SI22348A - Varistor z integrirano termicno zascito - Google Patents

Abstract

Predmet izuma je varistor z integrirano termicno zascito (1), ki je izvedena z termicnim odklopnim sistemom (2), integriranim z varistorsko keramicnoploscico (4). Termicni odklopni sistem (2) je vkljucen med vhodni kontakt (6) in izhodni kontakt (12) varistorja. Ob segrevanju varistorske keramicneploscice (4) zaradi tokovnih, napetostnih in energetskih preobremenitev, ki jih povzrocijo prenapetosti atmosferskega izvora ali povecane zacasne prenapetosti iz omrezja, se varistorska keramicna ploscicapregreje in termicni odklopni sistem (2) odklopi varistor (1) iz omrezja ter prepreci njegovo unicenje. Termicni odklopnik (24), ki je del termicnegaodklopnega sistema (2), se sunkovito premakne iz vklopljenega v odklopljeni polozaj, pri tem pa se sprosti vzmet (36) termicnega odklopnega sistema (2), pospesi preklop ter sunkovito potisne izolacijsko zaporno zaslonko (34) navzdol. S tem je zagotovljena dokoncnost odklopa in prepreceno prehajanjekovinskih par od kontaktne ploscice varistorja (28) donajblizje tocke odklopljenega termicnega odklopnika (24). Varistor po predmetnem izumu ima vgrajen tudi kontakt za daljinsko signalizacijo napak (22), kar omogoca dober nadzor nad stanjem varistorja (1).

Description

Predmet izuma je varistor z integrirano termično zaščito.

Varistorji, ki so izpostavljeni tokovnim, napetostnim, energetskim preobremenitvam in s tem povezanimi temperaturnimi preobremenitvami zaradi prenapetosti atmosferskega izvora, povečanih začasnih prenapetostim iz omrežja, prebijejo in izgubijo lastnosti napetostno spremenljivega upora. Posledica je prekomerno pregrevanje zaradi povečanih tokovnih obremenitev in posledično poškodbe na vezju v katerega so vgrajeni.

Izum se nanaša na aktivni element prenapetostne zaščite, na metaloksidni varistor, to je napetostno spremenljiv upor, z integriranim termičnim odklopnim sistemom, ki odklopi varistor iz omrežja, ko temperatura varistorja naraste preko dovoljene vrednosti.

Po stanju tehnike je znana rešitev podjetja Little Fuse- US 6 636 403, ki je patentirala varistor z vgrajenim termičnim odklopnim sistemom na varistorski keramični ploščici, ki je vgrajen pod izolacijsko maso varistrorja. Varistor po tem patentu ne ustreza novim predpisom za odpornost na visoke tokovne udare, sprejete v ZDA, v praksi pa pogosto povzroča požare. Prav tako je slabost omenjene izvedbe po stanju tehnike, da nima možnosti preverjanja ali je varistor dejansko odklopil, saj je termični odklopni sistem pod neprosojno izolacijsko maso in v patentu ni predvideno daljinsko javljanje napake. Pri velikih varistorjih, po tem patentu, ki imajo večjo premer kot 24 mm, nastopajo lahko težave, saj se kontakti, pri prenapetostne udaru ali začasnih prenapetosti zaradi okvar v omrežju (TOV), ne razmaknejo dovolj ter povzročajo daljše prevajanje zaradi nastalih kovinskih par in s tem trajnejše visoke omrežne tokove med odklopljenimi kontakti kar lahko povzroči požar na zaščitenih prenapetostnih napravah.

Znan je tudi patent istega izumitelja SI9700332, ki ima podobne težave kot so bile navedene za izvedbe po patentu US 6 636 403.

Izvedbe varistorjev s termično zaščito po stanju tehnike do določene mere, rešujejo problem zaščite varistorja pred uničenjem zaradi prenapetostnega udara ali začasnih prenapetosti zaradi okvar v omrežju, rešitev po izumu pa prinaša nekatere izboljšave, ki odpravljajo znane težave omenjenih izvedb.

V prikazu stanja tehnike smo izpostavili probleme, ki jih opis v nadaljevanju uspešno rešuje. Izum je opisan in prikazan v konkretni izvedbi na naslednjih risbah, kjer bodo še bolj jasno razložene njegove prednosti,

Slika 1a: Pogled na varistor po predmetnem izumu z zgornje stran,i Slika 1b: Pogled na varistor po predmetnem izumu s sprednje strani,

Slika 2a : Prikaz izvedbe varistorja po predmetnem izumu z malo vgradno širino, Slika 2b: Prikaz izvedbe varistorja po predmetnem izumu s srednjo vgradno širino Slika 2c: Prikaz izvedbe varistorja po predmetnem izumu z veliko vgradno širino Slika 3 : Varistor po predmetnem izumu z odklopnim sistemom v napetem stanju Slika 4: Varistor po predmetnem izumu z odklopnim sistemom v odklopljenem stanju

Varistor z integrirano termično zaščito 1 vključuje varistorsko keramično ploščico 4, izhodni kontakt 6, vhodni kontakt varistorja 12, signalni kontakt 22, integrirani termični odklopni sistem 2 kot je to prikazano na Sliki 1b.

Izhodni kontakt varistorja 6 je naspajkan na zgornjo ploskev varistorske keramične ploščice 4 in ima v različnih izvedbah, različne oblike, okroglo kot je to prikazano na Sliki 2a, kvadratno kot je to prikazano na Sliki 2b, zvezdasto kot kaže Slika 2c.

Možne so izvedbe 8,10, 16 z različnimi vgradnimi širinami 55, 56, 57 pri katerih variira razdalja med vhodnim kontaktom varistorja 12 in izhodnim kontaktom varistorja 6.

Integrirani termični odklopni sistem 2, ki je fiksno pritrjen na varistorsko keramično ploščico 4, vključuje nosilec termičnega odklopnega sistema 30 z vgrajenim vodilom 32, termični odklopnik 24, ki je ima vzmetne lastnosti (je prožen) in je nameščen v nosilcu termičnega odklopnega sistema 30, prozorno okno termičnega odklopnega sistema 20, signalni kontakt 22, izolacijsko zaporno zaslonko 34, vzmet 36. Nosilec termičnega odklopnega sistema 30 s prozornim oknom termičnega odklopnega sistema 20 tvori zaprt prostor, v katerega so nameščeni navedeni sestavni deli integriranega termičnega odklopnega sistema 2

Na spodnjem delu termični odklopnik 24, zvezno prehaja v vhodni kontakt varistorja 12, ki je namenjen priključevanju varistorja z integrirano termično zaščito v zunanje vezje. Termični odklopnik 24, ki je nameščen na nosilec termičnega odklopnega sistema 30, je izdelan iz električno prevodnega materiala z vzmetnimi lastnostmi, in je oblikovan tako, da so prehodi med krivinami mehki zaradi čim nižjih prenapetostih, ki bi jih povzročili zašiljeni robovi in da doseže kar največji kot odprtja 26, najmanj 45 stopinj, med preklopljenim in odklopljenim položajem. Signalni kontakt 22 je z zgornjim delom umeščen na nosilec termičnega odklopnega sistema 30, s spodnjim delom pa sega v prostor in nanj lahko priključimo daljinski nadzor stanja varistorja. V napetem stanju je termični odklopnik 24 prispajkana, na zgornjem delu, na kontaktno ploščico varistorja 28, ki je spojena z varistorsko keramično ploščico 4, z nizko temperaturno spajko 38. Pri pregrevanju varistorske keramične ploščice 4 zaradi prenapetosti v omrežju ali začasnih prenapetosti iz omrežja, se nizkotemperaturna spajka 38 stopi, termični odklopnik 24 se sunkovito pomakne iz priklopljenega položaja v odklopljeni položaj, vzpostavi kontakt s signalnim kontaktom 22, kar pripelje napetost omrežja na vezje, ki signalizira odklop. Pri proženju termičnega odklopnika 24, se sprosti tudi vzmet 36 in sunkovito potisne izolacijsko zaporno zaslonko 34 navzdol, ki sede v utor 40 in zagotovi, da je odklop dokončen in da ne more priti do prehajanja kovinskih par s kontaktne ploščice varistorja 28 do najbližjega mesta odklopljenega termičnega odklopnika 24.

Izvedba varistorja po izumu ima integrirano termično zaščito kar omogoča varnejšo prenapetostno zaščito električnih in elektronskih sistemov, oseb, prostorov predvsem pri prenapetostnih udarih, ki imajo za posledico visoke tokovne pretoke. Izvedba varistrorja po izumu je prednosti pred izvedbami po stanju tehnike, saj je po sprožitvi termičnega odklopnega sistema, odklop dokončen in daljše prevajanje zaradi nastalih kovinskih par in s tem trajnejši visoki omrežni tokovi med odklopljenimi kontakti niso možni.

Varistorji s termično zaščito po izumu imajo vgrajeno tudi kontakt 22 za daljinsko signalizacijo napak, kar omogoča dober nadzor nad stanjem varistorja, ki se zaradi prenapetostnih udarov stara ali pa je celo uničen, saj so možne tudi meritve preko treh kontaktov, ki omogočajo diagnozo dober/slab, ter merjenje bistvenih tokov, kot so tok puščanja (leakage current), tokovi strele, tokovi zaradi začasnih prenapetosti zaradi okvar v omrežju (TOV) in vizualno kontrolo skozi prozorno okno termičnega odklopnega sistema 20.

Claims (7)

1. Varistor z integrirano termično zaščito (1), značilen po tem, da so sestavni deli integriranega termičnega odklopnega sistema (2) nameščeni v enem prostoru.

2. Varistor z integrirano termično zaščito (1) po zahtevku 1, značilen po tem, da ima posebno izolacijsko zaporno zaslonko (34), ki se sproži pri termičnem odklopu varistorja in prepreči tok plazme med odklopljenimi kontakti.

3. Varistor z integrirano termično zaščito (1) po zahtevku 1, značilen po tem, da je izolacijska zaporna zaslonka (34) izvedena tako, da jo iz enega položaja v drugi položaj potisne vzmet (36).

4. Varistor z integrirano termično zaščito (1) po zahtevku 1, značilen po tem, da izolacijska zaporna zaslonka (34) po pomiku sede v utor (40).

5. Varistor z integrirano termično zaščito (1), značilen po tem, da ima poseben signalni kontakt (22).

6. Varistor z integrirano termično zaščito (1), značilen po tem, da je signalni kontakt (22) nameščen skupaj s sestavnimi deli integriranega termičnega odklopnega sistema (2) v skupnem prostoru.

7. Varistor z integrirano termično zaščito (1), značilen po tem, da izvedba signalnega kontakta (22) omogoča diagnozo dober/slab s pomočjo meritve preko treh kontaktov.