SI25930A

SI25930A - Stikalni sklop za prekinitev enosmernega električnega tokokroga z dvema viroma električne napetosti

Info

Publication number: SI25930A
Application number: SI201900212A
Authority: SI
Inventors: Mitja KOPRIVŠEK; Brane Lebar
Original assignee: Nela Razvojni Center Za Elektroindustrijo In Elektroniko, D.O.O.
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2021-05-31
Also published as: EP4055621A1; CN114762073A; KR20220088502A; JP2023509276A; US20220392724A1; WO2021091497A1

Abstract

Izum se nanaša na stikalni sklop za prekinitev električnega tokokroga (1), ki obsega dva vira (S1, S2) enosmerne električne napetosti in vsaj en električni porabnik (L), ki je z omenjenima viroma (S1, S2) električno povezan v električni tokokrog (1), pri čemer je namen izuma po potrebi hitro in učinkovito popolnoma prekiniti tovrsten električni tokokrog (1) in pri tem po eni strani preprečiti vsakršen električni stik katerega izmed omenjenih električnih virov (S1, S2) z omenjenim porabnikom (L) poprekinitvi tokokroga (1) in po drugi strani tudi možnost kakršnegakoli nadaljnjega učinkovanja omenjenega porabnika (L) na ostale z njim električno povezane tokokroge ali porabnike. V ta namen je osnovni električni vodnik (10) v območju med omenjenima električnima viroma (S1, S2) in omenjenim električnim porabnikom (L1) premoščen s pomožnim električnim vodnikom (11), ki je električno vezan vzporedno z omenjenima viroma (S1, S2) in tudi z omenjenim porabnikom (L) in je v neaktiviranem stanju stikalnegasklopa, namreč med normalnim delovanjem električnega tokokroga (1), prekinjen z vrzeljo (G) in zato električno neprevoden, pri tem pa je v območju (100) osnovnega električnega vodnika (10) med omenjenima viroma (S1, S2) enosmerne električne napetosti k omenjenemu osnovnemu vodniku (10) v med seboj razmaknjenih priključnih mestih (100', 100") vzporedno vezana veja (12) z vgrajeno električno uporovno varovalko (2) s talilnim elementom (21), v notranjem območju (1000) med omenjenima priključnima mestoma(100', 100") pa osnovni vodnik (10) obsega odstranljiv odsek (10'), ki je pri vnaprej določenih pogojih odstranljiv iz osnovnega vodnika (10) in nepovratno premakljiv v vrzel (G) pomožnega električnega vodnika (11), ki s tem postane električno prevoden, obenem pa osnovni vodnik (10) po odstranitvi omenjenega odseka (10') postane električno neprevoden.

Description

Stikalni sklop za prekinitev enosmernega električnega tokokroga z dvema viroma električne napetosti

Izum se nanaša na električni tokokrog, ki obsega dva med seboj serijsko vezana vira enosmerne električne napetosti in vsaj en električni porabnik, ki je z omenjenima viroma električno povezan v električni tokokrog.

Pri tem je izum osnovan na problemu, kako po potrebi hitro in učinkovito popolnoma prekiniti tovrsten električni tokokrog in pri tem po eni strani preprečiti vsakršen električni stik katerega izmed omenjenih električnih virov z omenjenim porabnikom po prekinitvi tokokroga in po drugi strani tudi možnost kakršnegakoli nadaljnjega učinkovanja omenjenega porabnika na ostale z njim električno povezane tokokroge ali porabnike.

Zlasti na področju električno gnanih vozil se kaže potreba, da bi napajanje s pomočjo enega samega električnega vira zagotovili s pomočjo dveh virov električne napetosti. V takem primeru se pogon električno gnanega vozila namreč še vedno lahko vrši kljub okvari na enem izmed obeh virov električne napetosti. Vendar pa prav pri električno gnanih vozilih vselej obstoji potreba po prisilni prekinitvi električnega tokokroga, kar je še zlasti nujno v primeru trka ali druge poškodbe vozila, ki bi sicer lahko privedla do nekontroliranega vzpostavljanja neregularnih tokokrogov, kratkega stika in posledično požara.

Stikalo za prekinitev enosmernega električnega tokokroga z enim samim električnim virom je opisano v WO 2019/177546. Pri omenjeni rešitvi iz stanja tehnike je predviden vir enosmerne ali izmenične električne napetosti, vsaj en električni porabnik, ki je preko primarne veje in sekundarne veje osnovnega električnega vodnika električno povezan z omenjenim virom električne napetosti, pri čemer je k eni izmed vej omenjenega osnovnega električnega vodnika vzporedno vezan alternativni električni vodnik, tako da je možno v vnaprej določenih okoliščinah oz. ob izpolnitvi vnaprej določenih pogojev omenjeno vejo fizično prekiniti in električni tok, ki pred tem teče skozi omenjeno vejo, preusmeriti skozi omenjen alternativni električni vodnik. Alternativni električni vodnik, ki je vzporedno vezan k pripadajoči veji osnovnega električnega vodnika, sestoji iz dvojice med seboj linijsko poravnanih, drug proti drugemu štrlečih in za vnaprej določeno razdaljo med seboj razmaknjenih električnih prevodnih odsekov, ki sta vsak zase električno povezana s pripadajočo vejo osnovnega električnega vodnika in med katerima je torej vzpostavljena električno neprevodna vrzel, medtem ko omenjena veja osnovnega električnega vodnika, s katero sta povezana omenjena odseka, vključuje mehansko odstranljiv električno prevoden odsek, ki je v vnaprej določenih okoliščinah in pogojih s pomočjo ustrezne mehanske obremenitve ločljiv od preostanka omenjene veje in nepovratno premakljiv v omenjeno vrzel med odsekoma alternativnega vodnika, ki s tem postane sklenjen in električno prevoden. Poleg navedenih električnih vodnikov je predviden tudi pirotehnični aktuator, ki je prirejen za proženje v vnaprej določenih okoliščinah in pod vnaprej določenimi pogoji ter je razporejen neposredno ob omenjenem odseku oslabljene veje osnovnega vodnika, pri čemer je omenjeni odsek od preostanka veje mehansko ločljiv in v vrzel med odsekoma alternativnega vodnika premakljiv s pomočjo omenjenega pirotehničnega aktuatorja.

Tovrstna rešitev je sicer uporabna v električnih tokokrogih z enim samim virom električne napetosti, ne pa tudi v tokokrogih, ki so napajani z dvema viroma enosmerne električne napetosti.

Predmetni izum se nanaša na stikalni sklop za prekinitev enosmernega električnega tokokroga, pri čemer sta v omenjenem tokokrogu vgrajena dva med seboj serijsko električno povezana vira enosmerne električne napetosti, ki sta oba nadalje preko osnovnega električnega vodnika električno povezana z vsaj enim električnim porabnikom.

Uvodoma navedeni problem je po izumu rešen s tem, da je omenjen osnovni električni vodnik v območju med omenjenima električnima viroma in omenjenim električnim porabnikom premoščen s pomožnim električnim vodnikom, ki je električno vezan vzporedno z omenjenima viroma in tudi z omenjenim porabnikom in je v neaktiviranem stanju stikalnega sklopa, namreč med normalnim delovanjem električnega tokokroga, prekinjen z vrzeljo in zato električno neprevoden. Obenem je v območju osnovnega električnega vodnika med omenjenima viroma enosmerne električne napetosti k omenjenemu osnovnemu vodniku v med seboj razmaknjenih priključnih mestih vzporedno vezana veja z vgrajeno električno uporovno varovalko s talilnim elementom. Osnovni vodnik v notranjem območju med omenjenima priključnima mestoma obsega odstranljiv odsek, ki je pri vnaprej določenih pogojih odstranljiv iz osnovnega vodnika in nepovratno premakljiv v vrzel pomožnega električnega vodnika, ki tako premoščen postane električno prevoden, obenem pa osnovni vodnik po odstranitvi omenjenega odseka postane električno neprevoden.

Pri prednostni izvedbi izuma je omenjeni odsek osnovnega vodnika v omenjeno vrzel pomožnega vodnika premakljiv s pomočjo pirotehničnega stikala, ki je prednostno prirejeno za aktiviranje s pomočjo senzorja. Slednji je načeloma lahko senzor katerekoli vrste, ki je primeren za aktiviranje omenjenega pirotehničnega stikala, prednostno pa predstavlja senzor za zaznavanje pospeška.

Izum bo v nadaljevanju opisan s primerom izvedbe, ki je ponazorjen na priloženi skici, pri tem pa kažejo

Sl. 1 shematično ponazorjen stikalni sklop za prekinitev enosmernega električnega tokokroga po izumu, in sicer med regularnim napajanjem električnega tokokroga in porabnika s pomočjo dveh virov enosmerne električne napetosti;

Sl. 2 stikalni sklop po Sl. 1 v trenutku, ko se na osnovi signala s senzorja aktivira pirotehnično stikalo in se prekine osnovni električni tokokrog;

Sl. 3 stikalni sklop po Sl. 1 v trenutku, ko se po prekinitvi osnovnega tokokroga vzpostavi tokokrog skozi pomožni vodnik in varovalko; in

Sl. 4 stikalni sklop po Sl. 1 v stanju, ko se po prekinitvi osnovnega tokokroga in vzpostavitvi tokokroga skozi pomožni vodnik in varovalko prekine še talilni element omenjene varovalke.

Stikalni sklop za prekinitev enosmernega električnega tokokroga 1 je predviden za uporabo v električnem tokokrogu, v katerem sta vgrajena dva med seboj zaporedno električno povezana vira Sl, S2 enosmerne električne napetosti, ki sta preko osnovnega električnega vodnika 10 električno povezana z vsaj enim električnim porabnikom L.

Osnovni električni vodnik 10 je v območju med omenjenima električnima viroma Sl, S2 in omenjenim električnim porabnikom L premoščen s pomožnim električnim vodnikom 11, ki je električno vezan vzporedno z omenjenima viroma Sl, S2 in tudi z omenjenim porabnikom L. Omenjen pomožni vodnik 11 je v neaktiviranem stanju stikalnega sklopa, namreč med normalnim delovanjem električnega tokokroga 1, prekinjen z vrzeljo G in zato električno nepreveden.

V območju 100 osnovnega električnega vodnika 10 med omenjenima viroma Sl, S2 enosmerne električne napetosti je k omenjenemu osnovnemu vodniku 10 v med seboj razmaknjenih priključnih mestih 100', 100 vzporedno vezana električno prevodna veja 12, v kateri je vgrajena električna uporovna varovalka 2 s talilnim elementom 21.

V notranjem območju 1000 med omenjenima priključnima mestoma 100', 100 pa osnovni vodnik 10 obsega odstranljiv odsek 10', ki je pri vnaprej določenih pogojih odstranljiv iz osnovnega vodnika 10 in nepovratno premakljiv v vrzel G pomožnega električnega vodnika 11, ki s tem postane električno prevoden, obenem pa osnovni vodnik 10 po odstranitvi omenjenega odseka 10' postane električno neprevoden. Omenjen odstranljiv odsek 10' in območje pomožnega vodnika 11 neposredno ob omenjeni vrzeli G sta lahko po izbiri lahko izvedena na smiselno enak način kot pri rešitvi iz uvodoma citiranega stanja tehnike (WO 2019/177546).

V prikazanem primeru je omenjeni odsek 10' osnovnega vodnika 10 v vrzel G pomožnega vodnika 11 premakljiv s pomočjo pirotehničnega stikala 3, ki je prirejeno za aktiviranje s pomočjo senzorja 4, ki je v tem primeru senzor za zaznavanje pospeška.

Med normalnim obratovanjem električnega tokokroga 1 je porabnik L preko osnovnega električnega vodnika 10 povezan v električni tokokrog, ki je napajan z viroma Sl, S2 električne energije. Ker je upornost varovalke 2 bistveno večja od upornosti vodnikov 10, 11, v takem režimu toka skozi vejo 12 praktično ni oz. je minimalen.

Ob prisilni prekinitvi tokokroga 1, npr. v primeru trka električnega vozila, senzor 4 ob izpolnitvi vnaprej določenih pogojev aktivira pirotehnično stikalo 3, ki iz osnovnega vodnika 10 izbije odsek 10' in ga premakne v vrzel G v pomožnem vodniku 11. S tem se po eni strani osnovni vodnik 10 prekine v vmesnem območju 1000 med viroma Sl, S2 enosmerne električne napetosti, po drugi strani pa je porabnik L vključen v kratkostični tokokrog preko pomožnega vodnika 11, katerega vrzel G je premoščena z odsekom 10', pred tem odstranjenim iz osnovnega vodnika 10, in ki je odtlej zato električno prevoden. V takem primeru lahko tok steče le še po veji 12, kar po eni strani vsaj v pretežni meri omogoča razelektritev porabnika L in z njim povezanih drugih porabnikov in potencialnih virov električnega naboja, po drugi strani pa to privede do segrevanja in taljenja talilnega elementa 21 varovalke 2, s čimer se veja 12 prekine in postane električno neprevodna. Odtlej je razelektren porabnik L preko pomožnega vodnika 11 povezan v svoj lasten tokokrog, ki je v kratkem stiku, medtem ko vira Sl, S2 preko pomožnega vodnika 11 ostaneta vezana v drugem tokokrogu, ki pa je v območju 1000 med viroma Sl, S2 fizično prekinjen in zato električno neprevoden. Strokovnjaku bo razumljivo, da je dolžina odseka 10' tako izbrana, da glede na moč oz. zmogljivost virov Sl, S2 enosmerne električne napetosti po odstranitvi odseka 10' iz osnovnega vodnika 10 v območju odstranitve zanesljivo ne more priti do formacije obloka.

Claims

PATENTNI ZAHTEVKI

1. Stikalni sklop za prekinitev enosmernega električnega tokokroga (1), pri čemer sta v omenjenem tokokrogu (1) vgrajena dva med seboj zaporedno električno povezana vira (Sl, S2) enosmerne električne napetosti, ki sta oba nadalje preko osnovnega električnega vodnika (10) električno povezana z vsaj enim električnim porabnikom (L), označen s tem, da je omenjen osnovni električni vodnik (10) v območju med omenjenima električnima viroma (Sl, S2) in omenjenim električnim porabnikom (L) premeščen s pomožnim električnim vodnikom (11), ki je električno vezan vzporedno z omenjenima viroma (Sl, S2) in tudi z omenjenim porabnikom (L) in je v neaktiviranem stanju stikalnega sklopa, namreč med normalnim delovanjem električnega tokokroga (1), prekinjen z vrzeljo (G) in zato električno neprevoden, pri tem pa je v območju (100) osnovnega električnega vodnika (10) med omenjenima viroma (Sl, S2) enosmerne električne napetosti k omenjenemu osnovnemu vodniku (10) v med seboj razmaknjenih priključnih mestih (100', 100) vzporedno vezana električno prevodna veja (12) z vgrajeno električno uporovno varovalko (2) s talilnim elementom (21), v notranjem območju (1000) med omenjenima priključnima mestoma (100', 100) pa osnovni vodnik (10) obsega odstranljiv odsek (10'), ki je pri vnaprej določenih pogojih odstranljiv iz osnovnega vodnika (10) in nepovratno premakljiv v vrzel (G) pomožnega električnega vodnika (11), ki s tem postane električno prevoden, obenem pa osnovni vodnik (10) po odstranitvi omenjenega odseka (10') postane električno neprevoden.
2. Stikalni sklop po zahtevku 1, označen s tem, da je omenjeni odsek (10') osnovnega vodnika (10) v vrzel (G) pomožnega vodnika (11) premakljiv s pomočjo pirotehničnega stikala (3).
3. Stikalni sklop po zahtevku 2, označen s tem, daje pirotehnično stikalo (3) prirejeno za aktiviranje s pomočjo senzorja (4).
4. Stikalni sklop po zahtevku 3, označen s tem, da senzor (4) za aktiviranje pirotehničnega stikala (3) predstavlja senzor za zaznavanje pospeška.