JP2009534804A - 避雷器の切り離し装置の寸法決定方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、サージ吸収アレスタの避雷器素子の切り離しスイッチであって、そのスイッチング運動が、保護用はんだにより確立される保持力と反対の方向に、恒久的に有効なばね力によって調節される制御タブによって実行される切り離しスイッチの寸法決定のための方法に関する。本発明によれば、制御タブおよび／または制御タブのはんだ位置に作用してはんだを外す力および／またはスイッチング力を生成する初期の付勢の力が、恒久的に有効な初期の付勢に加えて、この恒久的に有効な初期の付勢に依存しない少なくとも１つの追加の初期の付勢力、ならびに同一の流れの方向を有する補足的なスイッチング力によってサポートされ、その力の分配が、非作動時には控えめな力がはんだ位置に作用し、はんだを外す動作の際には可能な限り大きな合力にてスイッチング運動が行われるように設定される。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、避雷器の切り離し装置であって、その切り離し点が熱によって操作することができるはんだ接続によって形成されている切り離し装置に関する。

この目的のために特に設けられた切り離し装置において、熱（その熱源は、好ましくは監視対象の過電圧保護部品によって形成される）の影響のもとで、はんだが液化して、切り離し装置の一部品のスイッチング運動が開始される結果として、電気的な接続が切り離される。例えば、ＤＥ２９５１９３１３Ｕ１によれば、切り離し装置においてスイッチング運動を実行する部品は、スイッチング方向に向けられたばね力によって付勢されている。スイッチング運動は、このばねの付勢力が尽きたならばすぐに、絶対的な最終点に到達する。

従来技術による切り離し装置に関して、付勢力が恒久的にはんだ点へと作用する場合に、望ましくない純粋に機械的な作動が、たとえ熱の作用が存在しない場合でも生じてしまう可能性があることが、欠点として知られている。他方で、或る程度の付勢力は、そのような付勢力によって有効なスイッチング運動をもたらすために必要であり、すなわち十分なスイッチング距離（切り離し距離）および十分なスイッチング速度を得るために必要である。

スイッチング距離およびスイッチング速度の両者は、切り離し装置の性能（スイッチング容量）を決定するパラメータである。純粋に機械的な付勢力は、スイッチング距離が増すにつれて急速に減少するため、一方では、スイッチング距離の全体にわたって十分なスイッチング速度を保証することが、極めて困難であり、他方では、はんだ点へと作用する付勢力を、純粋に機械的に引き起こされる意図せぬスイッチングを十分な確実性にて防止できる値まで抑えることが、極めて困難である。したがって、実務においては、はんだ点の種類、はんだの量、ならびにはんだの組成を考慮することによって十分な付勢力を可能にする妥協が必要である。これは、特には鉛フリーはんだの導入に鑑みて、新たに決定されなければならず、一般に、付勢力のさらなる低減を必要とする安定した製造プロセスを必要とする。

したがって、本発明の目的は、単純な手段によって上述の変化した状況への調節が可能な技術的解決策を見つけることにある。さらに、一方では、スイッチング距離およびスイッチング速度に関して改善されたスイッチング性能が得られるような程度へと、付勢力を大きくすることができなければならないが、他方では、そのような付勢力によって純粋に機械的な作動が生じてしまう危険があってはならない。

拡大された機能を有する本発明の避雷器用切り離し装置によって達成される技術的解決策は、以下の前提条件に基づいている。
理想的には、監視対象の素子が正常な状態にあるときにはんだ点へと作用する付勢力Ｆ１は、この状態においてはんだへと加わる恒久的な機械的荷重が皆無またはわずかでしかないように、ゼロに等しくなくてはならず、あるいは少なくとも極めて小さくなければならない。
はんだの温度が上昇するとき、または特定のはんだ温度であるときに、監視対象の素子へのはんだ接続を可能な限り迅速に切り離すために、追加の付勢力Ｆ２が、付勢力Ｆ１を補強することによって、始まったはんだ外れのプロセスを加速させなければならない。
スイッチング力Ｆ３が、スイッチングプロセスにおいて徐々に弱まると考えられる力Ｆ１／Ｆ２を、スイッチング距離の増加につれての合力Ｆ１／Ｆ２の減少の程度までスイッチング力Ｆ３が増加することで、補助しなければならない。

力Ｆ１／Ｆ２およびＦ３を、１つ以上の同種または異なるエネルギー源によって互いに別個独立に準備される個々の力として生成することができる。

本発明によれば、はんだ点に作用する合計の付勢力が、少なくとも２つの成分力で構成され、その力の作用（作用の方向）が、スイッチング運動の方向において必要に応じて相補的に強め合う。

さらに、恒久的にはんだ点に作用する付勢力Ｆ１の他に、１つ以上の追加の力が、例えばはんだの温度が通常であるときはほぼ無効であり、はんだの温度が上昇したとき、あるいは切り離しまたはスイッチングのプロセスの際にのみその力の作用を発揮することによって、必要に応じて活動する。必要に応じて生み出されるこの力の作用または分配は、状況または温度に応答して徐々に実行されても、あるいはスイッチ位置の特定の状態および／または特定の温度において、急激に開始されてもよい。

このための必要条件は、すべての成分力が、正しくかつ適切な時点において力の作用に関して互いに補完し合うようにベクトル的に調節されることである。この目的のため、本発明は、切り離しのプロセスの全体、すなわち追加の熱的および／または機械的作用によって影響または補助されるはんだが外れる段階およびその後のスイッチングの段階において、切り離し部材へと作用する強められた力の作用に基づいている。これは、例えば、切り離し部材として使用されるスイッチング舌（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｔｏｎｇｕｅ）が熱的な力の作用を補助する場合、あるいはこの力が、例えばそのために必要な機械／熱特性を有する材料で作られる場合に、それ自身から生成される場合である。

本発明に従って使用される技術的解決策は、そのようなスイッチング舌の特定の設計を必要とし、それにより、後述される実施形態および変形例がこの点において有利であることが分かっている。

スイッチング舌は、成形部品で製作され、その第１の終端に、差し込み部品に外部で接触するためのコンタクトボウ（ｃｏｎｔａｃｔ ｂｏｗ）が取り付けられており、第２の終端に、特別に設計され、あるいは設計できるはんだ端が取り付けられている。このはんだ端が、所定のはんだ点を介して異常の発生の場合に熱源として機能する避雷器の能動部品へと接続されることで電気的／熱的接続を形成し、これが、相応の温度の作用のもとで上述の付勢力Ｆ１によってはんだが外れる場合に、スイッチング運動を実行する。

スイッチング運動の結果として、電気回路が、今や不良の避雷器によって恒久的に開かれている。

本発明によれば、付勢力Ｆ１が単独では小さな力の作用しかはんだ点へと加えないため、第２の付勢力Ｆ２が、必要に応じて切り離しのプロセスにおいて作用を始める。一方では、これを、例えば早くもはんだ点が「加熱」されるときに徐々または急激に増加させることによって熱的に生成して、はんだを外すプロセスを補助することができる。他方では、はんだが外れた後で始まる切り離しのプロセスを、例えばスイッチング舌を変形させることで空気ギャップをさらに広げてスイッチング距離を大きくすることで切り離しのプロセスをさらに「加速」するように作用する付勢力Ｆ２によって、補助することができる。このようにして、電気的な切り離しが改善され、これはシステムの電圧がより高い場合に特に有利である。

有利には、両方の手法を、単独または組み合わせにて使用することが可能である。組み合わせは、両方の力が、開始された切り離しのプロセス（一方ははんだを外すプロセスであり、他方はその後のスイッチングプロセスである）を互いに独立に補助するため、切り離しプロセスの特定の冗長性をさらにもたらす。

以下では、主として熱的に生成されて第１の付勢力Ｆ１とともに作用する付勢力を、Ｆ２と称し、はんだを外すプロセスの後でＦ１とともに主として機械的に作用する付勢力を、スイッチング力Ｆ３と称する。

熱的に生成される付勢力Ｆ２をもたらすために、スイッチング舌は、熱の作用のもとで変形することができる導電性の金属材料で製作される。従来技術によれば、そのような金属は、温度に応答して自身を調節する２つの異なる安定な形態の状態を有している。スイッチング舌に関する限りでは、通常の状況のもとでとられる第１の安定状態が、切り離し装置の閉状態に対応する。この状態における力の作用は、追加の付勢力をまったく生成せず、あるいは小さな追加の付勢力しか生成しないように調節されている。

一方で、熱の作用のもとでとられる第２の安定状態は、切り離し装置の開状態に対応し、熱が増すにつれて付勢を（徐々に、あるいは急激に）増大させて、はんだ点に作用する機械的な付勢を強める。このようにして、付勢が必要に応じて生成され、結果として、たとえスイッチング距離が大きい場合でも、高いスイッチング速度がもたらされる。

このような機能をもたらすために、例えば、いわゆるバイメタルまたは形状記憶金属が適している。バイメタルが、熱の影響下で異なった膨脹を示す２つの金属で構成されることで、全体として所定の方向に変形する一方で、形状記憶金属は、金属合金（例えば、ニッケル／チタニウム）から作られる。温度が上昇するにつれて第２の安定状態に移ろうとする傾向が増すバイメタルと対照的に、形状記憶金属は、一方の状態から他方の状態へと急激に変化する特定の温度点を有しており、スイッチング運動に関して、たとえ作動をもたらす温度が再び低下してもそのままの状態を保つ。

バイメタルを備える実施形態においては、冷却に備えて、切り離し装置が再び閉じることがないようにする保持力を設ける必要があるかもしれない。さもないと、切り離しのプロセスが循環的に繰り返されかねない。

別の実施形態においては、スイッチング舌を、一部分または全体を上述の熱的材料のうちの１つと弾性材料との組み合わせで構成することによって、それ自体が上述の付勢力Ｆ２の熱的作用に加えて、機械的に引き起こされる第１の付勢力Ｆ１をも生成するように設計することができる。そのような実施形態においては、特定の領域および全体としてのスイッチング舌の両方に、熱的に反応する金属をサンドイッチの構成で設けることができる。これにより、付勢力Ｆ１を生成する機械的な引張または圧縮ばねを、スイッチング舌の材料の弾性作用によって置き換えることができる。しかしながら、全体としては、このような組み合わせにおいて達成できる効果は、力の作用Ｆ１／Ｆ２を生成するために機能的に別個の部材を有している第１の変形例による実施形態の効果と同じである。利点は、例えば、付勢力Ｆ１のためのばねの機械的なぶら下げが（例えば、機械的な振動によって）緩む危険が存在し、あるいは空間的状況が本発明による切り離し装置のよりコンパクトな実施形態を必要とする特定の用途において達成できる。

上述したように、付勢力Ｆ１は、スイッチング運動の際にスイッチング距離が大きくなるにつれて徐々に減少する。この影響を、付勢力Ｆ２では、部分的にしか補償することができない。なぜならば、この成分力Ｆ２は、はんだを外す段階においてのみ有効になり、切り離しのプロセスによって熱の供給が絶たれた後には、やはり程度の差こそあれ徐々に減少するからである。スイッチング距離の全体にわたって、合計の力の入力が有効なスイッチング運動のために十分であるようにしておくために、本発明は、スイッチングプロセスにおいて有効となって、弱くなるＦ１およびＦ２の作用を少なくとも部分的に補償するさらなる力Ｆ３をもたらす。

このさらなる力は、もっぱらスイッチングプロセスの際にもたらされ、付勢力Ｆ１／Ｆ２と同じ方向に、しかしながら時間に関して逆の様相で作用する。このさらなる力は、もたらされる力Ｆ３がスイッチング距離が増すにつれて徐々に大きくなるように、力の作用および／またはてこの作用を変化させることによって、力の伝達点がスイッチング舌に沿って徐々に移動する結果として力の有効な分配を操作することで、スイッチング舌の運動から導出される。

以下で、本発明を、いくつかの実施形態および図１〜６によって、さらに詳しく説明する。

以下の例示的実施形態は、１つの共通の基本バージョンに基づいているが、本発明の３つの変形例に関係しており、これらの変形例によって、該当の機能およびさらなる詳細を説明および図解する。

本発明は、避雷器のための切り離し装置であって、作動およびスイッチングの特性を、一方では通常の周温においてはんだ点に作用する力を小さくしつつ、他方では切り離し距離および切り離し速度を従来技術に比べて大きくするという趣旨で改善するために、従来技術による第１の付勢力Ｆ１を少なくとも１つの本発明による第２の付勢力Ｆ２または必要に応じたスイッチング力Ｆ３によって補助することで構成される拡張された機能を有する切り離し装置によって代表される。好ましくは、本発明による切り離し装置の切り離し手段は、２部品構成のハウジングの差し込み式の上部に、監視対象の過電圧保護素子と一緒に配置されるが、原理的には、一体のアセンブリとして実現することも可能である。さらに、この上部は、下部との接触のための手段、および切り離し装置のスイッチング状態を視覚的に表示するための表示窓を備えている。下部が、相応の対をなすコンタクトを介して上部に接触し、さらに外部接続のための接続手段を備えている。

能動素子は、過電圧の制限または過電圧の遮断の部品によって代表され、これが、特定の加熱温度の超過に関して接続装置によって監視される。所定の温度値の超過は、能動素子（例えば、火花ギャップおよび／またはバリスタ）の状態が、切り離し装置による電源からの切り離しを必要とする不具合状態にあると評価される。

図１ａは、本発明の実質的な基礎となる差し込み式の避雷器の基本的な実施形態の上部を示している。

この上部は、電力が供給される下部との接触のための外側差し込みコンタクトが形成されている差し込み式のインサート１で構成されている。

２つの外側差し込みコンタクトが、ハウジングの内部へと続いており、ハウジングの内部で避雷器素子５の両側に接している。本発明によれば、両方のコンタクト片４、６が、好ましくは熱的に変形可能および／または弾性的でありながら良好に導電性である材料の一体のプレス、絞り、または型押し部品で製作され、そのそれぞれの端部または型押し部に、下部および避雷器素子５にそれぞれ接触するためのコンタクトばね４ｂ、６ｂまたはコンタクトボウ６ａが形成されることが適切である。

２つのコンタクト片のうちの第１のコンタクト片４は、延長部分を備える切り離し装置のスイッチング舌４ｃとして具現化されている。スイッチング舌４ｃの一実施形態は、ひとまずは型押し部のないレールによって表され、他の実施形態においては、中央に配置された型押し部を有している。コンタクト片４のどちらの実施形態も、ただ１つの部品で製作されることが必須である。端部にはんだ接点４ｄが設けられ、そのはんだ接続４ｆが、避雷器素子５が過負荷となったときに熱伝達の結果として、その接点５ａの温度が上昇することによって融解し、スイッチング舌４ｃのスイッチング運動によって意図された切り離しが達成される。

スイッチング舌４ｃのスイッチング運動は、切り離し部品２を介して間接的にスイッチング舌４ｃ、したがってはんだ接点４ｄへと付勢を加えるばねの張力によってもたらされる。この付勢が、付勢力Ｆ１に相当する。切り離し部品２の回転運動ゆえ、切り離されたスイッチング舌４ｃが、長い開放距離にわたって相応に高速なスイッチング運動を実行し、したがって避雷器素子５とスイッチング舌４ｃによって形成される電力供給との間の確実な切り離しが保証される。同時に、切り離し部品２によって実行される回転運動の最終位置１ｂが、視認窓１ａに表示されることで、切り離し部品２のスイッチング位置を、表示面２ｄによって作動済み状態として外部から認識することができる。

スイッチング舌４ｃのためのばね付勢Ｆ１は、ハウジングの溝４ａの端部に固定点を有しているばね３によって生成される。ばねによって生成された圧縮力が、点２ｃにおいて切り離し部品２へと作用し、これが切り離し部品の枢支軸受２ａにさらに作用して、上述の回転運度を可能にする。

このように、ばね付勢Ｆ１は、切り離し部品２を介してスイッチング舌４ｃに作用し、したがってはんだ接点４ｄへと作用する。ばねクラスプあるいはバイメタルまたは形状記憶金属片で製作できるスイッチング舌４ｃそのものが付勢力を生み出すことで、さらなる補助をもたらしてもよい。ばねクラスプの効果が、主としてスイッチングの段階において有効である一方で、（少なくとも）２つの安定な温度依存の位置または形状をとることができるように構成された熱的に変形可能な金属を、はんだの外れのプロセスを補助するために使用することができる。本発明においては、この効果が、温度が上昇するにつれてスイッチング舌に作用するスイッチング方向の張力Ｆ２が増加することで、ばね力Ｆ１に加えての付勢が増し、開始されたはんだの外れのプロセスならびにその後の切り離しプロセスおよびスイッチングプロセスに正の影響がもたらされるような方法で利用される。Ｆ１／Ｆ２の組み合わせによって生成されるスイッチング舌の付勢は、はんだの外れのプロセスを強める効果を有するだけでなく、２つの別個独立に作用する一方向の力によって、スイッチングプロセスの発生の信頼性をさらに向上させる。

スイッチング舌を避雷器素子へと接続しているはんだ点は、切り離しが確実に、かつ過熱した避雷器素子によって引き起こされる熱的な損傷が未だ切迫していない時点で実行されることを保証するように、構成および製造されている。最初に、この点は、はんだの選択によって決定され、それによって上述の機械的な付勢も、基本的な部分を果たす。さらに、はんだ点４ｆ（図１ｂを参照）におけるはんだの量およびはんだ接点における熱の分布が、最適化されなければならない。

この目的のため、はんだ接点４ｄが、スイッチング舌４ｃの端部をコンタクト刃４ｄ’として設計し、このコンタクト刃４ｄ’をスロット状の突破口５ｃによって形成された対をなすコンタクトへと沈め、突破口５ｃを通過して突き出した部分を能動素子５のコンタクト５ａへとはんだ付けすることによって、限られた量のはんだのみを受け取るように最初に形成される。最適な熱の分布を達成するために、好ましくは高い熱伝導率を有している金属あるいは金属の合金またはコーティングが、少なくともはんだ接点４ｄの領域に使用され、あるいははんだ接点４ｄの領域にのみ使用される。

第２のコンタクト片６は、構成部品を収容するように設計されたハウジングの半部品の対応する支持部を介し、ボウ６ａを介して避雷器素子５の接触面５ｂへと接触圧を作用させるように形成されており、あるいはこのコンタクト片へとはんだ付けされている。支持部は、互いに組み合わせられると同時に、ハウジング１の半部品の安定性を高めて支持ハウジングに相応の剛性を持たせることによって継続的な接触圧を保証するウェブで形成されている。

ハウジングの支持半部品のウェブが、２つのコンタクト片４、６を案内して、それらの位置を保持する。同時に、ウェブは、特定の領域においてコンタクト片のための絶縁として機能し、コンタクト片の形状を支持または補強し、例えば差し込みコンタクトの領域においてコンタクト片へと変形を生じることなく機械的な荷重を加えることができるようにしている。

本発明のスイッチング力Ｆ３の生成を、図２〜４によって説明する。これは、はんだの外れるプロセスが完了し、スイッチング舌が開放状態を達成すべく最終位置の方向に移動するとすぐに効力を生じる。このように、これは、必要に応じて付勢力Ｆ２のように、しかしながらＦ１に対して時間的にずれて作用する。

図２〜４のそれぞれの実施形態は、概ね図１による基本バージョンに対応しており、したがって本明細書においては、説明されるそれぞれのバージョンの機能に直接的に関係する構成要素のみが指し示されている。これら３つの拡張された機能について、本発明にとって不可欠な共通の特徴は、
付勢力Ｆ１／Ｆ２によって生成されて切り離し部品を介して伝達される力であって、最初は静止力であってはんだの外れるプロセスの後に回転運動へと変換される力を、スイッチング舌のスイッチング位置に応じた特定の点において伝達して、着実に広がるてこの作用を生成する切り離し部品上の固定点２ｂ、および
スイッチング運動の過程において保存されている静的なエネルギーを同じ方向の運動のエネルギーへと変換し、減少する付勢力を補助するスイッチング舌の特定の変更
である。

図２ａおよび２ｂが、本発明の第１の実施例を、それぞれ閉じている状態および作動後の状態に示している。

本発明に不可欠なこの実施形態の特徴は、異なって配置された２つの支点で構成され、第１の支点は、スイッチング舌の点４ｅへと割り当てられ、第２の支点は、切り離し部品の点２ａへと割り当てられている。作動前の状態において、Ｆ１の力の作用が、切り離し部品の固定点２ｂを介してスイッチング舌をスイッチング運動の方向に付勢している。ひとたびはんだが完全に外れると、スイッチング舌の固定点２ｂを介する力Ｆ１の作用のもとで切り離しが開始され、固定点によってスイッチング舌へと加えられる力の作用が、スイッチング距離が増すにつれて切り離しコンタクト４ｄの方向に移動する。この力の伝達の移動は、点４ｅにおける枢支支承とはんだが外れるコンタクト４ｄとの間のスイッチング舌の長さにおける力の分布を、スイッチング距離が大きくなるにつれて、図２ａのバランスのとれた中央位置Ｌ１から図２ｂのアンバランスな上方位置Ｌ２へと延びるレバーアームＬの長さだけ変化させる。

このようにして、スイッチング距離が増すにつれて、減少するばね力Ｆ１が、切り離しのプロセスについて機能的に申し分のない進展が達成されるような程度まで補償される。固定点を介するスイッチング舌への力の伝達の初期のバランスのとれた中央位置Ｌ１によって、付勢力Ｆ１を、従来技術による切り離し装置に比べて大幅に小さくすることができる。

図３ａおよび３ｂは、本発明の第２の実施例を、それぞれ閉じている状態および作動後の状態に示している。図３ｂに示したスイッチング舌の位置までの作動のプロセスは、この点に到るまでは、図２ａ／２ｂにおいてすでに説明した作動のプロセスと同一である。さらに、本発明のこの変更は、すでに切り離し部品による回転運動の最終位置に相当しているスイッチング位置のこの位置に関して、スイッチング距離のさらなる延長を達成するというさらなる機能を備えている。このスイッチング位置が、図３ｃに示されている。

この目的のために使用されるスイッチング舌４ｃ（図３ｄ／３ｅ）は、湾曲ウェブ４ｈを含む型押し部を特定の領域に有しているばね材料で形成される。湾曲ウェブが、一体型のばねクラスプとして機能する。ウェブまたはばねクラスプの湾曲の結果としてスイッチング舌に作用する機械的な付勢によって、当初は付勢力Ｆ２’が、はんだ付けされた状態のはんだ点の方向に作用して、ばね力Ｆ１によって引き起こされるスイッチング方向の付勢を弱めている。はんだが外れるプロセスが完了した後、スイッチング舌は、主としてＦ１の作用のもとで、通常の様相のスイッチング運動によって、はんだ点から最終位置の方向へと移動する。その結果、或る特定のスイッチング位置において、湾曲部４ｈが過度の伸張にさらされ、突然に反対の方向Ｓ２’へと反転することで、全体としてのスイッチング舌が、このウェブの変形に起因して最終位置の方向へと傾く動きを実行し、これによってスイッチング距離を、スイッチング運動の実際の最終位置Ｓ１を超えて量Ｓ２（図３ｃ）だけさらに増加させる。

図４ａ／４ｂは、本発明の第３の変形例を、それぞれはんだ付けされた状態およびはんだが外れた状態に示している。この変形例は、概ねＳ字形にあらかじめ曲げられたスイッチング舌４ｃ（図４ｂのはんだが外れた状態に示されている）を備えている。

図４ａによる閉じた状態において、スイッチング舌の前部がＵ字形を有するように曲げられており、その開放端４ｄ’が、はんだ接続タグ５ａのスロット５ｃへと突き出し、はんだ接続タグ５ａにはんだ付けされている。この場合にも、切り離し部品の固定点２ｂが、ばねの付勢力Ｆ１をスイッチング舌へと伝達しており、その作用点を、はんだが外れた後の切り離しの運動の最中に、切り離しの運動を補助するように変化させる。その結果として、はんだ付けされていたスイッチング舌の端部が、はんだ接続タグのスロットから引き出され、元のＳ字形を再びとろうとするスイッチング舌の変形によって切り離しを同様に実行する。これにより、はんだが外れた端部が上方へと素早く動くため、スイッチング運動が、切り離し部品の最終位置１ｂまで続けられる。

図５ａは、一例として、監視対象の避雷器素子の加熱Ｔによるはんだ外れのプロセス、およびその後のスイッチング舌の分離、ならびにスイッチング舌による限界ストッパまでのスイッチング距離の移動の際の、個々の成分力Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３の相互作用を示している。

はんだが外れるプロセスは、セクションＡにおいて生じる。避雷器の加熱温度Ｔが、周温Ｔ_Ｕから出発して、はんだが外れる温度Ｔ_Ａに達するまで上昇する。セクションＢにおいて時刻ｔ２で始まるエネルギー源からの切り離しの結果として、避雷器の温度が時間とともに再び低下する。このようにして、最悪の場合または切り離し装置が存在しない場合に火災の危険につながりかねないシステム全体の過熱が、防止される。

はんだが外れるプロセスの間、付勢力Ｆ２の力の作用が連続的に増加する一方で、付勢力Ｆ１は、スイッチング舌、したがってこの時点では未だはんだが外れていないはんだ点へと、不変に作用する。

セクションＡからセクションＢへの交差の点において、はんだが外れるプロセスが時刻ｔ２において完了する。スイッチング舌が、当初は実質的に力Ｆ１およびＦ２の作用のもとで最終位置ｔ３の方向に動かされるが、これらの力は、スイッチング距離が増すにつれて減少する。一方で、このセクションにおいて、力Ｆ３が、図２〜４の説明に記載した手段の助けによって、最終位置に達するまで増加する。

さらに、図５ａに示した図は、力Ｆ２が、はんだが外れるプロセス（セクションＡ）を実質的に補助していることを示している。しかしながら、スイッチングプロセス（セクションＢ）において、高いスイッチング速度および大きなスイッチング距離を得るために、スイッチング距離が増すにつれて弱くなるＦ１のばね力を補助または置換する追加の力を加えることも、本発明のもう１つの目的である。これは、図２〜４に示した手段によってもたらされるスイッチング力Ｆ３によって達成される。

図５ｂは、成分力Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３からもたらされる合計の力Ｆ_ＲＧの曲線を、付勢力Ｆ１の曲線と対比させて示している。本発明による追加の手段が、従来技術（Ｆ１の曲線によって表されている）に対して決定的な利点を有していることを見て取ることができる。

拡張された機能の範囲を有している上述の避雷器用切り離し装置の実施形態は、監視対象の過電圧保護素子が、負荷または損傷にさらされたときに過熱するという仮定に基づいている。この過熱が、実際のところ、はんだ点が融解して、不良の構成部品が上述の様相で供給電圧から最終的に切り離される前提条件である。したがって、この方法で動作する切り離し装置は、比較的遅い切り離しで十分な場合にのみ有効に使用することができるが、これは実際には大部分の場合に当てはまる。その理由は、特には、非常時の遮断（例えば、短絡の場合）は、多くの場合に電力システムの外部に設けられる電流保護システムによって対処されるからである。

しかしながら、拡張された機能を有する切り離し装置は、生じうる短絡も避雷器素子によって検出して相応の時間で解放できるように構成されなければならない。この手段は、以下の利点を有する。
外部の短絡保護が不要であり、あるいは用途が短絡保護の寸法に依存しない。
一体化された短絡保護のスイッチング特性を、熱による切り離しのスイッチング特性に合わせる（協調させる）ことができる。
熱による切り離しおよび短絡による切り離しを、避雷器上に表示することができる。
避雷器の短絡が、電気回路保護による負荷システムの電源の切り離しに自動的につながることがない（協調に依存する）。

スイッチング舌の別の変更によって、短絡保護をもたらすことが可能である。この目的のため、スイッチング舌の断面が、適切な場所において先細りにされる。この先細り部分の断面が、電流関連の切り離しを生じさせる電流を規定する。

電流関連の切り離しの場合に、分離の点において生じるアークの高まりが、その影響を抑えるために防止される。この目的のため、従来からの電流保護システムにおいては、消弧サンド充填物が設けられ、アークの位置を囲み、生じるアークを冷却して、広がりを防止する。

しかしながら、従来技術によれば、回路遮断器に関して、いわゆるアーキングチャンバによってアークの冷却をもたらすことも知られている。ここで、アークが部分アークへと分割され、ヒートシンクによって冷却される。

他の可能性は、アークの熱の作用のもとで消弧ガスを放出する消弧媒体を使用することにある。

スイッチング舌の電流関連の融点においてアークを制御するために、本発明は２つの手段を提供する。

一方では、切り離し部品が、スイッチング舌の分離した部位の間に押し込まれるような方法で設計され、下部が中空壁であって、スイッチング舌の分離した下部をアークチャンバ式の様相で囲む。その結果、アークがもはやさらなる根元を有することができず、したがって遮断される。

第２に、切り離し部品または少なくとも中空チャンバが、アークの作用のもとで消弧ガスを放出する材料で製作され、これが冷却によってアークの広がりをさらに抑制する。

図６ａおよび６ｂが、スイッチング舌へと一体化されたこのような電流保護システムを示している。

図６ａが、固定点２ｂのための接触点の領域に先細りの断面４ｉを有しているスイッチング舌４ｃを示しており、この先細りが、穴または型押し部によって形成されている。切り離し部品が、固定点の下方にアークチャンバ２ｅを定めており、電流関連の切り離しの最中または後に、スイッチング舌の下部４ｉ’を依然としてはんだ点につながったままである上部４ｉ’’から切り離す。スイッチング舌の下部を囲むことによって、この部分が、離間および絶縁によって他の部分から電気的に切り離される（図６ｂ）。

本発明の実質的な基礎となる差し込み式の避雷器の基本的な実施形態の上部を示している。 図１ａの一部を詳細に示している。 本発明の第１の実施例を、閉じている状態にて示している。 本発明の第１の実施例を、作動後の状態にて示している。 本発明の第２の実施例を、閉じている状態にて示している。 本発明の第２の実施例を、作動後の状態にて示している。 スイッチング位置を示されている。 スイッチング舌４ｃを示している。 スイッチング舌４ｃを示している。 本発明の第３の変形例を、はんだ付けされた状態にて示している。 本発明の第３の変形例を、はんだが外れた状態にて示している。 監視対象の避雷器素子の加熱Ｔによるはんだ外れのプロセス、およびその後のスイッチング舌の分離、ならびにスイッチング舌による限界ストッパまでのスイッチング距離の移動の際の、個々の成分力Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３の相互作用を示している。 成分力Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３からもたらされる合計の力ＦＲＧの曲線を、付勢力Ｆ１の曲線と対比させて示している。 固定点２ｂのための接触点の領域に先細りの断面４ｉを有しているスイッチング舌４ｃを示している。 アークチャンバ２ｅがスイッチング舌の下部を囲む様子を示している。

符号の説明

１ 差し込み式のインサート
１ａ 視認窓
１ｂ 端部位置
２ 切り離し部品
２ａ 枢支軸受［２］
２ｂ 固定点
２ｃ 力の伝達［３］
２ｄ 視認面
２ｅ アークチャンバ
３ ばね
４ コンタクト片
４ａ ハウジングの溝、［３］のためのストッパ
４ｂ 差し込みコンタクト、コンタクトばね
４ｃ スイッチング舌
４ｄ はんだ接点、切り離しコンタクト
４ｄ’ コンタクト刃
４ｅ 支点
４ｆ はんだ接続
４ｇ ‐‐‐
４ｈ 湾曲ウェブ［４ｃ］
４ｉ 先細りの断面［４ｃ］
４ｉ’ スイッチング舌、下部
４ｉ’’ スイッチング舌、上部
５ 避雷器素子
５ａ 避雷器コンタクト
５ｂ コンタクト表面
５ｃ 突破口
６ コンタクト片
６ａ コンタクトボウ
６ｂ 差し込みコンタクト、コンタクトばね

Claims (16)

1. 避雷器のための切り離し装置であって、そのスイッチング運動が、保護用はんだにより確立される保持力と反対の方向に、恒久的に有効なばね力によって調節されるスイッチング舌によって実行される切り離し装置の寸法決定のための方法であって、
   恒久的に有効な付勢力に追加して、はんだ接続を外す力またはスイッチング力を生み出すために、スイッチング舌またはスイッチング舌のはんだ点に作用する付勢力が、恒久的に有効な付勢力とは別個独立に作用する少なくとも１つの追加の付勢力ならびに同じ方向に作用する補足的なスイッチング力によって補助され、
   これらの力の分配が、停止の状態においてははんだ点に作用する合力が小さく、はんだ接続を外すプロセスにおいては、おそらくは大きな合力によってスイッチング運動が実行されるように調節されていることを特徴とする方法。
2. 第１の成分力が、機械的および／または熱的に作用する圧縮または引張力によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 第２の成分力が、スイッチング舌の形状および／またはスイッチング舌への力の伝達点の移動によって生じる付勢からもたらされる圧縮または引張力で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第１および第２の成分力が、時間に関してずらされた様相で作用することを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
5. 前記力の伝達点の移動が、回転運動から導き出されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. 前記回転運動が、付勢された切り離し部品によって生成されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記切り離し部品が、枢支支承を備えていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記切り離し部品に、固定点が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. 前記切り離し部品に、キャッチが形成されていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
10. 前記切り離し部品に、スイッチングカバーが形成されていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
11. 切り離し装置のスイッチング運動が、予成形されたスイッチング舌によって実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. スイッチングカバーが、表示面を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. スイッチングカバーが、表示面を視認可能にすることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 前記スイッチング舌が、コンタクト刃形式のはんだコンタクト点を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
15. 前記スイッチング舌が、下部に枢支支承を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
16. 請求項１〜１５の１つ以上による方法に従って寸法付けおよび製造された切り離し装置。
    

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