MXPA02010616A - Protector de sobrevoltaje de oficina central con varistores de interaccionamiento. - Google Patents

Abstract

Un protector de sobrevoltaje de oficina central que tiene cuando menos un tubo de gas y por lo menos un varistor. El cuando menos un varistor interactua con el por lo menos un tubo de gas para reducir el voltaje de interrupcion de impulso del tubo de gas. El cuando menos un tubo de gas puede ser un tubo de gas de dos o uno de tres elementos. Las modalidades alternativas del protector de sobrevoltaje incluyen ademas cuando menos un elemento de proteccion de corriente de fuga.

Description

PROTECTOR DE SOBREVOLTAJE DE OFICINA CENTRAL CON VARISTORES DE INTERACCIÓ AMIENTO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona generalmente con protectores de sobrevoltaje para uso con. por ejemplo, líneas de telecomunicación. Más particularmente, la invención se relaciona con un protector de sobrevoltaje con varistores de interaccionamiento para uso en una oficina central de teléfonos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las telecomunicaciones alámbricas se basan en líneas telefónicas para facilitar las transmisiones de voz y dato. Debido a la proliferación de usos para líneas telefónicas, ha habido un interés creciente en proteger al personal de operación y/o equipo de comunicaciones conectado de los voltajes y corrientes excesivos. Los voltajes y corrientes excesivos pueden ser ocasionados, por ejemplo, por golpes de rayo. cruzamientos de línea de energía, y/o corrientes inducidas de líneas de energía adyacentes . Los protectores de telecomunicaciones primarios, como mínimo, proporcionan protección de sobrevoltaje . Esto se hace típicamente con cuando menos un elemento de protección que se inserta entre un elemento de punta conductora de un protector de sobrevoltaje y tierra. Asimismo. típicamente cuando menos un elemento de protección se inserta entre un elemento de anillo conductor del protector de sobrevoltaje y tierra. Cuando está presente un sobrevoltaje peligroso en una línea. el elemento de protección de sobrevoltaje cambia de un impedancia elevada a un estado de impedancia baja, cortocircuiteando efectivamente el sobrevoltaje peligroso y su corriente excesiva asociada a tierra y lejos del equipo y/o personal . Existen ocasiones cuando una corriente excesiva puede estar presente sin sobrevoltaje. Esto se llama típicamente una "corriente de fuga" y puede ocurrir cuando hay una inducción de AC en la línea o cuando los conductores de punta y anillo están algo cortocircuiteados, o casi cortocircuitados, a tierra. Durante dicha condición, el elemento de protección de sobrevoltaje puede no cortocircuitear a tierra, permitiendo de esta manera que corrientes excesivas peligrosas pasen por el protector al equipo y/o personal. Con el tiempo, la condición de corriente de fuga puede ocasionar daño excesivo al equipo de telecomunicaciones COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a un protector de sobrevoltaje de oficina central que incluye un elemento de punta, un elemento de anillo, un elemento de tierra, y cuando menos un pasador. El cuando menos un pasador está conectado eléctricamente a uno del elemento de punta, el elemento de anillo y el elemento de tierra. El protector de sobrevoltaje de oficina central también incluye cuando menos uno de los elementos de punta y anillo, el cuando menos un tubo de gas teniendo un voltaje de interrupción de DC y un voltaje de interrupción de impulsor que es superior al voltaje de interrupción de DC, y cuando menos un varistor, en donde el cuando menos un varistor y el por lo menos un tubo de gas están eléctricamente conectados teniendo un voltaje de sujeción a 1 mA que se establece de manera que el varistor reducirá el voltaje de interrupción de impulso del cuando menos un tubo de gas, sin embargo no se quemará en respuesta a voltajes de corriente parásita dentro de una escala predeterminada de voltajes de interrupción de DC. La presente invención también está dirigida a un protector de sobrevoltaje de oficina central que incluye un elemento de punta, un elemento de anillo, un elemento de tierra, y cuando menos un pasador. El cuando menos un pasador está eléctricamente conectado a uno del elemento de punta, el elemento de anillo y el elemento de tierra. El protector de sobrevoltaje de oficina central también incluye cuando menos un tubo de gas que tiene por lo menos un electrodo en contacto eléctrico con cuando menos uno de los elementos de punta y anillo, el por lo menos un tubo de gas teniendo un voltaje de interrupción de DC y un voltaje de interrupción de impulso que es superior que el voltaje de interrupción de DC, el cuando menos un elemento de protección de corriente de fuga, y por lo menos un varistor, en donde el cuando menos un tubo de gas y el por lo menos un varistor están eléctricamente conectados en paralelo al elemento de tierra. El cuando menos un varistor teniendo un voltaje de sujeción a 1 mA que se establece de manera que el varistor reducirá el voltaje de interrupción de impulso del cuando menos un tubo de gas, sin embargo no se quemará en respuesta a voltajes de corriente parásita dentro de una escala predeterminada de voltajes de interrupción de DC. La presente invención está dirigida todavía adicionalmente a un protector de sobrevoltaje de oficina central que incluye un elemento de punta, un elemento de anillo, un elemento de tierra, y cuando menos un pasador. El cuando menos un pasador está eléctricamente conectado a uno del elemento de punta, el elemento de anillo y el elemento de tierra. El protector de sobrevoltaje de oficina central también incluye cuando menos un tubo de gas que tiene un voltaje de interrupción de impulsor y un voltaje de interrupción de DC y cuando menos un varistor. El voltaje de interrupción de DC del tubo de gas estando en una escala entre un valor mínimo y máximo predeterminados, y el voltaje de interrupción de impulso siendo superior que el voltaje de interrupción de DC máximo predeterminado. El cuando menos un varistor y por lo menos un tubo de gas están eléctricamente conectados en paralelo al elemento de tierra. El cuando menos un varistor teniendo un voltaje de sujeción a 1 mA entre los voltajes de interrupción de DC mínimo y máximo predeterminados del por lo menos un tubo de gas de manera que el varistor sujeta el voltaje durante un sobrevoltaje para reducir el voltaje de interrupción de impulso del tubo de gas sin que se queme el varistor.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en perspectiva detallada de un protector de sobrevoltaje de oficina central de una modalidad de conformidad con la presente invención. La Figura 2 es una vista en perspectiva del protector de sobrevoltaje de oficina central de la Figura 1 como se ensambla y muestra con la cubierta removida. La Figura 2a es una vista en sección parcial del protector de sobrevoltaje de oficina central de la Figura 1 como se ensambla.

La Figura 3 es una vista en perspectiva detallada de un protector de sobrevoltaje de oficina central de otra modalidad de conformidad con la presente invención. La Figura 4 es una vista en sección de un protector de sobrevoltaje de oficina central de la Figura 3 como se ensambla. La Figura 5 es una gráfica de ejemplo que ilustra la interacción de un varistor y un tubo de gas al responder a un sobrevoltaje a través del tiempo. La Figura 6 es una vista en perspectiva detallada de un protector de sobrevoltaje de oficina central de todavía otra modalidad de conformidad con la presente invención . La Figura 7 es una vista en perspectiva del protector de sobrevoltaje de oficina central de la figura 6 como se ensambla y muestra con la cubierta removida. La Figura 8 es una vista en sección del protector de sobrevoltaje de oficina central de la Figura 6 como se ensambla, y tomada a través del elemento de anillo. La Figura 9 es una vista en perspectiva detallada de un protector de sobrevoltaje de oficina central de todavía otra modalidad de conformidad con la presente invención . La Figura 10 es una vista en perspectiva de un protector de sobrevoltaje de oficina central de la Figura 9 como se ensambla y muestra con la cubierta removida. La Figura 11 es una vista en sección del protector de sobrevoltaje de oficina central de la Figura 9 como se ensambla. La Figura 12 es una vista en sección del protector de sobrevoltaje de oficina central de la Figura 9 como se ensambla, y tomada a través del elemento de tierra. La Figura 13 es una vista en perspectiva de una porción del brazo de punta de una modalidad adicional de conformidad con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Ilustrado en las Figuras l-2a se encuentra un protector 10 de conformidad con la presente invención. El protector 10 se denomina comúnmente como un protector de sobrevoltaje de oficina central y se inserta típicamente en un bloque conector en una oficina central de teléfonos para proteger las líneas y equipo de la oficina central de ser dañados por sobrevoltajes ocasionados, por ejemplo, por relámpagos o cruzamientos de energía. En una modalidad, el protector 10 incluye una base 12 dieléctrica que tiene una pluralidad de entradas y salidas eléctricas fijadas y/o insertadas a través de la misma. De manera más especifica, cada pasador particular. un pasador 13 de tierra, un pasador 14 de punta de oficina central, un pasador 15 de anillo de oficina central, un pasador 16 de punta de planta externa, y un pasador 17 de anillo de planta externa están insertados hacia una abertura 8 correspondiente formada a través de la base 12. Los pasadores 14 y 16 de punta están fijados y conectados eléctricamente a un primer extremo de un brazo 20 de punta que forma un elemento 26 de punta. El fijar los pasadores 14 y 16 al brazo 20 de punta simplifica la fabricación y ensamble del protector 10. Asimismo, los pasadores 15 y 17 de anillo se fijan y conectan eléctricamente a un primer extremo de un brazo 21 de anillo que forma un elemento 27 de anillo. El elemento 26 de punta y/o el elemento 27 de anillo pueden ser un solo elemento componente o un elemento de múltiples componentes. Un conductor 30 de punta incluye un primer extremo 30a y un segundo extremo 30b. El primer extremo 30a del conductor 30 de punta está conectado eléctricamente a una porción del brazo 20 de punta. El segundo extremo 30b está conectado eléctricamente a un primer electrodo 41 conductor de un tubo 40 de gas de tres elementos que está dispuesto generalmente en paralelo al eje A longitudinal del protector 10. Asimismo, un conductor 31 de anillo incluye un primer extremo 31a y un segundo extremo 31b. El primer extremo 31a del conductor 31 de anillo está conectado eléctricamente a una porción del brazo 21 de anillo y segundo extremo 31b del conductor 31 de anillo está conectado eléctricamente a un segundo electrodo 42 conductor del tubo 40 de gas. Un elemento 25 de tierra, capaz de ser conectado a tierra, incluye un pasador 13 de tierra que está conectado eléctricamente a un brazo 22 de tierra. El elemento 25 de tierra puede ser un elemento de un solo componente o un elemento de múltiples componentes. El brazo 22 de tierra está fijado eléctricamente a un primer extremo 23a de un conductor 23 de tierra. Un segundo extremo 23b del conductor 23 de tierra está conectado eléctricamente a un electrodo 43 de tierra del tubo 40 de gas (Figura 2). Modalidades alternativas de la presente invención pueden incluir, por ejemplo un par de tubos de gas de dos elementos en lugar del tubo 40 de gas de tres elementos. Sin embargo, el conductor 23 de tierra que está conectado eléctricamente al electrodo 43 de tierra del tubo 40 de gas puede requerir modificación para acomodar un par de tubos de gas de dos elementos. Por ejemplo, un tubo de gas está conectado eléctricamente al elemento 27 de anillo. Los otros electrodos del par de tubos de gas de dos elementos están conectados eléctricamente a una placa de tierra que reemplaza al conductor 43 de tierra. En cada extremo del tubo 40 de gas se encuentra un varistor 52, un elemento 54 fusible, y una tapa 56 de extremo que se retienen en su lugar mediante una grapa 58 de alambre. De manera más específica, la grapa 58 de resorte está fijada eléctricamente al tubo 40 de gas y a las abrazaderas 68a bifurcadas dispuestas de manera media de la grapa 58 de resorte. Cuando menos un brazo 58b de retención de la grapa 58 de resorte desvía al varistor 52, elemento 54 fusible, y tapa 56 de extremo hacia el electrodos 41 y/o 42 conductor respectivo del tubo 40 de gas. Como una disposición alternativa, los elementos 54 fusibles se pueden colocar entre el tubo 40 de gas y el varistor 52, sin embargo, las características de operación pueden variar debido a la proximidad del elemento 54 fusible con respecto al tubo 40 de gas, Las tapas 56 de extremo pueden ser tapas abiertas huecas cilindricas o ligeramente cónicas, con un borde 56a semejante a pestaña y una pluralidad de aberturas 56b formadas a través de las mismas. El diámetro de los bordes 56a semejantes a pestañas puede corresponder generalmente al diámetro de los electrodos 41, 42 conductores del tubo 40 de gas. Impidiendo el contacto entre los bordes 56a semejantes a pestaña de las tapas 56 de extremo y los electrodos 41, 42 conductores del tubo 40 de gas se encuentra un espacio g (Figura 2a) que tiene una dimensión, por ejemplo, de alrededor de 0.2 mm a aproximadamente 0.3 mm. La distancia d?l espacio g se determina por el espesor del varistor 52 y/o elemento 54 fusible. Una cubierta 50 se fija a la base 12 para proteger los componentes internos del protector 10 de efectos ambientas adversos y para mejorar la seguridad del personal. La cubierta 50 se puede fijar por medios apropiados, por ejemplo, protuberancias 12a en la base 12 que corresponden con las aberturas 50a en la cubierta 50. En otras modalidades de la presente invención, los componentes internos se pueden disponer nuevamente. Por ejemplo, el tubo de gas puede estar en una posición generalmente horizontal con respecto al eje A longitudinal del protector. Las Figuras 3 y 4 ilustra un protector 10a de ejemplo similar al protector 10 en el que se utilizarán caracteres de referencia semejantes para describir elementos similares. El protector 10a incluye un elemento 26 de punta y elemento 27 de anillo insertable hacia la base 12. El elemento 26 de punta incluye un pasador 14 de punta de oficina central y un pasador 26 de punta de planta exterior fijados eléctricamente al brazo 20 de punta, como se describió anteriormente. El brazo 10 de punta está en contacto eléctrico con el conductor 30 de punta. El conductor 30 de punta también está conectado eléctricamente al primer electrodo 41 conductor del tubo 40 de gas. Asimismo, el elemento 27 de anillo incluye un pasador 15 de anillo de afina central y pasador 17 de anillo de planta exterior eléctricamente fijados al brazo 21 de anillo, como se describió anteriormente. El brazo 21 de anillo está en contacto eléctrico con el conductor 31 de anillo. El conductor 31 de anillo también está conectado eléctricamente a un segundo electrodo 42 conductor del tubo 40 de gas. El conductor 23 de tierra está eléctricamente conectado al pasador de tierra, como se describió anteriormente. El conductor 23 de tierra también está conectado eléctricamente a un electrodo 43 de tierra del tubo 40 de gas. En cada extremo del tubo 40 de gas se encuentra un elemento 54 fusible, un varistor 52, y una tapa 56 de extremo que se retienen en su lugar mediante una grapa 58 de resorte. En operación normal, el flujo de corriente eléctrica desde el pasador 16 de punta de planta exterior a través del brazo 20 de punta eléctricamente conductor al pasador 14 de punta de oficina central. Asimismo, durante el funcionamiento normal, el flujo de corriente eléctrica es desde el pasador 17 de anillo de planta exterior a través del brazo 21 de anillo eléctricamente conductor al pasador 15 de anillo de oficina central. El elemento 54 de fusible, por ejemplo, un granulo de soldadura, proporciona un cortocircuito de sobrecarga térmica a tierra. Sin embargo, otros elementos fusibles apropiados, por ejemplo, plásticos fundibles se pueden utilizar. De manera específica, cuando uno de los elementos fusibles 54 alcanza una temperatura predeterminada, la tapa 56 de extremo se desvía axialmente hacia adentro hacia el tubo 40 de gas mediante la grapa 58 de resorte. El material fundido del elemento 54 de fusible puede fluir a través de las aberturas 56b de la tapa 56 de extremo. Cuando la tapa 56 de extremo se desvía axialmente hacia adentro mediante la grapa 58 de resorte y hace eléctricamente contacto con el electrodo 41 o 42 conductor del tubo 40 de gas, la señal se conduce a tierra. De manera más especifica, la señal toma la trayectoria de menos resistencia moviéndose desde los brazos 58b de retención de la grapa 58 a través de las abrazaderas 58a bifurcadas al electrodo 43 de tierra del tubo 40 de gas y a continuación a través del conductor 23 de tierra desviando la corriente parásita de voltaje a tierra. En una modalidad, se selecciona un elemento fusible que se funde a alrededor de 95°C (203 grados Fahrenheit). Sin embargo, las modalidades de la presente invención se pueden practicar con elementos fusibles que se funden a temperaturas predeterminadas diferentes, o se pueden practicar sin elementos 54 fusibles. En todavía otras modalidades de la presente invención, el protector de sobrevoltaje de oficina central se puede configurar como un pasador-1 , un pasador-4 , u otra configuración apropiada de un protector de sobrevoltaje de oficina central. En la configuración de pasador-1, un solo pasador se conecta eléctricamente al elemento de tierra y los elementos de anillo y punta se configuran para insertar pasadores en los mismos. Como se muestra en la Figura 13, un brazo 20' de punta de un elemento 26' de punta, de una configuración de 1-pasador, incluye un primer extremo que tiene una porción apropiada para insertar un contacto hembra, que a su vez es apropiado para insertar un pasador en el mismo. De manera más específica, un contacto 14' de punta de oficina central y un contacto 16' de punta de planta exterior se insertan y conectan eléctricamente al primer extremo del brazo 20' de punta. Los contactos 14' y 16' son apropiados para insertar pasadores eléctricamente conductores dispuestos en un bloque conector colocado en una oficina central de teléfonos. Asimismo, la configuración de 1-pasador incluye un brazo de anillo similar del elemento de anillo que tiene un contacto de anillo de oficina central y un contacto de anillo de planta exterior eléctricamente conectado al mismo. En otras modalidades, se puede construir una configuración de 4-pasador conectando eléctricamente un contacto eléctrico hembra a un brazo de tierra apropiado de un elemento de tierra con los dos pasadores colocados en cada uno de los elementos de punta y anillo. Adicionalmente, la presente invención puede combinar características de protección de sobrevoltaje del tubo 40 de gas y varistores 52 logrando un protector de sobrevoltaje en donde los varistores 52 interactúan con el tubo 40 de gas dentro de una escala de voltajes de interrupción de DC para desviar los sobrevoltajes a tierra. Por ejemplo, el varistor 52 puede ser un varistor de óxido de metal (MOV) que tiene características de protección predeterminadas. Con el tubo 40 de gas y los varistores 52 interactuando, se logra mejor respuesta de sobrevoltaje . Sin embargo, dependiendo de su configuración con respecto al tubo 40 de gas, los varistores pueden actuar meramente como un dispositivo de respaldo en lugar de interactuar con el tubo 40 de gas. El tubo 40 de gas por su naturaleza es difícil de fabricar repetidamente con un voltaje de interrupción de DC preciso. Consecuentemente, para una población determinada de tubos 40 de gas, el voltaje de interrupción de DC varía a través de una escala que es más amplia que las escalas de los otros componentes. En consecuencia, para un tubo de gas particular y tipo de fabricación, una escala de voltaje de interrupción de DC aceptable se determina seleccionando un voltaje de interrupción de DC mínimo y uno máximo. Cada tubo de gas se prueba, y solamente aquellos tubos de gas que quedan dentro de los voltajes de interrupción mínimo y máximo predeterminados se pasan, creando de esta manera una población de tubos de gas que quedan dentro de una escala previamente seleccionada de voltajes de interrupción de DC. Si la escala de voltaje de interrupción de DC es demasiado pequeña, entonces no se usa un porcentaje demasiado grande de tubos de gas que se fabrican, y de esta manera se desperdician. Si la escala de voltaje de interrupción de DC es demasiado grande, entonces la capacidad de combinar apropiadamente varistores con cualquier tubo de gas en la escala se hace más difícil. El voltaje de interrupción de DC es el voltaje al que un tubo de gas se rompe y desvía la electricidad a tierra cuando el régimen de elevación del voltaje es suficientemente bajo de manera que el tiempo de ionización del tubo de gas no se exceda. Cuando el régimen de elevación de voltaje alcance niveles de sobrevoltaj e , el tubo de gas de rompe a un voltaje de interrupción de impulso que es más elevado que el voltaje de interrupción de DC. El voltaje de interrupción de impulso es superior al voltaje de interrupción de DC debido a que el tiempo de ionización del tubo de gas permitió que el voltaje se eleve por encima del nivel de voltaje de interrupción de DC antes de que el tubo de gas pudiera desviar el sobrevoltaje. El voltaje de interrupción de impulso del tubo de gas varía como una función del régimen de elevación del voltaje y el tiempo que toma para que un tubo de gas particular dirija ?l sobrevoltaje a tierra se denomina de manera común como su "tiempo para operar". Por otra parte, los varistores sujetan los voltajes y, de esta manera impiden que los voltajes queden demasiado elevados. Los varistores son inmediatos y no son dependientes del régimen de elevación como el tubo de gas. En su lugar, el la sujeción de voltaje de un varistor es una función de corriente. A medida que aumenta la corriente, el voltaje de sujeción del varistor aumenta. En una modalidad, un varistor se combina coh un tubo de gas de manera que el varistor actúe como una reposición por un respaldo de espacio de aire, y el voltaje de sujeción d?l varistor es suficientemente superior al voltaje de interrupción de DC d?l tubo de gas. Consecuentemente, el voltaje de interrupción de impulso del tubo de gas no se afecta notoriamente. Sin embargo, en otra modalidad el voltaje de sujeción del varistor con relación al voltaje de interrupción de DC del tubo de gas es predeterminado de manera que el varístor sujetará sobrevoltajes durante el tiempo de ionización del tubo de gas, reduciendo de esta manera el voltaje de interrupción d? impulso del tubo de gas. La Figura 5 ilustra una respuesta de voltaje de ejemplo de la presente invención mediante la cual el varistor de interaccionamiento actúa para reducir el voltaje de interrupción de impulso sujetando el sobrevoltaje hasta que responde el tubo de gas . Sin embargo, aún los tubos de gas hechos en la misma línea de fabricación tienen una amplia escala de voltajes de interrupción de DC. La presente invención toma en consideración la escala de voltajes de interrupción de DC de los tubos de gas ajustando el voltaje d? sujeción d?l varistor en un punto para lograr coordinación óptima entre el varistor y cualquier tubo de gas en la escala de voltajes de interrupción de DC como se describe abajo. Haciendo esto ST equilibran dos objetivos que compiten, a decir: 1) reducir el voltaje de interrupción de impulso por debajo de aquel de un tubo de gas solo para cualquier tubo de gas en la población; sin embargo 2) permitir que el tubo de gas proteja al varistor de se quemado por cualquier tubo de gas en la población. Si el voltaje de sujeción del varistor se ajusta demasiado alto, puede haber algunos tubos de gas en el extremo bajo de la escala en donde el voltaje de interrupción de impulso no se reducirá y ?l varistor opera solamente como un dispositivo de respaldo. Si el voltaje' de sujeción del varistor se ajusta demasiado bajo, el varistor se podría quemar antes de que el tubo de gas pueda desviar el sobrevoltaje a tierra cuando el varistor se hace coincidir con un tubo d? gas ?n el extremo elevado de la escala d? voltajes de interrupción de DC. En una modalidad, la diferencia entre el voltaje de interrupción de DC mínimo y el máximo del tubo 40 de gas es entre alrededor d? 115 volts y aproximadamente 155 volts, y más preferentemente es alrededor de 135 volts. De preferencia el voltaje de interrupción de DC mínimo es aproximadamente 265 volts y el voltaje de interrupción de DC máximo es alrededor de 400 volts. El tiempo de operar del tubo 40 de gas es de preferencia entre alrededor d? 1 a aproximadamente 20 microsegundos . En una modalidad, el voltaje de sujeción del varistor a 1 mA se ajusta en el 60% medio de la escala de voltajes de interrupción de DC, y más preferentemente, se ajusta a aproximadamente la mitad de la escala de voltajes de interrupción de DC. En la escala preferida de voltajes de interrupción de DC de 265 a 400 volts, el voltaje de sujeción del varistor es de preferencia entre alrededor de 300 volts y aproximadamente 400 volts o más. En estas escalas preferidas, el varistor se puede seleccionar para tener un voltaje de sujeción que será inferior al voltaje de interrupción de impulso de un tubo de gas con un voltaje de interrupción de DC a 265 volts, y sin embargo, no se quemará cuando se hace coincidir con un tubo de gas con un voltaje de interrupción de DC de 400 volts. Por vía de ejemplo, un tubo de gas T67 se puede utilizar con dos varistores de óxido de metal de 5 mm, ambos disponibles de Epcos, Inc. De Chicago, IL . Las Figuras 6-8 ilustran un protector 100 de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con otra modalidad de la presente invención que proporciona protección de corriente de fuga. El protector 100 incluye un conjunto 101 de base, un elemento 110 de punta, un elemento 112 de anillo, un elemento 130 de tierra, un par de varistores 152, y una cubierta 150. El conjunto 101 de base incluye una base 102 hecha de un material dieléctrico para recibir una pluralidad de entradas y salidas eléctricas fijadas a la misma. Un pasador 104 de punta de oficina central y un pasador 105 de anillo de oficina central son parte del conjunto 101 de base y se insertan hacia aberturas 108 predeterminadas de la base 102. Como se muestra, el elemento 110 de punta y el elemento 112 de anillo son similares, sin embargo, los elementos 110 y 112 pueden tener configuraciones diferentes y/o componentes diferentes. Los elementos 110 y 112 incluyen un brazo eléctricamente conductor, más específicamente un brazo 120 de punta y un brazo 122 de anillo, respectivamente. Los detalles del brazo 120 de punta se explicarán con el entendimiento de que en la modalidad ilustrada, el brazo 112 de anillo es similar. El brazo 120 de punta incluye un primer extremo 120a, un par de lengüetas 120b medias, y un segundo extremo 120C. El primer extremo 120a del brazo 120 de punta tiene un pasador 106 de punta de planta exterior eléctricamente conectado al mismo. Dispuesto entre el primer extremo 120a y las lengüetas 120b medias del brazo 120 de punta se encuentra un conjunto 125 de bobina de calor que proporciona protección de corriente de fuga, un resorte 126 de compresión eléctricamente conductor, y un manguito 127 dieléctrico cilindrico que encierra parcialmente al resorte 126. El conjunto 125 de bobina de calor puede ser, por ejemplo un alambre de alta resistencia (no mostrado) enrollado en un manguito 128b de metal dentro del cual se retiene un pasador 128a de contacto en una posición predeterminada mediante un material de enlace fusible (no mostrado), por ejemplo, soldadura. Cuando el pasador 128a de contacto ensamblado se retiene entre las lengüetas 120 medias y hace contacto eléctrico con ambos, el brazo 120 de punta y el electrodo 134a conductor del tubo de gas. El pasador 106 de punta de planta exterior del elemento 110 de punta se inserta hacia una abertura 108 predeterminada de la base 102 y una porción del resorte 126 hacia una conexión eléctrica con el pasador 104 de punta de oficina central. Asimismo, el pasador 107 de anillo de planta exterior del elemento 112 de anillo se inserta hacia una abertura predeterminada 108 de la base 102 y una porción del resorte correspondiente hacia una conexión eléctrica con el pasador 105 de anillo de oficina central. El elemento 130 de tierra, capaz de ser conectado a tierra, incluye una placa 132 de tierra y un pasador 103 de tierra. El elemento 130 de tierra puede ser un solo componente o incluir múltiples componentes. La placa 132 de tierra incluye una primera saliente 132a de extremo que está eléctricamente conectada al pasador 103 de tierra, un par se salientes 132b medias, y una segunda saliente 132c de extremo. Cuando se ensambla como se ilustra en la Figura 8, uno del par de electrodos 134a conductores del tubo 134 de gas se conecta eléctricamente a la segunda saliente 132c de extremo de la placa 132 de tierra. Adyacente al otro electrodo 134a conductor del tubo 134 de gas se encuentra el aislante 136 de tubo de gas. Los tubos 134 de gas están dispuestos generalmente paralelos al eje A longitudinal del protector 100, sin embargo pueden tener otras configuraciones. La segunda saliente 132c de extremo de la placa 132 de tierra puede incluir una superficie que complementa la superficie del electrodo 134a conductor del tubo 134 de gas, o puede ser plana. El tubo 134 de gas puede ser un tubo de gas de 2 elementos, por ejemplo, un tubo de gas N80-C400X disponible de Epcos, Inc. de Chicago, IL . Sin embargo se pueden utilizar otros tubos de gas apropiados. Además, otras configuraciones pueden emplear un tubo de gas de tres elementos, por ejemplo, un tubo de Gas T-60-C350XS disponible de Epcos, Inc. El aislante 136 de tubo de gas tiene una abertura 136a y está hecho de un material dieléctrico para aislar eléctricamente el electrodo 134a conductor respectivo del tubo 134 de gas desde la saliente 120b media del brazo 120. Una superficie del aislante 136 también puede tener un perfil que complementa la superficie del electrodo 134a conductor del tubo 134 de gas, inhibiendo de esta manera al aislante de deslizarse en alejamiento del tubo 134 de gas, o puede ser una superficie plana. Cuando se ensambla, la abertura 136a del aislante 136 permite que el pasador 128a de contacto del conjunto 125 pase a través del mismo y haga contacto eléctrico con un electrodo 134a conductor del tubo 134 de gas. El resorte 126 es comprimido por el conjunto 125 de bobina de calor de manera que el manguito 128b metálico del conjunto 125 de bobina de calor tiene un espacio que no hace contacto con la saliente 132b media de la placa 132 de tierra o las salientes 120b medias del brazo 120 de punta. Cuando se ensambla, el otro electrodo 134a conductor del tubo 134 de gas está en contacto eléctrico con la segunda saliente 132c de extremo de la placa 132 de tierra. Adicionalmente, la saliente 132b media de la placa 132 de tierra está dimensionada de manera que cuando se ensambla apropiadamente, el pasador 128a de contacto no hace contacto con la saliente 132b media ni otras porciones de la placa 132 de tierra. El varistor 152 está dispuesto entre el segundo extremo 120c del brazo 120 y la saliente 132c de la placa 132 de tierra. De manera más específica, el segundo extremo 120c del brazo 120 de punta incluye una porción elástica que puede proporcionar una fuerza de sujeción que retiene al varistor 152. La porción elástica del segundo extremo 120c se puede formar doblando de manera aguda el segundo extremo 120c formando superficies 120d y 120e planas que puede estar generalmente paralelas. La superficie 120d plana puede incluir topes 120f que sobresalen de la superficie 120d manteniendo al varistor 152 en una posición predeterminada. El varistor 152 puede actuar como un dispositivo de respaldo o se puede seleccionar para interactuar con el tubo de gas para conducir sobrevoltajes a tierra como se describió anteriormente . Durante la operación normal, el flujo de corriente eléctrica es del pasador 106 de punta de planta exterior al brazo 120 de punta eléctricamente conductor, a través de las salientes 120b medias, a través del pasador 128a de contacto, a través del conjunto 125 de bobina de calor, al resorte 126, y al pasador 104 de punta de oficina central. Asimismo, durante la operación normal, el flujo de corriente eléctrica es desde el pasador 105 de anillo de planta exterior al brazo 122 de anillo eléctricamente conductor, a través de las salientes 20b medias, a través del pasador 128a de contacto, a través del conjunto 125 de bobina de calor, al resorte 126, y al pasador 107 de anillo de oficina central. Una condición de corriente de fuga ocurre cuando corriente excesiva está presente sin sobrevoltaje . Durante una condición de corriente de fuga, el conjunto 125 de bobina de calor alcanza una temperatura predeterminada, por ejemplo, 90°C debido al calentamiento resistivo. En caso de que la temperatura predeterminada sea alcanza y persista, el material de enlace fusible (no mostrad) se enrollaría alrededor del manguito 128 de metal del conjunto 125 de bobina de calor se fundirá permitiendo que el manguito 128b de metal se desvíe mediante el resorte 126 de compresión y de esta manera cortocircuitee el brazo 120 de punta a tierra. En particular, la pestaña del manguito 128b de metal se desvía mediante el resorte 126 para hacer contacto eléctricamente con cuando menos una saliente 120b media del brazo 120 de punta y cuando menos una saliente 132b media de la placa 132 de tierra, cortocircuiteando de esta manera el brazo 120 de punta a la placa 132 de tierra a través del manguito metálico 128 y desviando la corriente de fuga a tierra. Los protectores que tienen protección de corriente de fuga también pueden utilizar un resistor de coeficiente de temperatura positiva (PTC) , en lugar de bobinas de calor. El resistor de PTC impide una condición de corriente de fuga conmutando hacia un modo de resistencia elevada para impedir que la corriente fluya, creando de esta manera un circuito abierto al alcanzar un umbral de temperatura inducido por sobrecorriente, predeterminado. Además, los resistores de PTC son auto ajustables en que después de que el PTC regresa a una temperatura de operación, nuevamente conducirá corriente. Las Figuras 9-12 ilustran un protector 200 de oficina central de ejemplo de conformidad con todavía otra modalidad de la presente invención que proporciona protección de corriente de fuga. El protector 200 incluye una base 201, un primer par de elementos 202 y 203 de punta y anillo, un segundo par de elementos 210 y 212 de punta y anillo, un elemento 230 de tierra, un elemento 231 fusible, un par de tubos 234 de gas, un par de resistores 240 de PTC, un par de varistores 252, y una cubierta 250. La base 201 está hecha de un material dieléctrico e incluye una pluralidad de aberturas 208 para recibir una pluralidad de entradas y salidas eléctricas fijadas a la misma. Un primer elemento 202 de punta incluye un pasador 204 de punta de oficina central y un brazo 202a de punta de oficina central. Asimismo, un primer elemento 203 de anillo incluye un pasador 205 de anillo de oficina central y un brazo 203a de anillo de oficina central. Los pasadores 204 y 205 de los primeros elementos 202 y 203 respectivos se insertan hacia aberturas predeterminadas 208 de la base 201. Como se muestra, el segundo elemento 210 de punta y el segundo elemento 212 de anillo son similares, ; sin embargo, el segundo elemento 210 de punta y el segundo elemento 212 de anillo pueden tener diferentes configuraciones y/o diferentes componentes. Los segundos elementos 210 y 212 incluye un brazo eléctricamente conductor, más específicamente un brazo 220 de punta y un brazo 222 de anillo, respectivamente. Los detalles del brazo 220 de punta se explicarán con el entendimiento de que en la modalidad ilustrada el brazo 222 de anillo es similar. El brazo 220 de punta incluye un primer extremo 220a, una primera saliente 220b- una segunda saliente 220c, y un segundo extremo 220d. El primer extremo 220a del brazo 220 de punta incluye un pasador 206 de punta de planta exterior eléctricamente conectado al mismo. Dispuesto entre el primer extremo 220a y el segundo extremo 220 está la primera saliente 220b y la segunda saliente 220c. Cuando el protector 200 se ensambla, el pasador 206 de punta de planta exterior del segundo elemento 210 de punta se inserta hacia una abertura 208 predeterminada de la base 201. Uno de los resistores 240 de PTC se dispone entre una porción del brazo 202a de punta de oficina central y la primera saliente 220b del brazo 220 de punta. Asimismo, un pasador 207 de anillo de planta exterior del segundo elemento 212 de anillo se inserta hacia una abertura 208 predeterminada de la base 201 y el otro resistor de PTC 240 está dispuesto entre una porción de brazo 203a de anillo de oficina central y la primera saliente 222b del brazo 222 de anillo. El elemento 230 de tierra, capaz de ser puesto a tierra, incluye una placa 232 de tierra, un pasador 233 de tierra, y un elemento 231 fusible. El elemento 230 de tierra puede ser un solo componente o incluir múltiples componentes. La placa 232 de tierra incluye una primera saliente 232a de extremo que está conectada eléctricamente al pasador 233 de tierra, una primera saliente 232b media, una saliente 232c de resorte y una segunda saliente 232d de extremo. El elemento 231 fusible está dispuesto entre la primera saliente 232b media y la saliente 232c de resorte. Como se muestra en la Figura 11, cuando el protector 200 se ensambla, el elemento 231 fusible desvía la saliente 232c de resorte hacia arriba impidiendo que la saliente 232c de resorte haga contacto eléctricamente con el brazo 220b de punta de planta exterior y el brazo 222b de anillo de planta exterior creando un espacio g. Si el elemento 230 de tierra alcanza una temperatura predeterminada, el elemento 231 fusible se funde permitiendo que la saliente 232c de resorte gire y hace contacto eléctricamente con las primeras salientes 220b y 222b del brazo 220 de punta y el brazo 222 de anillo, cortocircuiteando de esta manera los brazos 220 y 222 a tierra. El protector 200 incluye un par de tubos 234 de gas cada uno teniendo un par de electrodos 234a conductores, por ejemplo un tubo de gas N80-C400X disponible de Epcos, Inc. Sin embargo, otros tubos de gas apropiados se pueden utilizar u otras modalidades apropiadas de la presente invención pueden utilizar un solo tubo de gas de tres elementos. Los tubos 234 de gas están dispuestos generalmente paralelos al eje A longitudinal del protector 200, sin embargo, pueden tener otras configuraciones. De manera específica, un tubo 234 de gas está conectado eléctricamente al brazo 220 de punta y el otro tubo 234 de gas está conectado eléctricamente a la segunda saliente 220c del brazo 220 de punta y el otro electrodo 234a conductor del mismo tubo 234 de gas está conectado eléctricamente a la segunda saliente 232d de extremo de la placa 232 de tierra. El tubo 234 de gas conectado eléctricamente al brazo 222 de anillo se ensambla de manera similar. La segunda saliente 232d de extremo de la placa 232 de tierra y/o la segunda saliente 220c del brazo 220 de punta pueden incluir un perfil que complementa el perfil del electrodo 234a conductor para asegurar al tubo 34 de gas en posición, o las superficies pueden ser planas. El varistor 252 está cuando menos parcialmente dispuesto entre el segundo extremo 220d del brazo 220 y la segunda saliente 232d de extremo de la placa 232 de tierra. De manera más específica, la segunda saliente 220c y el segundo extremo 220d del brazo 220 de punta proporcionan una porción elástica que proporciona una fuerza de sujeción que retiene al varistor 252 entre el segundo extremo 220d del brazo 220 de punta y la segunda saliente 232d de extremo de la placa 232 de tierra. El segundo extremo 220d del brazo 220 de punta puede incluir topes 220f que sobresalen desde la superficie del segundo extremo 220d que mantienen al varistor 252 en una posición predeterminada. El varistor puede actuar como un dispositivo de respaldo o se puede seleccionar para interactuar con el tubo 234 de gas, como se describió anteriormente, para conducir sobrevoltajes a tierra. En cualquier caso, el varistor 252 está conectado eléctricamente al brazo 220 de punta y la placa 232 de tierra. Durante la operación normal el flujo de corriente eléctrica es desde el pasador 206 de punta de planta exterior al brazo 220 de punta eléctricamente conductor, a través del resistor 240 de PTC, a través del brazo 202a de punta de oficina central, y al pasador 204 de punta de oficina central. Asimismo, durante la operación normal, el flujo de corriente eléctrica es desde el pasador 207 de anillo de planta exterior al brazo 222 de anillo eléctricamente conductor, a través del resistor 240 de PTC, a través del brazo 203a de anillo de oficina central, y al pasador 205 de anillo de oficina central. Una condición de corriente de fuga ocurre cuando una corriente excesiva está presente sin sobrevoltaje .

Durante una condición de corriente de fuga, el resistor 240 de PTC alcanza una temperatura predeterminada, por ejemplo 90°C debido al calentamiento resistivo y conmuta hacia un modo de resistencia elevada, creando de esta manera un circuito abierto. Muchas modificaciones y otras modalidades de la presente invención, dentro del alcance de las reivindicaciones anexas, se harán evidentes a un artesano experto. Por ejemplo, cualquiera de las modalidades se puede configurar como un 4-pasador o 1-pasador en lugar de un protector de sobrevoltaje de oficina central de 5-pasador. Adicionalmente, el par de tubos de gas de dos elementos se puede reemplazar con un solo tubo de gas de tres elementos o vice versa. Los contactos eléctricos también pueden estar chapados para protección ambiental . Por lo tanto, debe quedar entendido que la invención no debe estar limitada a las modalidades específicas descritas y que modificaciones y otra modalidades se pueden hacer dentro del alcance de las reivindicaciones anexas. Aún cuando se emplean en la presente términos específicos, se utilizan en un sentido genérico y descriptivo solamente y no para propósitos de limitación. La invención se ha descrito con referencia a protectores de sobrevoltaje para uso en una oficina central de teléfonos, pero los conceptos inventivos de la presente invención son aplicables a otros protectores también.

Claims (24)

REIVINDICACIONES

1.- Un protector de sobrevoltaje de oficina central que comprende: un elemento de punta; un elemento de anillo; un elemento de tierra; cuando menos un pasador, el cuando menos un pasador estando eléctricamente conectado a uno del elemento de punta, el elemento de anillo y el elemento de tierra; cuando menos un tubo de gas que tiene un electrodo en contacto eléctrico con por lo menos uno de los elementos de punta y de anillo, el por lo menos un tubo de gas teniendo un voltaje de interrupción de DC y un voltaje de interrupción de impulsor que es superior al voltaje de interrupción de DC; Y cuando menos un varistor; en donde el cuando menos un varistor y el por lo menos un tubo de gas están eléctricamente conectados en paralelo al elemento de tierra, el cuando menos un varistor teniendo un voltaje de sujeción a 1 mA que se establece de manera que el varistor reducirá el voltaje de interrupción de impulso del por lo menos un tubo de gas sin embargo no se quemará en respuesta a sobrevoltajes dentro de una escala predeterminada de voltajes de interrupción de DC.

2.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 1, la escala predeterminada de voltajes de interrupción de DC siendo entre alrededor de 265 volts y aproximadamente 400 volts.

3.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 1, el voltaje de sujeción del varistor siendo cuando menos alrededor de 300 volts.

4.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 1, el varistor siendo un varistor de óxido de metal (MOV) .

5.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 4, el voltaje de sujeción del varistor de óxido de metal siendo cuando menos aproximadamente 300 volts.

6.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además un elemento fusible que es operable para fundirse a una temperatura predeterminada para de esta manera cortocircuitear al protector de sobrevoltaje de oficina central a tierra.

7.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 1, el protector de sobrevoltaje de oficina central teniendo por lo menos un medio de protección de corriente de fuga.

8.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 7, el cuando menos un medio de protección de corriente de fuga siendo una bobina de calor.

9.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 7, el cuando menos un medio de protección de corriente de fuga siendo un resistor de coeficiente térmico positivo (PTC) .

10.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 1, el cuando menos un tubo de gas siendo un tubo de gas de tres elementos .

11.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 1, el cuando menos un tubo de gas teniendo un eje longitudinal que está dispuesto generalmente paralelo al eje longitudinal del protector de sobrevoltaje de oficina central.

12.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 1, el cuando menos un tubo de gas teniendo un eje longitudinal que está dispuesto generalmente perpendicular a un eje longitudinal del protector de sobrevoltaje de oficina central.

13.- Un protector de sobrevoltaje de oficina central que comprende: un elemento de punta; un elemento de anillo; un elemento de tierra; cuando menos un pasador, el cuando menos un pasador estando eléctricamente conectado a uno del elemento de punta, el elemento de anillo y el elemento de tierra; cuando menos un tubo de gas que tiene por lo menos un electrodo en contacto eléctrico con cuando menos uno de los elementos de punta y anillo, el por lo menos un tubo de gas teniendo un voltaje de interrupción de DC y un voltaje de interrupción de impulso que es más elevado que voltaje de interrupción de DC; cuando menos un elemento de protección de corriente de fuga; y cuando menos un varistor; en donde el cuando menos un varistor y el por lo menos un tubo de gas están eléctricamente conectados en paralelo al elemento de tierra, el cuando menos un varistor teniendo un voltaje de sujeción a 1 mA que se establece de manera que el varistor reducirá el voltaje de interrupción de impulso del por lo menos un tubo de gas, sin embargo no se quemará en respuesta de sobrevoltaj es dentro de una escala predeterminada de voltajes de interrupción de DC.

14.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 13, el cuando menos un elemento de protección de corriente de fuga siendo una bobina térmica.

15.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 13, el cuando menos un elemento de protección de corriente de fuga siendo un resistor de coeficiente térmico positivo (PTC) .

16.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 13, la escala predeterminada de voltajes de interrupción de DC siendo entre alrededor de 265 volts y aproximadamente 400 volts.

17.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 13, el voltaje de sujeción del varistor siendo cuando menos aproximadamente 300 volts.

18.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 13, el varistor siendo un varistor de óxido de metal (MOV) .

19.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 18, el voltaje de sujeción del varistor de óxido de metal siendo cuando menos aproximadamente 300 volts.

20.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 13, que comprende además un elemento fusible que es operable para fundirse a una temperatura predeterminada para de esta manera cortocircuitear al protector de sobrevoltaje de oficina central a tierra.

21.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 13, el elemento de punta teniendo un brazo de punta, el brazo de punta teniendo un primer extremo, un segundo extremo, cuando menos una saliente que se extiende entre el primer extremo y el segundo extremo, y por lo menos un pasador de punta conectado eléctricamente al primer extremo del brazo de punta.

22.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 13, el elemento de anillo teniendo un brazo de anillo, el brazo de anillo teniendo un primer extremo, un segundo extremo, cuando menos una saliente que se extiende entre el primer extremo y el segundo extremo, y por lo menos un pasador de anillo conectado eléctricamente al primer extremo del brazo de anillo.

23.- El protector de sobrevoltaje de oficina central de conformidad con la reivindicación 21, el cuando menos un tubo de gas y el por lo menos un varistor estando dispuestos entre la cuando menos una saliente de uno del brazo de punta y el segundo extremo del brazo de punta.

24.- Un protector de sobrevoltaje de oficina central que comprende: un elemento de punta, un elemento de anillo; un elemento de tierra; cuando menos un pasador, el cuando menos un pasador estando eléctricamente conectado a uno del elemento de punta, el elemento de anillo y el elemento de tierra; cuando menos un tubo de gas que tiene un voltaje de interrupción de impulso y un voltaje de interrupción de DC, el voltaje de interrupción de DC estando en una escala entre un valor mínimo y máximo predeterminados, y el voltaje de interrupción de impulso siendo superior al voltaje de interrupción de DC máximo predeterminado; y cuando menos un varistor; en donde el cuando menos un varistor y el por lo menos un tubo de gas están eléctricamente conectados en paralelo al elemento de tierra, el cuando menos un varistor tiene un voltaje de sujeción a 1 mA entre los voltajes de interrupción de DC mínimo y máximo predeterminados del cuando menos un tubo de gas, y el varistor sujeta el voltaje durante un sobrevoltaje para reducir el voltaje de interrupción de impulsor del tubo de gas sin que el varistor se queme.