ES2869872T3 - Electrodo compuesto para descargador de sobretensiones de baja tensión con múltiples vías de chispas en serie - Google Patents
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Abstract
Electrodo compuesto para descargador de sobretensiones de baja tensión con múltiples vías de chispas en serie, comprendiendo el electrodo compuesto un electrodo principal (4) de conductor no metálico o aleación y un electrodo auxiliar (1) de conductor metálico, caracterizado por que el electrodo auxiliar (1) está encastrado en un espacio hueco (9) del electrodo principal (4) y está en contacto eléctrico por un lado con una superficie del electrodo principal (4), estando configurado el electrodo auxiliar para entrar en contacto por el otro lado con un aislante de separación flexible (3) formar una vía de chispas, comprendiendo el electrodo auxiliar (1) la parte en contacto (7) con el electrodo principal (4) así como un terminal (8) de conexión para la unión con un circuito de disparo de alta tensión.
Description
DESCRIPCIÓN
Electrodo compuesto para descargador de sobretensiones de baja tensión con múltiples vías de chispas en serie
La presente invención proporciona una nueva configuración para descargadores de sobretensiones con múltiples vías de chispas en serie con electrodos compuestos. Cada nivel de vías de chispas está constituido por un electrodo principal (4) de conductor no metálico o aleación, un electrodo auxiliar (1) de conductor metálico, y un aislante de separación flexible (3), que resiste una temperatura muy elevada. El último nivel se cierra con un electrodo principal (6) de cierre. El electrodo auxiliar (1) se coloca en contacto con el electrodo principal (4) mediante encastrado de un lado y va seguido por el aislante de separación (3) por el otro lado. Los electrodos principales (4), auxiliares (1), y los aislantes (3) de todas las vías de chispas apiladas se disponen entre las dos placas de sujeción (2) que a continuación se bloquean mediante fijaciones (5).
Esta invención da una nueva forma al electrodo principal (4) de material no metálico o aleación. Tiene una superficie plana y comprende un borde ligeramente hueco (9) en la otra superficie. Puede presentarse en forma de IZ, C o U, o o I, o de forma circular, circular hueca, poligonal o poligonal hueca. El electrodo de cierre principal (6) mantiene la misma forma que los electrodos principales pero no tiene borde hueco.
La invención introduce un electrodo auxiliar (1) de conductor metálico. Dicho electrodo auxiliar (1) también puede presentarse en forma de C, o C o U, o o I, o de forma circular, o circular hueca, o poligonal, o poligonal hueca dependiendo de la forma del electrodo principal para encastrarse en el mismo. Por lo tanto, se coloca y se sujeta entre un electrodo principal (4) y un aislante de separación (3). Dicho electrodo de conductor metálico comprende la parte en contacto con el electrodo principal (7) y un terminal de conexión asociado (8) para la unión con un circuito de disparo de alta tensión.
Las formas señaladas también se aplican para el aislante de separación (3).
Esta nueva configuración crea un nuevo descargador de sobretensiones de baja tensión. Estas son las características que lo distinguen de un descargador de sobretensiones modular de tamaño estándar de 18 mm de grosor:
- Potencia de salida muy elevada, 10 corrientes de choque de 25 kA de onda 10/350 ps y 120 kA de 8/20 ps - Nivel de protección bajo (<1,5 kV) que permite una buena protección de la mayoría de los equipos electrónicos.
- Tensión de servicio elevada (Uc puede alcanzar 500 V en CA)
- Relación Up/Un < 3
Up: nivel de protección; Un: tensión de servicio
- Gran capacidad de extinción de la corriente de seguimiento >6 kA a 385 Vac
- Volumen bajo 65 mm * 90 mm * 18 mm
Campo técnico
La presente invención se refiere a descargadores de sobretensiones de baja tensión (<1500 v) destinados a la protección contra sobretensiones atmosféricas e industriales. Proporciona una nueva configuración para los descargadores de sobretensiones con múltiples vías de chispas en serie con electrodos compuestos.
Contexto
Actualmente existen descargadores de sobretensiones de baja tensión compuestos de múltiples vías de chispas con electrodos de grafito. Estos descargadores de sobretensiones tienen potencias de salida muy elevadas de ondas 10/350 ps y 8/200 ps, resistencia a la temperatura elevada por el material grafito y bajo coste económico (documento EP 2615703 A2 (DEHN y SOEHNE[DE]); documento WO 2017/080825 A1 (DEHN SOHNE GMBH + CO KG [DE])). Sin embargo estos descargadores de sobretensiones tienen dos grandes defectos. Véanse a continuación:
1) El electrodo de disparo no es estable. Consta simplemente de un punto de contacto mecánico de una aguja con el electrodo de grafito en el exterior de la vía de chispas de descarga. En el momento de descargar la corriente de impulso, se produce una vibración debido a la fuerza electromagnética y esto provoca cortes de contacto. Además, como consecuencia de la corriente de descarga repetitiva, los puntos de contacto entre las agujas de activación y los electrodos de grafito se oxidan, o se deterioran por la rotura de los electrodos de grafito. Entonces la activación del cebado de las vías de chispas de descarga no funcionará más: bien debido al corte de contacto, bien debido al mal contacto.
2) Tensión de cebado elevada U de onda 1,2/50 ps > 2 kV y por tanto su nivel de protección elevado (Up = Uc) debido a una falta de disparo en el interior de la vía de chispas de grafito al inicio de la onda de impulso.
Estos descargadores de sobretensiones existentes tienen otra característica que puede calificarse como un punto débil. Al nivel de la extinción, el descargador de sobretensiones es capaz de cortar la corriente inmediatamente una vez cebado bajo la tensión de servicio pero el número de vías de chispas de grafito es demasiado grande para tal
tensión de servicio, lo que es indeseable para miniaturizar los descargadores de sobretensiones.
Para subsanar este defecto, la presente invención introduce un electrodo de conductor metálico que sigue al electrodo principal (4) de cada etapa de vías de chispas. Este electrodo auxiliar (1) de conductor metálico permite a la vez la ignición del cebado en el interior de las vías de chispas al inicio de las ondas de impulso, como un bajo nivel de protección, incluyendo un refuerzo de la extinción del arco eléctrico gracias a su disipación de calor durante el arco. Esto proporciona una potencia muy fuerte de corte de la corriente de seguimiento. Su ubicación entre los electrodos principales (4) sujetos y separados por un aislante flexible (3) permiten una larga vida útil de la corriente de choque y sin vibración en el momento de la descarga debido a la fuerza electromagnética.
Exposición de la invención
La presente invención se obtiene mediante un electrodo compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 y mediante un descargador de sobretensiones de acuerdo con la reivindicación 4. El descargador de sobretensiones está constituido por vías de chispas apiladas en serie con electrodos compuestos. Cada nivel de vía de chispas está constituido por un electrodo principal (4) de conductor no metálico o aleación, un electrodo auxiliar (1) de conductor metálico, y un aislante de separación flexible (3), que resiste una temperatura muy elevada. En una cara de un electrodo principal (4), hay un espacio hueco (9) en el borde de la misma, el electrodo auxiliar (1) está encastrado en el interior de este hueco. Los dos electrodos están en contacto eléctricamente. El número de niveles de las vías de chispas se determina mediante la tensión de servicio. El último nivel se cierra mediante un electrodo principal de cierre (6). Los electrodos principales (4), los electrodos auxiliares (1) y los aislantes (3) están dispuestos entre las dos placas de sujeción (2) que a continuación se bloquean con las fijaciones (5). Este modo de sujeción complementado mediante el contacto superficial permite asegurar el buen contacto de los dos electrodos, así como el buen funcionamiento de la activación y minimizar la tensión del cebado de las vías de chispas. Los terminales (8) de los electrodos auxiliares (1) de conductor metálico se colocan en una misma dirección para la conexión con un circuito de disparo de alta tensión.
Dicho electrodo principal (4) de conductor no metálico o aleación puede representarse en forma de C, o C o U, o o I, ya sea de forma circular, o circular hueca, o poligonal, o poligonal hueca. Tiene una superficie plana, y comprende un borde ligeramente hueco (9) en la otra superficie. El electrodo principal de cierre (6) conserva la misma forma que los electrodos principales pero no comprende borde hueco.
Dicho electrodo de conductor auxiliar (1) de conductor metálico puede representarse en forma de D, o C o U, o o I, ya sea de forma circular, o circular hueca, o poligonal, o poligonal hueca dependiendo de la forma del electrodo principal para encastrarse en el mismo. Comprende la parte en contacto (7) con el electrodo principal (4) y un terminal (11) de conexión para la unión con un circuito de disparo de alta tensión.
Dicho aislante de separación flexible (3) puede representarse en forma de IZ, o C o U, o o I, ya sea de forma circular, o circular hueca, o poligonal, o poligonal hueca.
Dicho electrodo principal (4) de conductor no metálico o aleación está provisto de una superficie plana y en la otra cara una parte hueca (9) en el borde del electrodo.
El electrodo auxiliar (1) está encastrado en la parte del electrodo principal (4) hueco (9) y de ese modo entra en contacto eléctricamente superficial con el mismo.
Dicho electrodo auxiliar (1) de conductor metálico está constituido por un material metálico que tiene propiedades conductoras eléctricas.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La figura 1 es un dibujo esquemático de la tecnología actual en el mercado;
Las figuras 2 son dibujos esquemáticos de una realización de la invención;
- La figura 2-a corresponde a un dibujo de las múltiples vías de chispas apiladas en serie con un electrodo principal de cierre (6);
- La figura 2-b corresponde a un dibujo de las placas de sujeción (2) y fijaciones (5) que fijan las múltiples vías de chispas;
- La figura 2-c corresponde a un dibujo de las múltiples vías de chispas fijadas entre las placas de sujeción (2) y fijaciones (5);
La figura 3 es un dibujo esquemático del electrodo auxiliar (1) de conductor metálico en forma de IZ. Comprende una parte en contacto con el electrodo principal (7) y un terminal de conexión (8);
La figura 4 es un dibujo esquemático del electrodo auxiliar (1) de conductor metálico en forma de -. Comprende una parte en contacto con el electrodo principal (7) y un terminal conexión (8);
La figura 5 es un dibujo esquemático del electrodo auxiliar (1) de conductor metálico de forma rectangular. Comprende una parte en contacto con el electrodo principal (7) y un terminal conexión (8);
La figura 6 es un dibujo esquemático del electrodo auxiliar (1) de conductor metálico de forma cuadrada. Comprende una parte en contacto con el electrodo principal (7) y un terminal conexión (8);
La figura 7 es un dibujo esquemático del electrodo auxiliar (1) de conductor metálico de forma elíptica. Comprende una parte en contacto con el electrodo principal (7) y un terminal conexión (8);
La figura 8 es un dibujo esquemático del electrodo auxiliar (1) de conductor metálico de forma triangular. Comprende una parte en contacto con el electrodo principal (7) y un terminal conexión (8);
La figura 9 es un dibujo esquemático del electrodo auxiliar (1) de conductor metálico de forma hexagonal. Comprende una parte en contacto con el electrodo principal (7) y un terminal conexión (8);
La figura 10 es un dibujo esquemático del electrodo auxiliar (1) de conductor metálico de forma circular. Comprende una parte en contacto con el electrodo principal (7) y un terminal conexión (8);
La figura 11 es un dibujo esquemático de un electrodo principal (4) de conductor no metálico o aleación, provisto de una parte hueca (9);
La figura 12 es un dibujo esquemático de un electrodo principal (6) de conductor no metálico o aleación sin parte hueca para el cierre del último nivel de las múltiples vías de chispas.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE AL MENOS UNA REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
El modelo de utilidad se describe con más detalle con referencia al siguiente ejemplo.
La estructura de un descargador de sobretensiones con múltiples vías de chispas en serie con electrodos compuestos se representa en las figuras 2.
Figura 2-a: electrodo auxiliar (1) de conductor metálico con terminal conductor
Figura 2-a: aislante de separación flexible (3)
Figura 2-a: electrodo principal (4) de conductor no metálico o aleación, provisto de una cara plana y otra cara con una parte hueca (9)
Figura 2-a: electrodo principal de cierre (6) de conductor no metálico o aleación sin parte hueca
Figura 2-b: placas de sujeción (2)
Figura 2-b: fijación (5)
Figura 2-c: electrodo auxiliar (1) de conductor metálico con terminal
Figura 2-c: aislante de separación flexible (3)
Figura 2-c: electrodo principal (4) de conductor no metálico o aleación, provisto de una cara plana y otra cara con una parte hueca (9)
Figura 2-c: electrodo principal de cierre (6) de conductor no metálico o aleación sin parte hueca.
El electrodo auxiliar (1) de conductor metálico con terminal de conexión se representa en las figuras 3 a 10.
Figuras 3 a 10: parte en contacto con el electrodo principal (7)
Figuras 3 a 10: terminal de conexión (8)
El electrodo principal (4) de conductor no metálico o aleación se representa en las figuras 11 y 12.
Figura 11: electrodo principal (4) de conductor no metálico o aleación, provisto de una cara plana y otra cara con una parte hueca (9)
Figura 12: electrodo principal de cierre (6) de conductor no metálico o aleación sin parte hueca.
Los principios básicos, las principales características y las ventajas del modelo de utilidad se han demostrado y descrito anteriormente. El personal técnico de este campo debería comprender que la presente invención no se limita al ejemplo citado anteriormente. Esto y la descripción de la ficha ilustran simplemente los principios de la presente invención. Las características y ventajas de la invención descritas anteriormente se proporcionan únicamente a modo de ejemplo no limitante y no limitan la invención que se define mediante las reivindicaciones.
Claims (6)
1. Electrodo compuesto para descargador de sobretensiones de baja tensión con múltiples vías de chispas en serie, comprendiendo el electrodo compuesto un electrodo principal (4) de conductor no metálico o aleación y un electrodo auxiliar (1) de conductor metálico, caracterizado por que el electrodo auxiliar (1) está encastrado en un espacio hueco (9) del electrodo principal (4) y está en contacto eléctrico por un lado con una superficie del electrodo principal (4), estando configurado el electrodo auxiliar para entrar en contacto por el otro lado con un aislante de separación flexible (3) formar una vía de chispas, comprendiendo el electrodo auxiliar (1) la parte en contacto (7) con el electrodo principal (4) así como un terminal (8) de conexión para la unión con un circuito de disparo de alta tensión.
2. Electrodo compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 para descargador de sobretensiones de baja tensión con múltiples vías de chispas en serie caracterizado por que su electrodo principal (4) de conductor no metálico o aleación se presenta en forma deC, o C o U , o-, ol , ya sea de forma circular, o circular hueca, o poligonal, o poligonal hueca.
3. Electrodo compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 para descargador de sobretensiones de baja tensión con múltiples vías de chispas en serie caracterizado por que su electrodo auxiliar (1) de conductor metálico, constituido por un material metálico que tiene propiedades conductoras, es plano y cuya parte en contacto con el electrodo principal (7) se presenta en forma de C, o C o U, o -, o I, ya sea de forma circular, o circular hueca, o poligonal, o poligonal hueca, y dispone de un terminal de conexión (8) para la unión con un circuito de disparo de alta tensión.
4. Descargador de sobretensiones de baja tensión con múltiples vías de chispas en serie que comprende varios electrodos compuestos apilados en serie de acuerdo con la reivindicación 1, y que además comprende
- para cada electrodo compuesto, un aislante de separación flexible (3) que separa física y eléctricamente dicho electrodo compuesto del electrodo principal (4) del electrodo compuesto adyacente formando de ese modo una vía de chispas;
- un electrodo principal de cierre (6) dispuesto sobre el apilamiento de electrodos compuestos;
- dos placas de sujeción (2) que sujetan los electrodos compuestos y el electrodo de cierre (6) entre ellas, y; - fijaciones (5) que bloquean las placas de sujeción (2), colocándose los terminales (8) de los electrodos auxiliares (1) de los electrodos compuestos en una misma dirección.
5. Descargador de sobretensiones de baja tensión con múltiples vías de chispas en serie que comprende varios electrodos compuestos apilados en serie de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que los electrodos principales (4) de conductor no metálico o aleación que tienen una superficie plana y otra superficie que comprende una parte hueca (9) en el borde del electrodo que permite al electrodo auxiliar (1) entrar en contacto con el electrodo principal (4) mediante encastrado y el modo de sujeción complementado por el contacto superficial permiten asegurar el buen contacto de los dos electrodos, así como el buen funcionamiento del disparo, es decir, el disparo del cebado en el interior de las vías de chispas.
6. Descargador de sobretensiones de baja tensión con múltiples vías de chispas en serie que comprende varios electrodos compuestos apilados en serie de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que los aislantes de separación flexibles (3), resisten una temperatura muy elevada y se presentan en forma de C, o C o l l , o-, ol , ya sea de forma circular, o circular hueca, o poligonal, o poligonal hueca.
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