KR20190129929A - 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기 - Google Patents

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Abstract

과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기
출원된 전압 제한기는 제1 연결 지점(1)이 제공된 전기 및 열 전도성 제1 접촉 플레이트(2)에 의해 상부로부터 그리고 제2 연결 지점(9)이 제공된 전기 및 열 전도성 제2 접촉 플레이트(10)에 의해 하부로부터 폐쇄된 절연 셸(26)로 구성된다. 반대 방향으로 배향된 2개의 트리거링 반도체 소자(5, 13) 및 그에 병렬로 연결되며 2개의 내부 플레이트(3, 11) 사이에 위치된 보호 부재(17)의 실시예는 절연 셸(26) 내부에 위치된다. 반도체 소자(5, 13)는 동시에 전자 제어 장치 및 연결 지점(1, 9)과 상호 연결된다. 제한기에는 개별 부품의 클램핑 및 전기적 상호 연결을 제공하기 위해 압축 구성을 갖추고 있다. 제1 트리거링 반도체 소자(5)는 그의 캐소드(7)와 접촉하는 열 및 전기 전도성 제1 내부 플레이트(3)와, 그의 애노드(6)와 접촉하는 제1 접촉 플레이트(2) 사이에 위치된다. 제2 트리거링 반도체 소자(13)는 그의 캐소드(15)와 접촉하는 열 및 전기 전도성 제2 내부 플레이트(11)와, 그의 애노드(14)와 접촉하는 제2 접촉 플레이트(10) 사이에 위치된다.
전자 제어 장치는 절연 셸(26) 외부 또는 내부에 위치될 수 있고, 제1 트리거링 반도체 소자(5)의 제어 전극(8), 제1 접촉 플레이트(2), 및 제1 내부 플레이트(3)와 상호 연결된 제1 제어 장치(4), 및 제2 접촉 플레이트(10) 및 제2 내부 플레이트(11)와 함께 제2 트리거링 반도체 소자(13)의 제어 전극(16)과 상호 연결된 제2 제어 장치(12)로 구성된다.

Description

과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기
본 기술적 해결책은 허용할 수 없는 높은 접촉 전압의 발생을 방지하고, 특히 철도에서, 즉 여객 기차역 및 구분 구역에서 과전압을 감소시키는 보호 장치에 관한 것이다.
보호 장치는 작동 및 단락 시 레일 전위에 의해 야기되는 허용할 수 없는 전압을 방지한다. 허용 전압 값이 초과될 때 견인 귀환 회로와 견인 시스템의 접지 간에 일시적 연결을 제공한다. 그러므로, 이러한 부품과 접촉할 수 있는 사람을 보호한다.
현재의 기술 상태
전기 철도 장비용 전동 견인 및 서지 피뢰기의 접촉 전압을 방지하는 장치와 관련된 법률 개정은 보호 장치에 대한 요건을 완전히 변경하였다. 일부 보호 장치는 요건을 부분적으로 또는 완전히 매개 변수로 충족시키지 못하거나, 또는 기술적으로 너무 복잡하다, 즉 비용이 많이 든다.
문헌 US2004257742A1호 "전압 제한기"에 공지된 해결책이 기재되어 있는데, 이는 2개의 역평행 사이리스터로 구성된 트리거링 소자에 연결된 배리스터 및 차동 전위와 위험한 접촉 전압을 모니터링하고 관련된 사이리스터를 활성화하여 위험 전압을 제거하는 제어 장치의 설계를 설명하고 있다. 이러한 문헌은 보호 장치의 설계를 추가적으로 설명하고 있는데; 특히 개별적인 서브시스템을 단일체로 연결하는 것에 관한 것이다. 구성은 보호 소자와 비대칭으로 마련되며, 배리스터는 상부에 위치되고, 제어 장치는 중간에 위치되고 사이리스터 양자는 2개의 플레이트 사이에서 하부에 위치된다. 외부 플레이트는 제1 사이리스터의 애노드와 동시에 제2 사이리스터의 캐소드와 접촉하지만, 제1 사이리스터의 캐소드와 제2 사이리스터의 애노드는 내부 플레이트와 접촉한다. 내부 플레이트는 하우징 내부에 위치되며, 셸 및 내부 절연체에 의해 주변 환경과 절연되어, 외부 플레이트와 동일한 양의 열을 제거할 수 없다. 이러한 해결책의 단점은 비대칭 구성의 결과로 사이리스터 중 하나의 불균일한 애노드 냉각이다. 이는 불균일한 사이리스터 부하를 초래하므로, 열 제거가 열악한 경우에도 필요한 매개 변수를 달성하기 위해 더 높은 사이리스터 매개 변수를 선택할 필요가 있다.
특허 문헌인, 문헌 EP1855365A1호 "과전압 보호 장치 모듈 및 이를 형성하기 위한 방법"에 기재된 다른 공지된 기술적 해결책은 2개의 사이리스터 및 트리거링 회로가 역평행으로 연결된 배리스터를 포함한다. 트리거링 회로는 차동 전위와 위험한 접촉 전압의 발생을 모니터링하고 관련된 사이리스터를 활성화하여 위험 전압을 제거한다. 이러한 문헌은 보호 장치의 설계를 추가로 설명하고 있는데; 특히 개별적인 서브시스템을 단일체로의 연결 및 장착 플레이트 상의 위치에 관한 것이다. 이러한 장치는 이전의 기술적 해결책의 단점을 부분적으로 제거하지만; 그 단점은 공간에 대한 큰 요건 및 구성의 복잡성이다. 사이리스터 애노드 양자의 불균일한 냉각이 있는 문헌 US2004257742A1호에 따른 해결책의 단점도 존재한다.
실용 신안에 의해 보호되는 기술적 해결책의 다른 예는 문헌 CZ22115호 "전력 반도체 과전압 제한기"이다. 이 문헌은 사이리스터, 트리거링 다이오드, 제너 다이오드, 배리스터, 레지스터, 및 커패시터와 같은 일부 소자의 회로 상호 연결을 포함하는 2개의 동일한 전력 반도체 블록의 역평행 설계의 가능한 해결책 중 하나를 설명하고 있다. 제한기의 개별 소자의 기계적 배치에 대한 구체적인 설계는 명시되어 있지 않다.
특허 문헌 - DE4217234호 "전류 차단 전자식 소멸 장치용 전압 제한 회로 - 로 알려진 다른 문헌은 비선형 저항 및 GTO 사이리스터를 사용하여 커패시터 전압을 제한하는 소멸 커패시터에 걸친 병렬 회로를 구비하고", 그 설계는 SiC 실시예에서 사이리스터 및 배리스터를 특징으로 한다. 이러한 기술적 해결책은 현재의 기술 상태를 따르지 않는 소자의 전기적 상호 연결에만 관련되는데, 이는 특히 SiC 배리스터가 임펄스에 대한 저항이 충분하지 않거나 또는 생산되거나 사용되지 않기 때문이다.
추가적인 가능한 예는 문헌 WO9623343호 "과전압 보호기" 및 WO2011098359호 "직류 네트워크용 서지 제한 장치"이다. 이러한 문헌에 명시된 설계는 사이리스터, 배리스터, 및 다이오드와 같은 일부 동일한 소자를 포함하지만; 이러한 문헌은 기계적 배치가 아닌 이들 소자의 전기적 상호 연결만을 설명하고 있다.
추가적인 특허 문헌 중에서, 반도체 장치 하우징의 구성을 설명하는 문헌, 예를 들어 문헌 US2013062749호 "반도체 모듈" 및 문헌 EP0159797A2호 "반도체 장치 및 본 발명의 동일한 분야를 제조하는 공정"을 각각 언급해야 한다. 이들은 제1 및 제2 원통형 전극 플레이트와 접촉하는 반도체 칩을 포함하는 반도체 모듈의 구성에 관한 것으로, 플레이트 양자는 나사산 또는 스크류의 힘으로 서로에 대해 밀리게 된다. 두 해결책의 단점은 임펄스 과전압에 대한 어떠한 보호 소자도 포함하고 있지 않고, 제어 회로가 없다는 점이다.
기술적 해결책의 다른 예는 문헌 CZ299882호 - "분리 부재"에 기재된 구성으로, 이는 특히 매설된 절연 금속 구성물의 전압 의존 접지에 대해 명시되어 있다. 반도체 장치는 실리카 플레이트의 적어도 2개의 역평행 배향 기둥이 위치되는 일측 및 타측 상에 시트 금속 단자에 의해 공통 베이스로 구성된다. 그 기둥은 압축 구성 스터드에 의해 클램핑된다. 이러한 해결책의 단점은 펄스 과전압에 대한 어떠한 보호 소자도 포함하고 있지 않거나, 또는 적절한 기능을 제공하는 제어 회로를 포함하고 있지 않다는 점이다.
미국 공개특허 US2004257742A1 유럽 공개특허 EP1855365A1
기술적 해결책의 근거
전술한 단점은 과전압 보호 기능을 갖는 출원된 전압 제한기에 의해 제거된다.
전압 제한기는 제1 연결 지점이 제공된 전기 및 열 전도성 제1 접촉 플레이트에 의해 상부로부터 그리고 제2 연결 지점이 제공된 전기 및 열 전도성 제2 접촉 플레이트에 의해 하부로부터 폐쇄된 원통형 절연 셸을 포함한다. 절연 셸은 반대 방향으로 배향된 두 트리거링 반도체 소자 및 병렬로 연결된 하나 이상의 배리스터로 구성된 병렬로 연결된 보호 부재의 설계를 수용한다. 보호 소자는 2개의 내부 플레이트 사이에 위치된다. 트리거링 반도체 소자는 보조 라인을 통해 전자 제어 장치 및 연결 지점에 연결된다. 제한기에는 부품의 클램핑 및 전기적 상호 연결을 제공하기 위해 압축 구성을 갖추고 있다. 새로운 해결책의 원리는 제1 트리거링 반도체 소자가 그의 캐소드와 접촉하는 제1 내부 플레이트와, 그의 애노드와 접촉하는 제1 접촉 플레이트 사이에 위치된다는 점이다. 제2 트리거링 반도체 소자는 그의 캐소드와 접촉하는 제2 내부 플레이트와, 그의 애노드와 접촉하는 제2 접촉 플레이트 사이에 위치된다. 제1 접촉 플레이트와 제2 내부 플레이트는 열 및 전기 전도성이며, 제1 트리거링 반도체 소자, 제1 내부 플레이트 및, 보호 소자를 통해, (X)-축에 대해 수직으로 위치되며 제1 절연 셸에 의해 제1 내부 플레이트와 전기적으로 절연된 적어도 2개의 제1 스러스트 부재에 의해, 서로에 대해 밀리게 된다. 동시에, 제1 접촉 플레이트와 제2 내부 플레이트는 전기적으로 상호 연결된다. 제2 접촉 플레이트와 제1 내부 플레이트는 열 및 전기 전도성이며, 제2 트리거링 반도체 소자, 제2 내부 플레이트 및 보호 소자를 통해, (X)-축에 대해 수직으로 위치되며 제2 절연 셸에 의해 제2 내부 플레이트와 전기적으로 절연된 적어도 2개의 제2 스러스트 부재에 의해, 서로에 대해 밀리게 된다. 동시에, 제2 접촉 플레이트와 제1 내부 플레이트는 전기적으로 상호 연결된다. 제1 및 제2 스러스트 소자는 전기 전도성이다.
하나의 가능한 설계에서, 전자 제어 장치는 절연 셸 외부에 위치되고, 제1 및 제2 제어 장치로 구성된다. 제1 제어 장치는 보조 라인을 통해, 제1 접촉 플레이트 및 제1 내부 플레이트와 함께, 제1 트리거링 반도체 소자의 제어 전극과 상호 연결된다. 제2 제어 장치는 보조 라인을 통해, 제2 접촉 플레이트 및 제2 내부 플레이트와 함께, 제2 트리거링 반도체 소자의 제어 전극과 상호 연결된다. 전자 제어 장치는 트리거링 소자 중 하나를 전환하여 그의 극성에 따라 연결 지점 간에 허용할 수 없는 전압이 발생하는 경우에 허용할 수 없는 전압을 제한한다.
두 번째 가능한 설계에서, 전자 제어 장치는 절연 셸 내부에 위치되고, 제1 및 제2 제어 장치로 구성된다. 이 경우, 제1 내부 플레이트는 그 상면에 안착되며 역 U자형 크로스 컷을 갖는 제1 편평 플레이트 및 제1 추가 플레이트로 구성된다. 제1 제어 장치는 형성된 제1 캐비티 내에 위치되고, 제1 추가 플레이트의 개구를 통과하는 제1 상호 연결 핀을 통해 제1 추가 플레이트와 제1 추가 플레이트 사이에 위치되는 제1 트리거링 반도체 소자의 제어 전극과 상호 연결되고, 보조 라인을 통해 제1 접촉 플레이트 및 제1 추가 플레이트와 상호 연결된다. 제2 내부 플레이트는 그 하면에 안착되며 역 U자형 크로스 컷을 갖는 제2 편평 플레이트 및 제2 추가 플레이트로 구성된다. 형성된 제2 캐비티에 위치된 제2 제어 장치는 제2 추가 플레이트와 제2 접촉 플레이트 사이에 위치된 제2 트리거링 반도체 소자의 제어 전극과 상호 연결된 제2 추가 플레이트의 개구를 통과하는 제2 상호 연결 핀을 통해 상호 연결되고, 보조 라인을 통해 제2 접촉 플레이트 및 제2 추가 플레이트와 상호 연결된다.
제1 및 제2 트리거링 반도체 소자는 캡슐화된 사이리스터 또는 반도체 칩으로 구성된다.
절연 셸은 제한기의 표면과 다른 부분 사이의 공간을 채우는 밀봉 및 절연 재료를 포함하는 것이 유리하다.
하나의 가능한 실시예에서, 제1 및 제2 스러스트 소자는 스터드 및 너트로 구성되고 전기 전도성이다.
유리한 실시예에서, 보호 소자는 절연 셸의 X-축 상에 직접 위치되고, 제1 및 제2 트리거링 반도체 소자는 X-축에 대해 서로 대칭적으로 위치된다.
제1 접촉 플레이트, 제2 접촉 플레이트, 단순하고 복합적인 제1 내부 플레이트 및 단순하고 복합적인 제2 내부 플레이트가 원통형이면, 또한 유리하다.
전술한 바는 명시된 배치에서 트리거링 반도체 소자의 애노드 양자가 외부 접촉 플레이트, 즉 제1 접촉 플레이트 및 제2 접촉 플레이트와 각각 접촉하여, 균일한 냉각, 즉 트리거링 반도체 소자의 애노드 양자의 동등한 부하를 보장하는 것을 명백하게 나타내고 있다. 유리한 설계에서, 배치는 대칭적이며, 트리거링 반도체 소자는 상부 및 하부에 위치되고, 일반적으로 배리스터인 보호 소자는 X-축 상의 중간에 위치되지만, 단순하거나 복합적인 제1 내부 플레이트 및 단순하거나 복합적인 제2 내부 플레이트 및 전기 전도성 스러스트 소자는 보호 소자를 연결 지점과 상호 연결한다. 전술한 애노드의 동등한 냉각 외에도, 출원된 해결책은 구성을 단순화하고, 더 적은 수의 부품을 필요로 하며, 결과적으로 비용을 절감시킨다.
전압 제한기는 느리고 빠른, 짧고 긴 DC 및 AC 펄스 모두에 반응한다. 보호 소자 - 배리스터는 항상 처음에 과전압 펄스 발생에 반응하고, 장치, 센서 및 측정 기기뿐만 아니라 트리거링 반도체 소자 양자를 대기 및 트리거링 현상의 결과로 발생된 과전압 영향으로부터 보호한다. 그러나 더 오래 지속되는 임펄스는 배리스터를 파괴할 수 있으며, 이 경우 트리거링 반도체 소자 중 일부는 약 1ms의 지연으로 활성화될 것이다. 전자 제어 장치는 연결 지점 사이에 허용할 수 없는 전압의 발생을 영구적으로 모니터링하고, 극성에 따라 트리거링 반도체 소자 중 하나를 트리거링하여 이러한 방식으로 허용할 수 없는 전압을 제한한다. 전자 제어 장치는 수동형이어서, 보조 전원 공급 장치를 필요로 하지 않는다. 트리거링 반도체 소자는 각각 전력 손실이 낮고, 오랜 시간에 걸쳐 연속적으로 상당한 전류를 유도할 수 있다. 트리거링 반도체 소자를 통과하는 전류가 래칭 전류 값 아래로 강하되면, 제한기가 개방될 것이고 높은 임피던스 조건이 갱신된다.
본 해결책에 따른 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기의 설계는 위험한 접촉 전압, 과전압 및/또는 표류 전류 영향으로부터 사람, 기구, 기계 및 금속 구조물을 보호할 필요가 있는 경우에 사용될 수 있다.
전압 제한기는 작동 및 단락에서 레일 전위에 의해 야기되는 허용할 수 없는 전압을 방지하고, 장치의 전위를 평준화해서, 그 결과 가능한 접촉 전압을 제한한다. 전압 제한기는 귀환 회로와 접지 도체 간에, 특히 여객 기차역 또는 구분 구역에 연결된다. 허용할 수 없는 전압 값이 초과될 때 견인 시스템 접지와 귀환 회로의 일시적인 연결을 제공한다. 그러므로, 이러한 부품과 접촉할 수 있는 사람을 보호한다.
병렬로 연결된 과전압 보호 기능은 견인 시스템이나 철도 장치의 낙뢰 또는 작동 중 발생하는 경우에 유도되는 높은 임펄스 과전압을 효과적으로 제거한다.
출원된 해결책에 따른 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기는 첨부된 도면을 이용하여 아래에서 설명될 것이다. 한층 더 나은 이해를 위해, 도 1은 바이폴라 설계에서 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기의 배선을 도시하고 있지만, 이는 보호 대상은 아니다. 도 2는 제한기의 한 가지 가능한 배치의 도면을 도시하고 있으며, 두 번째 가능한 배치는 도 3에 도시되어 있다.
기술적 해결책 구현의 예
도 1에 따른 바이폴라 설계에서 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기는 반대 방향으로 배향된 2개의 트리거링 반도체 소자, 즉 제1 트리거링 반도체 소자(5)와 제2 트리거링 반도체 소자(13) 및 이에 병렬로 연결되며 여기에서 배리스터로 구성되는 보호 부재(17)의 설계로 구성된다. 임펄스 저항을 높이기 위하여, 병렬로 연결된 더 많은 배리스터가 사용될 수 있다. 도면은 또한 트리거링 반도체 소자를 작동시키는데 사용되는 제1 제어 장치(4) 및 제2 제어 장치(12)로 구성된 전자 제어 장치를 도시하고 있다.
도 2는 바이폴라 설계에서 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기의 첫 번째 가능한 배치를 도시하고 있다. 제한기는 제1 연결 지점(1)을 갖춘 전기 및 열 전도성 제1 접촉 플레이트(2)에 의해 상부로부터 폐쇄된 원통형 절연 셸(26)을 포함한다. 절연 셸(26)의 하부는 제2 연결 지점(9)을 갖춘 제2 접촉 플레이트(10)에 의해 폐쇄된다. 제1 접촉 플레이트(2) 및 제2 접촉 플레이트(10)는 전기 및 열 전도성이다. 절연 셸(26)의 내부에는 트리거링 반도체 소자, 즉 제1 트리거링 반도체 소자(5)와 제2 트리거링 반도체 소자(13), 및 이에 병렬로 연결된 도 1에 따른 보호 부재(17)가 위치된다. 여기에서, 보호 소자(17)는 2개의 내부 플레이트 사이, 즉 제1 내부 플레이트(3)와 제2 내부 플레이트(11) 사이에 위치된다. 제1 트리거링 반도체 소자(5) 및 제2 트리거링 반도체 소자(13)는 캡슐화된 사이리스터 또는 반도체 칩으로 구성될 수 있다.
제1 트리거링 반도체 소자(5)는 그의 캐소드(7)와 접촉하는 제1 내부 플레이트(3)와, 그의 애노드(6)와 접촉하는 제1 접촉 플레이트(2) 사이에 위치된다. 제2 트리거링 반도체 소자(13)는 그의 캐소드(15)와 접촉하는 제2 내부 플레이트(11)와, 그의 애노드(14)와 접촉하는 제2 접촉 플레이트(10) 사이에 위치된다. 제1 내부 플레이트(3)와 제2 내부 플레이트(11)는 열 및 전기 전도성이다. 제1 접촉 플레이트(2)와 제2 내부 플레이트(11)는, 제1 트리거링 반도체 소자(5), 제1 내부 플레이트(3), 및 보호 소자(17)를 통해, X-축에 대해 수직으로 위치되며 제1 절연 셸(20)에 의해 제1 내부 플레이트(3)와 전기적으로 절연된 적어도 2개의 제1 전기 전도성 스러스트 부재(18)에 의해, 서로에 대해 밀리게 되지만, 동시에 제1 접촉 플레이트(2)와 제2 내부 플레이트(11)는 제1 전기 전도성 스러스트 부재(18)에 의해 전기적으로 접합된다. 유사하게, 제2 접촉 플레이트(10)와 제1 내부 플레이트(3) 양자는, 제2 트리거링 반도체 소자(13), 제2 내부 플레이트(11), 및 보호 소자(17)를 통해, X-축에 대해 수직으로 위치되며 제2 절연 셸(21)에 의해 제2 내부 플레이트(11)와 전기적으로 절연된 적어도 2개의 제2 전기 전도성 스러스트 부재(19)에 의해, 서로에 대해 밀리게 되지만, 제2 접촉 플레이트(10)와 제1 내부 플레이트(3)는 동시에 제2 전기 전도성 스러스트 부재(19)에 의해 전기적으로 접합된다. 제1 스러스트 부재(18)와 제2 스러스트 부재(19)는 상호 클램핑을 위한 압축 구조를 형성하는 것이 유리하고, 동시에 이들은 제한기의 관련된 부품과 전기적 접합을 제공한다.
트리거링 반도체 소자(5 및 13)는 보조 라인을 통해 전자 제어 장치와 상호 연결된다. 도 2에 따른 실시예의 예에서, 전자 제어 장치는 절연 셸(26) 외부에 위치되고 두 부품, 즉 제2 접촉 플레이트(10) 및 제2 내부 플레이트(11)와 함께 제1 트리거링 반도체 소자(5)의 제어 전극(8)과 상호 연결된 제1 제어 장치(4), 및 제2 접촉 플레이트(10) 및 제2 내부 플레이트(11)와 함께 제2 트리거링 반도체 소자(13)의 제어 전극(16)과 상호 연결된 및 제2 제어 장치(12)로 구성된다. 전압 제한기 외부에 위치된 제어 장치(4 및 12)는 적절한 장소 어디에나 위치될 수 있는 단일체로 결합될 수 있지만, 기술적으로 더 유리한 선택이 있다. 절연 셸(26)의 표면은 밀봉 및 절연 화합물로 이루어진다. 유리한 모델에서, 전압 제한기 조립체는 몰드에 삽입되고 감압 하에서 밀봉 및 절연 화합물이 채워지며, 화합물은 절연 셸의 표면과 제한기의 다른 부품 사이의 공간을 채운다. 이러한 과정 중에 하우징이 기밀하게 밀봉된다. 사용될 수 있는 다수의 밀봉 화합물이 있는데; 폴리 우레탄, 실리콘 및 에폭시 밀봉 화합물이 유리하게 사용될 수 있다.
제한기의 두 번째 가능한 실시예가 도 3에 도시되어 있다. 그 해결책은, 전자 제어 장치가 제한기 내부에 위치되고 다시 제1 제어 장치(4)와 제2 제어 장치(12)로 구성되므로, 다르다. 이러한 이유로, 제1 내부 플레이트(3)는 분리되고, 그 상면에 안착되며 역 U자형 크로스 컷(crosscut)을 갖는 제1 편평 플레이트(3A) 및 제1 추가 플레이트(3B)로 구성된다. 제1 제어 장치(4)는 형성된 제1 캐비티(24)에 위치된다. 제1 제어 장치(4)는 제1 추가 플레이트(3B)와 제1 접촉 플레이트(2) 사이에 위치되는 제1 트리거링 반도체 소자(5)의 제어 전극(8)과 상호 연결된 제1 추가 플레이트(3B)의 개구를 통과하는 제1 상호 연결 핀(22)을 가로 질러 연결된다. 제1 제어 장치(4)는 보조 라인을 통해, 유리하게는 제1 편평 플레이트(3A)와 제2 편평 플레이트(11A)를 통해, 제1 연결 지점(1) 및 제2 연결 지점(9)에 상호 연결된다. 캐비티 내 전자 제어 장치의 위치와 더불어, 이러한 해결책은 단순화와 컴팩트한 구성 및 간단한 캡슐화 가능성을 제공한다. 유사하게, 제2 내부 플레이트(11)도 분리되고, 그 하면에 안착된 U자형 크로스 컷을 갖는 제2 편평 플레이트(11A) 및 제2 추가 플레이트(11B)로 구성된다.
제2 제어 장치(12)는 형성된 제2 캐비티(25)에 위치되고, 제2 추가 플레이트(11B)의 상면을 통과하는 제2 상호 연결 핀(23)을 통해 제2 추가 플레이트(11B)와 제2 접촉 플레이트(10) 사이에 위치되는 제2 트리거링 반도체 소자(13)의 제어 전극(16)과 상호 연결된다. 제2 제어 장치(12)는 보조 라인을 통해, 유리하게는 제1 편평 플레이트(3A)와 제2 편평 플레이트(11A)를 통해, 제1 연결 지점(1) 및 제2 연결 지점(9)과 상호 연결된다.
유사하게, 도 2에 따른 배치에서와 같이, 제1 스러스트 부재(18)와 제2 스러스트 부재(19)는 전기 전도성이고, 유리하게는 상호 클램핑을 위한 압축 구조 및 동시에 제한기의 각 부품의 전기 전도성 상호 연결을 형성한다. 유사하게, 도 2에 따른 배치에서와 같이, 양자의 제1 스러스트 부재(18)는 제1 절연 셸(20)을 통해 제1 추가 플레이트(3B)와 전기적으로 절연되고, 제2 스러스트 부재(19)는 제2 절연 셸(21)을 통해 제2 추가 플레이트(11B)와 전기적으로 절연된다.
유리한 모델에서, 제1 절연 셸(20)과 제2 절연 셸(21)은 밀봉 및 절연 화합물에 의해 직접 형성된다.
실시예의 양 예에서, 제1 스러스트 부재(18)와 제2 스러스트 부재(19)는 전기 전도성 스터드에 의해 실행된다. 여기에서, 보호 소자(17)는 절연 셸(26)의 X-축에 직접 위치되고, 제1 트리거링 반도체 소자(5)와 제2 트리거링 반도체 소자(13)는 X-축을 향해 서로 대칭되게 위치된다.
구성의 대칭은 트리거링 반도체 소자(5, 13)의 애노드(7 및 14) 양자가 외부 접촉 플레이트, 즉 제1 접촉 플레이트(2) 및 제2 접촉 플레이트(10)와 각각 접촉하는 것을 보장하여, 그 결과 동등한 냉각 및 이에 따른 트리거링 반도체 소자의 애노드 양자의 동등한 부하가 보장된다. 유리한 모델에서, 전기 전도성 스러스트 부재(18 및 19)는 기계적 클램핑을 제공하고, 동시에 전압 제한기의 개별 부품을 전기적으로 상호 연결시킨다. 전술한 동등한 애노드 냉각 외에도, 출원된 해결책은 구성을 단순화하고, 더 적은 수의 부품을 필요로 하며, 결과적으로 비용을 절감시킨다.
제1 접촉 플레이트(2), 제2 접촉 플레이트(10), 단순하고 복합적인 제1 내부 플레이트(3) 각각(3A, 3B), 및 단순하고 복합적인 제2 내부 플레이트(11) 각각(11A, 11B)이 원통형이면, 생산 공정에서 유리하다.
전압 제한기는 일반적으로 하나의 연결 지점을 통해 보호 장치에 연결되고 제2 연결 지점을 통해 보호 접지 도체에 연결된다. 보호 장치는 일반적으로 단자, 스크류, 또는 너트가 달린 스터드로 형성된 제1 연결 지점(1)과 제2 연결 지점(9)에 의해 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기에 연결된다.
전압 제한기는 느리고 빠른, 짧고 긴 DC 및 AC 펄스 모두에 반응한다. 제1 연결 지점(1)과 제2 연결 지점(9) 사이에 허용할 수 없는 전압이 발생하는 경우, 이러한 전압은 제1 스러스트 부재(18)와 제2 스러스트 부재(19)를 가로 질러 그리고 제1 내부 플레이트(3)와 제2 내부 플레이트(11)를 가로 질러 보호 소자(17)에 연결되고, 동시에 보조 라인을 통해 제1 제어 장치(4) 및 제2 제어 장치(12)에 연결된다. 보호 소자(17)는 제1 트리거링 반도체 소자(5)나 제2 트리거링 반도체 소자(13), 또는 임의의 제어 장치(4 또는 12)에 대한 손상을 방지하기 위해 먼저 반응해서 전압을 제한한다.
허용할 수 없는 전압이 양극을 갖고 1ms보다 더 지속되면, 제1 제어 장치(4)는 반응하여 제1 트리거링 반도체 소자(5)의 제어 전극(8)을 통해 제1 트리거링 반도체 소자(5)를 트리거링하고 허용할 수 없는 전압을 허용 임계 값으로 제한한다. 트리거링 반도체 소자는 각각 전력 손실이 낮고 오랜 시간에 걸쳐 상당한 양의 전류를 영구적으로 유도할 수 있다. 트리거링 반도체 소자를 통과하는 전류가 래칭 전류 값 아래로 강하되면, 반도체 소자는 개방되어 높은 임피던스 조건이 갱신된다.
허용할 수 없는 전압이 음극을 갖고 1ms보다 더 오래 지속되면, 이 경우 유사하게, 제2 제어 장치(12)는 반응하여 제2 트리거링 반도체 소자(13)의 제어 전극(16)을 통해 제2 트리거링 반도체 소자(13)를 활성화하고 허용할 수 없는 전압을 허용 임계 값으로 제한한다.
1ms의 제어 장치의 지연 반응 시간은 단지 지시 값을 나타낸다는 것에 유의해야 한다. 허용할 수 없는 전압의 크기 및 기타와 같은 전압 제한기의 이러한 값 및 기타 기술적 매개 변수는 국가 규정에서 확인된 요구 사항에 따라 달라진다.

Claims (10)

  1. 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기로서, 상기 전압 제한기는 제1 연결 지점(1)이 제공된 전기 및 열 전도성 제1 접촉 플레이트(2)에 의해 상부로부터 그리고 제2 연결 지점(9)이 제공된 전기 및 열 전도성 제2 접촉 플레이트(10)에 의해 하부로부터 폐쇄된 절연 셸(26)로 구성되고, 반대 방향으로 배향된 두 트리거링 반도체 소자(5, 13) 및 이에 병렬로 연결되며 병렬로 연결된 배리스터 또는 그 이상의 배리스터로 구성된 보호 부재(17)의 실시예는 상기 절연 셸(26) 내부에 위치되고, 상기 보호 소자(17)는 2개의 내부 플레이트(3, 11) 사이에 위치되지만, 상기 반도체 소자(5, 13)는 동시에 보조 라인을 통해 전자 제어 장치 및 연결 지점(1, 9)과 상호 연결되고, 상기 제한기에는 개별 부품의 상호 클램핑 및 전기적 상호 연결을 위한 압축 구성을 갖추고 있고, 상기 제1 트리거링 반도체 소자(5)는 그의 캐소드(7)와 접촉하는 상기 열 및 전기 전도성 제1 내부 플레이트(3)와, 그의 애노드(6)와 접촉하는 상기 열 및 전기 전도성 제1 접촉 플레이트(2) 사이에 위치되고, 상기 제2 트리거링 반도체 소자(13)는 그의 캐소드(15)와 접촉하는 상기 열 및 전기 전도성 제2 내부 플레이트(11)와, 그의 애노드(14)와 접촉하는 상기 열 및 전기 전도성 제2 접촉 플레이트(10) 사이에 위치되고, 반면에 상기 제1 접촉 플레이트(2)와 상기 제2 내부 플레이트(11)는, 상기 제1 트리거링 반도체 소자(5), 상기 제1 내부 플레이트(3) 및 상기 보호 소자(17)를 통해, 상기 (X)-축에 대해 수직으로 위치되며 상기 제1 절연 셸(20)에 의해 상기 제1 내부 플레이트(3)와 전기적으로 절연된 2개의 전기 전도성 제1 스러스트 부재(18)에 의해, 적어도 서로에 대해 밀리게 되지만, 상기 제1 접촉 플레이트(2)와 상기 제2 내부 플레이트(11)는 동시에 전기적으로 상호 연결되고, 상기 제2 접촉 플레이트(10)와 상기 제1 내부 플레이트(3)는, 상기 제2 트리거링 반도체 소자(13), 상기 제2 내부 플레이트(11) 및 상기 보호 소자(17)를 통해, 상기 (X)-축에 대해 수직으로 위치되며 상기 제2 절연 셸(21)에 의해 상기 제2 내부 플레이트(11)와 전기적으로 절연된 2개의 전기 전도성 제2 스러스트 부재(19)에 의해, 적어도 서로에 대해 밀리게 되지만, 상기 제2 접촉 플레이트(10)와 상기 제1 내부 플레이트(3)는 동시에 전기적으로 접합되는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자 제어 장치는 상기 절연 셸(26) 외부에 위치되고, 상기 제1 접촉 플레이트(2) 및 상기 제1 내부 플레이트(3)와 함께 상기 제1 트리거링 반도체 소자(5)의 제어 전극(8)과 상호 연결된 제1 제어 장치(4), 및 상기 제2 접촉 플레이트(10) 및 상기 제2 내부 플레이트(11)와 함께 상기 제2 트리거링 반도체 소자(13)의 제어 전극(16)과 상호 연결된 되고 제2 제어 장치(12)로 구성되는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전자 제어 장치는 상기 절연 셸(26) 내부에 위치되며 상기 제1 제어 장치(4) 및 상기 제2 제어 장치(12)로 구성되고, 상기 제1 내부 플레이트(3)는 그 상면에 안착되며 역 U자형 크로스 컷을 갖는 제1 편평 플레이트(3A) 및 제1 추가 플레이트(3B)로 구성되고, 상기 형성된 제1 캐비티(24)에 위치된 상기 제1 제어 장치(4)는 상기 제1 추가 플레이트(3B)의 개구를 통과하는 상기 제1 상호 연결 핀(22)을 통해 상기 제1 추가 플레이트(3B)와 상기 제1 접촉 플레이트(2) 사이에 위치된 상기 제1 트리거링 반도체 소자(5)의 제어 전극(8)과 상호 연결되고, 상기 보조 라인을 통해 상기 제1 접촉 플레이트(2) 및 상기 제1 추가 플레이트(3B)와 상호 연결되고, 상기 제2 내부 플레이트(11)는 그 하면에 안착된 U자형 크로스 컷을 갖는 제2 편평 플레이트(11A) 및 제2 추가 플레이트(11B)로 구성되고, 상기 형성된 제2 캐비티(25)에 위치된 상기 제2 제어 장치(12)는 상기 제2 추가 플레이트(11B)의 개구를 통과하는 상기 제2 상호 연결 핀(23)을 통해 상기 제2 추가 플레이트(11B)와 상기 제2 접촉 플레이트(10) 사이에 위치된 상기 제2 트리거링 반도체 소자(13)의 제어 전극(16)과 상호 연결되고 상기 보조 라인을 통해 상기 제2 접촉 플레이트(10) 및 제2 추가 플레이트(11B)와 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 트리거링 반도체 소자(5)와 상기 제2 트리거링 반도체 소자(13)는 캡슐화된 사이리스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 트리거링 반도체 소자(5)와 상기 제2 트리거링 반도체 소자(13)는 반도체 칩으로 구성되는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연 셸(26)은 상기 제한기의 표면과 다른 부분 사이의 공간을 채우는 밀봉 및 절연 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 스러스트 부재(18)와 상기 제2 스러스트 부재(19)는 스터드 및 너트로 구성되는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호 소자(17)는 상기 절연 셸(26)의 상기 (X)-축 상에 직접 위치되고, 상기 제1 트리거링 반도체 소자(5)와 상기 제2 트리거링 반도체 소자(13)는 상기 (X)-축을 향해 대칭적으로 위치되는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 접촉 플레이트(2), 상기 제2 접촉 플레이트(10), 상기 단순하고 복합적인 제1 내부 플레이트(3), 각각(3A, 3B), 및 상기 단순하고 복합적인 제2 내부 플레이트(11), 각각(11A, 11B)은 원통형 형상인 것을 특징으로 하는 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 제어 장치(4)와 상기 제2 제어 장치(12)는 단일체를 형성하는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 기능을 갖는 전압 제한기.
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