NO329019B1 - Anordning for beskyttelse mot spenningsoversvingninger med mobil elektrode - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen angår en anordning for beskyttelse mot spenningssvingninger, koblet mellom en elektrisk leder (50) og jordforbindelsen (52), omfattende en første koblingselektrode (12), en andre koblingselektrode (18) og en bryterelektrode (22) flyttbar mellom en operasjonsposisjon, i kontakt med den første koblingselektroden, og en bryterposisjon, nært den andre koblingselektroden. En elektrisk dipol (36) omfattende f.eks. en spenningsavhengig motstand (40) og/eller et gnistgap (38) kobler den flyttbare elektroden (22) til den andre koblingselektroden (18). Den flyttbare elektroden (22) kan drives av en mekanisme, et elektromagnetisk relé og/eller en magnetisk krets (46) som tilveiebringer frastøting når strømintensiteten blir svært høy. Separasjonen av elektrodene (12, 22) tilveiebringer en bue som begrenser strømmen som passerer gjennom dipolen når, ved bryting på til den andre koblingselektroden (18), bryter av dipolen for dermed å sikre dens beskyttelse.

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår en anordning utformet for å avlede en

elektrisk strømbølge til jord når en spenning hos en leder overstiger en gitt terskelverdi.

Kjent teknikk

I dokumentet DE 32 28 471 er det beskrevet en anordning av denne type dannet av to parallelle kretsgrener arrangert mellom en inngangsterminal koblet til en leder og en utgangsterminal koblet til jord. En av grenene omfatter en gnistfanger, den andre grenen omfatter en variabel motstand. Det er kjent at gnistfangeren har en større responstid enn den variable motstanden. Når en liten spenningssvingning som er karakteristisk for et lynglimt plassert i en lang avstand fra anordningen oppstår mellom terminalene, slås den variable motstanden på noen få nanosekunder og strømmen strømmer uten at gnistfangeren settes i drift, ettersom tenningsspenningen til gnistfangeren aldri nås. Når en større spenningssvingning, som er karakteristisk for et lynglimt i umiddelbar nærhet til anordningen oppstår mellom terminalene, reagerer den variable motstanden først, men spenningen ved terminalene til gnistfangeren er tilstrekkelig til at gnistfangeren slås på, noe som gjør at strømmen deretter strømmer i den variable motstanden for å bli begrenset. Grenen til kretsen som omfatter den variable motstanden forblir imidlertid slått på når gnistfangeren kommer i drift. Den variable motstanden er derfor ikke effektivt beskyttet i tilfelle det er snakk om en lang følgestrømbølge. Det er derfor en risiko for at den variable motstanden blir skadet. Når den variable motstanden er skadet, lar den en lekkstrøm strømme kontinuerlig. I tillegg er den tilbøyelig til ikke lenger å nå tenningsspenningen til gnistfangeren. Det er derfor foreslått å sette inn et middel for overvåking av tilstanden til den variable motstanden i grenen omfattende den variable motstanden, dette midlet utfører avkobling av grenen hvori den variable motstanden er plassert når karakteristikkene til den variable motstanden er nedgradert. I dette tilfellet fortsetter anordningen å drives i nedgradert modus, hvorved beskyttelsen utføres av gnistfangeren alene.

Videre er korrekt operasjon hos anordningen underordnet veloverveid tilpassing av komponentene, som garanterer et nøyaktig overlappingsområde mellom operasjonsfeltet til den variable motstanden og til gnistfangeren. Det er ufravikelig for den variable motstanden at den er i stand til å motstå spenninger større enn tenningsspenningen til gnistfangeren, men også for den variable motstanden å kunne nå tenningsspenningen til gnistfangeren raskt. Dette pålegger bruk av komponenter med lav spredning hos strøm/spennings-karakteristikk, hvor karakteristikkene til disse er relativt konstante i tid, noe som resulterer i en høy kostnad.

For å overkomme dette andre problemet er det i dokumentet DE 38 12 058 foreslått

å koble en impedans i serie, på kretsgrenen som omfatter den variable motstanden. Karakteristikkene til impedansen er valgt på passende måte slik at overgangen mellom en driftsmodus med gnistfangeren av og i driftsmodus med gnistfangeren på skjer på en måte som er relativt ufølsom for variasjonen i karakteristikken til den

variable motstanden og til gnistfangeren. Dette knepet overkommer imidlertid ikke problemet ved prematur aldring av den variable motstanden.

I dokumentet FR 1 052 741 er det videre vist en lysbueoverførende lynavleder omfattende to metalliske kraftelektroder anordnet i en avstand fra hverandre og en mellomliggende elektrode dannet av en halvledende motstand koblet i serie med én av de metalliske elektrodene og fremskytende mot den andre metalliske elektroden. Dersom en spenningsoversvingning inntreffer tenner først en utladningslysbue ved enden av den resistive elektroden og går så over til å tenne mellom de to metalliske elektrodene. Den resistive elektroden til en slik lynavleder holdes i serie for utladninger med liten amplitude og av kort varighet, og kortsluttes for utladninger med større amplitude eller av lengre varighet. En viss beskyttelse av den resistive elektroden oppnås dermed. Det er i det minste det som hevdes i dokumentet. Under bestemte bruksbetingelser kan lysbuen faktisk fordoble seg eller ha en svingningsoppførsel mellom den resistive elektroden og kraftelektroden hvortil den er koblet. I tillegg synes det vanskelig å definere med presisjon tenningsspenningen til anordningen, som vil være underordnet tilstanden til overflaten til den resistive elektroden og den metalliske elektroden som vender mot sistnevnte, i forhold til karakteristikkene til den resistive elektroden og til alle parameterne som er karakteristiske for nedbrytningsspenningen i gassen hvori elektrodene er senket, dvs. som en første tilnærming av avstanden mellom den resistive elektroden og elektroden som vender mot sistnevnte og gasstrykket, men også formen til elektroden og karakteristikken til det gassholdige mediet, permeabiliteten, fuktigheten, temperaturen eller trykket.

US 5493264 viser et elektrisk beskyttelsesapparat dannet ved en kretsbryter elektrisk koblet i serie med en effektor. Bryting av lysbuen til en elektrode når trigging av mekanismen inntreffer som følge av en feil forårsaker shunting av effektoren.

DE 3228471 viser et overspenningsbeskyttelsesapparat for å avlede en elektrisk strømbølge til jord når spenningen over anordningen overskrider en gitt verdi. Anordningen har to parallelle kretsgrener arrangert mellom en strømførende deler og jord, der en av grenende har en gnistfanger og den andre grenen en variabel motstand.

Formålet med oppfinnelsen er derfor å foreslå en beskyttelsesanordning mot spenningsoversvingninger som ikke har .ulempene nevnt ovenfor. Mer nøyaktig er det et formål å foreslå en beskyttelsesanordning mot spenningsoversvingninger som omfatter en ikke-lineær elektrisk dipol, spesielt med en variabel motstand, utformet til å respondere hurtig på spenningsoversvingningene som inntreffer ved terminalene til anordningen, og middel for å avlede svært høye strømmer direkte til jord uten at de strømmer via dipolen.

Av denne hensikt er det et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en beskyttelsesanordning mot spenningsoversvingninger, omfattende:

- en første koblingselektrode i elektrisk forbindelse med en første koblingsboks,

- en andre koblingselektrode i elektrisk forbindelse med en andre koblingsboks,

- en tredje mobil lysbuebryterelektrode elektrisk koblet til den andre koblingsboksen, - en lysbueskjerm som åpner seg mot den første og den andre koblingselektroden, middel for å bevege den mobile elektroden relativt den første koblingselektroden fra en operasjonsposisjon til en bryterposisjon vekk fra den første koblingselektroden og mot den andre koblingselektroden, slik at en elektrisk lysbue som er trukket mellom den første koblingselektroden og den mobile lysbuebryterelektroden bryter mellom den første koblingselektroden og den andre koblingselektroden når den mobile elektroden beveger seg fra operasjonsposisjonen til bryterposisjonen, - en elektrisk dipol koblet på en slik måte at når den mobile elektroden er i operasjonsposisjon er den elektriske dipolen koblet til den mobile lysbuebryterelektroden på den ene siden og til den første eller andre koblingsboksen på den andre siden, og slik at når den mobile lysbuebryterelektroden er i bryterposisjonen og en elektrisk lysbue trekkes mellom den første koblingselektroden og den andre koblingselektroden , frakobles den elektriske dipolen fra kretsen, den elektriske dipolen har en ohmsk resistans som varierer ikke-lineært med spenningen påført dipolen, den ohmske resistansen er høy når spenningen er lavere enn en tenningsspenning og minker når spenningen øker over tenningsspenningen, karakterisert ved at den elektriske dipolen er koblet i serie mellom bryterelektroden og den andre koblingsboksen.

Foretrukne utførelsesformer av denne oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige kravene.

Ved å bevege bryterelektroden til bryterposisjonen, dannes først en elektrisk lysbue mellom den flyttbare elektroden og.den første koblingselektroden, som har den øyeblikkelige effekt av å begrense strømmen gjennom dipolen. Når bryterelektroden nærmer seg bryterposisjonen bryter den elektriske lysbuen mellom koblingselektrodene, for med dette å bryte den elektriske dipolen ut av kretsen. Dobbel beskyttelse av dipolen er dermed oppnådd.

Den elektriske dipolen er koblet i serie mellom bryterelektroden og koblingsboksen. Anordningen som oppnås er da spesielt enkel. Det er spesielt mulig å sørge for at.... den mobile elektroden i operasjonsposisjon er i kontakt med den første koblingselektroden.

Fortrinnsvis omfatter anordningen i tillegg et fremskytende middel for elektromagnetisk induksjon, for å indusere elektromagnetiske krefter på en elektrisk lysbue dannet mellom den første koblingselektroden og den mobile elektroden som bevirker til å fremskyte lysbuen til lysbueskjermen og/eller til at lysbuen bryter over til den andre koblingselektroden. Det fremskytende midlet for elektromagnetisk induksjon har den funksjonen at den forårsaker en forlengelse av lysbuen, som forårsaker begrensning av den følgende strømmen og/eller som sørger for bryting av lysbuen mellom koblingselektrodene. Naturligvis øker kreftene som virker på den elektriske lysbuen med intensiteten til lysbuestrømmen, noe som er foretrukket for god strømbegrensning.

Bevegelsen av bryterelektroden er ikke nødvendigvis av stor amplitude og kan oppnås ved ethvert passende middel. Fortrinnsvis omfatter drivmidlet et frastøtelsesmiddel ved elektromagnetisk induksjon for å indusere elektromagnetiske krefter på mobilelektroden, hvorigjennom en strøm strømmer som bevirker til å drive mobilelektroden til bryterposisjonen. Frastøtelsesmidlet ved elektromagnetisk induksjon har den fordelen at sammenlignet med rene mekaniske drivmidler er det svært raskt. I praksis vil frastøtelsesmidlet og det fremskytende midlet ved elektromagnetisk induksjon være det samme: de vil f.eks. være i form av en sløyfe gitt til den første koblingsanordningen.

I samsvar med en spesielt fordelaktig utførelsesform omfatter frastøtelsesmidler ved elektromagnetisk induksjon en magnetisk drivkrets for å kanalisere en magnetisk fluks generert av en elektrisk strøm som strømmer gjennom den første koblingsboksen og den første koblingselektroden til den mobile elektroden i operasjonsposisjonen, slik at når en elektrisk strøm strømmer fra den første koblingsboksen til den mobile elektroden induseres elektromagnetiske krefter i den mobile elektroden, som bevirker til å drive den mobile elektroden til bryterposisjonen. Også i dette tilfellet vil den magnetiske kretsen være i stand til å sette sammen en funksjon som hos lysbuefremskytelsesmidlet og en funksjon for driving av den mobile elektroden.

Drivmidlet kan spesielt omfatte, muligens i kombinasjon:

- et elektromekanisk relé følsomt for strømmen som strømmer gjennom den første koblingselektroden eller den mobile elektroden; - en mekanisme utstyrt med et mobilt middel for operasjon mellom en operasjonsposisjon og en frakoblingsposisjon og en kinematisk forbindelse mellom midlet for operasjon og den mobile elektroden for å drive den mobile elektroden til en frakoblet posisjon når midlet for operasjon beveger seg fira operasjonsposisjonen til frakoblingsposisjonen; - fleksibelt returmiddel for returnering av den mobile elektroden til operasjonsposisjonen; - en energilagringsfjær som utlades når den mobile elektroden drives fra operasjonsposisjonen til bryterposisjonen.

Den elektriske dipolen omfatter fortrinnsvis en variabel motstand.

Alternativt kan den elektriske dipolen omfatte en gnistfanger. Det kan også være sørget for at den elektriske dipolen omfatter en gnistfanger og/eller en impedans koblet i serie mellom en variabel motstand på den ene siden og den andre koblingsboksen eller den mobile elektroden på den andre siden.

Andre fordeler og egenskaper vil komme tydelig frem fra den følgende beskrivelsen av spesielle utførelsesformer av oppfinnelsen, gitt som ikke-begrensede eksempler og representert i de vedlagte tegningene hvor: Fig. 1 og 2 representerer en beskyttelsesanordning i samsvar med en første utførelsesform av oppfinnelsen, henholdsvis i operasjonsposisjon og i bryterposisjon; Fig. 3 og 4 representerer en beskyttelsesanordning i samsvar med en andre utførelsesform av oppfinnelsen, henholdsvis i operasjonsposisjon og i bryterposisjon; Fig. 5 representerer en beskyttelsesanordning i samsvar med en tredje utførelsesform av oppfinnelsen, i en operasjonsposisjon; Fig. 6,7, 8 og 9 representerer en beskyttelsesanordning i samsvar med en fjerde utførelsesform av oppfinnelsen, henholdsvis i operasjonsposisjon, i frakoblet posisjon, i en første bryterposisjon og i en andre bryterposisjon.

I fig. 1 og 2 er en beskyttelsesanordning mot spenningsoversvingninger i samsvar med en første utførelsesform av oppfinnelsen representert. På innsiden av en formstøpt kasse 10 laget av isolerende syntetisk materiale er det arrangert en første koblingselektrode 12 tilveiebrakt med en fast kontakt 14 og koblet til en første koblingsboks 16, en andre koblingselektrode 18 koblet til en andre koblingsboks 20 og en mobil lysbuebryterelektrode 22 tilveiebrakt med en mobil kontakt 24, dreibar rundt en fast akse 26 fra en operasjonsposisjon representert i fig. 1, som sikrer kontakt mellom de to kontaktene 14, 24 til en bryterposisjon representert i fig. 2, i hvilken posisjon den mobile elektroden 22 er nært den andre koblingselektroden 18. De to koblingselektrodene 12, 18 er anbrakt i en avstand fra hverandre og avgrenser innløpet til en lysbueskjerm 30 utstyrt med deioniserende finner 32.

Den andre koblingsboksen 20 er også koblet til den mobile elektroden 22 ved hjelp av en kretsgren 34 som inneholder en elektrisk tenningsdipol 36 dannet av en variabel motstand 38 og en gnistfanger 40 koblet i serie. Denne dipolen 36 er karakterisert ved en tenningsspenning hvor strømmen som strømmer i dipolen er null (uendelig ohmsk resistans) under denne og dipolene er slått på, med en lav ohmsk resistans "ovenfor denne. Nærværet av gnis"tfangerén 40 muliggjør fravær av en lekkstrøm i tilfellet aldring hos den variable motstanden 38, noe som skal garanteres. Når det gjelder den variable motstanden 38, gir den dipolen en passende spenning-strøm-kurve, hvor den ohmske resistansen hos denne minker progressivt ettersom spenningen øker.

En induktansspole 42 (halvdreining eller vikling) er koblet i serie mellom den første koblingsboksen 16 og koblingselektroden 12. Denne induktansspolen 42 er viklet rundt en kjerne 44 som danner grunnlag for en U-formet magnetisk krets 46, hvor sidegrenene hos denne omgir den mobile elektroden 22, som sikrer elektromagnetisk kobling. En returfjær 48 med svak stivhet innstiller den mobile elektroden 22 med urviseren i fig. 1, mot den faste elektroden 12.

For klarhets skyld er den første koblingsboksen 16 representert koblet til en elektrisk leder 50.og.den andre koblingsboksen 20 er koblet til jord 52, selv om det motsatte arrangementet også kan tenkes i likhet med andre mer komplekse løsninger kjent for de som er spesialisert innen beskyttelsesanordninger mot spenningsoversvingninger.

Anordningen fungerer på følgende måte.

I fravær av en spenningsoversvingning for ledningen, er potensialforskjellen mellom de to koblingsboksene 16, 20 lavere enn tenningsspenningen definert av tenningsdipolen 36. Anordningen er ikke slått på.

Når en spenningsoversvingning som overstiger tenningsspenningen oppstår, slås tenningsdipolen 36 på og en strøm starter å strømme fra lederen 50 til jord 52, og strømmer via den første boksen 16, induktansspolen 42, den faste kontakten 14, den mobile kontakten 24, den mobile elektroden 22, tenningsdipolen 36 og den andre boksen 20. De etterfølgende trinnene til beskyttelsessekvensen avhenger av intensiteten til strømmen som strømmer gjennom kontaktene.

Dersom strømintensiteten ikke er svært høy er det induserte elektromagnetiske feltet utilstrekkelig til å kompensere kontakttrykket definert av returfjæren 48 og forårsaker at den mobile kontakten 24 løftes. Så snart strømbølgen har passert faller potensialforskjellen ved terminalen til tenningsdipolen 36 tilbake under tenningsspenningen og tenningsdipolen slås av igjen. Den følgende strømmen er derfor avbrutt av tenningsdipolen 36.

Dersom strømintensiteten er høyere, er det elektromagnetiske feltet indusert av strømmen som strømmer gjennom induktansspolen 42 tilstrekkelig til å kompensere for kontakttrykket definert av returfjæren 48 og til å fremskyte den mobile elektroden 22 til bryterposisjonen vist i fig. 2. En elektrisk lysbue (med fine stiplede linjer i fig. 2) er dannet mellom kontaktene 14, 24 så snart som separasjonen av sistnevnte skjer, og foten til de,n brutte lysbuen beveger seg ved høy hastighet til den første elektroden 12. Strømintensiteten behøver ikke være tilstrekkelig stor til å skyte frem lysbuen inn i skjermen,; men i dette tilfellet hindrer i det minste den elektromagnetiske frastøtelsen den mobile elektroden fra å falle tilbake og ned. Strømmen avbrytes så av tenningsdipolen, i serie med lysbuen trukket mellom kontaktene. Dersom strømmen er svært stor, påvirkes det magnetiske feltet indusert av sløyfen på grunn av formen til den første elektroden, og ved den magnetiske kretsen som konsentrerer feltet indusert av induktansspolen 42 nært den mobile elektroden 22, blir raskt svært høy og lysbuen drives mot lysbueskjermen 30. Den mobile elektroden 22 når den beveger seg fra sin separerte posisjon, beveger seg mot den andre elektroden 18 og muliggjør dermed lysbuen til å bryte over på den andre elektroden 18. Ved dette øyeblikket bryter strømmen, som frem til da strømmet via grenen 34 hos den elektriske kretsen som innholder tenningsdipolen 36, også på grenen dannet av den første elektroden 12, den elektriske lysbuen, den andre elektroden 18 og den andre koblingsboksen 20. Denne brytingen frakobler tenningsdipolen 36 fra kretsen og muliggjør denne å bli sikret.

Når anordningen utsettes for en enda høyere strømbølge, av strømtypen direkte lyn fulgt av en følgestrøm, dannes en første lysbue omtrent øyeblikkelig mellom kontaktene 14, 24 og fremskytes på en voldsom måte av elektromagnetisk induksjonseffekt til enden av lysbueskjermen 30, selv før den mobile elektroden 22

har nådd sin separasjonsposisjon, nært den andre elektroden. I et andre trinn inntreffer en følgestrøm tilsvarende til en andre lysbue hvis oppførsel er sammenlignbar med den beskrevet i det foregående avsnittet. Denne andre lysbuen slukkes under betingelsene beskrevet i det forrige avsnittet.

I alle tilfellene hvor strømmen er tilstrekkelig stor til å løfte den mobile elektroden

22, hindrer elektromagnetisk frastøtelse den mobile elektroden 22 i å falle tilbake ned til strømmen er kansellert i den mobile elektroden. Vekten til den mobile elektroden 22 og stivheten til returfjæren 48 er valgt i samsvar med terskelverdien ovenfor som er ønsket for å begrense strømmen i den elektriske dipolen 36, men også for å sikre at den mobile elektroden ikke faller mot den første koblingselektroden før lysbuen mellom koblingselektrodene er slukket. I praksis velges derfor en elektrode 22 med svært lav treghet og en fjær med svak stivhet.

En beskyttelsesanordning i samsvar med en andre utførelsesform av oppfinnelsen er illustrert i fig. 3 og 4. Anordningen er dannet på lignende måte som den første utførelsesformen, slik at de samme henvisningstallene henviser til identiske eller liknende elementer. Denne anordningen omfatter en første koblingselektrode 12, anbrakt i en kasse 10 laget av isolerende materiale, koblet til en første koblingsboks 16, en andre koblingselektrode 18 koblet til en andre koblingsboks 20,

en mobil elektrode 22 som dreier rundt en fast akse 26, og en fast bolt 60 som oppviser en flate 62 som danner en fast elektrode (fig. 4) som vender mot den første elektroden 12 og en motsatt flate 64 som danner en kontaktelektrode hvorpå den mobile elektroden hviler. Elektrodene er arrangert og vender mot en lysbueskjerm 30 utstyrt med avkjølende finner 32. De to koblingselektrodene 12, 18 vender mot hverandre ved innløpet til lysbuefangeren 30.

Mellom den første koblingselektroden i2 og bolten 60 er det arrangert en tenningselektrode 66 styrt av en tenningskrets 60 som detekterer en potensialforskjell mellom den første koblingsboksen 16 og bolten 60. Et elektromagnetisk relé 70 er arrangert vendt mot dreiearmen. Releet 70 omfatter en spole 72 koblet i serie mellom koblingsboksen 10 og den faste elektroden 12, et åk 74 som danner en magnetisk krets, et mobilt anker 76 utvidet med en slagenhet 78, og en returfjær 80 for å returnere det mobile ankeret 76 til en hvileposisjon, til venstre i fig. 3 og 4.

Den mobile elektroden 22 er elektrisk koblet til den andre koblingsboksen 20 og til den andre koblingselektroden 18 ved hjelp av en elektrisk kretsgren 34 omfattende en elektrisk dipol 36 dannet av en variabel motstand 40.

I drift er én av koblingsboksene koblet til en elektrisk leder 50 og den andre til jord 52. I drift er ikke anordningen på, ettersom den første koblingselektroden 12 er anbrakt i en avstand fra elektroden 62 hos bolten 60. Dersom potensialforskjellen mellom den faste elektroden og boksen overstiger en terskel satt av tennkretsen 68 og høyere enn tenningsspenningen til den variable motstanden 40, økes spenningen hos tenningselektroden 66 i tenningskretsen 68 til et nivå slik at en lysbue trigges mellom tenningselektroden 66 og én av elektrodene 12, 62. Denne lysbuen etableres øyeblikkelig mellom koblingselektroden 12 og bolten 60, og den elektriske strømmen finner en bane mellom koblingsboksene 16, 20, strømmende via koblingselektroden 12, lysbuen, bolten 60, den mobile elektroden 22 i hvileposisjon og den variable motstanden 36 som er slått på. Sløyfeformen til elektroden 12 induserer elektromagnetiske krefter på lysbuen som driver sistnevnte mot lysbuefangeren 30. Lysbuen bryter dermed direkte på den andre koblingselektroden og penetrerer inn i lysbuefangeren hvor den slukkes ved enden av den nåværende bølgen. Slukkingen av lysbuen åpner kretsen og lederen isoleres fra jord. Den totale levetiden til lysbuen, et få titalls mikrosekunder, er tilstrekkelig liten til at releet ikke opereres, på grunn av sin treghet.

Under spesielle omstendigheter kan imidlertid en elektrisk lysbue vedvare mellom den første koblingselektroden 12 og bolten 60, enten på grunn av en følgestrøm eller på grunn av degradering av elektrodene over tid. I et slikt tilfelle forsynes det elektromagnetiske releet 70 i en tilstrekkelig lang tid for å bevege den mobile sammenstillingen 76 hvor enden 78 av denne treffer den mobile elektroden 22 og skyter frem til bryterposisjonen, som representert i fig. 4. Lysbuen bryter så mellom koblingselektroden 12 og mobilelektroden 22 og deretter mellom de to koblingselektrodene 12, 18 og forlenges helt til den entrer lysbueskjermen. Fra tidspunktet for når lysbuen har brutt mellom de to koblingselektrodene 12, 18 slås kretsgrenen omfattende den variable motstanden 36 ut av kretsen, noe som sikrer •beskyttelse av den variable.motstanden 40. Lysbuen er deretter fri til å penetrere fullstendig inn i lysbueskjermen 30, hvor den møter deioniseringsfinner 32 som avkjøler lysbuen og forårsaker slukking av denne. En lås kan være tilveiebrakt for å hindre den mobile elektroden 22 i å falle tilbake. En resettingsmekanisme kan være tilveiebrakt for å muliggjøre at den mobile elektroden 22 og/eller releet 70 blir returnert til operasjonsposisjonen.

I fig. 5 er en anordning i samsvar med en tredje utførelsesform av oppfinnelsen representert, som kun skiller seg fra anordningen i den andre utførelsesformen ved den spesifikke koblingen av dipolen 36, mellom den første koblingselektroden 12

og bolten 60.1 dette tilfellet er den variable motstanden 40 hos dipolen 36 koblet i parallell med gnistfangeren dannet ved den første koblingselektroden 12, den faste bolten 60-og tenningselektroden 66, slik at tenningsspenningen styres kun ved dipolen 36, hvorved i den andre utførelsesformen var spenningen definert av dipolen i serie med gnistfangeren. I denne utførelsesformen er dipolen 36 også utbrutt av kretsen når den elektriske lysbuen har brutt mellom koblingselektrodene 12, 18.

En beskyttelsesanordning i samsvar med en fjerde utførelsesform av oppfinnelsen er representert i fig. 6-9. Denne anordningen er av lignende sammensetning som den i den første utførelsesformen, slik at de samme henvisningstallene benevner identiske eller lignende elementer. Som anordningen i samsvar med den første utførelsesformen omfatter den en første koblingselektrode 12 tilveiebrakt med en fast kontakt 14 og koblet til en første koblingsboks 16, en andre koblingselektrode 18 koblet til en andre koblingsboks 20 og en mobil elektrode 22. Den første koblingselektroden 12 er U-formet for å tilveiebringe en elektromagnetisk frastøtelsesvirkning på den mobile elektroden 22. For å beskrive ideen klart er den første koblingsboksen 16 koblet til en leder 50 og den andre koblingsboksen er koblet til jord 52. Den mobile elektroden 22 er tilveiebrakt med en kontakt 24, som drives i forbindelse med den faste kontakten 14, i operasjonsposisjonen vist i fig. 6. De to koblingselektrodene 12, 18 er anbrakt i en avstand fra hverandre, og

avgrenser innløpet til en lysbueskjerm 30 utstyrt med deioniserende finner 32. Den andre koblingsboksen 20 er også koblet til den mobile elektroden 22 ved hjelp av en kretsgren 34 hvorpå det er seriekoblet en elektrisk tenningsdipol 36 omfattende en variabel motstand 40 og en gnistfanger 38 koblet i serie.

Anordningen i samsvar med den fjerde utførelsesformen skiller seg fra de tidligere utførelsesformene i det vesentlige ved at den er tilveiebrakt med en åpningsmekanisme 90 av typen som vanligvis kan finnes hos kretsbrytere. En slik mekanisme omfatter en øvre stang 92 og en nedre stang 94 som danner et kneledd 96 som kobler en hake 98 til en elektrisk støttebjelke 100, som støtter den mobile elektroden 22 ved hjelp av en kontakttrykkfjær 102. Haken 98 dreier rundt en fast akse 104 og holdes av en lås 106 i en låseposisjon. En hendel 108 som dreier rundt en fast. geometrisk akse 110 er koblet til en svingbolt 112 hos kneleddet 96 ved hjelp av en energilagringsfjær 114. Et elektromagnetisk relé 116 styrer posisjonen til låsen i samsvar med elektriske parametere slik som intensiteten til strømmen som strømmer i den elektriske dipolen 36 som en funksjon av tid. I den lukkede posisjonen av mekanismen, i fig. 6, er haken 98 i låst posisjon og den mobile elektroden 22 er i operasjonsposisjon, i kontakt med den første koblingselektroden 12. Det er da mulig å åpne apparatet ved å utføre en ruggende bevegelse på håndtaket 108 til høyre i figuren, som driver elektrodestøtten 100 ved hjelp av kneleddet 96 som folder seg. I den åpne posisjonen til mekanismen (fig. 7) er den mobile elektroden 22 anbrakt nært den andre koblingselektroden 18. Omvendt er det mulig å gjenlukke mekanismen ved igjen å utføre en ruggebevegelse på hendelen 108 som utfolder kneleddet 96 og beveger elektrodestøtten 100 og den mobile elektroden 22 til operasjonsposisjon. Fra den lukkede posisjonen er det også mulig å bevege elektrodestøtten 100 ved høy hastighet uten å betjene hendelen 108, ved å aktivere låsen 106 som løser ut haken 98. Den gjenværende kraften til energilagringsfjæren 114 i den lukkede posisjonen er så tilstrekkelig til å bevege elektrodestøtten 100 og den mobile elektroden 22 til en bryterposisjon representert i fig. 9, nært den andre koblingselektroden 18, hvor mekanismen så er i en utløst posisjon.

Operasjon av anordningen i samsvar med den fjerde utførelsesformen er lik den i den første utførelsesformen. 1 tilfelle det er en stor potensialforskjell mellom de to koblingselektrodene 12, 18, som overstiger tenningsspenningen til dipolen 36, slår dipolen 36 seg på, noe som gjør at strømmen strømmer til jord. Dersom strømintensiteten er høy er de elektromagnetiske frastøtelseskreftene indusert på den mobile elektroden 22 tilstrekkelig til å løfte elektroden 22 ved komprimering av kontakttrykkfjæren 102, elektrodestøtten 100 forblir ubevegelig som vist i fig. 8. Så snart separasjonen av kontaktene skjer, oppstår en elektrisk lysbue, hvor lysbuen bevirker til å begrense strømmen som strømmer i dipolen 36. U-formen til koblingselektroden 12 bevirker også til å fostre forlengelse av lysbuen i retningen til lysbueskjermen 30. Selv om mekanismen forblir ubevegelig er den lille bevegelsen av den mobile elektroden 22 og den andre koblingselektroden 18 mot hverandre, kombinert med det intense elektromagnetiske feltet ved innløpet til lysbueskjermen 30, tilstrekkelig til at lysbuen forlenger bøyningen i lysbueskjermen og så slår på den andre koblingselektroden 18. Det kan derfor betraktes at frastøtelsesposisjonen til den mobile elektroden 22 er en bryterposisjon.

Dersom strømintensiteten imidlertid forblir høy i en tilstrekkelig lang tid aktiverer det elektromagnetiske releet 116 låsen 106 som løser ut haken 98. Mekanismen beveges til den utløste posisjonen vist i fig. 9, og som forårsaker dreining av elektrodestøttene 100 og av den mobile elektroden 22 som beveger den mobile elektroden 22 mot den andre koblingselektroden 18. Bryting av lysbuen på den andre koblingselektroden 18 oppstår så, og dipolen 36 frakobles kretsen. Lysbuen er forlenget og-den slukkes så i lysbueskjermen 30. Den utløste posisjonen til mekanismen tilsvarer derfor til en andre bryterposisjon for den mobile elektroden 22.

Mekanismen "oppviser flere fordeler. Først og fremst muliggjør den at frakobling utføres mellom lederen og jord ved aktivering av hendelen 108 til den åpne posisjonen (fig. 7). Låsingen av hendelen 108 i den åpne posisjonen kan videre tilveiebringes for å muliggjøre operasjoner ovenfor eller nedenfor anordningen. Videre er det mulig å utløse mekanismen når en lekkasjestrøm detekteres i grenen 34 omfattende den variable motstanden. Utløsning ved slutten av levetiden til dipolen, og passende visuell indikasjon, oppnås ved den karakteriserende posisjoneringen av hendelen 108.

Ulike modifikasjoner er naturligvis mulig.

Dipolen kan dannes av en variabel motstand alene, eller ved en variabel motstand i serie med en gnistfanger eller en impedans, eller andre elementer med lignende virkning. I alle tilfeller har tenningsdipolen en spenning-strøm-tenningskarakteristikk som muliggjør at en tenningsspenning blir definert, hvorunder strømmen som strømmer gjennom dipolen er null eller svært lav (svært høy ohmsk resistans), og hvorover dipolen slås på med en lav ohmsk resistans. Når dipolen er på og strømmen øker må spenningen ved terminalene til dipolen imidlertid være eller bli større enn spenningen til en lysbue som trekkes mellom koblingselektrodene.

Mekanismen i samsvar med den fjerde utførelsesformen av oppfinnelsen er kun én av flere muligheter, og en fagperson på området vil være i stand til å velge enhver mekanisme som vanligvis anvendes for kretsbrytere som utfører en uti øsn ingsfunksj on.

Den mobile elektroden i bryterposisjonen kan berøre den andre koblingselektroden. En andre koblingselektrode kan også være tilveiebrakt som danner en U-form i et plan geometrisk vinkelrett på planet til bevegelsen til den mobile elektroden, hvor den mobile elektroden beveger seg fra en operasjonsposisjon på én side av det geometriske planet til en bryterposisjon anbrakt på den andre siden av det geometriske planet, og passerer gjennom det geometriske planet mellom de to grenene av U-en dannet av den andre koblingselektroden for å utføre brytingen av lysbuen.

Det skal bemerkes at i figurene er bryterposisjonen til den mobile elektroden vist på skjematisk måte, relativt langt unna operasjonsposisjonen. I praksis er det imidlertid mulig å oppnå en lysbuebryting med en bevegelse av liten amplitude.

Claims (10)

1. Beskyttelsesanordning mot spenningsoversvingninger, omfattende: - en første koblingselektrode (12) i elektrisk forbindelse med en første koblingsboks (16), .- en andre koblingselektrode (18) i elektrisk forbindelse med en andre koblingsboks (20), - en tredje mobil lysbuebryterelektrode (22) elektrisk koblet til den andre koblingsboksen (20), - en lysbueskjerm (30) som åpner seg mot den første (12) og den andre (18) koblingselektroden, middel for å bevege den mobile elektroden relativt den første koblingselektroden fra en operasjonsposisjon til en bryterposisjon vekk fra den første koblingselektroden (12) og mot den andre koblingselektroden (18), slik at en elektrisk lysbue som er trukket mellom den første koblingselektroden (12) og den mobile lysbuebryterelektroden (22) bryter mellom den første koblingselektroden (12) og den andre koblingselektroden (18) når den mobile elektroden (22) beveger seg fra operasjonsposisjonen til bryterposisjonen, - en elektrisk dipol (36) koblet på en slik måte at når den mobile elektroden (22) er i operasjonsposisjon er den elektriske dipolen (36) koblet til den mobile lysbuebryterelektroden (22) på den ene siden og til den første eller andre koblingsboksen på den andre siden, og slik at når den mobile lysbuebryterelektroden (22) er i bryterposisjonen og en elektrisk lysbue trekkes mellom den første koblingselektroden (12) og den andre koblingselektroden (18), frakobles den elektriske dipolen fra kretsen, den elektriske dipolen har en ohmsk resistans som varierer ikke-lineært med spenningen påført dipolen, den ohmske resistansen er høy når spenningen er lavere enn en tenningsspenning og minker når spenningen øker over tenningsspenningen, karakterisert ved at den elektriske dipolen (36) er koblet i serie mellom bryterelektroden og den andre koblingsboksen.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den mobile lysbuebryterelektroden (22) i operasjonsposisjonen er i kontakt med den første koblingselektroden (12).

3. -.Anordning i samsvar med et av kravene ovenfor, karakterisert ved at den i tillegg omfatter et fremskyndelsesmiddel basert på elektromagnetisk induksjon til å indusere elektromagnetiske krefter på en elektrisk lysbue dannet mellom den første koblingselektroden (12) og den mobile lysbuebryterelektroden (22) som bevirker til å fremskyte lysbuen til lysbueskjermen og/eller bevirker til"å" gjøre lysbuebrytingen på den andre koblingselektroden (18).

4. Anordning i samsvar med et av kravene ovenfor, karakterisert ved at drivmidlet omfatter et frastøtelsesmiddel basert på elektromagnetisk induksjon for å indusere elektromagnetiske krefter på den mobile elektroden gjennom hvilken en strøm strømmer som bevirker til å drive den den mobile lysbuebryterelektroden (22) til bryterposisjonen.

5. Anordning i samsvar med krav 4, karakterisert ved at frastøtelsesmidlet basert på elektromagnetisk induksjon omfatter en magnetisk drivkrets (46) for å kanalisere en magnetisk fluks generert av en elektrisk strøm som strømmer mellom den første koblingsboksen (16) og den første koblingselektroden (12) til den mobile elektroden i operasjonsposisjon, slik at når en elektrisk strøm strømmer fra den første koblingsboksen (16) til den mobile elektroden (22) induseres elektromagnetiske krefter i den mobile lysbuebryterelektroden (22), som bevirker til å drive den mobile lysbuebryterelektroden (22) til bryterposisjonen.

6. Anordning i samsvar med et av kravene ovenfor, karakterisert ved at drivmidlet omfatter et elektromagnetisk relé (70) som er følsomt for strømmen som strømmer gjennom den første koblingselektroden (12) eller den mobile lysbuebryterelektroden (22).

7. Anordning i samsvar med et av kravene ovenfor, karakterisert ved at drivmidlet omfatter en mekanisme (90) utstyrt med .. - et mobilt middel for operasjon (108) mellom en operasjonsposisjon og en frakoblingsposisjon og en kinematisk forbindelse mellom midlet for operasjonen og den mobile elektroden for å drive den mobile lysbuebryterelektroden (22) til en frakoblet posisjon når midlet for operasjon beveger seg fra operasjonsposisjonen til frakoblingsposisjonen.

8. Anordning i samsvar med et av kravene ovenfor, karakterisert ved at drivmidlet omfatter fleksible returmidler (48, 102) for returnering aV den mobile elektroden til operasjonsposisjonen.

9. Anordning i samsvar med et av kravene ovenfor, karakterisert ved at drivmidlene omfatter en energilagringsfjær (114) som utlades når den driver den mobile lysbuebryterelektroden (22) fra operasjonsposisjonen til bryterposisjonen.

10. Anordning i-samsvar-med et av kravene ovenfor, karakterisert ved at den elektriske dipolen (36) omfatter en variabel motstand (40).