varistor, el GDT 339, y la pared 322.

Con el fin de acomodar el GDT 339, el varistor proporcionado 338 es mas delgado que el varistor 138. Tambien se puede reducir el grosor o grosores de la cabeza 332 y/o la pared 322.

Como se discutio anteriormente, el SPD 311 se puede integrar en la unidad 100 de protection contra sobrevoltaje en lugar del SPD 111. En el caso de una corriente de sobretension suficiente en la llnea (por ejemplo, la llnea L1) a la que se conecta electricamente el SPD 311, el sobrevoltaje transitorio provocara que el varistor 338 y el GDT 339 se conviertan en conductores de electricidad, permitiendo de esta manera que el exceso de corriente fluya desde la llnea L1 a traves del SPD 311 hasta el GDT 170 a la PE o, en su caso, el neutro N. La corriente de sobretension fluye a traves de la cabeza 332, la oblea 338 de varistor, el GDT 339 y la pared 322 en serie electrica.

El beneficio del SPD 311 (que incluye el GDT 339) es que cuando el SPD 311 opera tiene un voltaje residual mas bajo debido a que el GDT 339 ha limitado el voltaje al conducirlo y el varistor 338 es mas delgado (por ejemplo, que el varistor 138 de un SPD 111 clasificado para el mismo voltaje). Por lo tanto, el voltaje residual que se desarrollara a traves del SPD 311 cuando conduzca una corriente de sobretension sera menor que el voltaje residual desarrollado en SPD 111. Por lo tanto, el SPD 311 puede ofrecer una mejor proteccion a los equipos. Como se utiliza aqul, "neutro" significa el voltaje desarrollado en los extremos del SPD durante la conduccion de una corriente de sobretension. Otro beneficio de utilizar el SPD 311 es que no conduce ninguna corriente de fuga durante las condiciones normales de operation (cuando el voltaje del sistema de potencia se mantiene por debajo de VNOM del SPD, es decir, por debajo de la chispa prescrita, obre le voltaje del GDT), incluso si el elemento de varistor sufre de envejecimiento. Finalmente, en algunas realizaciones, en caso de que no subsista necesidad de un SPD entre N y PE (esto es cuando el N esta electricamente conectado (cableado) a PE), los SPD 311, 312, 313 se puede utilizar en formato 3+0, es decir, excluyendo el GDT del circuito o reemplazandolo por una conexion de barra colectora de metal entre terminales N y de PE. En ese caso, podrla haber una necesidad de eliminar la corriente de fuga a la PE, como se indico anteriormente. Bajo condiciones de sobrevoltaje el SPD 311 comenzara la conduccion cuando el voltaje supera el voltaje de ruptura del GDT 339. Adicionalmente, el SPD 311 tiene la misma funcionalidad a prueba de fallos como el SPD 111 durante el fallo, ya que el arco generado en la oblea 338 de varistor resultara en la fusion del elemento 336 maleable que a su vez pasara por tanto a la oblea 338 de varistor y el GDT 339 para formar un enlace entre los dos electrodos 320, 330 del SPD 311.

Cuando un GDT (por ejemplo, el GDT 339) se inserta en serie con el varistor (por ejemplo, el MOV u oblea 338 de varistor), el mecanismo a prueba de fallos podrla tambien funcionar de la misma manera y derivar la combination en serie del varistor y el GDT. Sin embargo, para que este mecanismo a prueba de fallos opere de una manera eficiente y apropiada, existen varias restricciones en la selection y aplicacion del GDT. El GDT debe tener una forma o configuration de disco, es decir, con un diametro muy grande para casi acoplarse Al diametro del disco de varistor y un grosor muy pequeno. Tenga en cuenta que los GDT tlpicos tienen una forma diferente que es cillndrica, con un pequeno diametro y longitud de largo o grosor (distancia entre los dos electrodos). El gran diametro del GDT proporcionara un aumento de capacidad de resistir a las sobretensiones y corrientes de rayo y tambien eliminara el espacio vaclo debajo de la varistor y as! permitira una mejor conexion entre los dos electrodos cuando se funde el elemento maleable. Adicionalmente, el grosor del GDT debe ser muy pequeno, por dos razones. En primer lugar, se reducira la distancia vertical entre los dos electrodos y mejorara las capacidades del mecanismo a prueba de fallos. En segundo lugar, cuando existe un flujo de corriente desde la fuente de potencia a traves de la combinacion del varistor y el GDT en el caso de un fallo del SPD (normalmente el varistor), la reduction del grosor del GDT permite una mejor conexion y mucho mas rapida entre sus electrodos y por lo tanto su fallo a un cortocircuito podrla llevar corriente significativa y retener altas propiedades de corriente de cortocircuito del diseno original de SPD.

En algunas realizaciones, en caso de que el diametro del GDT sea menor que el diametro de la oblea de varistor (disco MOV), un anillo aislante elaborado de un material diaelectrico o electricamente aislante (por ejemplo, un material tal como se describe a continuation para la membrana 550, como termoplastico ULTEM™) tambien se podrla utilizar en todo el GDT para aumentar su diametro y rellenar el espacio vaclo debajo de la oblea de varistor con el fin de facilitar la operacion del mecanismo a prueba de fallos.

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La disposition del SPD 311 que incluye una oblea 338 de varistor y el GDT 339 tambien se puede incorporar en la unidad 200 de protection de sobrevoltaje. De acuerdo con otras realizaciones, la disposition del SPD 311 tambien se puede incorporar en una unidad de protection contra sobrevoltaje que incluye un SPD unico (por ejemplo, en un SPD configurado como se describe en la Patente Estadounidense No. 6,038,119, Patente Estadounidense No. 6,430,020, Patente Estadounidense No. 7,433,169, o Patente Estadounidense No. 8,743,525).

Con referencia a las Figuras 29 a 31, un dispositivo 411de protection contra sobretension (SPD) de acuerdo con realizaciones adicionales de la invention se muestra en las mismas. El SPD 411 se puede utilizar de forma individual o en grupos para proporcionar protection contra sobrevoltaje entre una llnea y el neutro, por ejemplo. En algunas realizaciones, tres de los SPD 411 se puede utilizar en lugar de los SPD 111, 112, 113, respectivamente, en la unidad 100 de protection contra sobrevoltaje. Los SPD 111, 112, 113, SPD 211 a 216, o SPD 411 se pueden utilizar en formato 3+0, es decir, excluyendo el GDT del circuito, en caso de que no subsista necesidad de un SPD entre N y PE (esto es cuando el N esta conectado electricamente (cableado) a PE).

El SPD 411 incluye un primer electrodo o carcasa 420, un segundo electrodo 430 en forma de piston, un elemento 438 de varistor (en adelante, "la oblea de varistor") entre la carcasa 420 y el electrodo 430, y un elemento 436 maleable, correspondiente a y construido de la misma manera que los componentes 120, 130, 138, y 136 del SPD 311, excepto como se discute a continuation. El SPD 411 incluye, adicionalmente, las arandelas 442 de resorte, una arandela 442A plana, un elemento 440 aislante, una tapa 446 de extremo, un clip de 446A de retention, y las juntas 448A, 448B, 448C toricas. El SPD 411 incluye ademas un primer tubo 437 de descarga de gas (GDT) y el segundo un tubo 439 de descarga de gas.

La carcasa 420 tiene un perfil exterior generalmente cillndrico. La carcasa tiene una pared 422 de electrodo o pared de extremo y una pared 424 lateral que define una cavidad 421 de la carcasa. La carcasa 420 tiene un vastago 429 roscado configurado para conectar electrica y fijar mecanicamente la carcasa 420 a una barra colectora, por ejemplo. Una ranura 446B anular se forma en la superficie interior de la pared lateral de la carcasa 420.

La carcasa 420, el elemento 440 aislante y la tapa 446 de extremo definen colectivamente una camara 425 cerrada que contiene el varistor 438 y el GDT 437, 439.

Las arandelas 442 de resorte rodean el eje 434 del electrodo 430. Cada arandela 442 de resorte incluye un agujero que recibe el eje 434. La arandela 442 de resorte inferior se limita con la cara superior de la cabeza 432. Las arandelas 442 de resorte se pueden formar de un material elastico. De acuerdo con algunas realizaciones y como se ilustra, las arandelas 442 de resorte son arandelas Belleville formadas de acero para resorte. Aunque se muestran dos arandelas 442 de resorte, se pueden utilizar mas o menos. Los resortes se pueden proporcionar en una disposition de pila diferente, como en serie, paralela o en serie y en paralelo.

La arandela 442A metalica plana se interpone entre la arandela 442 de resorte mas superior y el anillo 440 aislante con el eje 434 que se extiende a traves del agujero formado en la arandela 442A. La arandela 442A sirve para distribuir la carga mecanica de la arandela 442 de resorte superior para evitar que la arandela 442 de resorte se corte en el anillo 440 aislante.

El anillo 440 aislante se forma preferiblemente de un material dielectrico o aislante de electricidad que tiene altas temperaturas de fusion y de combustion. El anillo 440 aislante puede estar formado, por ejemplo de policarbonato, ceramica o un pollmero de alta temperatura.

La tapa 446 de extremo se superpone y se apoya en el anillo 440 aislante. La tapa 446 de extremo tiene un agujero que recibe el eje 434. De acuerdo con algunas realizaciones, el espacio libre entre el agujero de la tapa 446 de extremo y el eje 434 esta en el rango de aproximadamente (0.1 a 0.2 pulgadas) 2.54 a 5.08 mm. La tapa 446 de extremo puede estar formada, por ejemplo de aluminio.

El clip 446A tiene forma de anillo elastico y truncado. El clip 446A se recibe parcialmente en la ranura 446B y parcialmente se extiende radialmente hacia dentro desde la pared interna de la carcasa 420 para limitar el desplazamiento axial hacia fuera de la tapa 446 de extremo. El clip 446A puede estar formado de acero para resortes.

Las juntas 448A, 448B toricas se posicionan en ranuras 436A, 436B en el eje 434 de tal manera que se capturan entre el electrodo 430 y el anillo 440 aislante. La junta 448C torica se coloca en la ranura 440A en el anillo 440 aislante en la que se capturada entre el elemento 440 aislante y la pared 424 lateral de la carcasa 420. Cuando se instalan, las juntas 448A, 448B, 448C toricas se comprimen de tal manera que estan sesgadas en contra y forman un sello entre superficies que forman interfaz adyacentes. En un evento de sobrevoltaje, los subproductos tal como gases y fragmentos calientes del varistor 438 y/o GDT 437, 439 pueden rellenar o dispersarse en la camara 425 de cavidad. Estos subproductos pueden restringir o impedir por las juntas 448A, 448B, 448C toricas que se escapen del SPD 411 a traves de la abertura de la carcasa.

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Las juntas 448A, 448B, 448C toricas se pueden formar de los mismos o diferentes materiales. De acuerdo con algunas realizaciones, las juntas 448A, 448B, 448C toricas estan formadas de un material elastico, tal como un elastomero. De acuerdo con algunas realizaciones, las juntas 448A, 448B, 448C toricas estan formadas de caucho. Las juntas 448A, 448B, 448C toricas pueden estar formadas de un caucho de fluorocarbono tal como VITON™ disponible de DuPont. Tambien se pueden utilizar otros cauchos tales como caucho de butilo. De acuerdo con algunas realizaciones, el caucho tiene un durometro de entre aproximadamente 60 y 100 Shore A.

Como se apreciara a partir de la Figura 31, la oblea 438 de varistor, el GDT 437 y el GDT 439 se apilan en serie en serie flsica y electrica entre los electrodos 420, 430. Mas particularmente, la superficie 438B de contacto inferior de la oblea 438 de varistor se acopla al terminal 437B del GDT 437, el terminal 437C del GDT 437 se acopla al terminal 439B del GDT 439, y el terminal 439C del GDT 439 se acopla con la superficie 422A de contacto de la pared 422 del electrodo. Como se ha descrito con respecto al SPD 113, la cabeza 432 y la pared 422 se cargan mecanicamente contra la oblea 438 de varistor y el GDT 437, 439 para asegurar acoplamiento firme y uniforme entre las superficies acopladas de la cabeza 432, la oblea 438 de varistor, el GDT 437, el GDT 439, y la pared 422. En el caso del SPD 411, se proporciona carga mecanica persistente por las arandelas 442de resorte elasticamente comprimidas.

Se puede utilizar el apilamiento en serie del GDT 437, 439 como se ha descrito para aumentar el voltaje de ruptura del SPD 411. Alternativamente, un unico GDT con un voltaje de ruptura mas alto se puede utilizar en lugar del GDT 437, 439. De acuerdo con aun realizaciones adicionales, el SPD 311 se puede modificar para incluir dos o mas SPD apilados en serie en lugar del unico SPD 339.

En algunas realizaciones, en caso de que el diametro del GDT 437, 439 sea menor que el diametro de la oblea 438 de varistor (disco MOV), un anillo aislante elaborado de un material dielectrico o aislante electricamente (por ejemplo, un material tal como se describe a continuacion para la membrana 550, como termoplastico ULTEM™) tambien se podrla utilizar alrededor del GDT para aumentar su diametro y rellenar el espacio vaclo debajo de la oblea de varistor con el fin de facilitar la operacion del mecanismo a prueba de fallos.

En uso, el SPD 411 se puede conectar directamente a traves de una entrada de CA o de CC (por ejemplo, en un registro de instalacion de servicio electrico). Las llneas de servicio se conectan directa o indirectamente a cada uno de del eje 434 de electrodo y el poste 429 de carcasa de tal manera que una ruta de flujo electrica se proporciona a traves del electrodo 430, la oblea 438 de varistor, el GDT 437, 439, la pared 422 de electrodo de la carcasa y el poste 429 de carcasa.

Con referencia a las Figuras 32 a 34, un dispositivo 511 de protection contra sobretension (SPD) de acuerdo con realizaciones adicionales de la invention se muestra en las mismas. El SPD 511 se puede utilizar de forma individual o en grupos para proporcionar proteccion contra sobrevoltaje entre una llnea y el neutro, por ejemplo. En algunas realizaciones, tres de los SPD 511 se puede utilizar en lugar de los SPD 111, 112, 113, respectivamente, en la unidad 100 de proteccion contra sobrevoltaje.

El SPD 511 incluye un primer electrodo o carcasa 520, un segundo electrodo 530 en forma de piston, un elemento 538 de varistor (en adelante, " oblea de varistor") entre la carcasa 520 y el electrodo 530, una cubierta 526, un elemento 540 aislante elastomerico, electricamente aislante, un elemento 536 maleable, y tornillos 546, que corresponden a y generalmente construidos de la misma manera que los componentes 120, 130, 138, 126, 140, 136, y 146 del SPD 111. El SPD 511 incluye ademas GDT 537 y 539 correspondiente a los GDT 437 y 439. La carcasa 520 es cillndrica y esta provista con una entrada en el conector 529 roscado como en el SPD 411.

El SPD 511 se proporciona adicionalmente con anillos 552A, 552B electricamente aislantes anulares, planos, y un elemento separador aislante electricamente o membrana 550 dispuesta en la cavidad o camara 525.

La membrana 550 se forma de un material dielectrico o aislante de electricidad que tiene altas temperaturas de fusion y de combustion, pero que se puede desintegrar (tal como por fusion, quemado, combustion o vaporizacion), cuando se somete a un arco electrico o a altas temperaturas creadas por un arco electrico. De acuerdo con algunas realizaciones, la membrana 550 se forma de un pollmero de alta temperatura y, en algunas realizaciones, un termoplastico de alta temperatura. En algunas realizaciones, la membrana 550 se forma de polieterimida (PEI), tales como termoplastico ULTEm™ disponible de SABIC de Arabia Saudita. En algunas realizaciones, la membrana 550 se forma de polieterimida no reforzada. En algunas realizaciones, la membrana 550 se forma del material de lamina de propileno retardante de llama de material de polipropileno GK-5 disponible de FROMEX de Addison Illinois.

De acuerdo con algunas realizaciones, la membrana 550 se forma de un material que tiene un punto de fusion mayor que el punto de fusion del elemento 536 maleable. De acuerdo con algunas realizaciones, la membrana 550 se forma de un material que tiene un punto de fusion en el rango de aproximadamente 120 a 200° C y, de acuerdo con algunas realizaciones, en el rango de aproximadamente 140 a 160° C.

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De acuerdo con algunas realizaciones, el material de membrana 550 puede soportar un voltaje de 25 kV por mm de grosor.

De acuerdo con algunas realizaciones, la membrana 550 tiene un grosor en el rango de aproximadamente 0.1 a 0.5 mm y, en algunas realizaciones, en el rango de aproximadamente 0.3 a 0.4 mm.

En uso, el elemento 536 maleable funciona como un mecanismo 551A a prueba de fallos de la misma manera que el elemento 136 maleable como se describio anteriormente.

El SPD 511 se configura para proporcionar un sistema 551B a prueba de fallos como se describe en la Patente Estadounidense No. 8,743,525 otorgada a Xepapas et al. Mas particularmente, el sistema 551B a prueba de fallos se puede activae cuando el varistor 538 falla como un corto circuito. En este caso, la formacion de arco se producira adyacente y dentro de un sitio de fallo de cortocircuito. Mas particularmente, se producira la formacion de arco entre el varistor 538 y uno o ambos de los electrodos 520, 530 en las interfaces de contacto de varistor y electrodos. La formacion de arco se propagara radialmente hacia fuera hacia la pared 524 lateral de carcasa. La formacion de arco puede desplazarse desde la pared 522 del electrodo de la carcasa 520 hasta la pared 524 lateral de la carcasa (es decir, con el arco que se extiende entre la pared 538A lateral del varistor y la pared 524 lateral de la carcasa) y/o se puede desplazar desde la cara de contacto superior del varistor hasta la pared 533 lateral de la cabeza 532 del electrodo. En ultima instancia, la formacion de arco se propaga hasta la pared 524 lateral de la carcasa de tal manera que la formacion de arco se produce directamente entre la pared 533 lateral externa periferica de la cabeza 532 del electrodo y la superficie opuesta, adyacente de la pared 524 lateral de la carcasa. Este ultimo arco provoca que una parte de superficie de metal de la pared 533 lateral de cabeza y una parte de superficie de metal de la pared 524 lateral de la carcasa se fusionen o enlacen directamente entre si en una region prescrita en un sitio de union o fusion para formar un region o parte de interfaz fusionada o unida. En algunas realizaciones, los electrodos 520, 530 ambos se forman de aleacion de aluminio o de aluminio, de tal manera que la union es directa de aluminio a aluminio, lo que puede proporcionar particularmente baja resistencia ohmica. La fusion o union se puede producir por soldadura inducida por el arco. De esta manera, los electrodos 520, 530 se acortan en la interfaz para derivar el varistor 538 de tal manera que cesa la corriente que induce el calentamiento del varistor 538.

Se proporciona la membrana 550 de aislamiento electrico entre la pared 524 lateral de la carcasa y la cabeza 532 del electrodo y el varistor 538 para proporcionar aislamiento electrico en operacion normal. Sin embargo, la membrana 550 se forma de un material que se funde rapidamente o vaporiza por la formacion de arco de tal manera que la membrana 550 no impide indebidamente la propagacion del arco o la union de los electrodos 520, 530 como se describe.

El mecanismo 551B a prueba de fallos sirve ademas de y en cooperacion con el mecanismo 551A a prueba de fallos del elemento 536 maleable como se describe Patente Estadounidense No. 8,743,525, por ejemplo. En el caso de un varistor de corto fallo, ya sea del mecanismo 551A a prueba de fallos del elemento maleable y/o el sistema 551B a prueba de fallos se puede provocar o activar, en cuyo caso es poco probable que el otro se provoque o active. El sistema 551B a prueba de fallos requiere una corriente de fallos suficiente para crear el arco, mientras que el sistema 551A a prueba de fallos del elemento maleable no lo hace. Cuando suficiente corriente de fallos esta presente para crear el arco, el sistema 551B a prueba de fallos se suele ejecutar y forma el electrodo de cortocircuito antes de que el sistema 551A a prueba de fallos del elemento maleable pueda formar el elemento maleable corto. Sin embargo, si la corriente aplicada es insuficiente para generar la formacion de arco, la corriente de fallos continuara para calentar el dispositivo 511 hasta que se activa el sistema 551A a prueba de fallos del elemento maleable. Por lo tanto, cuando un varistor corto de fallos es el activador, el sistema a prueba de fallos del elemento maleable operara a relativamente baja corriente y el sistema 551B a prueba de fallos funcionara a corriente relativamente alta.

Cuando un GDT (por ejemplo, el GDT 537, 539) se inserta en serie con el varistor (por ejemplo, el MOV u oblea 538 de varistor), el mecanismo a prueba de fallos podrla tambien operar de la misma manera y derivar la combinacion en serie del varistor y el GDT. Sin embargo, para que este mecanismo a prueba de fallos opere de una manera eficiente y apropiada, existen varias restricciones en la seleccion y aplicacion del GDT. El GDT debe tener una forma o configuracion de disco, es decir, con un diametro muy grande para que casi coincida con el diametro del disco de varistor y un grosor muy pequeno. Tenga en cuenta que los GDT tlpicos tienen una forma diferente que es cillndrica, con un pequeno diametro y longitud de largo o grosor (distancia entre los dos electrodos). El gran diametro del GDT proporcionara un aumento de capacidad para resistir sobretensiones y corrientes de rayo y tambien eliminara el espacio vaclo por debajo del varistor y as! permitira una mejor conexion entre los dos electrodos cuando se funde el elemento maleable. Adicionalmente, el grosor del GDT debe ser muy pequeno, por dos razones. En primer lugar, se reducira la distancia vertical entre los dos electrodos y mejorara las capacidades del mecanismo a prueba de fallos. En segundo lugar, cuando existe un flujo de corriente desde la fuente de potencia a traves de la combinacion del varistor y el GDT en el caso de un fallo del SPD (normalmente el varistor), la reduccion del grosor del GDT permite una mejor conexion y mucho mas rapida entre sus electrodos y por lo tanto su fallo a un cortocircuito podrla llevar corriente significativa y retener altas propiedades de corriente de cortocircuito del diseno original de SPD.

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En algunas realizaciones, en caso de que el diametro del GDT 537, 539 sea menor que el diametro de la oblea 538 de varistor (disco MOV), un anillo aislante elaborado de un material dielectrico o aislante electricamente (por ejemplo, un material tal como se describio anteriormente para la membrana 550, como termoplastico ULTEM™) tambien se podrla utilizar en todo el GDT para aumentar su diametro y rellenar el espacio vaclo debajo de la oblea de varistor con el fin de facilitar la operacion del mecanismo a prueba de fallos.

Los metodos para formar los varios componentes de los dispositivos de protection contra sobrevoltaje de la presente invention seran evidentes para los expertos en la tecnica en vista de la description anterior. Por ejemplo, las carcasas 120, 221 y los electrodos 130, 230, 330 se pueden formar por mecanizado, fundicion o moldeo por impacto. Cada uno de estos elementos se puede formar de modo unitario o formar de multiples componentes fijamente unidos, por ejemplo, por soldadura.

Las obleas de varistor multiples (no mostradas) se pueden apilar e intercalar entre la cabeza del electrodo y la pared central de cada SPD 111 a 113, 211 a 216, 311, 411, 511. Las superficies externas de las obleas de varistor mas alta y mas baja servirlan como las superficies de contacto de la oblea. Sin embargo, las propiedades de la oblea de varistor se modifican preferiblemente al cambiar el grosor de una sola oblea de varistor en lugar de apilar una pluralidad de obleas de varistor.

Aunque se muestra el SPD 311 incluyendo solo un unico GDT 339, el SPD 311 se puede modificar para incluir dos o mas GDT en serie como en el SPD 411. Del mismo modo, los SPD 411 y 511 se pueden modificar para incluir solo una solo GDT o tres o mas GDT en serie.

Se pueden realizar muchos alteraciones y modificaciones por aquellos que tienen habilidad comun en la tecnica, dado el beneficio de presente descripcion, sin apartarse del alcance de la invencion. Por lo tanto, se debe entender que las realizaciones ilustradas se han establecido unicamente para propositos de ejemplo, y que no se deben tomar como limitantes de la invencion como se define por las siguientes reivindicaciones. Las siguientes reivindicaciones, por lo tanto, se deben leer para incluir no solo la combination de elementos que se establecen literalmente, sino para todos los elementos equivalentes para realizar sustancialmente la misma funcion en sustancialmente la misma manera para obtener sustancialmente el mismo resultado. Las reivindicaciones son por lo tanto para ser entendidas de que incluyen lo que se ilustra especlficamente y se describio anteriormente, lo que es conceptualmente equivalente, y lo que tambien incorpora la idea esencial de la invencion.

Claims (16)

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   REIVINDICACIONES

   1. Una unidad de protection contra sobrevoltaje para conectar de forma electrica una primera ilnea de potencia y/o una segunda ilnea de potencia a una ilnea a tierra protegida (PE) en el caso de un evento de sobrevoltaje sobre la primera o segunda llnea de potencia, la unidad de proteccion contra sobrevoltaje comprende:

   una caja de unidad que define una cavidad de caja; primer y segundo dispositivos de proteccion contra sobretension (SPDs) cada uno dispuesto en la cavidad de caja, cada uno del primer y segundo SPD que incluye:

   un primer electrodo en la forma de una carcasa de metal que define una cavidad de carcasa;

   un segundo electrodo dispuesto dentro de la cavidad de carcasa; y

   un elemento de varistor capturado entre y conectado de forma electrica con cada uno del primer y segundo electrodos, en el que el elemento de varistor se forma de un material de varistor;

   un primer terminal de llnea para conectar la primera llnea de potencia a la unidad de proteccion contra sobrevoltaje, en el que el primer terminal de llnea se conecta de forma electrica al segundo electrodo del primer SPD;

   un segundo terminal de llnea para conectar la segunda llnea de potencia a la unidad de proteccion contra sobrevoltaje, en el que el segundo terminal de llnea se conecta de forma electrica al segundo electrodo del segundo SPD; y

   un terminal de PE para conectar la llnea de PE a la unidad de proteccion contra sobrevoltaje,

   en el que el terminal de PE se conecta de forma electrica a la carcasa de metal del segundo SPD;

   en el que la carcasa de metal del primer SPD se conecta de forma electrica al terminal de PE a la carcasa de metal del segundo SPD.
2. 2. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Reivindicacion 1 en la que:

   la unidad de proteccion contra sobrevoltaje incluye un tercer SPD dispuesto en la cavidad de caja y que incluye: un primer electrodo en la forma de una carcasa de metal que define una cavidad de carcasa; un segundo electrodo dispuesto dentro de la cavidad de carcasa; y

   un elemento de varistor capturado entre y conectado de forma electrica con cada uno del primer y segundo electrodos, en el que el elemento de varistor se forma de un material de varistor;

   la unidad de proteccion contra sobrevoltaje incluye un terccer terminal de llnea para conectar una tercera llnea de potencia a la unidad de proteccion contra sobrevoltaje, en la que el tercer terminal de llnea se conecta de forma electrica al segundo electrodo del tercer SPD;

   la carcasa de metal del tercer SPD se conecta de forma electrica al terminal de PE a traves de la carcasa de metal del segundo SPD.
3. 3. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Reivindicacion 1 o 2 en la que la unidad de proteccion contra sobrevoltaje incluye adicionalmente un modulo de proteccion contra sobretension conectado de forma electrica entre la carcasa de metal del segundo SPD y el terminal de PE.
4. 4. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Reivindicacion 3 en la que el modulo de proteccion contra sobretension incluye un tubo de descarga de gas.
5. 5. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Reivindicacion 3 o 4 en la que por lo menos uno del primer, segundo y tercer SPD incluye un elemento aislante elastomerico que alsla de forma electrica el primer electrodo desde el segundo electrodo y que polariza el primer y segundo electrodos para aplicar una carga compresiva sobre el elemento de varistor del mismo.
6. 6. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Reivindicacion 5 en la que el elemento aislante elastomerico se forma de caucho de silicona.

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7. 7. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje de cualquiera de las Reivindicaciones 3 a 6 en la que por lo menos uno del primer, segundo y tercer SPD incluye un tubo de descarga de gas (GDT) capturado y conectado de forma electrica entre el elemento de varistor y uno del primer y segundo electrodos.
8. 8. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje de cualquiera de las Reivindicaciones 3 a 7 en la que por lo menos uno del primer y segundo SDPs incluye un tubo de descarga de gas (GDT) capturado y conectado de forma electrica entre el elemento de varistor y uno del primer y segundo electrodos.
9. 9. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje de cualquiera de las Reivindicaciones 3 a 8 en la que:

   la unidad de proteccion contra sobrevoltaje incluye adicionalmente un terminal neutro para conectar una llnea neutra a la unidad de proteccion contra sobrevoltaje;

   el terminal neutro se conecta de forma electrica a la carcasa de metal del segundo SPD; y

   el modulo de proteccion contra sobretension no se conecta de forma electrica entre la carcasa de metal del segundo SPD y el terminal neutro.
10. 10. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje de cualquiera de las Reivindicaciones 3 a 9 en la que las carcasas de metal del primer, segundo y tercer SPDs son carcasas de metal individuales, discretas que se disponen en relacion de superposicion y se atornillan entre si mediante una pluralidad de tornillos.
11. 11. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje de cualquiera de las Reivindicaciones 3 a 10 en la que:

    cada uno del primer, segundo y tercer SPDs incluye una cubierta que cubre la cavidad de carcasa de la misma; y las cubiertas se aseguran a las carcasas de metal mediante por lo menos un tornillo.
12. 12. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje de cualquiera de las Reivindicaciones 3 a 9 que incluye un elemento de carcasa de SPD unitario de metal, en el que las carcasas de metal del primer, segundo y tercer SPDs son cada una partes integrales del elemento de carcasa de SPD unitario y las cavidades de carcasa se definen en el mismo.
13. 13. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Reivindicacion 3 incluye adicionalmente cuarto, quinto y sexto SPDs cada uno dispuesto en la cavidad interna, en la que:

    cada uno del cuarto, quinto y sexto SPDs incluye:

    un primer electrodo en la forma de una carcasa de metal que define una cavidad de carcasa; un segundo electrodo dispuesto dentro de la cavidad de carcasa; y

    un elemento de varistor capturado entre y conectado de forma electrica con cada uno del primer y segundo electrodos, en el que el elemento de varistor se forma de un material de varistor;

    el primer terminal de llnea tambien se conecta de forma electrica al segundo electrodo del cuarto SPD;

    el segundo terminal de llnea tambien se conecta de forma electrica al segundo electrodo del quinto SPD; y

    el tercer terminal de llnea tambien se conecta de forma electrica al segundo electrodo del sexto SPD.
14. 14. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje de la Reivindicacion 13 en la que:

    el primer terminal de llnea se conecta de forma electrica a los segundos electrodos del primer y cuarto SPDs mediante un primer soporte de puente de metal;

    el segundo terminal de llnea se conecta de forma electrica a los segundos electrodos del segundo y quinto SPDs mediante un segundo soporte de puente de metal; y

    el tercer terminal de llnea se conecta de forma electrica a los segundos electrodos del tercer y sexto SPDs mediante un tercer soporte de puente de metal.
15. 15. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje de cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 14 en la que:

    las cavidades de carcasa son cilindricas en forma; y

    los perfiles externos de las carcasas de metal son sustancialmente cuadradas en forma.
16. 16. La unidad de proteccion contra sobrevoltaje de cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 15 en la que: la caja de unidad incluye una ranura de riel de DIN definida all!;

    5 la caja de unidad se configura para montar la unidad de proteccion contra sobrevoltaje sobre un riel de DIN; y la unidad de proteccion contra sobrevoltaje es compatible con el estandar de DIN.