FI102496B - Suojakytkentä ja suojapistoke tietoliikennelaitteissa - Google Patents

Description

102496

Suojakytkentä ja suojapistoke tietoliikennelaitteissa

Keksinnön kohteena on suojakytkentä käyttäjän suojaamiseksi 5 ylijännitteeltä ja ylivirralta, erityisesti tietoliikennelaitteita varten, patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaisesti .

VDE 0845:stä, osa 1, lokakuu 1987, ovat tunnettuja suojakyt-10 kennät, joissa jokainen kaapelijohdin on ylijännitejohtimella suojattu maahan. Tämän suojaamiseksi jatkuvien virtakuormi-tusten aiheuttamilta vahingoilta on tämä nykyisin varustettu termosuojaelementillä, joka oikosulkee ylijännitejohtimen liian suurella kuumenemisella. Koska oikosulkuvirta voi rik-15 koa kaapelijohtimet, on ylijännitejohtimen eteen sijoitettu sulake, joka katkaisee virtajohtimen tietyllä virralla. Haittapuolena on tällöin, että tällaisten sulakkeiden täytyy olla syöksyvirrankestäviä normaalissa käyttötilanteessa esiintyvien virtasyöksyjen kestämiseksi, mitä varten sulakkeiden täy-20 tyy olla varsin kookkaita.

DE-OS 38 31 935:stä tunnetaan aiemmin suojakytkentä, jossa samoin on sulake kaapelijohtimessa ja tämän perään sijoitettu poikittaistie kaapelijohtimen ja maajohtimen välissä, joka « · « V · 25 koostuu ylijännitejohtimesta ja sen kanssa termisesti kytke- :\! tystä termosuojaelementistä. Ylijännitejohtimen liian korkea :1:*· lämpökuormitus johtaa termosuojaelementin reagointiin, mikä • · erottaa poikittaistien. Jatkuvalla virtakuormituksella sulake ♦ · katkaisee virta johtimen. Siten jär jestelmäpuoli ei ole enää « · 30 suojattu esiintyviltä lyhyiltä yli jännitteiltä, mikäli sulake • · · ei laukea, ja on toisaalta ylijännitteen kuormittama sulak-. keen laukeamiseen asti. Sulakkeen täytyy sen vuoksi olla syöksyvirrankestävän, mikä edellyttää suurta kokoa. Termosuo- • · · *·’ 1 jaelementin reagoinnin ja sitä seuraavan, sulakkeen mahdolli- :Y: 35 sen laukeamisen jälkeen järjestelmäpuolen otto ei ole enää • · •***j määrätyssä potentiaalissa, joten arkojen rakenneosien rikkou- ♦ 1 · tuminen ei ole poissuljettu.

• · · • # • · · 2 102496

Keksinnön tehtävänä on saada aikaan suojakytkentä ylijännit-teeltä ja ylävirralta suojaamiseksi, joka suojaa ylijännite-johdinta liian suurelta lämpökuormitukselta ja kytkee virta-johtimen irti järjestelmäpuolelle turvallisella tavalla liian 5 korkealla virtakuormituksella ilman palovaaraa.

Tämän tehtävän ratkaisu ilmenee patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosasta. Suojakytkentä käsittää virtajohtimeen kytketyn sulakkeen, virtajohtimen ja roaajohtimen väliin kytketyn, teriö mosuojaelementillä varustetun ylijännitejohtimen ja linjapuo-li-järjestelmäpuolen suuntaan nähden sulakkeen taakse sijoitetun oikosulkupoikittaistien, joka on käyttötilassa auki.

Ylijännitteen kestäessä liian kauan ylijännitejohdin kuumenee ja laukaisee siten termosuojaelementin. Tämä katkaisee yli-15 jännitejohtimen poikittaistien ja sulkee samanaikaisesti oikosulkupoikittaistien sulakkeen takana, niin että sulake voi sen jälkeen katkaista virtajohtimen. Oikosulkupoikittaistien johdosta järjestelmäpuolen otto on siten määrätyssä potentiaalissa, nimittäin maapotentiaalissa.

20

Luvattoman korkealla virtakuormituksella, joka voi esiintyä esimerkiksi ylijännitteellä virtajohtimessa ylijännitejohtimen syttymättä, virtajohdin katkaistaan. Koska tässä tapauksessa termosuojaelementti ei reagoi, oikosulkupoikkitietä ei 25 suljeta, joten myöskään tässä ei muodostu palovaaraa oikosul-kujohtimen liian suurten virtojen vuoksi.

• · • · · • · · • · iV. Jos patenttivaatimuksen 2 tunnusmerkkien mukaisesti ylijänni- • e tejohtimen poikittaistien haara on sijoitettu linjapuoli-jär- • · 30 jestelmäpuolen suunnan suhteen ennen sulaketta, virtasyök- * 1 · syissä sulake ei kuormitu ja se voidaan pitää pienenä. Termo- . suojaelementin reagoidessa oikosulkupoikittaistie suljetaan ····· sulakkeen takana, niin että tämä avaa virtajohtimen vastaa- • · · **| 1 villa korkeilla virroilla. Koska termosuojaelementin reagoi- 35 minen vaikuttaa yli jännite johtimen poikittaistien avaamiseen, • · ylijännitejohtimen uudelleensyttyminen estyy.

• · · · · • · · * 1# Patenttivaatimuksen 3 tunnusmerkkien mukaisesti ylijännite- johtimen poikittaistie ja oikosulkupoikittaistie on sijoitet- 3 102496 tu sulakkeen taakse, jolloin sulakkeen kanssa on kytketty rinnan oikosulku, joka erotetaan katkaistaessa ylijännitejoh-tixnen poikittaistie. Tässä pidetään loitolla samoin sulakkeen syöksyvirtakuormitus. Tämä on ennen ylijännitejohtimen ja 5 avoimen oikosulkupoikittaistien haaraa ja se on rinnan oi-kosulkukytkimen kanssa, joten käyttötapauksessa sen läpi virtaa ainoastaan pieni osa virrasta. Termosuojaelementin laukeaminen johtaa sulakkeen kanssa rinnan olevan oikosulun a-vautumiseen ja virtajohtimen ja maajohtimen välisen oikosul-10 kupoikittaistien sulkeutumiseen niin että sulake aktivoituu.

Patenttivaatimuksen 4 tunnusmerkkien mukaisesti on suojakyt-kentä kaksoisjohtimen kahden virtajohtimen varmistamiseksi symmetrisesti kaksinkertaistettu, jolloin termosuojaelementin 15 reagoidessa yhteisen vaihtokytkimen välityksellä molemmat ylijännitejohtimet erotetaan maajohtimesta ja molemmat oi-kosulkupoikittaistiet suljetaan. Tällöin suojakytkentä on asennettu tietoliikenteessä tavanomaiseen kaksoisjohtimeen. Kulloinkin toisen virtajohtimen ja yhteisen maajohtimen vä-20 Iissä suojakytkentä on toteutettu siten, että vain toisen termosuojaelementin reagoidessa yhteinen suojaustoiminto laukaistaan, molemmat ylijännitejohtimet kytketään irti maajohtimesta ja molemmat oikosulkupoikittaistiet suljetaan. Kahden erotetun ylijännitejohtimen asemesta voidaan käyttää myös ·«< ' 25 kolminapaista ylijännitejohdinta.

« · c •V; Patenttivaatimuksen 5 tunnusmerkkien mukaisesti suojakytkentä • · on laajennettu hienosuojaukseksi, niin että VDE 0845:n, osa e · 1, lokakuu 1987, mukaisesti saadaan karkea- ja hienosuojauk- • · '···' 30 sesta muodostuva vaihesuo jaus. Tällöin hienosuo jaus käsittää • · « patenttivaatimuksen 6 tunnusmerkkien mukaisesti PTC-vastuksen . ja varistorin, jotka on kytketty termisesti. Tällaiset lait teet ovat jo aiemmin tunnettuja DE-OS 32 31 066:sta. Tällai- ··· • · · V ' nen hienosuojaus mahdollistaa suojautumisen nopeilta lyhytai- 35 kaisilta ilmiöiltä ja yli jännitteiltä ja -virroilta, joihin • · karkeasuojaus ei reagoi. Jänniteriippuva vastus (varistori) • · · takaa jännitteen rajoittamisen halutulle maksimitasolle ja • · · • ·] työskentelee rakenneosaedellytyksin hyvin nopeasti nanosekun- ' ' tialueen reagointiajoilla. Lämpötilariippuvaa PTC-vastusta 4 102496 (PTC = Positive-Temperatur-Coefficient) käytetään pitkittäis-haarassa karkeasuojauksen ja hienosuojauksen välisen jännite-rajoituksen irtikytkemiseen. Edelleen PTC-vastusta käytetään virtojen ajalliseen rajoittamiseen, jotka virrat ovat suurem-5 pia kuin tavalliset ja sallitut käyttövirrat PTC-vastuksen kuumenemisen vuoksi kulkevien virtojen johdosta. Lopuksi PTC-vastusta käytetään jänniterajoituksen ylikuormitussuojaami-seen hienosuojauksessa (varistori), toisaalta PTC-vastuksen kuumenemisen välityksellä kulkevan virran vaikutuksesta, mis-10 tä on seurauksena vastuksen kohoaminen, ja toisaalta vastuksen kohoamisen vaikutuksesta, mikä perustuu PTC-vastuksen kuumenemiseen PTC-vastuksen ollessa termisesti kytkettynä varistoriin.

15 Mittaus- ja erotuskohdan järjestäminen vaihesuojauksen taakse patenttivaatimuksen 7 tunnusmerkkien mukaisesti sallii suoja-kytkennän ja virtajohtimen, johon on rakennettu suojakytken-tä, toimintojen osittaisen testaamisen. Tietoliikennealalla on erityisen edullista muodostaa tällaiset suojakytkennät 20 suojapistokkeiksi.

Lisää keksinnön edullisia suoritusmuotoja, erityisesti suoja-kytkennän suoritusmuoto suojapistokkeena, ilmenee muista ali-vaatimuksista.

25

Keksintöä selitetään jäljempänä lähemmin useiden piirustuk- i sissa lähemmin esitettyjen suojakytkentöjen suoritusmuotojen • · ja suojapistokkeen piirustuksissa esitetyn suoritusmuodon • · avulla. Piirustuksissa esittää: • m ··· 30 • · · • · ·

Kuvio 1 kaksoisjohtimiksi muodostetun suojakytkennän, jossa . käytetään peräänsijoitettua sulaketta, ensimmäisen suoritusmuodon kytkentäkaaviota käyttötilanteessa, « · « « · · 35 Kuvio 2 kuvion 1 mukaista suojakytkentää laukaistussa tilas-sa, • Φ · • · · • * • · ♦ · 5 102496

Kuvio 3 suojakytkennän, jossa on eteenkytketty, rinnankytketty sulake, toisen suoritusmuodon kytkentäkaaviota, 5 Kuvio 4 vaihesuojauksena, jossa on mittaus- ja erotuskohdat, olevan suojakytkennän kolmannen suoritusmuodon kytkentäkaaviota ,

Kuvio 5 vaihesuojauksen kytkentäkaaviota, 10

Kuvio 5a suojakytkennän neljännen suoritusmuodon kytkentäkaaviota ,

Kuvio 5 suojapistokkeen pitkittäisleikkausta, 15

Kuvio 7 suojapistokkeen johdinlevyn päällyskuvaa,

Kuvio 8 suojapistokkeen poikkileikkausta pitkin kuvion 6 viivaa A-B, 20

Kuvio 9 suojapistokkeen poikkileikkausta pitkin kuvion 6 viivaa C-D,

Kuvio 10 suojapistokkeen alanäkymää johdinlevy poistettuna, V’ 25 ·.’« Kuvio 11 suojapistokkeen päällyskuvaa, • · • · · • · · • ♦ :*·*: Kuvio 12 sivukuvaa tietoliikenteen liitoslistasta, johon on • · ·;··· pistetty viisi suojapistoketta, sijoitettu maakisko 30 ja asennettu merkinantosanka suojapistokkeen lau- kaisemiseksi merkinantonokkien avulla, « e

Kuvio 13 päätykuvaa liitoslistasta, johon on pistetty suoja- • · · • · · *. pistokkeet ja merkinantosanka on ei-alaskäännetyssä • · 35 asennossa, ja ·»· • · • · • · ·

Kuvio 14 kuviota 13 vastaavaa päätykuvaa, jossa merkinanto- • · ] *. sanka on alaskäännetty.

• · , 102496

Kuvio 1 esittää suojakytkentää, joka on kytketty liitosnapoi-hin a-a' ja b-b' linjapuolen L ja järjestelmäpuolen S väliin, jolloin ylivirtojen poisjohtamiseksi käytetään yhteistä maajohdinta E, jotka virrat on saatu aikaan maapotentiaaliin 5 sovitetuilla ylijännitteillä. Suojakytkentä käsittää kaksi ylijännitejohdinta 1,2, jotka on kytketty poikittaisteinä liitosnapojen a ja E tai b ja E väliin, ja sulakkeet 3,4, jotka on kytketty ylijännitejohdinten 1,2 haarakohtien 12 taakse liitosjohtoihin liitosnapojen a,a' tai b,b' väliin.

10 Termosuojaelementit 5,6 valvovat termisesti ylijännitejohtimia 1,2. Kuvio 1 esittää suojakytkentää käyttötilassa, so. ylijännitejohtimet 1,2 koskettavat vaihtokytkimeen 9, joka on liitetty alustan 10 välityksellä maajohtimeen E. Oikosulku-poikittaistiet 7,8 ovat auki ja käyttötilassa eivät liity 15 vaihtokytkimeen 9. Esiintyvät ylijännitteet, joiden kestoaika riittää ylijännitejohdinten 1,2 sytyttämiseen, johdetaan näiden kautta tuloksena olevan ylivirran kanssa maahan E. Syök-syvirrat eivät kuormita sen vuoksi sulakkeita 3,4.

20 Kuviossa 2 on esitetty kuvion 1 mukainen suojakytkentä, jossa suojaustoiminto on laukaistu. Toisen ylijännitejohtimen 1,2 liian suuri terminen kuormitus, eli liian suuri virtakuormi-tus, laukaisee vastaavan termosucjaelementin 5 tai 6 ja vaikuttaa yhteisen vaihtokytkimen 9 kytkeytymiseen. Tätä on esi- t ( i V : 25 tetty tässä tämän oikealle siirtymisellä. Siten oikosulkupoi- • < : kittaistiet 7,8 asetetaan maajohdinta E vasten ja suljetaan.

Yli jännite johdinten 1,2 poikittaistiet katkaistaan. Sulakkeet • · j*·*. 3,4 ovat nyt aktivoituja ja voivat erottaa virtalinjat lii- • e tosnapojen a,a' ja b,b* välissä. Jär jestelmäpuolen S liitos- • · .···. 30 navat a’ ,b' ovat nyt määrätyssä potentiaalissa, nimittäin • · · maapotentiaalissa, joten sekä henkilösuojaus että järjestel-. mäpuolen S aran elektroniikan suojaus on varmistettu. Samoin vältetään suojakytkennän muuten mahdollisesti laukaistavissa • · · ’·' * oleva palovaara.

:Y: 35 • · :***: Kuvio 3 esittää suojakytkennän lisäsuoritusmuotoa, jossa su- • · · lakkeiden 3',4' sijoitusta on muutettu. Sulake 3' on sijoi- • · · : *. tettu johdinliitoksessa liitosnapojen a,a' välissä ennen yli- jännitejohtimen 1 poikittaistietä. Peräänsijoitettu oikosul- 7 102496 kupoikittaistie 7 on käyttötilanteessa auki, kun taas ylijännite johtimen 1 poikittaistie on kosketuksessa vaihtokytkimeen 9, joka on liitetty maajohtimeen E. Sulake 3' on oikosuljet-tu, jolloin tähän oikosulkuun on asennettu suljettu kytkin 5 11. Termosuojaelementti 5 vaikuttaa vaihtokytkimeen 9 ja kyt kimeen 11 sillä tavoin, että termosuojaelementin 5 laukeaminen vaikuttaa ylijännitejohtimen 1 poikittaistien avautumiseen ja oikosulkupoikittaistien 7 sulkeutumiseen. Samanaikaisesti kytkin 11 avautuu sulakkeen 3' oikosulussa, niin että 10 sulake 3' aktivoituu oikosulkupoikittaistien 7 kautta.

Suojakytkennän jakamista vaihesuojauksen muodossa olevaksi karkeasuojaukseksi 20 ja hienosuojaukseksi 21 esittää kuvion 4 mukainen suojakytkentä. Tätä vaihesuojausta on laajennettu 15 peräänkytketyllä mittaus- ja erotuskohdalla 22.

Kuvio 5 esittää vaihesuojauksen, jossa on mittaus- ja erotus-kohta 22, lisäsuoritusmuotoa. Johdinliitoksen kaksoisjohti-miin liitosnapojen a,a' ja b,b' väliin on kytketty maajohti-20 men E kanssa karkeasuojaus 20, perässä oleva hienosuojaus 21 ja perässä olevat, kummassakin johdinliitoksessa olevat mittaus- ja erotuskohdat 22. Karkeasuojaus 20 on muodostettu poikittaisteistä, joissa on ylijännitejohtimet 1,2, perässä olevista, johdinliitoksiin kytketyistä sulakkeista 3,4, oi- • · « ·' 25 kosulkupoikittaisteistä 7,8, termosuojaelementeistä 5,6 ja yhteisestä vaihtokytkimestä 9. Perässä oleva hienosuojaus 21 e · :*:*! koostuu kuhunkin johdinliitokseen kytketyistä PTC-vastuksista • · !*.*. 30,31 ja niitä seuraavista varistoreista 32,33, jotka on kyt- • · ketty rinnakkain kunkin johdinliitoksen väliin liitosnapojen • · #···. 30 a, a' ja b,b' ja maajohdimen E väliin. Maapotentiaali on tuotu • · · ulos lisämittauskohtana 35, niin että mittaus- ja erotuskoh-. tien 34 ja maapotentiaalissa olevan mittauskohdan 35 väliset potentiaalimittaukset ovat mahdollisia.

• · · • « « :Y: 35 Kuvio 5a esittää suojakytkennän erästä lisäsuoritusmuotoa, • · jossa on merkinantolaite. Suojakytkentä sisältää kolminapai- • · · sen yli jännite johtimen 1' liitosnapojen a, a' ja b,b* johdin- • · · * \ liitosten välissä, jolloin keskielektrodi 13 on liukukontak- tin 14 välityksellä yhteydessä luistiksi 45 muodostettuun, 3 102496 maapotentiaalissa olevaan vaihtokytkimeen 9. Sulakkeet 3,4 on sijoitettu kolminapaisen ylijännitejohtimen 1' poikittaistien taakse johdinliitoksiin. Termosuojaelementtien 5,6 ja oi-kosulkupoikittaisteiden 7,8 rakenne on samanlainen kuin edel-5 lä olevissa suoritusmuodoissa. Maajohdin E koskettaa liuku-koskettimen 15 välityksellä vaihtokytkimeen 9. Lopuksi joh-dinliitoksissa ovat liitosnapojen a,a' ja b,b' välissä mittaus- ja erotuskohdat 34.

10 Valintakytkimen 9 päähän on asennettu kontaktori 16, jonka liitosjohto 17 voi olla yhdistetty lisäsuojapistokkeeseen 99 ja johtaa sähköiseen signaaligeneraattoriin 18, joka on vastuksen 19 välityksellä kytketty johtimeen 24, johon on kytketty signaaligeneraattori 25 keskussignaalia varten ja kes-15 kusparisto 26. Suojakytkentä mahdollistaa keskeisen merkinannon, onko suojapistoke 99 lauennut, esim. tietoliikennetekniikan ristikytkentätelineen suojakentässä. Vaihtokytkimen 9 vapaa pää toimii tällöin merkinantonokkana 56, joka suojapis-tokkeen 99 lauettua tulee kosketukseen kontaktorin 16 kanssa 20 ja samoin maapotentiaaliin. Kun virtapiiri näin sulkeutuu paikallisen signaaligeneraattorin 18 kautta, voidaan siten esittää keskeisesti, ristikytkentätelineen kehyksessä tai kentässä, mahdollisesti myös liitoslistassa 89 lampun, LEDin, summerin tai jonkin muun merkinantovälineen avulla suojapis-25 tokkeen 99 laukeaminen. Kosketusimpulssi ei saa kestää kauan ja sillä voi olla jonkinlainen laukaisintoiminto. Mahdollisesti merkinantolaitteen virransyöttö suoritetaan DC/DC-muun-tajan kautta, koska suojamaalla voi olla korkea potentiaali. Leikkauskohdissa laskeviin järjestelmiin voidaan selvitä voi-30 makkaasti kuormitetuilla virtajohdoilla, so. sellaisilla, jotka laukeavat usein.

Kuvio 6 esittää keskipitkittäisleikkausta pienoispistokkeeksi 35 muodostetusta suojapistokkeesta 99, jossa on suojakytkentä, joka on tehty vaihesuojaukseksi, jossa on mittaus- ja erotus-kohta 22. Pienoispistoketta voidaan käyttää ennen kaikkea tietoliikennelaitteissa.

9 102496

Ulkokotelo 40, jonka alapuoli on muodostettu johdinlevystä 41, sisältää kolminapaisen ylijännitejohtimen 42, jonka kes-kielektrodi 13 on kosketuksessa levyosaan 43. Tällainen kol-minapainen ylijännitejohdin 42 sisältää vasemman ja oikean 5 ulkoelektrodin 27,28 ja yhteisen keskielektrodin 13, niin että ulkoelektrodien 27,28 ja keskielektrodin 13 väliin muodostuu kaksi kipinäväliä. Levyosa 43 on liitetty johtavasti juotoskohdan 44 välityksellä metalliseen luistiin 45 alaspäin osoittavassa nokassa 46, joka on sijoitettu johdinlevyn 41 10 ohjausrakoon 81. Luisti 45 on kosketusnuppien 47,48, joista kuvion 6 mukaisessa leikkauksessa on näkyvissä vain toinen, kanssa johdinlevyn 41 päällä ja sen ylijännitejohdinta 42 kohti olevaan sivuun vaikuttaa jousen 88, joka on sijoitettu ohjausnokkaan 49, jousijännitys. Jousi 88 tukeutuu vastakkai-15 sessa sivussa kotelon sisäseinään 50, joka yhdessä kotelon sisäkaton 51 ja kuviossa 6 kotelon 40 vasemman poikittaissei-nän 52 kanssa muodostavat ontelon 107 ylijännitejohtimen 42 sijoittamista varten, jota johdinta ympäröivät seinät 50, 52 ja kotelon katto 51. Luistin 45 yläsivuun on kosketuksessa 20 joustavaksi elementiksi muodostettu maalevy 53. Tämä johtaa syvennykseen 55, joka on muodostettu kotelon 40 sisäkatosta 51 ja ulkokatosta 29, joka syvennys on avoin kotelon 40 poikittaiseen ulkoseinään 52 ja johon sijoitetaan maapistoke tai maakisko 98. Varmempaa kosketusta varten maalevy 53 on varus- • ti V ! 25 tettu syvennyksessä 55 jousikielella 54.

• · • ♦ i • · I • « :Vi Vaihtokytkimen 9 muodostavassa luistissa 45 on jouseen 88 • · ;*·*: nähden vastakkaisessa päässään merkinantonokka 56, joka suo- • · jaustoiminnon lauettua työntyy kotelon oikean poikittaissei-30 nän 57 syvennyksen 87 läpi. Tähän on muodostettu lisäsyvennys « · · 58, jota johdinlevy 41 rajoittaa. Tähän syvennykseen 58 si- • joitetaan ei-esitetty mittaus- ja erotuspistoke ja se sisäl- • · ... tää jousikielet 59,60, jotka ovat kosketuksessa normaalit!- • · · lassa, so. kun yhtään mittaus- ja erotuspistoketta ei ole 35 viety sisään, johdinlevyyn 41.

• · · • · • · • · ·

Kuvio 7 esittää johainlevyä 41, joka muodostaa osan suojapis- • · * *. tokkeen 99 kotelosta 40 ja jonka vasen pää on muodostettu kosketinkieleksi 61. Johdinlevyn 41 esitetylle puolelle on 102496 10 muodostettu kontaktipinnat 62,64, joita käytetään linjanpuo-leisten liitosnastojen a,b kontaktia varten ja jotka muuttuvat ulkona oleviksi johdinradoiksi 63,65. Johdinlevyn 41 kääntöpuolella on samanlaiset, ei-esitetyt kontaktipinnat 5 järjestelmäpuolen liitosnastojen a',b' kontaktia varten. Nämä liitetään läpikontakteilla 66,68 johdinratoihin 67,69, jotka kulkevat sisäpuolella johdinratojen 63,65 kanssa yhdensuuntaisesti. Sisäänmenevissä johdinradoissa 63,65 on kavennukset 70,71, jotka muodostavat sulakkeet 3,4.

10

Johdinradat 63,65,67,69 päättyvät johdinlevyn 41 kosketinkie-leen 61 nähden vastakkaisessa päässä suorakulmaisiin, pitkänomaisiin kontaktialueisiin 72,73,74,75. Kontaktialueisiin 72, 75 on muodostettu kumpaankin kaksi reikää 76,77 tai 78,79.

15 Näihin reikiin 76-79 sijoitetaan kohtisuorassa olevat kontak-tilevyt 96,97. Suunnilleen johdinlevyn 41 keskelle on muodostettu syvennys 80 levyosan 43 asettamista varten. Edelleen siinä on ohjaustako 81, joka osoittaa syvennyksestä 80 johdinlevyn 41 kosketinkielestä 61 poispäin käännetylle sivulle 20 ja johon sijoitetaan luistin 45 nokka 46. Asetuskohdat 82,83 osoittavat luistin 45 kontaktinuppien 47,48 tukipisteet käyttötilanteessa. Nämä ovat johdinlevyjen 63,65 sulakkeina 3,4 toimivien kavennusten 70,71 syvennysten alueessa. Sen vuoksi kontaktinupeilla 47,48 ei ole kontaktia johdinratoihin 63,65 « i ',« ! 25 käyttötilanteessa. Kontaktipisteet 84,85, jotka ovat kontak- s\j tialueiila 72,75, osoittavat kontaktinuppien 47,48 paikan su- ·1·2· lahkeiden 3,4 toiminnan lauettua.

• · ·· · • · · • · • m

Suojakytkennän suojaustoiminnan laukaisee juotoskohdan 44 • · .1:2· 30 sulaminen, joka juotos liittää luistin 45 yli jännite johtimen • · · 42 kontaktilevyyn 43. Kontaktilevy 43 huolehtii tällöin tii- . viistä termisestä kontaktista. Juotoskohdan 44 sulaminen ai- ·#··· *ee1 heuttaa, esijännitetyn jousen 88 jousivoiman aikaansaamana, • · · *·2 1 luistin 45 liikkeen. Tämä liikkuu tällöin yli jännite johtimes- j2:1: 35 ta 42 pois ja katkaisee yli jännite johtimen 42 kontaktin maa- ♦ ♦ ·3· levyyn 53. Kontaktinupit 47,48 jättävät tällöin kontaktitto- ··· mat asetuskohtansa 82,83 ja lepäävät liikkumisen jälkeen kon- e » ♦ \ taktipisteisiin 84,85. Siten on aikaansaatu suora oikosulku 2 »·· 3 maalevyn 53 ja johdinratojen 63,65 välissä sulakkeet 3,4 muo- 11 102496 dostavien kavennusten 70,71 takana. Merkinantonokka 56 osoittaa ulos syvennyksestä 87 poikittaisseinässä 57. Sen vaikutusta selitetään myöhemmin vielä lähemmin.

5 Kuvio 8 esittää leikkausta suojapistokkeesta 99 pitkin kuvion 6 leikkaustasoa A-B. Suojapistoke 99 on kotelon 40 ja johdin-levyn 41 ympäröimä. Luisti 45 koostuu kahdesta metallisesta L-muotoisesta luistiosasta 90,91, jotka on yhdistetty T-kap-paleeksi siten, että pitkät haarat 90’,91', jotka muodostavat 10 T-kappaleen varren, on jännitetty toisiaan vasten ja muodostavat teräväkulmaisen, V-muotoisen jousen. Lyhyiden haarojen 90'',91'', jotka muodostavat T-kappaleen laipat, päissä ovat johdinlevyyn 41 koskettavat kontaktinupit 47,48. Vaihtokytki-men 9 muodostavaan luistiin 45 muodostetaan ylhäältäpäin kon-15 takti maalevyn 53 jousivoiman välityksellä.

Luistiosien 90,91 pitkien haarojen 90’,91' kummallekin sivulle on sijoitettu sisältä ulospäin kiekkomainen varistori 32, 33, erotuskontaktilevy 94,95, PTC-vastus 30,31 ja ulkoinen 20 kontaktilevy 96,97, jolloin luistin 45 pitkien haarojen 90', 91' jousipaine puristaa kontaktinuppeja 92,93 varistoreihin 32,33 ja ovat näin sähköisessä kosketuksessa näihin. Kontaktinupit 92,93 ovat L-muotoisten luistiosien 90,91 pitkien haarojen 90’,91' sisäpuolella. PTC-vastukset 30,31 ovat suo-·1:1: 25 rakulmaisia ja varistorit 32,33 lieriömäisiä, jolloin niiden ;1·,· korkeus on pienempi kuin halkaisija. Kulloinkin yksi varisto- • · .1.·. ri 32,33 ja yksi PTC-vastus 30,31 on yhdistetty sähköisesti • · pohjapinnastaan erotuskontaktilevyn 94,95 välityksellä. Näis- • · <<##· tä suurista kontaktipinnoista johtuen terminen kontakti on • · ... 30 samoin erittäin hyvä.

» · · • · ·

Kuviossa 9 esitetty poikkileikkaus suojapistokkeesta 99 pit- * ’ kin kuvion 6 viivaa C-D esittää koteloa 40, jossa on johdin- ··· *.1 1 levy 41. Kotelon 40 sisäsivuseinään painautuvat kontaktilevyt 35 96,97, joista kontaktilevy 96 on juotettu reikien 76,77 väli- • · .·**. tyksellä kohtisuoraan johdinlevyyn 41 ja kontaktilevy 97 koh-• · *·· tisuoraan reikiin 78,79. Sisäänpäin mennessä ovat seuraavina • · · • ·1 ontelot 100, 101, joihin vasen ja oikea PTC-vastus 30,31 si- 1 joitetaan. Sisäpuolella seuraavat erotuskosketinlevyt 94,95, 12 102496 jotka yhdistävät sähköisesti PTC-vastukset 30,31 varistorei-hin 32,33. Seuraavina ovat asennustilat 102,103 varistorien 32,33 sijoittamista varten. Keskellä on esitetty luistin 45 merkinantonokka 55. Varistorien 32,33 asennustilojen 102,103 5 ja johdinlevyn 41 välissä ovat mittaus- ja erotuskontaktien jousikielet 59,60. Ontelot 100,101 PTC-vastuksien 30,31 sijoittamiseksi ja asennustilat 102,103 varistorien 32,33 sijoittamiseksi, erotuskontaktilevyt 94,95 ja jousikosketinkie-let 59,60 on muodostettu vastaavasti muotoiltuun muotokappa-10 leeseen 104, jonka etupuolella on lisäsyvennys 105 luistin 45 merkinantonokan 56 läpivientiä varten.

Kuviossa 10 on esitetty suojapistokkeen 99 alapuoli johdinle-15 vy 41 poistettuna. Kosketinjousikielet 59,60, joita käytetään kontaktin muodostamiseen johdinlevyn 41 kosketusalueiden 73, 74 kanssa, on yhdistetty kiinteästi kulloinkin erotuskontak-tilevyyn 94,95. Siten Iinjanpuoleisten liitäntänastojen a,b ja järjestelmänpuoleisten liitäntänastojen a’,b' väliset lii-20 tokset on muodostettu PTC-vastusten 30,31 yli käyttämättä mittaus- ja erotuspistoketta. Kuvio 10 esittää edelleen ontelolta 100,101 ja asennustiloja 102,103 PTC-vastusten 30,31 tai varistorien 32,33 sijoittamiseksi. Keskelle on sijoitettu kontaktinupeilla 92,93 varustettu luisti 45, jonka laippapuo-'! 25 li on muodostettu lyhyistä haaroista 90^,91^. Näiden päiden alapinnalle on sijoitettu kontaktinupit 47,48. Puristusjousen .V. 88 ohjausnokka 49 ulottuu kotelon sisäseinän 50 läpi. Kotelon • · seinän 50 toisella puolella on asennustila 107 kolminapaisen • · *>e1. yli jännite johtimen 42 sijoittamista varten.

• · ... 30 • · · * Kuvio 11 esittää suojapistokkeen 99 päällyskuvaa. Esitettyinä ovat kontaktilevyt 96,97, erotuskontaktilevyt 94,95 niihin * 1 kuuluvine onteloineen 100,101 ja asennustilat 102,103 PTC- ··· ·.· · vastusten 30,31 tai varistorien 32,33 sijoittamista varten.

35 Maalevy 53 ulottuu osittain ontelo- ja asennustilojen 100-103 * · .1·1. yli ja yli jännite johtimen 42 yli jousikielen 54 kanssa. Näitä • · *· käytetään maakiskon 98 kanssa tapahtuvaan kontaktiin kuten • · · • · · • ·’ jäljempänä selitetään lähemmin.

· 13 102496

Varistorien 32,33 asemesta käytetään jännitettä rajoittavia puolijohdeosia. Varistoreita, diodeja ja muita rakenneosia voidaan tyypin muuttamiseksi muuttaa tuotannossa (modulaarinen rakenne).

5

Kuvio 12 esittää teletekniikan liitoslistaa 89, johon on pistetty viisi suojapistoketta 99 ja maakisko 98. Liitoslistan 89 molempiin päätypintoihin on kääntölaakeriin 37 laakeroitu U-muotoinen merkinantosanka 36. Merkinantosangan 36 haarat 38 10 ovat jonkin verran pidempiä kuin sisäänpistettyjen suojapis-tokkeiden 99 korkeus liitoslistan 89 päällä. Merkinantosangan 36 yhdistystanko 39 on sen vuoksi suojapistokkeen 99 laukaistujen merkinantonokkien 56 vaikutusalueessa. Merkinantosangan 36 pitkän yhdistystangon 39 sisäpuolella on sähköisesti joh-15 tava kontaktiliuska 106, joka on kuviossa 5a esitetyn liitos-johdon välityksellä liitetty keskusmerkinantojärjestelmään 17. Kuvio 13 esittää liitoslistan 89 päätykuvaa siinä olevan merkinantosangan 36 ollessa käyttöasennossa. Kuvio 14 esittää kuvion 13 mukaista päätykuvaa merkinantosanka 36 käännettynä 20 suojapistokkeiden voimiseksi siten vaihtaa ja helpon luokse-pääsyn mahdollistamiseksi mittaus- ja erotuskoskettimeen. Merkinantosangan 36 kääntäminen on tarpeen, koska muuten suo-japistokkeita 99 ei voida muuten vetää. Merkinantosangan 36 kääntäminen on mahdollista myös muussa suunnassa kuin kuvios- • « · : 25 sa 14 esitetyssä, jos liitoslistan 89 toisella puolella ole- vat toiset liitoslistat 89 ja niihin pistetyt suojapistokkeet φ · 99 estävät kääntämisen.

• · ·· · • · · • · • ·

Kuviossa 12 on esitetty suojapistoke 99, josta työntyy ulos m · ... 30 merkintantonokka 56. Eli häiriön ja sitä seuraavan kuumenemi- • · · • · · sen johdosta juotoskohta 44 on sulanut ja suojapistokkeen 99 . luisti 45 on jousen 88 vaikutuksesta puristunut ulos kotelos ta 40. Optinen merkintantonokka 56 koskettaa nyt kontakti- ··· *.1 1 liuskaan 106 ja sulkee kuviossa 5a esitetyn kytkentäkaavion 35 mukaisen merkinantovirtapiirin maajohdinta E vasten. Lisämer- • · kintantona on myös ajateltavissa sulkea myös silloin kuvion »«· 5a mukainen merkinantovirtapiiri maajohtimen E kautta, kun • ♦ · : ·1 kuvion 14 mukainen merkinantosanka 36 on käännetty. Tämä es- 1 täisi ei-sallitun merkinannon laukaisemisen merkinantosankaa 14 102496 36 kääntämällä, so. jo käännettäessä merkinantosankaa 36 signaali muodostetaan ei-esitetyllä kontaktilla. Merkinantosanka 36 itse voi sisältää merkinantoelementin, esim. LEDin, lampun tai vastaavan, virheen löytämisen helpottamiseksi.

5 • · · • · · • · ·· m • · · • « m · «···>.

• · ··· « · · • · e • · • · · • · · · · « « · • · · • · · • · • · 1 • · • « · • · · • · · • · • ·

Claims (16)

1S 102496

1. Suojakytkentä käyttäjän suojaamiseksi ylijännitteeltä ja ylivirralta, erityisesti tietoliikennelaitteita varten, jossa on johdinliitokseen (a, a', b, b') kytketty sulake (3, 4) ja 5 termosuojaelementillä (5, 6) suojattu, johdinliitoksen (a, a'; b, b') ja maajohtimen (E) väliin poikittaistien muodostava ylijännitejohdin (1, 2), ja jossa termosuojaelementin (5, 6. reagoiminen vaikuttaa ylijännitejohtimen (1, 2) poikittaistien katkeamiseen, tunnettu siitä, että ylijännitejohti-10 men (1, 2) poikittaistie on sijoitettu linjapuoli-järjestel-mäpuolen (L-S) suunnan suhteen ennen sulaketta (3, 4) ja siitä, että termosuojaelementin (5, 6) reagoiminen vaikuttaa oi-kosulkupoikittaistien (7, 8) sulkeutumiseen sulakkeen (3, 4) takana johdinliitoksen (a, a', b, b') ja maajohtimen (E) vä-15 Iissä.

2. Suojakytkentä käyttäjän suojaamiseksi ylijännitteeltä ja ylivirralta, erityisesti tietoliikennelaitteita varten, jossa on johdinliitokseen (a, a', b, b') kytketty sulake (3, 4) ja 20 termosuojaelementillä (5, 6) suojattu, johdinliitoksen (a, a'; b, b') ja maajohtimen (E) väliin poikittaistien muodostava ylijännitejohdin (1, 2) ja jossa termosuojaelementin (5,6) reagoiminen vaikuttaa ylijännitejohtimen (1, 2) poikittaistien katkeamiseen, tunnettu siitä, että . 25 ylijännitejohtimen (1, 2) poikittaistie on sijoitettu linja- puoli- järjestelmäpuolen (L-S) suunnan suhteen sulakkeen (3', 4. taakse, ja siitä, että termosuojaelementin (5, 6) reagoiminen vaikuttaa oikosulkupoikittaistien (7, 8) sulkeutumiseen johdinlii-30 toksen (a, a', b, b') ja maajohtimen (E) välissä ylijännite-·. johtimen (1, 2) poikittaistien takana ja siitä, että sulakkeen (3', 4') kanssa on kytketty rinnan kytkin (li), joka kytketään auki katkaistaessa ylijännitejohtimen (1, 2) poikittaistie.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen suojakytkentä, tun nettu siitä, - että suojakytkentä on kahdennettu symmetrisesti kaksoisjohtimen kahden johdinliitoksen (a, a'; b, b') varmis- 102496 tamiseksi, jolloin termosuojaelementin (5, 6) reagoidessa molemmat ylijännitejohtimet (1,·2) erotetaan maajohtimesta (E) ja molemmat oikosulkupoikittaistiet (7, 8) suljetaan yhteisellä vaihtokytkimellä (9).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen suojakytkentä, tunnettu siitä, että hienosuojaus (21) on kytketty johdin-liitokseen (a, a'; b, b') vaihesuojauksen muodostamiseksi karkeasuojauksesta (20) ja hienosuojauksesta (21).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen suojakytkentä, tunnettu 10 siitä, että hienosuojaus (21) käsittää johdinliitokseen (a, a'; b, b') kytketyn PTC-vastuksen (30, 31) ja siihen nähden poikittain johdinliitoksen (a, a'; b, b') ja maajohtimen (E) väliin kytketyn varistorin (32, 33), joka on kytketty termisesti PTC-vastuksen (30, 31) kanssa.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen suojakytkentä, tunnettu siitä, että vaihesuojauksen jälkeen on kumpaankin johdin-. liitokseen sijoitettu mittaus- ja erotuskohta (34).

7. Suojapistoke, jossa on yhden tai useamman patenttivaatimuksen 3-6 mukainen suojakytkentä, tunnettu siitä, että vaih- 20 tokytkin (9) on muodostettu kotelon (40) sisäpuolelle asennetuksi luistiksi (45), jonka toinen pää on liitetty juotos-•\ kohdan (44) välityksellä kotelon (40) sisäpuolelle asennetun ylijännitejohtimen (42) maalevyyn (43), joka ylijännitejohtimesta (42) poispäin olevassa suunnassa on jousen jänni-25 tyksen alaisena ja koskettaa liukuvasti maalevyyn (53), ja että luistissa (45) on kontaktinupit (47, 48), jotka ovat käyttötilassa kontaktittomia ja jotka lämpövaikutuksen sula- • · tettua juotoskohdat (44) ja sitä seuraavan luistin siirtymisen jousijännityksen alaisena koskettavat virtajohtimiin ja 30 kytkevät maapotentiaaliin (E).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen suojapistoke, tunnettu siitä, että luisti (45) on muodostettu kahdesta poikkileikkaukseltaan L-muotoisesta luistiosasta (90, 91), jotka on 102496 liitetty T-muotoon siten, että molemmat, varren muodostavat pitkät haarat (90', 91') harittavat hieman keskenään siten, että on muodostunut V-muotoinen jousi, ja että laipan muodostavan lyhyen haaran (90'', 91'*) ulkosivulle on sijoitettu 5 kontaktinuppi (47, 48) ja varren muodostavan pitkän haaran (90', 91') sisäpuolelle on sijoitettu ulospäin suunnatut kon-taktinupit (92, 93).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen suojapistoke, tunnettu siitä, että kotelo (40) on suljettu yhdeltä sivulta johdin-10 levyllä (41), jonka toinen pää on muodostettu kotelon (40) yli ulottuvaksi kontaktikieleksi (61), jonka molemmille puolille on sijoitettu kontaktikohdat (62, 64) ja jonka kotelon (40) sisäpuolta kohti käännetyllä sivulla on johdinradat (63, 65, 67, 69).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen suojapistoke, tunnettu siitä, että sulakkeet (3, 4) on muodostettu johdinlevylle (41) kyseisen johdinradan (63, 65) kavennuksina (70, 71).

11. Jonkin patenttivaatimuksen 6-10 mukainen suojapistoke, tunnettu siitä, että luistissa (45) on kotelon (40) poikit- 20 taissivun (57) suunnassa esiintyvä merkinantonokka (56), joka varmistustilan laukeamisen jälkeen työntyy ulospäin kotelon (40) syvennyksen (87) läpi ja näyttää merkinantosignaalin.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 6-11 mukainen suojapistoke, tunnettu siitä, että kotelon (40) keskelle sijoitetun työnti- 25 men (45) molemmin puolin on varistori (32, 33), kontaktilevy (94, 95), PTC-vastus (30, 31) ja ulkoinen kontaktilevy (96, 97), jotka kaikki on yhdistetty toisiinsa sähköisesti.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 6-12 mukainen suojapistoke, tunnettu siitä, että kotelon (40) kontaktikieltä (61) kohti 30 käännetyssä poikittaisseinässä (52) on aukko (55) maakiskon (98) sisäänvientiä varten, joka kisko on kontaktoitavissa kotelon (40) sisällä jousen (54) välityksellä. 18 102496

14. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen suoja-pistoke, tunnettu siitä, että.merkinantonokkaa (56) kohti käännetyssä kotelon seinässä (57) on aukko (58), jonka läpi voidaan viedä mittaus- ja erotuspistoke, joka nostaa kotelon 5 (40) sisällä jousikoskettimen (59, 60), joka yhdistää tulevan johdinradan (63, 65) PTC-vastuksen (30, 31) takana lähtevään johdinrataan (67, 69), lähtevästä johdinradasta (67, 69).

15. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen suoja-pistoke, tunnettu siitä, että siinä on merkinantosanka (36), 10 joka on sijoitettu pienen välimatkan päähän suojapistokkeen (99) päätysivun poikittaisseinän (57) suhteen ja johon suoja-pistokkeen (99) merkinantonokka (56) voi koskettaa, jolloin merkinantosanka (36) on varustettu kontaktiliuskalla (104) signaalin muodostamiseksi merkinantolaitteessa.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen suojapistoke, tunnettu siitä, että merkinantosanka (36) on muodostettu U-muotoiseksi ja on sijoitettu liitoslistaan (89) kääntönivelen (37) ympäri haaroineen (38) käännettävästi. • ·