ES2677355T3 - Disipador de tensiones de sobrecarga - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de supresión de sobrecarga de tensión transitoria (300, 400, 450, 500, 600) que comprende: un conjunto de varistor (130) que comprende: un elemento de varistor que tiene primera y segunda superficie lateral principal opuestas (150, 152), el elemento de varistor configurado para funcionar en un modo de impedancia alta y un modo de impedancia baja en respuesta a una tensión aplicada; un primer borne conductor (120, 602) proporcionado en la primera superficie lateral principal del elemento; un segundo borne conductor (122, 618) proporcionado en la segunda superficie lateral principal del elemento de varistor; y un puente de contacto separable (302, 456, 606) que interconecta uno del primer y segundo bornes conductores y el elemento de varistor, el puente de contacto separable configurado para establecer conexión eléctrica en el conjunto de varistor en una de las primeras y segundas superficies laterales principales del varistor en una primera ubicación (190, 532), una segunda ubicación (308, 534) espaciada de la primera ubicación y una tercera ubicación (310, 536) espaciada de la primera y segunda ubicaciones.

Description

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DESCRIPCION

Disipador de tensiones de sobrecarga Antecedentes de la invencion

El campo de la invencion se refiere en general a dispositivos de proteccion de circuitos y mas espedficamente a dispositivos de supresion de sobrecarga de tension transitoria.

Dispositivos de supresion de sobrecarga de tension transitoria, en ocasiones denominados como dispositivos de proteccion contra sobrecarga, se han desarrollado en respuesta a la necesidad de proteger un numero en constante crecimiento de dispositivos electronicos de los que la sociedad tecnologica actual depende contra altas tensiones de una duracion corta o transitoria. Tensiones transitorias electricas pueden crearse mediante, por ejemplo, descarga electroestatica o transitorios propagados por el contacto humano con los propios dispositivos electronicos o a traves de ciertas condiciones en la circuitena electrica de lado de lmea que alimenta los dispositivos electronicos. Por lo tanto, no es raro que los dispositivos electronicos incluyan dispositivos de supresion de sobrecarga de tension transitoria internos disenados para proteger el dispositivo de ciertas condiciones de sobretension o sobrecargas y tambien para circuitena de lado de lmea que alimenta los dispositivos electronicos en un sistema de distribucion de potencia electrica para incluir dispositivos de supresion de sobrecarga de tension transitoria. Ejemplos de equipo electrico que habitualmente emplean equipo de proteccion contra tension transitoria incluyen sistemas de telecomunicaciones, sistemas informaticos y sistemas de control.

Dispositivos de supresion de sobrecarga de tension transitoria para sistemas de potencia electrica se emplean comunmente para proteger circuitena designada, que puede incluir piezas caras de equipo electrico, cargas cnticas o dispositivos electronicos asociados alimentados por el sistema. Los dispositivos de supresion de sobrecarga normalmente muestran una impedancia alta, pero cuando se produce un evento de tension excesiva, los dispositivos conmutan a un estado de impedancia baja para derivar o desviar la corriente de sobretension inducida a masa electrica. Por lo tanto, las corrientes daninas se desvfan de fluir a circuitena de lado de carga asociada, protegiendo de este modo el equipo correspondiente, cargas y dispositivos electronicos del dano. Sin embargo, se desean mejoras.

El documento DE 10 2010 008537 da a conocer un dispositivo de proteccion contra sobrecarga de tension.

Sumario de la invencion

La presente invencion proporciona un dispositivo de supresion de sobrecarga de tension transitoria como se define en la reivindicacion 1.

Breve descripcion de los dibujos

Realizaciones no limitantes y no exhaustivas se describen con referencia a las siguientes figuras, en las que numeros de referencia similares se refieren a partes similares por todos los diversos dibujos a no ser que se especifique de otra manera.

La Figura 1 es una vista en perspectiva de un dispositivo de supresion de sobrecarga ilustrativo.

La Figura 2 es una vista en perspectiva trasera del dispositivo mostrado en la Figura 1.

La Figura 3 es una vista en perspectiva frontal parcial del dispositivo mostrado en las Figuras 1 y 2.

La Figura 4 es una vista en despiece del dispositivo mostrado en las Figuras 1-3.

La Figura 5 es una vista en alzado frontal de una porcion de un subconjunto de varistor para el dispositivo mostrado en las Figuras 1-4.

La Figura 6 es una vista en alzado trasera de la porcion del subconjunto de varistor mostrado en la Figura 5.

La Figura 7 es otra vista en despiece del dispositivo mostrado en las Figuras 1-3.

La Figura 8 es una vista en alzado frontal de un elemento de desconexion de cortocircuito ilustrativo para el dispositivo mostrado en las Figuras 1-3.

La Figura 9 es una vista en alzado frontal de un conjunto soldado que incluye el elemento de desconexion de cortocircuito de la Figura 8.

La Figura 10 es una vista en alzado lateral del conjunto mostrado en la Figura 9.

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La Figura 11 es una vista en alzado trasera del conjunto mostrado en la Figura 9.

La Figura 12 es una vista de conjunto en perspectiva frontal de una porcion del conjunto mostrado en la Figura 9 con un elemento de desconexion termico.

La Figura 13 es una vista en alzado lateral del conjunto mostrado en la Figura 12.

La Figura 14 ilustra el dispositivo que incluye el elemento de corriente de cortocircuito y el elemento de desconexion termico en funcionamiento normal.

Las Figuras15 y 16 ilustran un primer modo de desconexion del dispositivo en el que el elemento de desconexion termico funciona para desconectar el varistor.

La Figura 17 ilustra un segundo modo de desconexion del dispositivo en el que el elemento de desconexion de cortocircuito ha funcionado para desconectar el varistor.

La Figura 18 es una vista en perspectiva frontal parcial de otro dispositivo de supresion de sobrecarga ilustrativo en funcionamiento normal.

La Figura 19 es una vista similar a la Figura 18 pero mostrando el elemento de desconexion termico que ha funcionado para desconectar el varistor.

La Figura 20 es una vista similar a la Figura 19 con el elemento de desconexion termico no mostrado.

La Figura 21 es una vista en despiece parcial de otra realizacion de un dispositivo de supresion de sobrecarga ilustrativo.

La Figura 22 es una primera vista de conjunto del dispositivo mostrado en la Figura 21 con el elemento de desconexion termico en una condicion de funcionamiento normal.

La Figura 23 es una vista similar a la Figura 22 pero mostrando el elemento de desconexion termico que ha funcionado para desconectar el varistor.

La Figura 24 es una vista similar a la Figura 23 pero con el elemento de desconexion termico retirado.

La Figura 25 es una vista en perspectiva de otra realizacion de un dispositivo de supresion de sobrecarga ilustrativo.

La Figura 26 es una vista de conjunto parcial del dispositivo mostrado en la Figura 25 con un elemento de desconexion termico en una condicion de funcionamiento normal.

La Figura 27 es una vista similar a la Figura 26 pero mostrando la construccion interna del elemento de desconexion termico.

La Figura 28 es una vista en perspectiva del dispositivo mostrado en la Figura 27.

La Figura 29 es una vista similar a la Figura 27 pero mostrando el elemento de desconexion termico que ha funcionado para desconectar el varistor.

La Figura 30 es una vista en perspectiva del dispositivo mostrado en la Figura 29.

La Figura 31 es una vista en perspectiva de otra realizacion de un dispositivo de supresion de sobrecarga ilustrativo.

La Figura 32 es una vista de conjunto parcial del dispositivo mostrado en la Figura 31 con un elemento de desconexion termico en una condicion de funcionamiento normal.

La Figura 33 es una vista similar a la Figura 32 pero mostrando la construccion interna del elemento de desconexion termico.

La Figura 34 es una vista en perspectiva del dispositivo mostrado en la Figura 27.

La Figura 35 es una vista similar a la Figura 33 pero mostrando el elemento de desconexion termico que ha funcionado para desconectar el varistor.

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La Figura 36 es una vista en perspectiva del dispositivo mostrado en la Figura 35.

La Figura 37 es una vista similar a la Figura 33 sin el elemento de desconexion termico.

La Figura 38 es una vista similar a la Figura 37 y que muestra el dispositivo en una primera fase de funcionamiento.

La Figura 39 es una vista similar a la Figura 38 y que muestra el dispositivo en una segunda fase de funcionamiento.

La Figura 40 ilustra una vista de conjunto en despiece parcial de otra realizacion de un dispositivo de supresion de sobrecarga.

Descripcion detallada de la invencion

Sistemas de potencia electrica estan sometidos a tensiones dentro de un intervalo bastante estrecho en condiciones de funcionamiento normales. Sin embargo, perturbaciones de sistema, tal como impactos de rayos y sobrecargas de conmutacion, pueden producir niveles de tension momentaneos o extendidos que exceden los niveles experimentados por la circuitena durante condiciones de funcionamiento normales. Estas variaciones de tension a menudo se denominan como condiciones de sobretension. Como se menciono anteriormente, se han desarrollado dispositivos de supresion de sobrecarga transitoria para proteger la circuitena contra tales condiciones de sobretension.

Dispositivos de supresion de sobrecarga transitoria habitualmente incluyen uno o mas elementos resistivos no lineales y dependientes de tension, denominados como varistores, que puede ser, por ejemplo, varistores de oxido metalico (MOV). Un varistor se caracteriza por tener una resistencia relativamente alta cuando se expone a una tension de funcionamiento normal y una resistencia mucho menor cuando se expone a una tension mayor, tal como se asocia con condiciones de sobretension. La impedancia de la trayectoria de corriente a traves del varistor es sustancialmente menor que la impedancia de la circuitena que se protege cuando el dispositivo esta funcionando en el modo de impedancia baja, y es de otra manera sustancialmente mayor que la impedancia de la circuitena protegida. A medida que surgen las condiciones de sobretension, los varistores conmutan desde el modo de impedancia alta al modo de impedancia baja y derivan o desvfan sobretension-sobrecargas de corriente inducidas lejos de la circuitena protegida y a masa electrica, y a medida que condiciones de sobretension disminuyen, los varistores vuelven a un modo de impedancia alta.

Mientras dispositivos de supresion de sobrecarga transitoria existentes han tenido algo de exito en proteger sistemas de potencia electrica y circuitena de eventos de sobretension transitoria, son susceptibles a ciertos modos de fallo que pueden sin embargo resultar en dano a la circuitena de lado de carga que el dispositivo de supresion de tension transitoria tema por objeto proteger.

Mas espedficamente, en respuesta a eventos de sobretension extremos (es decir, condiciones de muy alta sobretension), los varistores cambian muy rapido al modo de impedancia baja, y debido a la exposicion a tension y corriente extremadamente altas los varistores se degradan rapidamente y en ocasiones fallan, tal vez catastroficamente. Fallo catastrofico de dispositivos de supresion de sobrecarga pueden por sf mismos provocar danos a la circuitena del lado de carga que tiene por objetivo protegerse.

Aun otro problema con dispositivos de supresion de sobrecarga transitoria conocidos es que si las condiciones de sobretension se mantienen durante un periodo de tiempo, incluso para condiciones de sobretension bajas o moderadas, los varistores (por ejemplo, MOV) pueden sobrecalentarse y fallar, en ocasiones catastroficamente. Si el fallo se produce cuando el MOV esta en un estado conductor, condiciones de cortocircuito y formacion de arco electrico pueden resultar que podnan conducir a danos adicionales.

Para abordar tales problemas, los dispositivos de supresion de sobrecarga conocidos se han usado en combinacion con fusibles conectados en serie o disyuntores. Como tal, los fusibles o disyuntores pueden responder de forma mas efectiva a condiciones de sobrecorriente que resultan de condiciones de sobretension en las que, al menos por algun tiempo, el varistor en el dispositivo de supresion de sobrecarga es incapaz de suprimir completamente las condiciones de sobretension.

Mientras dispositivos de supresion de sobrecarga transitoria conectados en serie y fusibles o disyuntores pueden ser efectivos para abrir la circuitena en respuesta a condiciones de sobretension que podnan de otra manera provocar danos, esta no es una solucion completamente satisfactoria. En casos en los que los MOV se vuelven parcialmente conductores debido a condiciones de tension excesiva mantenidas, el fusible o disyuntor puede no funcionar si la corriente que fluye a traves del MOV esta por debajo de la capacidad nominal del fusible o disyuntor. En tales condiciones, incluso corrientes relativamente pequenas que fluyen a traves del MOV durante un periodo de tiempo pueden producir condiciones de desbordamiento termico y calor excesivo en el MOV que pueden conducir a su fallo.

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Como se ha mencionado anteriormente, esto puede conducir a condiciones de cortocircuito y tal vez un fallo catastrofico del dispositivo presenta problemas practicos.

A parte de las cuestiones de rendimiento y fiabilidad indicados anteriormente, se requieren costes y espacio de instalacion adicionales para los dispositivos de supresion de sobrecarga transitoria conectados en serie y fusibles o disyuntores. Cuestiones adicionales sobre mantenimiento resultan tambien de tener tales componentes conectados en serie.

Se ha hecho algun esfuerzo para proporcionar un dispositivo de proteccion contra sobrecarga de tension transitoria que proporciona funcionamiento seguro y efectivo para un gran abanico de condiciones de sobretension, mientras evita fallo catastrofico del elemento de varistor. Por ejemplo, Ferraz Shawmut ha introducido un dispositivo de supresion de sobrecarga protegido termicamente comercializado como un dispositivo TPMOV®. El dispositivo TPMOV® se describe en la Patente de Estados Unidos N.° 6.430.019 e incluye caractensticas de proteccion termica disenadas para desconectar un MOV y evitar que alcance un punto de fallo catastrofico. El dispositivo TPMOV® se concibe para eliminar cualquier necesidad de un fusible conectado en serie o disyuntor.

El dispositivo TPMOV® permanece vulnerable, sin embargo, a modos de fallo que aun pueden resultar en danos. Espedficamente, si el MOV falla rapidamente en un evento de sobretension extrema, las condiciones de cortocircuito pueden resultar antes de que puedan funcionar las caractensticas de proteccion termica, y pueden resultar en condiciones de formacion de arco severas y fallo catastrofico potencial. Adicionalmente, la construccion del dispositivo TPMOV® es algo complicada, y depende de un blindaje de arco movil para desconectar el MOV, y tambien implementar un microconmutador electrico. La presencia del blindaje de arco se anade a las dimensiones generales del dispositivo. Se desean opciones mas compactas y con menores costes.

Tambien, el dispositivo TPMOV® y otros dispositivos disponibles en la actualidad incluyen discos MOV envasados o encapsulados en epoxi. Mientras tales mOv encapsulados pueden ser efectivos, tienden a implicar etapas de fabricacion adicionales y costes que preferentemente se evitanan.

Realizaciones ilustrativas de dispositivos de proteccion contra sobrecarga de tension transitoria compactos se describen mas adelante en este documento que superan las desventajas analizadas anteriormente. Dispositivos mas pequenos, baratos y mas efectivos estan provistos de un conjunto de varistor unico y primer y segundo modos de funcionamiento de desconexion distintos como se explica a continuacion para proteger de forma fiable el varistor contra fallo en una completa variedad de condiciones de sobretension.

Volviendo ahora a los dibujos, la Figura 1 es una vista en perspectiva de un dispositivo de supresion de sobrecarga ilustrativo 100 que incluye un alojamiento de tipo caja 102 generalmente delgado y rectangular. Por consiguiente, el alojamiento 102 en el ejemplo mostrado incluye caras o lados principales opuestos 104 y 106, caras o lados superior e inferior 108 y 110, que interconectan bordes contiguos de los lados 104 y 106, y lados laterales 112 y 114 que interconectan bordes contiguos de los lados 104 y 106 y bordes contiguos de los lados superior e inferior 108, 110. Todos los lados 104, 106, 108, 110, 112 y 114 son generalmente lisos y planos, y se extienden generalmente paralelos con los respectivos lados opuestos para formar un alojamiento generalmente ortogonal 102. En otras realizaciones, los lados del alojamiento 102 no necesitan ser lisos y planos, ni dispuestos ortogonalmente. Son posibles diversas formas geometricas del alojamiento 102.

Adicionalmente, en la realizacion representada, la cara principal 106 de alojamiento puede denominarse en ocasiones como una cara frontal del dispositivo 100 y es una cara sustancialmente solida sin orificios o aberturas que se extienden en la misma o a traves de la misma, mientras la cara principal 104 de alojamiento (tambien mostrada en la Figura 2) puede denominarse como una cara posterior. La cara posterior 104, a diferencia de la cara frontal 106, se extiende unicamente en la periferia del dispositivo 100 adyacente a los lados 108, 112 y 114. Es decir, la cara posterior 104 en la realizacion ilustrativa mostrada es un elemento de tipo marco que tiene un orificio central grande que expone componentes del dispositivo 100 en el lado posterior. Como tal, el lado frontal 106 en su totalidad cubre y protege los componentes internos del dispositivo 100 en el lado frontal del dispositivo 100, mientras el lado posterior 104 generalmente expone componentes del dispositivo 100 en el lado posterior. Son posibles otras disposiciones del alojamiento 102, sin embargo, y pueden usarse en otras realizaciones para proporcionar varios grados de cerramiento para los lados frontal y posterior del dispositivo 100.

El alojamiento 102 tiene un perfil compacto o grosor T que es menor que dispositivos de supresion de sobrecarga conocidos tal como el dispositivo TPMOV® descrito anteriormente. Adicionalmente, las periferias exteriores de los lados principales 104 y 106 de alojamiento son aproximadamente cuadrados, y los lados 108, 110, 112 y 114 son alargados y rectangulares, aunque son posibles otras proporciones del alojamiento 102 en otras realizaciones.

El lado superior 108 del alojamiento 102 se forma con un orificio 116 generalmente alargado a traves del que puede proyectarse una porcion de un elemento de desconexion termico, descrito a continuacion, para indicar visualmente un estado del dispositivo 100. El lado inferior 110 del alojamiento 102 asimismo incluye un orificio (no mostrado) en el que se proyecta una lengueta indicadora 204, tambien para proporcionar indicacion visual de un estado del dispositivo.

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El alojamiento 102 puede formarse a partir de un material electricamente no conductor o aislante tal como plastico, de acuerdo con tecnicas conocidas tal como moldeo. Son posibles otros materiales no conductores y tecnicas, sin embargo, para fabricar el alojamiento 102 en realizaciones adicionales y/o alternativas. Adicionalmente, el alojamiento 102 puede formarse y montarse a partir de dos o mas piezas que definen colectivamente un cerramiento para al menos el lado frontal del conjunto de varistor descrito a continuacion.

Los bornes de lamina 120 y 122 se extienden desde el lado inferior 110 del alojamiento 102 en la realizacion mostrada. Los bornes de lamina 120 y 122 son generalmente elementos conductores planos que tienen bordes achaflanados y aberturas a traves del mismo. Ademas, los bornes de lamina 120 y 122 estan desplazados entre sf en planos separados pero generalmente paralelos. El primer borne 120 esta mas cerca del lado posterior 104 y se extiende en un plano paralelo al lado posterior 104, mientras el borne 122 esta mas cerca del lado frontal 106 y se extiende en un plano paralelo al lado frontal 106. Son posibles otras disposiciones de los bornes en otras realizaciones, y se reconoce que los bornes de lamina mostrados no necesariamente se requieren. Es decir, podnan asimismo proporcionarse bornes distintos de los bornes de tipo lamina si se desean establecer conexiones electricas a circuitena como se describe brevemente a continuacion.

Los bornes de lamina 122 y 120 pueden conectarse respectivamente con una lmea electrica 124 y una lmea a masa, plano de masa o lmea neutral designada en 128, con conexion de clavija a una placa de circuito u otro dispositivo conectado a la circuitena. Un elemento de varistor, descrito a continuacion, se conecta en el dispositivo 100 entre los bornes 120 y 122. El elemento de varistor proporciona una trayectoria de impedancia baja a masa en el evento de una condicion de sobretension en la lmea electrica 124. La trayectoria de impedancia baja a masa aleja de forma efectiva de otra manera corriente potencialmente danina de y alrededor de circuitena aguas abajo conectada a la lmea electrica 124. En condiciones de funcionamiento normales, el varistor proporciona una trayectoria de impedancia alta de tal forma que el varistor no extrae de forma efectiva ninguna corriente y no afecta a la tension de la lmea electrica 124. El varistor puede conmutar entre los modos de impedancia alta y baja para regular la tension en la lmea electrica 124, o bien de manera autonoma o bien en combinacion con otros dispositivos 100. Adicionalmente, y como se explica a continuacion, el varistor puede desconectarse de la lmea electrica 124 en al menos dos distintos modos de funcionamiento, en respuesta a diferentes condiciones de sobretension de funcionamiento en la lmea electrica 124, para garantizar que el varistor no fallara catastroficamente. Una vez desconectado, el dispositivo 100 debe retirarse y reemplazarse.

La Figura 2 es una vista en perspectiva trasera del dispositivo 100 mostrado en el que se expone un lado posterior de un conjunto de varistor 130. El conjunto de varistor 130 incluye una placa base aislante 132 y un elemento de varistor 134. Los bornes 120, 122 se muestran en lados opuestos del conjunto de varistor 130. El potencial de tension de la lmea electrica 124 se situa a traves de los bornes 120, 122 y, a su vez, a traves del elemento de varistor 134.

La Figura 3 es una vista en perspectiva frontal parcial del dispositivo 100 que incluye el conjunto de varistor 130, un elemento de desconexion de cortocircuito 140 y un elemento de desconexion termico 142 cada uno proporcionando un modo diferente de desconectar el varistor 134. El elemento de desconexion de cortocircuito 140 y el elemento de desconexion termico 142 se ubican cada uno opuestos al varistor 134 en el otro lado de la placa base aislante 132. El borne 122 se conecta al elemento de desconexion de cortocircuito 140 y el borne 120 se conecta al varistor 134.

Opcionalmente, y como se muestra en la Figura 3, uno o mas de los lados del alojamiento 102 pueden ser total o parcialmente transparentes de tal forma que uno o mas del conjunto de varistor 130, el elemento de desconexion de cortocircuito 140 y el elemento de desconexion termico 142 pueden verse a traves del alojamiento 102. Como alternativa, pueden proporcionarse ventanas en el alojamiento para revelar porciones seleccionadas del conjunto de varistor 130, el elemento de desconexion de cortocircuito 140 y el elemento de desconexion termico 142.

La Figura 4 es una vista en despiece trasera del dispositivo 100 que incluye, de izquierda a derecha, el borne 120, el varistor 134, la placa base aislante 132, el elemento de cortocircuito 140, el elemento de desconexion termico 142 y el borne 122. La Figura 7 muestra los mismos componentes en vista frontal en despiece, el reverso de la Figura 4. El alojamiento 102 no se muestra en las Figuras 4 y 7, pero se entiende que los componentes mostrados en la Figura 4 y 7 se contienen generalmente en el alojamiento 102 o exponen a traves del alojamiento 102 como se muestra en las Figuras 1 y 2 en la realizacion ilustrativa representada.

El varistor 134 es un elemento de varistor no lineal tal como un varistor de oxido metalico (MOV). Ya que el MOV es un elemento de varistor bien entendido no se describira en detalle en este documento, excepto para observar que se forma en una configuracion generalmente rectangular que tiene caras o lados 150 y 152 opuestos y generalmente paralelos y esquinas ligeramente redondeadas. El varistor 134 generalmente tiene un grosor constante y es solido por todo el mismo (es decir, no incluye ningun hueco u orificio). Como los expertos en la materia entienden, el MOV es sensible a tension aplicada para cambiar de un estado o modo de impedancia alta a un estado o modo de impedancia baja. El varistor cambia de estado y disipa calor en una condicion de sobretension, en la que la tension situada a traves de los bornes 120 y 122 excede una tension de bloqueo para el MOV y el MOV se vuelve conductor para desviar la corriente a masa electrica.

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A diferencia de dispositivos de supresion de sobrecarga convencionales tal como los analizados anteriormente, el varistor 134 no necesita ser un elemento de varistor envasado o de otra manera encapsulado en epoxi debido a la construccion y montaje del dispositivo 100 que elimina cualquier necesidad para tal encapsulamiento. Por consiguiente, se evitan etapas de fabricacion y costes asociados con el encapsulamiento del varistor 134.

El borne 120 se forma como un miembro conductor generalmente plano que se monta en superficie en el lado 152 del elemento de varistor 134. El borne 120 puede fabricarse a partir de una hoja de metal o aleacion de metal conductora de acuerdo con tecnicas conocidas, y como se muestra en la realizacion ilustrada incluye una seccion superior generalmente cuadrada que es complementaria en forma al perfil del elemento de varistor 134, y una lamina de contacto que se extiende desde la misma como se muestra en las figuras. La seccion superior cuadrada del borne 120 se suelda al lado 152 del varistor usando un soldador de alta temperatura conocido en la tecnica. La seccion superior cuadrada del borne 120 proporciona una gran area de contacto con el varistor 134. En otras realizaciones, el borne 120 podna tener numerosas otras formas segun se desee y la lamina de contacto podna proporcionarse de forma separada en lugar de formarse integralmente como se muestra.

El lado 150 del elemento de varistor 134, opuesto al lado 152 que incluye el borne montado en superficie 120, se monta en superficie en la placa base 132 como se describe a continuacion.

La placa base 132, tambien mostrada en las Figuras 5 y 6 en vista trasera y vista frontal, respectivamente, es un elemento fino formado a partir de un material no conductor electricamente o aislante en una forma generalmente cuadrada y que tiene caras o lados 160 y 162 opuestos. En una realizacion, la placa 132 puede fabricarse a partir de un material ceramico y mas espedficamente de ceramica de alumina para proporcionar una base estructural firme para el elemento de varistor 134 asf como capaz de resistir la formacion de arco electrico ya que el dispositivo 100 funciona como se explica adicionalmente a continuacion. Se conocen otros materiales aislantes, por supuesto, y pueden utilizarse para fabricar la placa 132 en otras realizaciones.

En el lado 160 (mostrado en las Figuras 5 y 6), la placa 132 esta provista de un contacto plano 164 con forma cuadrada y centralmente ubicado, que puede formarse a partir de material conductor en un proceso de galvanizado u otra tecnica conocida en la tecnica. En el lado opuesto 162, la placa 132 esta provista de un contacto plano 166 con forma cuadrada y centralmente ubicado, que asimismo puede formarse a partir de material conductor en un proceso de galvanizado u otra tecnica conocida en la tecnica. Cada uno de estos contactos 164, 166 define un area de contacto en el lado respectivo 160, 162 de la placa 132, y como se muestra en la realizacion ilustrativa ilustrada el contacto 166 forma un area de contacto mucho mayor en el lado 162 que la correspondiente area de contacto para el contacto 164 en el lado 160. Mientras se muestran areas de contacto cuadradas de diferentes proporciones, los contactos 164, 166 no necesitan necesariamente ser cuadrados en otras realizaciones y otras formas geometricas de los contactos 164 pueden bastar. Analogamente, no se requieren necesariamente diferentes proporciones de las areas de contacto y pueden considerarse opcionales en algunas realizaciones.

Como se muestra mejor en las Figuras 5 y 6, la placa aislante 132 esta provista adicionalmente de agujeros pasantes que se extienden completamente a traves del grosor de la placa 132. Los agujeros pasantes pueden metalizarse o de otra manera rellenarse con un material conductor para formar vfas conductoras 168 que interconectan los contactos 164 y 166 en los respectivos lados 160 y 162. Como tal, se proporcionan trayectorias conductoras que se extiende desde un lado 160 de la placa 132 al otro lado 162 mediante los contactos 164, 166 y las vfas 168.

Como se muestra en la Figura 5, los lados laterales de la placa 132 en una realizacion ilustrativa comparten una dimension d de aproximadamente 38 mm, y la placa tiene un grosor t de aproximadamente 0,75 a 1,0 mm en el ejemplo mostrado. Por supuesto, son posibles y pueden adoptarse otras dimensiones.

Como se muestra en la Figura 6, el lado 160 de la placa 132 incluye, ademas del contacto 164, un elemento de anclaje 170 para el elemento de cortocircuito 140. El elemento de anclaje 170 puede ser un elemento galvanizado o impreso formado en la superficie del lado 160, y puede formarse a partir de un material conductor. El elemento de anclaje 170 se afsla electricamente en la superficie del lado 160, y sirve unicamente para propositos de retencion mecanica ya que se instala el elemento de corriente de cortocircuito 140. Mientras se muestra una forma ilustrativa para el elemento de anclaje 170, son posibles otras diversas formas.

Como se ve en las Figuras 4, 7 y 8, el elemento de desconexion de cortocircuito 140 generalmente es un elemento conductor plano que incluye un lado posterior 180 y un lado frontal 182 opuestos entre sf Mas espedficamente, el elemento de desconexion de cortocircuito 140 se forma para incluir una seccion de anclaje 184, conductores laterales 186 y 188 que se extienden desde la seccion de anclaje 184, y una seccion de contacto 190 longitudinalmente espaciada de la seccion de anclaje 184 pero interconectada con los conductores 186, 188. Los conductores 186 y 188 se extienden longitudinalmente hacia arriba desde los bordes laterales de la seccion de anclaje 184 para una distancia, giran aproximadamente 180° y se extienden hacia abajo hacia la porcion de anclaje 184 por otra distancia, y a continuacion giran 90° para reunirse y estar contiguos con la seccion de contacto 190. La seccion de contacto 190 se forma en el ejemplo mostrado en una forma cuadrada que tiene un area de contacto casi igual que el area de contacto para el contacto de placa 164.

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La seccion de contacto 190 puede montarse en superficie en el contacto de placa 164 usando un soldador de baja temperatura para formar una union de desconexion termica entre los mismos, mientras la seccion de anclaje 184 se monta en superficie en la placa elemento de anclaje 170 usando un soldador de alta temperatura. Como resultado, la seccion de anclaje 184 se monta de forma efectiva y ancla en una posicion fija en el lado 160 de la placa 132, mientras la seccion de contacto 190 puede moverse y separarse del contacto de placa 164 cuando la union a baja temperatura se debilita como se describe adicionalmente a continuacion.

Los conductores 186 y 188 del elemento de desconexion de cortocircuito 140 se forman adicionalmente con secciones estrechas 192 que tienen un area en seccion transversal reducida, en ocasiones denominadas como puntos debiles. Cuando se exponen a una condicion de corriente de cortocircuito, los puntos debiles 192 se fundiran y desintegraran de tal forma que los conductores 186 y 188 ya no conducen corriente, y por lo tanto desconectan el elemento de varistor 134 de la lmea electrica 124 (Figura 1). La longitud de los conductores 186 y 188, que se alarga mediante los giros de 180°, y tambien el numero y areas de los puntos debiles, determinan una capacidad nominal de cortocircuitos para los conductores 186, 188. La capacidad nominal de cortocircuitos puede variarse por lo tanto con diferentes configuraciones de los conductores 186, 188.

El elemento de desconexion de cortocircuito 140 tambien incluye, como se muestra mejor en la Figura 4, una seccion de retencion 194 y secciones de carril 196 que se extienden fuera del plano de la seccion de anclaje 184, los conductores 186, 188 y la seccion de contacto 190. La seccion de retencion 194 incluye una abertura 198 que coopera con el elemento de desconexion termico 142 como se describe a continuacion, y los carriles 196 sirven como elementos de montaje y grna para el movimiento del elemento de desconexion termico 142.

El borne 122 se muestra como un elemento proporcionado de forma separada del elemento de desconexion de cortocircuito 140 en los ejemplos ilustrados. El borne 122 se suelda por resistencia a la seccion de anclaje 184 en una realizacion ilustrativa. En otra realizacion, sin embargo, el borne 122 podna proporcionarse integralmente con o fijarse de otra manera a la seccion de anclaje 184.

El elemento de desconexion termico 142 incluye, como se muestra en las Figuras 4 y 7, un cuerpo no conductor 200 fabricado a partir de plastico moldeado, por ejemplo. El cuerpo 200 se forma con lenguetas de indicacion 204 y 206 que se extienden opuestamente, bolsillos de elemento de polarizacion 208 y 210 y ranuras alargadas 212 y 214 que se extienden longitudinalmente en los lados laterales del mismo. Las ranuras 212 y 214 reciben los carriles 196 (Figura 4) cuando se instala el elemento de desconexion termico 142, y los bolsillos 208 y 210 reciben elementos de polarizacion 216 y 218 en forma de muelles de compresion helicoidales.

La lengueta de indicacion 206 se inserta a traves de la abertura 198 (Figura 4) en la seccion de retencion 194 del elemento de desconexion de cortocircuito 140, y los muelles 216, 218 se mantienen en los bordes superiores de los carriles 196, (como se muestra adicionalmente en la Figura 14) y proporcionan una fuerza de polarizacion dirigida hacia arriba contra la seccion de retencion 194. En funcionamiento normal, y porque la seccion de contacto 190 se suelda al contacto de placa 164 (Figura 7), la fuerza de polarizacion es insuficiente para superar la union soldada y la seccion de contacto 190 esta en equilibrio estatico y permanece en su sitio. Cuando la union soldada se debilita, sin embargo, tal como en una condicion de tension excesiva moderada pero sostenida, la fuerza de polarizacion que actua sobre la seccion de retencion 194 supera la debilitada union soldada y provoca que la seccion de contacto 190 se aleje del contacto de placa 164.

La Figura 8 es una vista de conjunto frontal de una etapa de fabricacion para el dispositivo 100 en la que el borne 122 se suelda por resistencia a la seccion de anclaje 184 del elemento de desconexion de cortocircuito 140. Se garantiza por lo tanto conexion mecanica y electrica segura entre el elemento de desconexion de cortocircuito 140 y el borne 122.

La Figura 9 muestra el elemento de desconexion de cortocircuito 140 montado en el conjunto de varistor 130. Espedficamente, la seccion de contacto 190 se monta en superficie en el contacto de placa 164 (Figuras 6 y 7) usando un soldador de baja temperatura y la seccion de anclaje 184 se monta en la placa elemento de anclaje 170 (Figuras 6 y 7) usando soldador de alta temperatura.

Las Figuras 10 y 11 tambien muestran el borne 120 montado en superficie en el elemento de varistor 134 usando un soldador de alta temperatura. Como se muestra mejor en la Figura 10, el varistor 134 se intercala entre el borne 120 y un lado de la placa 132, y la placa 132 se intercala entre el varistor 134 y el elemento de desconexion de cortocircuito 140. Debido al acoplamiento de montaje en superficie directo de los componentes, resulta en un conjunto compacto, proporcionando el dispositivo 100 un grosor T considerablemente reducido (Figura 1) en comparacion con dispositivos de supresion de sobrecarga conocidos.

La Figura 12 y 13 muestran el elemento de desconexion termico 142 instalado en el conjunto mostrado en la Figura 9. La lengueta 206 se inserta a traves de la seccion de retencion 194 del elemento de desconexion de cortocircuito 140, y las ranuras 212, 214 se reciben en los carriles 196 (tambien mostrado en la Figura 4). Los elementos de polarizacion 216, 218 (Figura 4) se comprimen por el elemento de desconexion termico 142 cuando se instala.

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La Figura 14 ilustra el dispositivo 100 con el elemento de corriente de cortocircuito 140 y el elemento de desconexion termico 142 en funcionamiento normal. Los elementos de polarizacion 216 y 218 del elemento de desconexion termico 142 proporcionan una fuerza de polarizacion dirigida hacia arriba (indicada por la Flecha F en la Figura 15). En funcionamiento normal, sin embargo, la fuerza de polarizacion F es insuficiente para desprender la union soldada de la seccion de contacto 190 del elemento de desconexion de cortocircuito 140 al contacto de placa 164 (Figuras 6 y 7).

Las Figuras 15 y 16 ilustran un primer modo de desconexion del dispositivo en el que la desconexion termica funciona para desconectar el varistor 134.

Como se muestra en las Figuras 15 y 16, ya que la union soldada se debilita cuando el elemento de varistor se calienta y se vuelve conductor en una condicion de sobretension, la fuerza de polarizacion F contrarresta la union soldada debilitada hasta el punto de liberacion, en el que como se muestra en la Figura 16 los elementos de polarizacion provocan que el elemento de desconexion termico 142 se desplace y mueva axialmente en una direccion lineal en los carriles 196. Porque la lengueta 206 del elemento de desconexion termico 142 se acopla a la seccion de retencion 194 del elemento de corriente de cortocircuito 140, a medida que el elemento de desconexion termico 142 se mueve lo mismo hace la seccion de retencion 194, que extrae y separa la seccion de contacto 190 del contacto de placa 164. La conexion electrica a traves de la placa 132 por lo tanto se corta y el varistor 134 se desconecta del borne 122 y la lmea electrica 124 (Figura 1).

Como la seccion de contacto 190 se mueve, se crea un hueco de arco entre la posicion soldada original de la seccion de contacto 190 y su posicion desplazada mostrada en la Figura 16. Cualquier formacion de arco electrico que puede producirse se contiene de forma segura en el hueco entre la placa de aislamiento 132 y el elemento de desconexion termico 142, y se afsla mecanica y electricamente del elemento de varistor 134 en el lado opuesto de la placa de aislamiento 132.

Los elementos de polarizacion generan suficiente fuerza en el elemento de desconexion termico 142 una vez que se libera para provocar que los conductores 186, 188 se plieguen, doblen o de otra manera deformen proximos la seccion de contacto 190, como se indica en las regiones 230 en la Figura 16, a medida que el elemento de desconexion termico 142 se mueve. Porque los conductores 186, 188 se forman como cintas flexibles y delgadas de material conductor (que tiene un grosor ilustrativo de 0,1016 milfmetros o menor), se deforman bastante facilmente una vez que el elemento de desconexion termico 142 empieza a moverse. Como se muestra en la Figura 16, el elemento de desconexion termico 142 puede moverse hacia arriba a lo largo de un eje lineal hasta que la lengueta indicadora 206 se proyecta a traves del lado superior 108 del alojamiento 102 (Figura 1) para proporcionar indicacion visual que el dispositivo 100 ha funcionado y necesita sustitucion.

La Figura 17 ilustra un segundo modo de desconexion del dispositivo 100 en el que el elemento de desconexion de cortocircuito 140 ha funcionado para desconectar el varistor 134 del borne 122 y la lmea electrica 124 (Figura 1). Como se ve en la Figura 17, los conductores 186 y 188 se han desintegrado en los puntos debiles 192 (Figuras 4 y 7) y ya no pueden conducir corriente entre la seccion de anclaje 184 y la seccion de contacto 190 del elemento de desconexion de cortocircuito 140. Se rompe por lo tanto el contacto electrico con el contacto de placa 164 y las vfas conductoras 168 al otro lado de la placa 132 en la que se encuentra el elemento de varistor 134, y el varistor 134 por consiguiente ya no esta conectado al borne 122 y la lmea electrica 124. El elemento de desconexion de cortocircuito 140 funcionara de tal manera en eventos de sobretension extremos en mucho menos tiempo que de otra manera requerina el elemento de desconexion termico 142. Se evitan por lo tanto el fallo rapido del elemento de varistor 134 antes de que el elemento de proteccion termica 142 tenga tiempo de actuar y tambien las condiciones de cortocircuito resultantes.

Las Figuras 18-20 ilustran otra realizacion ilustrativa de un dispositivo de supresion de sobrecarga 300 que es similar en muchos aspectos al dispositivo 100 descrito anteriormente. Caractensticas similares de los dispositivos 300 y 100 se indican por lo tanto con caracteres de referencia similares en las Figuras 18-20. Ya que las caractensticas similares se describen en detalle anteriormente, no se cree necesario analisis adicional.

A diferencia del dispositivo 100, el conjunto de varistor 130 esta provisto adicionalmente de un puente de contacto separable 302 (mostrado mejor en la Figura 20) que se transporta por el elemento de desconexion termico 142. Los extremos opuestos 308, 310 del puente de contacto 302 se sueldan respectivamente a extremos distales 304, 306 del elemento de cortocircuito 140 con soldadura de baja temperatura. La seccion de contacto 190 del puente 302 se suelda asimismo al contacto 164 (Figura 7) de la placa base 132 con soldadura de baja temperatura.

En funcionamiento normal del dispositivo 300, como se muestra en la Figura 18, las uniones de soldadura de baja temperatura que conectan los extremos 308, 310 y la seccion de contacto del puente 302 son lo suficientemente fuertes par resistir el flujo de corriente electrica a traves del dispositivo 100 como se ha analizado anteriormente.

Como las uniones de soldaduras de baja temperatura se debilitan cuando el elemento de varistor se calienta y se vuelven conductor en una condicion de sobretension, la fuerza de polarizacion F contrarresta las uniones soldadas debilitadas hasta el punto de liberacion, y los extremos 308, 310 y seccion de contacto 190 del puente 302 se

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separan de los extremos 304, 306 del elemento de cortocircuito 140 y el contacto 164 de la placa base 132. Cuando esto ocurre, y como se muestra en las Figuras 19 y 20, los elementos de polarizacion del elemento de desconexion termico 142 provocan que el elemento de desconexion termico 142 se desplace y mueva axialmente en una direccion lineal. Porque la lengueta 206 (Figura 19) del elemento de desconexion termico 142 se acopla a la seccion de retencion 194 (Figura 20) del puente de contacto 302, a medida que el elemento de desconexion termico 142 se mueve lo mismo hace el puente de contacto 302. La conexion electrica a traves de la placa 132 a traves del contacto 164 por lo tanto se corta, y el varistor 134 por consiguiente se desconecta del borne 122 y la lmea electrica 124 (Figura 1). Analogamente, la conexion electrica entre los extremos 308, 310 del puente de contacto 302 y los extremos 304, 306 del elemento de cortocircuito 140 se cortan. Este resultado se denomina en ocasiones como una caractenstica de "triple rotura" en la que tres puntos de contacto se rompen a traves de tres diferentes uniones de soldadura de baja temperatura. La accion de triple rotura proporciona capacidad del dispositivo 300 para funcionar con tensiones de sistema mayores que el dispositivo 100.

El funcionamiento de cortocircuito del dispositivo 300 es sustancialmente similar al dispositivo 100 descrito anteriormente. El dispositivo 300 incluye, sin embargo, anclajes de soldadura 312 en el conjunto de varistor 130 que permiten que el elemento de cortocircuito 140 resista, por ejemplo, corrientes de impulsos de alta energfa sin deformacion o de otra manera comprometiendo el funcionamiento del dispositivo 300. Tales corrientes de impulsos de alta energfa pueden resultar de procedimientos de pruebas o de sobrecargas de corrientes que de otra manera no son problematicas para un sistema electrico y no son de preocupacion para propositos del dispositivo 300. Los anclajes de soldadura 312 unen el elemento de corriente de cortocircuito 140 a la placa base 132 sin crear conexiones electricas. Los anclajes de soldadura 312 como se muestran pueden ubicarse entre puntos debiles adyacentes en el elemento de corriente de cortocircuito o en otras ubicaciones segun se desee.

La Figura 21 es una vista en despiece parcial de otra realizacion de un dispositivo de supresion de sobrecarga ilustrativo 400 que ofrece aun otras caractensticas y ventajas. Los componentes mostrados en la Figura 21 pueden asociarse con un alojamiento, tal como el alojamiento 102 mostrado y descrito anteriormente con un efecto similar.

El dispositivo de supresion de sobrecarga 400 incluye el elemento de desconexion de cortocircuito 140, el puente de contacto separable 302, la placa base 132, el elemento de varistor 134 y el borne 120.

La placa base 132 incluye un numero de elementos de anclaje 402, 404, 406 distintos que pueden metalizarse o imprimirse en la superficie 408 de la placa base 132 a partir de un material conductor. Las porciones de anclaje 402, 404, 406 se proporcionan cada una en pares separados y opuestos, con los elementos de anclaje 406 ilustrativos dispuestos segun se indica en una realizacion. Los elementos de anclaje 406 son generalmente elementos alargados que se extienden paralelos entre sf a lo largo de un primer eje (por ejemplo, un eje vertical como se muestra en la Figura 21) cerca de un borde superior 410 de la placa 132. Los elementos de anclaje 404 son generalmente elementos alargados que se extiende paralelos entre sf a lo largo de un segundo eje (por ejemplo, un eje horizontal como se muestra en la Figura 21) cerca de los bordes de lado laterales opuestos 412, 414 de la placa 132. Los elementos de anclaje 402 se muestran como elementos mas grandes cerca de las esquinas inferiores de la placa 132 en la que los bordes de lado 412, 414 se cruzan con el borde inferior 416 de la placa 132. Ademas, cada uno de los elementos de anclaje 402 generalmente almohadillas rectangulares con extensiones verticales o lenguetas 420. Los respectivos elementos de anclaje 402, 404 y 406 se afslan electricamente en la superficie 408 de la placa base 132, pero proporcionan diversas superficies de retencion mecanica para fijar el elemento de desconexion de cortocircuito 140 a diversas ubicaciones en la placa 132 a traves de tecnicas conocidas tal como soldadura blanda. Mientras se muestran los elementos de anclaje 402, 404 y 406 ilustrativos, son posibles otros, ademas de o en lugar de los elementos 402, 404 y 406. Diversas formas y geometnas, asf como dimensiones variables y orientacion de elementos de anclaje pueden utilizarse segun se deseen.

Ademas, en lugar de las vfas de contacto 168 (Figuras 5 y 6) proporcionando trayectorias electricas a traves de la placa base 132, el dispositivo 400 incluye una varilla solida 430 que se recibe en un agujero pasante central o abertura 432 formada en la placa 132. En la realizacion ilustrativa mostrada, la varilla 430 es un elemento generalmente en forma de disco formado con un grosor aproximadamente igual al grosor de la placa 132, y el agujero pasante 432 es un orificio generalmente circular que tiene una dimension interior ligeramente mayor que el diametro exterior de la varilla 430. Son posibles diversas otras formas alternativas de la varilla 430 y el agujero pasante 432 en realizaciones adicionales y/o alternativas.

La varilla 430 en las realizaciones contempladas puede fabricarse a partir de un material conductor solido (es decir, una estructura continua sin orificios formados en la misma), tal como plata, cobre u otros materiales adecuados conocidos en la tecnica. La varilla 430 puede asegurarse mecanicamente a la placa 132 en el agujero pasante 432 usando tecnicas conocidas tal como soldadura blanda. La varilla 430 proporciona una opcion relativamente de menor coste para el conjunto en relacion con las vfas de contacto 168 descrito anteriormente sin comprometer el funcionamiento del dispositivo 400. El puente de contacto 302 se suelda a la varilla 430 despues de su montaje a la placa base 132, y la soldadura se selecciona para liberar el puente de contacto 302, con ayuda del elemento de desconexion termica 142 como se ha descrito anteriormente, en respuesta a condiciones electricas predeterminadas. Mientras se muestra una varilla 430 en el ejemplo ilustrado, se contempla que pueden usarse

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multiples varillas si se desean crear superficies de contacto adicionales y conexiones electricas a traves de la placa 132, aunque con mayores gastos y un montaje mas complicado.

El borne 120 como se muestra en la Figura 21 incluye adicionalmente una seccion de montaje generalmente rectangular 434 provista de un numero de orificios 436. La seccion de montaje 434 proporciona un area de superficie mucho mayor para conexion con el elemento de varistor 134 que, por ejemplo, la realizacion mostrada en la Figura 3. En el ejemplo mostrado, la seccion de montaje 434 esta provista adicionalmente de una superficie de tipo cuadncula que incluye superficies de montaje elevadas separadas por depresiones o surcos 438. Ademas, los surcos 438 y orificios 436 proporcionan un grado de ventilacion para evitar la acumulacion excesiva de calor. Debido al area de superficie de contacto aumentada, el borne 120 puede montarse mas facilmente mientras proporciona una fiabilidad mejorada en la conexion electrica al elemento de varistor 134.

La Figura 22 es una primera vista de conjunto del dispositivo 400 con el elemento de desconexion termico 142 acoplado al mismo de la manera explicada anteriormente. La Figura 22 representa una condicion de funcionamiento normal en la que la conexion electrica entre los bornes 120 y 122 y el elemento de varistor 134 esta completa y la capacidad de supresion de sobrecarga del dispositivo 400 esta disponible y es operable para abordar condiciones de sobretension electricas, en ocasiones denominadas como condiciones de sobrecarga.

La Figura 23 muestra el elemento de desconexion termico 142 que ha funcionado para desconectar el elemento de varistor 134 (Figura 21) acoplado al lado opuesto de la placa base 132. Como se muestra en las Figuras 23 y 24 (en el que el elemento de desconexion termico 142 no se muestra), el puente de contacto 302 se ha liberado de la varilla 430 y la conexion electrica entre los bornes 120 y 122 se ha abierto o desconectado. El elemento de desconexion termico 142, que transporta el puente de contacto 302, es movible a lo largo de un eje paralelo al eje longitudinal 440 de las laminas de contacto de los bornes 120 y 122 desde la condicion normal (Figura 22) a la posicion en funcionamiento (Figuras 23 y 24).

Las Figuras 25-30 son diversas vistas de otra realizacion de un dispositivo de supresion de sobrecarga ilustrativo 450 que es similar en muchos aspectos a las realizaciones descritas anteriormente, pero como se muestra en las Figuras 26-28 el dispositivo de supresion de sobrecarga 450 incluye un elemento de desconexion termico alternativo 452 y una estructura de indicacion alternativa para transmitir si el dispositivo 450 esta en una condicion de funcionamiento normal o una condicion desconectada.

La Figura 25 es una vista en perspectiva del dispositivo completado 450. La Figura 26 es una vista de conjunto parcial del dispositivo 450 que ilustra el elemento de desconexion termico 452 en una condicion de funcionamiento normal. La Figura 27 es una vista similar a la Figura 26 pero mostrando la construccion interna del elemento de desconexion termico 452. La Figura 28 es una vista en perspectiva del dispositivo 450. La Figura 29 es una vista similar a la Figura 27 pero mostrando el elemento de desconexion termico que ha funcionado para desconectar el elemento de varistor 134. La Figura 30 es una vista en perspectiva del dispositivo 450.

El dispositivo de desconexion termica 452, como se muestra en las Figuras 25-30, reside en una base no conductora 454 que se intercala con el alojamiento 102 para formar un cerramiento alrededor del conjunto de varistor y componentes internos. El elemento de varistor 134, incluyendo la varilla 430 se acopla al borne 122 en un lado y el elemento de desconexion termico 452 se acopla al lado opuesto del elemento de varistor 134 como se muestra en las Figuras 26-29. El elemento de varistor 134 en esta realizacion puede ser un elemento de varistor encapsulado en epoxi de tal forma que puede omitirse la placa base 132 en las realizaciones anteriores. Como alternativa, la placa base 132 puede incluirse con un elemento de varistor encapsulado no en epoxi.

El elemento de desconexion termico 452 transporta un puente de contacto separable 456, y es movible en carriles 458, 460 desde la posicion normal o conectada (Figura 26) en la que el puente de contacto completa la conexion electrica a traves del elemento de varistor 134 y la posicion desconectada (Figura 29) en la que el puente de contacto 456 se libera de la varilla 430 y se rompe la conexion electrica al elemento de varistor 134. Al igual que en algunas de las realizaciones anteriormente, el puente de contacto separable 456 esta soldado con soldadura de baja temperatura en tres ubicaciones distintas, y proporciona la caractenstica de "triple rotura" descrita anteriormente. A diferencia de las realizaciones anteriores, el elemento de desconexion termico 452 es movible a lo largo de un eje transversal al eje longitudinal 440 (Figura 29) de las laminas de contacto de los bornes 120 y 122. Por lo tanto, en lugar de moverse paralelos al eje 440 como en las realizaciones anteriormente descritas, el elemento de desconexion termico 452 se mueve a lo largo de un eje perpendicular al eje 440 de los bornes. Indicado como alternativa, el elemento de desconexion termico 452, en lugar de moverse hacia arriba alejandose de los bornes de conexion de los dispositivos como se ha descrito anteriormente, se mueve lado a lado dentro del alojamiento 102.

El elemento de desconexion termico 452 puede formarse a partir de un material no conductor tal como plastico de acuerdo con tecnicas conocidas, y puede polarizarse hacia la posicion desconectada con un par de elementos de polarizacion 462, 464 tal como muelles helicoidales. Son posibles diversas adaptaciones, sin embargo, usando menos o mayores elementos de polarizacion asf como diferentes tipos de elementos de polarizacion.

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El elemento de desconexion termico 452 en la realizacion mostrada se dimensiona para ser mayor que el elemento de varistor 134 en una direccion paralela al eje 440, y es menor que el elemento de varistor 134 en la direccion perpendicular al eje 440. Es dedr, la altura del elemento de desconexion termico 452 es mayor que la correspondiente altura del elemento de varistor 134 como se muestra en las Figuras 26-29, pero la anchura del elemento de desconexion termico 452 es menor que la correspondiente anchura del elemento de varistor 134 como se muestra en las Figuras 26-29. Un accionador de estado remoto 466 puede montarse en y transportarse por el elemento de desconexion termico 452 en una ubicacion entre el elemento de varistor 134 y el alojamiento base 454, y una superficie indicadora 468 puede montarse en y transportarse por el elemento de desconexion termico 452. El accionador de estado remoto 466 y la superficie indicadora 466 pueden proporcionarse de forma separada o integral con el elemento de desconexion termico 452, y en el ejemplo mostrado tanto el accionador 466 como la superficie de indicador 468 se extienden en planos perpendiculares al plano del elemento de varistor 134. Cuando el dispositivo 450 funciona, el accionador de estado remoto 466 y la superficie de indicador 468 se mueven con el elemento de desconexion termico, y respectivamente activan un microconmutador u otro elemento ubicado en la base de alojamiento 454 para generar una senal para propositos de supervision remota, mientras proporciona indicacion local en la parte superior del dispositivo 450.

Como se observa mejor en las Figuras 28 y 30, el indicador 468 esta provisto de primer y segundo colores en extremos opuestos 470 y 472 del mismo. Cuando el elemento de desconexion termico 452 esta en la posicion de funcionamiento normal, el primer extremo 470 se coloca para verse a traves de una abertura 116 formada en el alojamiento 102. Cuando el elemento de desconexion termico 452 esta en la posicion desconectada, sin embargo, el indicador 468 se mueve de tal forma que el segundo extremo 472 se coloca para verse a traves de la abertura 116. Por lo tanto, proporcionando el primer y segundo extremos 470, 472 con colores contrastantes, se puede ver facilmente si el dispositivo ha funcionado o no simplemente inspeccionando visualmente el indicador 468 a traves de la abertura 116. El color revelado indicara el estado del dispositivo 450. En otra realizacion, pueden usarse graficos, sfmbolos y otros indicios distintos de colores con un efecto similar para indicar el estado del dispositivo en lugar de elementos codificados por color como se ha descrito.

La base de alojamiento 454 puede incluir, como se muestra en la Figura 30, un orificio que puede acomodar una porcion de un microconmutador u otro elemento a accionarse mediante el accionador de estado remoto 466 como el elemento de desconexion termico 452 se mueve desde la posicion normal a la posicion de desconexion.

Las Figuras 31-36 ilustran diversas vistas de otra realizacion de un dispositivo de supresion de sobrecarga ilustrativo 500 que es similar en algunos aspectos a las realizaciones descritas anteriormente, pero incluye un elemento de desconexion termico 502 alternativo adicional y caractensticas de indicacion alternativas.

El dispositivo 500 es similar al dispositivo 450 descrito anteriormente, pero incluye un elemento de desconexion termico 502 dispuesto para moverse a lo largo de un eje paralelo al eje 440 de los bornes entre la posicion de funcionamiento normal (Figuras 33-34) y la posicion desconectada (Figuras 35 y 36). El elemento de desconexion termico 502 es deslizable en canales o carriles 504, 506 formados en las superficies de lado interiores del alojamiento 102 (Figuras 34 y 36). Los elementos de polarizacion 508, 510 tal como muelles helicoidales cooperan con el elemento de desconexion termico 502 para facilitar la liberacion del puente de contacto 456 de la varilla 430 para desconectar el elemento de varistor 134. Las extensiones 512, 514 se forman en los lados laterales del elemento de desconexion termico 502 que cooperan con los carriles 504, 506 para guiar el elemento de desconexion termico 502 a medida que se mueve por la fuerza del elemento de polarizacion 508, 510 a medida que el dispositivo 500 funciona.

Puede proporcionarse un microconmutador 516 en una ubicacion interior al alojamiento 102 en una ubicacion encima del elemento de varistor 134. El microconmutador 516 puede accionarse mediante el elemento de desconexion termico 502 a medida que funciona, como se muestra en las Figuras 35 y 36. Tambien pueden proporcionarse lenguetas de indicador locales 518, 520 en el elemento de desconexion termico 502, y las lenguetas 518, 520 se proyectan a traves de orificios en el alojamiento 102 a medida que el elemento de desconexion termico 502 asume la posicion desconectada. En la posicion de funcionamiento normal, sin embargo, las lenguetas 518, 520 se contienen en su totalidad interior al alojamiento 102 y no pueden verse. Como tal, se puede saber si el dispositivo 500 ha funcionado o no mediante la presencia (o ausencia) de las lenguetas de indicador 518, 520 tras inspeccion visual del dispositivo 450.

Las Figuras 37-39 ilustran otra realizacion de un dispositivo de desconexion termica que ilustra el funcionamiento de triple rotura del dispositivo a medida que funciona. El puente de contacto 456 esta soldado a la varilla 430 en una primera ubicacion 532, y soldado al borne 120 en segunda y tercera ubicaciones 534 y 536. Ya que las conexiones soldadas 532, 534 y 536 se calientan a traves de flujo de corriente a traves del elemento de varistor 134, el contacto de puente 456 comienza a moverse y rompe las conexiones electricas en las ubicaciones 534, 536 mientras la conexion electrica 532 permanece. Cuando esto ocurre, la formacion de arco electrico se divide primero en paralelo a traves de las ubicaciones 534 y 536 como se muestra en la Figura 38. Cuando el contacto electrico con la varilla 430 se rompe poco despues como se muestra en la Figura 39, se produce formacion de arco electrico en una tercera ubicacion entre las ubicaciones de los arcos divididos mostrados en la Figura 38. La separacion de longitud de arco se aumenta a medida que el puente de contacto 456 se mueve completamente hasta la posicion de

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desconexion final y la formacion de arco cesa completamente ya que el puente de contacto 456 asume su posicion final.

Como se observa, el puente de contacto 456 en este ejemplo esta soldado directamente al borne 120 y no se proporciona ningun elemento de desconexion de cortocircuito 140 como en otras realizaciones descritas anteriormente. Para aplicaciones de CC de alta tension, la disposicion mostrada en las Figuras 37-39 puede funcionar de forma competente sin el elemento de desconexion de cortocircuito 140, un fusible u otros elementos alternativos para interrumpir la conexion electrica a traves del dispositivo independientemente del elemento de varistor 134. Ademas, en la medida en que un elemento de desconexion de cortocircuito puede ser deseable en una realizacion de este tipo, puede simplificarse considerablemente a partir del elemento de desconexion de cortocircuito 140 mostrado y descrito en relacion con las realizaciones anteriores.

Ademas, la disposicion mostrada en las Figuras 37-39 puede implicar un MOV encapsulado en epoxi que no requiere la placa base 132 descrita en relacion con otras de las realizaciones analizadas anteriormente. En otras realizaciones, la placa base 132 pueden incluirse segun se desee.

La Figura 40 ilustra una vista de conjunto en despiece parcial de otra realizacion de un dispositivo de supresion de sobrecarga 600.

El conjunto incluye un primer borne 602, un elemento de desconexion termico 604, un puente de contacto 606 y elementos de polarizacion 608, 610 proporcionando una caractenstica de triple rotura como se ha analizado anteriormente. El borne 602 esta soldado a una superficie de la placa base 132 y el elemento de desconexion termico 604 funciona de forma similar a la descrita anteriormente.

En el lado de la placa base 132 opuesto al borne 602 se proporciona un contacto de placa 612 y se suelda al mismo. El contacto de placa 612 tiene un area de superficie que es sustancialmente coextensiva con las superficies enfrentadas de la placa base 312 y el elemento de varistor 134 que se fija al lado del contacto de placa 612 opuesto a la placa base 132. El contacto de placa 612 incluye una seccion de contacto elevada 614 que se inserta a traves de un orificio 616 en la placa base 132. La seccion de contacto 614 por lo tanto se expone en el lado opuesto de la placa base 132 y el puente de contacto 606 puede soldarse a la misma. El contacto de placa 612 puede fabricarse a partir de un material conductor conocido en la tecnica tal como plata, y debido a su area de superficie comparativamente mayor proporciona conduccion electrica y termica mejorada a traves del dispositivo 600 en relacion con las realizaciones descritas anteriormente.

Un segundo borne 618 esta soldado al lado del elemento de varistor 134 opuesto al contacto de placa 612 para completar el conjunto. Se proporciona un dispositivo de construccion bastante compacto aunque efectivo.

Ahora se cree que los beneficios y ventajas de la invencion son evidentes a partir de las realizaciones ilustrativas descritas.

Se ha divulgado una realizacion de un dispositivo de supresion de sobrecarga de tension transitoria, que incluye: un conjunto de varistor que incluye: un elemento de varistor que tiene primer y segundo lados opuestos, el elemento de varistor operable en un modo de impedancia alta y un modo de impedancia baja en respuesta a una tension aplicada; un primer borne conductor proporcionado en un primer lado del varistor; un segundo borne conductor proporcionado en el segundo lado del elemento de varistor; un puente de contacto separable que interconecta uno de los primer y segundo bornes y varistor; y un elemento de desconexion termico, el puente de contacto separable transportado y movible con el elemento de desconexion termico a lo largo de un eje lineal con respecto al elemento de varistor.

Opcionalmente, el dispositivo puede incluir adicionalmente un contacto proporcionado en el primer lado del elemento de varistor, el puente de contacto separable conectado al contacto. El contacto puede incluir una de una varilla de contacto y una placa de contacto.

El elemento de desconexion termico puede ser movible de forma deslizante a lo largo de un carril, y puede polarizarse hacia una posicion desconectada. El primer borne conductor puede incluir una lamina de borne que tiene un eje longitudinal, y el elemento de desconexion termico puede ser movible a lo largo de un eje paralelo al eje longitudinal, o puede ser movible a lo largo de un eje perpendicular al eje longitudinal.

El dispositivo tambien puede incluir un indicador de estado local. El indicador de estado local puede mostrar al menos un primer color cuando el dispositivo en un primer estado de funcionamiento, y al menos un segundo color cuando el dispositivo esta en un segundo estado de funcionamiento. El indicador de estado local puede ser movible de forma deslizable entre una primera posicion y una segunda posicion. El indicador de estado local puede acoplarse a y ser movible con el elemento de desconexion termico. El dispositivo puede incluir un alojamiento, con el conjunto de varistor situado en el alojamiento, y en el que el indicador de estado local incluye primera y segunda lenguetas, las primera y segunda lenguetas que se proyectan desde el alojamiento para indicar un estado de funcionamiento desconectado del dispositivo.

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El dispositivo tambien puede incluir un indicador de estado remoto. El indicador de estado remoto puede incluir un conmutador. El conmutador puede accionarse mediante el elemento de desconexion termico cuando el dispositivo esta en un estado desconectado.

El elemento de varistor puede ser un varistor de oxido metalico revestido de epoxi. Cada uno del primer borne conductor y el segundo borne conductor pueden incluir laminas de borne. Al menos uno del primer y segundo bornes conductores pueden incluir una superficie que tiene superficies de montaje elevadas separadas por depresiones.

Una placa base aislante puede montarse estacionaria en relacion con el elemento de varistor, teniendo la placa de aislamiento primer y segundo lados opuestos, y estando uno de los primer y segundo lados opuestos del varistor montado en superficie a uno de los lados opuestos de la placa. La placa base aislante pueden incluir una placa ceramica y la placa ceramica puede incluir ceramica de alumina. La placa base aislante pueden incluir un elemento de contacto que se extiende a traves de y entre los lados opuestos de la placa base de aislamiento. La placa base aislante pueden incluir un orificio central, con el elemento de contacto rellenando el orificio. El elemento de contacto puede ser sustancialmente circular. El elemento de contacto puede ser una varilla de soldadura. El elemento de contacto puede ser tambien un contacto de placa, el contacto de placa que tiene una seccion de proyeccion que se extiende a traves de y entre los lados opuestos de la placa base de aislamiento.

El dispositivo tambien puede incluir comprender un elemento de desconexion de cortocircuito, proporcionando de este modo al menos primer y segundo modos de funcionamiento para el dispositivo.

Se ha divulgado otra realizacion de un dispositivo de supresion de sobrecarga de tension transitoria que incluye: un conjunto de varistor que comprende: un elemento de varistor que tiene primer y segundo lados opuestos, el elemento de varistor operable en un modo de impedancia alta y un modo de impedancia baja en respuesta a una tension aplicada; un primer borne conductor proporcionado en un primer lado del varistor; y un segundo borne conductor proporcionado en el segundo lado del elemento de varistor; y un puente de contacto separable que interconecta uno de los primer y segundo bornes y varistor, el puente de contacto configurado de forma separable para proporcionar una desconexion de triple rotura al elemento de varistor.

Opcionalmente, el puente de contacto separable se conecta directamente a uno del primer y segundo bornes conductores. El elemento de varistor puede ser un varistor de oxido metalico encapsulado en epoxi.

Una placa base aislante tambien puede estar en contacto de superficie con el elemento de varistor. La placa base pueden incluir al menos un orificio en la misma, con el dispositivo adicionalmente que incluye un elemento de contacto que se extiende a traves del orificio. El elemento de contacto puede ser uno de una via de contacto, una varilla conductora y una proyeccion de placa.

El dispositivo puede incluir adicionalmente un elemento de desconexion termico, el puente de contacto separable transportado y movible con el elemento de desconexion termico a lo largo de un eje lineal con respecto al elemento de varistor. Al menos uno del primer y segundo bornes conductores pueden incluir una lamina de contacto que tiene un eje longitudinal, y el eje lineal puede extenderse paralelo al eje longitudinal.

El dispositivo tambien puede incluir un indicador de estado local, el indicador de estado local transportado por y movible con el elemento de desconexion termico. El indicador de estado local puede codificarse por colores. Un elemento de estado remoto tambien puede proporcionarse, con el elemento de estado remoto accionado por movimiento del elemento de desconexion termico.

El dispositivo puede incluir adicionalmente un elemento de desconexion de cortocircuito, y en el que el puente de contacto separable se conecta directamente al elemento de desconexion de cortocircuito en una primera ubicacion y en una segunda ubicacion.

Esta descripcion escrita usa ejemplos para divulgar la invencion, incluyendo el mejor modo, y tambien para habilitar que cualquier experto en la tecnica practique la invencion, incluyendo hacer y usar cualquier dispositivo o sistema y realizar cualquier metodo incorporado. El alcance patentable de la invencion se define mediante las reivindicaciones, y puede incluir otros ejemplos que se le ocurran a los expertos en la materia. Tales otros ejemplos se conciben para estar dentro del alcance de las reivindicaciones si tienen elementos estructurales que no difieren del lenguaje literal de las reivindicaciones, o si incluyen elementos estructurales equivalentes con diferencias insustanciales del lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims (12)

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   REIVINDICACIONES

   1. Un dispositivo de supresion de sobrecarga de tension transitoria (300, 400, 450, 500, 600) que comprende:

   un conjunto de varistor (130) que comprende:

   un elemento de varistor que tiene primera y segunda superficie lateral principal opuestas (150, 152), el elemento de varistor configurado para funcionar en un modo de impedancia alta y un modo de impedancia baja en respuesta a una tension aplicada;

   un primer borne conductor (120, 602) proporcionado en la primera superficie lateral principal del elemento; un segundo borne conductor (122, 618) proporcionado en la segunda superficie lateral principal del elemento de varistor; y

   un puente de contacto separable (302, 456, 606) que interconecta uno del primer y segundo bornes conductores y el elemento de varistor, el puente de contacto separable configurado para establecer conexion electrica en el conjunto de varistor en una de las primeras y segundas superficies laterales principales del varistor en una primera ubicacion (190, 532), una segunda ubicacion (308, 534) espaciada de la primera ubicacion y una tercera ubicacion (310, 536) espaciada de la primera y segunda ubicaciones.
2. 2. El dispositivo (500, 600) de la reivindicacion 1, caracterizado por que el puente de contacto separable (456) se conecta directamente a uno del primer y segundo bornes conductores (120, 602).
3. 3. El dispositivo (500) de la reivindicacion 1, caracterizado por que el elemento de varistor (134) comprende un varistor de oxido metalico encapsulado en epoxi.
4. 4. El dispositivo (300, 400, 450, 500, 600) de la reivindicacion 1, caracterizado por que comprende una placa base aislante (132) en contacto de superficie con uno del primer o segundo lados opuestos del elemento de varistor.
5. 5. El dispositivo (300, 400, 450, 500, 600) de la reivindicacion 1, caracterizado por que la placa base aislante (132) incluye al menos un orificio (432, 616) en la misma, comprendiendo el dispositivo ademas un elemento de contacto (430, 614) que se extiende a traves del orificio.
6. 6. El dispositivo (300, 400, 450, 500, 600) de la reivindicacion 1, caracterizado por que el elemento de contacto comprende una de una varilla conductora (430) y una proyeccion de placa (614).
7. 7. El dispositivo (300, 400, 450, 500, 600) de la reivindicacion 1, caracterizado por que comprende comprender un elemento de desconexion termico (142, 452, 502, 604), el puente de contacto separable (302, 456, 606) transportado y movible con el elemento de desconexion termico a lo largo de un eje lineal con respecto al elemento de varistor (134).
8. 8. El dispositivo (300, 400, 450, 500, 600) de la reivindicacion 7, caracterizado por que al menos uno del primer y segundo bornes conductores (120, 122, 602, 618) comprende una lamina de contacto que tiene un eje longitudinal, y el eje lineal se extiende en al menos una de una orientacion paralela y una orientacion perpendicular al eje longitudinal.
9. 9. El dispositivo (450, 500) de la reivindicacion 7, caracterizado por que comprende un indicador de estado local (468, 518, 520), el indicador de estado local transportado por y movible con el elemento de desconexion termico (452, 502).
10. 10. El dispositivo (450) de la reivindicacion 9, caracterizado por que el indicador de estado local (468) se codifica por color.
11. 11. El dispositivo (450, 500) de la reivindicacion 10, caracterizado por que comprende un elemento de estado remoto (466, 516), el elemento de estado remoto accionado por movimiento del elemento de desconexion termico (452, 502).
12. 12. El dispositivo (300, 400) de la reivindicacion 1, caracterizado por que comprende un elemento de desconexion de cortocircuito (140) y en el que el puente de contacto separable (302) se conecta directamente al elemento de desconexion de cortocircuito (140).