SK287317B6 - Vysokonapäťová poistka obmedzujúca prúd - Google Patents

Abstract

Zostava celorozsahového poistkového prvku zahrnuje izolačnú kostru s protiľahlými prvým a druhým koncom a elektricky vodivými prípojkami, spojenými s koncami kostry. Viaceré poistkové prvky sa rozprestierajú medzi prvou prípojkou a druhou prípojkou okolo izolačnej kostry a každý z poistkových prvkov zahrnuje časť poistkového prvku na prerušenie nízkeho prúdu, vychádzajúcu z prvej prípojky, a časť poistkového prvku na obmedzenie vysokého prúdu, vychádzajúcu z druhej prípojky. Izolačná objímka obklopuje každú z častí poistkových prvkov na prerušenie nízkeho prúdu a každá objímka zahrnuje koniec v blízkosti príslušnej časti poistkového prvku na obmedzenie vysokého prúdu. Každá z častí poistkových prvkov na prerušenie nízkeho prúdu zahrnuje zoslabenú časť, umiestnenú v blízkosti druhého konca príslušnej objímky.

Description

Vynález sa týka vo všeobecnosti zostáv poistkových prvkov alebo poistkového prvku, a konkrétnejšie, zostáv prvkov na všeobecné použitie alebo pre celorozsahové poistky.

Doterajší stav techniky

Poistky sa široko používajú ako nadprúdové ochranné zariadenia, aby sa zabránilo drahým poškodeniam elektrických obvodov. Poistkové koncovky typicky tvoria elektrické spojenie medzi zdrojom elektrického prúdu a elektrickým komponentom alebo kombináciou komponentov, usporiadaných v elektrickom obvode. Jeden alebo viac roztaviteľných článkov alebo vložiek alebo zostava tavných poistkových vložiek je zapojených medzi poistkovými koncovkami, takže keď elektrický prúd cez poistku prekročí vopred stanovenú hranicu, roztaviteľné články sa roztavia a otvoria jeden alebo viac obvodov cez poistky, aby sa zabránilo poškodeniu elektrického komponentu.

Vysokonapäťové prúd obmedzujúce poistky na všeobecné použitie alebo celorozsahového typu sa dajú použiť na bezpečné prerušenie tak pomerne vysokých poruchových prúdov, ako aj pomerne nízkych poruchových prúdov s rovnakou efektívnosťou. Prinajmenšom jeden typ poistiek na všeobecné použitie alebo celorozsahového typu používa zostavu tavných poistkových vložiek, ktorá má dve odlišné časti. Jedna časť je konfigurovaná na otvorenie elektrického obvodu pri podmienkach pomerne nízkeho poruchového prúdu a druhá časť je konfigurovaná na otvorenie elektrického obvodu pri podmienkach pomerne vysokého poruchového prúdu. Prvá časť zahrnuje viaceré poistkové prvky, ktoré sa nachádzajú v príslušných izolačných objímkach a obsahujú slabý bod a/alebo bod s nízkotavnou zliatinou, umiestnený približne v centre alebo stredovom bode každej z tavných poistkových vložiek. Druhá časť zahrnuje viaceré poistkové prvky, vyrobené z kovu s vysokou vodivosťou a spojené navzájom paralelne. Prvá a druhá časť tavnej poistkovej vložky sú sériovo navinuté na izolačnú kostru a sú zabudované do materiálu v telese poistky, ktorý zhasína oblúk.

Pri podmienkach vysokého poruchového prúdu sa druhá časť zostavy tavných poistkových vložiek čiastočne vyparí a materiál, ktorý zhasína oblúk, absorbuje energiu a dosiahne vysoký elektrický odpor, aby bezpečne a efektívne prerušil prúd cez poistku. Pri podmienkach nízkeho poruchového prúdu prvá časť zostavy tavných poistkových vložiek preruší prúd tým, že sa roztaví tavná poistková vložka v jednej alebo viacerých izolačných objímkach. Výsledný oblúk v objímkach vytvorí ionizovaný plyn, ktorý je vypudený z otvorených koncov objímok.

Ale pri aplikáciách so zvýšeným napätím a prúdom, ako napríklad pri ochrane stále rozšírenejších 12 kV transformátorov s príkonmi až 100 kVA, sa bežné celorozsahové poistky ukázali byť nedostatočnými. Ako sa zvyšujú prúdové a napäťové zaťaženia celorozsahových poistiek, poistka je náchylná k nežiaducemu vnútornému a vonkajšiemu poškodeniu v dôsledku výslednej zvýšenej energie explózií ionizovaného plynu pri činnosti poistky. Hoci zosilnenie izolačných objímok prvej časti zostavy tavnej poistkovej vložky je do istej miery užitočné pri vytváraní vyšších prúdových a napäťových výkonov celorozsahových poistiek, zosilnenie objímok má obyčajne tendenciu skomplikovať zostavu a zvyšuje výrobné náklady na poistky bez toho, aby sme sa vyhli problematickým nadmerným výbuchom plynu a výslednému poškodeniu počas prevádzky poistky.

Okrem toho, hoci sa napäťový a prúdový výkon celorozsahových poistiek dá zvýšiť použitím tavných poistkových vložiek a konštrukcií poistiek s väčšou plochou prierezu a kapacitou, toto zväčšuje fyzickú veľkosť celorozsahovej poistky. Najmä ak sa použije väčší počet poistiek, zväčšovanie veľkosti poistiek je problematické.

Podstata vynálezu

V príkladnom uskutočnení vynálezu zostava tavnej poistkovej vložky pre celorozsahovú poistku zahrnuje izolujúcu kostru majúcu protiľahlé prvý a druhý koniec. Prvá elektricky vodivá prípojka je spojená s prvým koncom izolujúcej kostry a druhá elektricky vodivá prípojka je spojená s druhým koncom izolujúcej kostry. Najmenej jeden poistkový prvok prebieha medzi prvou prípojkou a druhou prípojkou okolo izolačnej kostry. Tento poistkový prvok zahrnuje časť poistkového prvku na prerušenie nízkeho prúdu, vychádzajúcu z prvej prípojky, časť poistkového prvku na obmedzenie vysokého prúdu, vychádzajúcu z druhej prípojky, a časť tavnej poistkovej vložky, ktorá prerušuje nízky prúd, a časť poistkového prvku na obmedzenie vysokého prúdu, a sú navzájom spojené medzi prvou a druhou prípojkou. Izolačná objímka obklopuje časť poistkového prvku na prerušenie nízkeho prúdu, a každá objímka zahrnuje prvý koniec, susediaci s prvou prípojkou, a druhý koniec, susediaci s časťami poistkových prvkov na obmedzenie vysokého prúdu. Časť poistkového prvku na prerušenie nízkeho prúdu, zahrnuje zoslabenú časť, umiestnenú priľahlo k druhému koncu prísluš nej jednej z izolujúcich objímok, ale vnútri vzhľadom na druhý koniec príslušnej jednej z izolujúcich objímok. Alternatívne zoslabujúca časť je umiestnená v oblasti 0 až 25 % dĺžky izolujúcej objímky, merané od druhého konca izolujúcej objímky.

V dôsledku umiestnenia zoslabujúcej časti poistkového prvku na prerušenie nízkeho prúdu, na konci izolačnej objímky oproti prípojke, z ktorej poistkové prvky na prerušenie nízkeho prúdu, vychádzajú, silný prúd ionizovaného plynu, generovaný pri činnosti poistky, smerované prevažne do stredu poistky a nie na konce poistky v blízkosti koncových čiapočiek. Preto účinnejším a efektívnejším vypudením ionizovaného plynu z izolačnej objímky zostava poistkových prvkov zabráni poškodeniu telesa poistky a koncových čiapočiek, ktoré sa pozorovalo pri bežných poistkách, a umožnia sa vyššie napäťové a prúdové výkony bez zväčšenia rozmerov komponentov poistky. Teda v porovnaní so známymi celorozsahovými poistkami sa poskytuje celorozsahová poistka s lepšou funkciou s kompaktnou konštrukciou šetriacou priestor.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obr. 1 je schematický nákres prvého uskutočnenia celorozsahovej poistky v reze a obr. 2 je schematický nákres druhého uskutočnenia celorozsahovej poistky v reze.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Obr. 1 znázorňuje celorozsahovú poistku 10, ktorá zahrnuje izolujúce teleso 12 poistky, zostavu 14 poistkových prvkov v telese 12, elektricky vodivé koncové čiapočky 16, spojené s telesom 12 a uzatvárajúce ho, a elektricky spojené so zostavou 14 poistkových prvkov, a materiál 18, ktorý zháša oblúk, obklopujúci zostavu 14 poistkového prvku v telese 12. Teda, keď sa koncové čiapočky 16 spoja s napájaným elektrickým obvodom (neznázomený), obvod sa uzavrie poistkou 10 cez zostavu 14 poistkového prvku. Keď prúd, ktorý preteká cez poistku 10, dosiahne neprijateľné hodnoty, v závislosti od charakteristík zostavy 14 poistkových prvkov a teda od prúdového výkonu poistky 10 zostava 14 poistkových prvkov sa prinajmenšom čiastočne uvedie do činnosti, roztaví sa, vyparí sa alebo sa ináč otvorí, ako podrobnejšie vysvetlíme ďalej, aby obmedzila tok prúdu a prerušila škodlivý tok prúdu cez poistku 10. Teda elektrické obvody a zariadenia na strane vedenia môžu byť elektricky izolované od nesprávne fungujúcich elektrických obvodov a zariadení na strane zdroja, aby sa zabránilo nákladným poškodeniam obvodov a zariadení zdroja a vedenia.

V jednom uskutočnení je teleso 12 vyrobené zo známeho izolantu, t. j. nevodivého materiálu, ako sú keramické materiály, a rozprestiera sa v podstate valcovo medzi koncovými čiapočkami 16. Predpokladá sa však, že výhody tohto vynálezu sa dajú realizovať v poistkách, ktoré využívajú nevalcové telesá a sú vyrobené z iných materiálov. Okrem toho, v príkladnom uskutočnení je médiom 18 na zhášanie oblúka granulovaný čistý kremičitý piesok alebo práškový kremeň, ktorý úplne obklopuje zostavu 14 poistkových prvkov a v podstate vylučuje vzduchové medzery okolo zostavy 14 poistkových prvkov v telese 12. V alternatívnych uskutočneniach sa však v poistke 10 používajú iné známe, oblúk zhášajúce materiály alebo médiá namiesto čistého kremičitého piesku alebo práškového kremeňa.

Zostava 14 poistkových prvkov zahrnuje izolujúcu kostru 20, ktorá má prvú kostrovú časť 22 a druhú kostrovú časť 24, ktorá má väčší relatívny prierez než prvá kostrová časť 22. Konkrétnejšie, v príkladnom uskutočnení je kostra 20 vytvorená integrálne a rozprestiera sa v podstate valcovo s miestom 26 stupňovito zväčšeného prierezu, ktoré rozdeľuje prvú časť 22 kostry a druhú časť 24 kostry na pomerne úzku a pomerne širokú časť. V alternatívnych uskutočneniach sa však samostatná úzka časť 22 a samostatná široká časť 24 pripevnia jedna k druhej pri výrobe kostry 20. Okrem toho sa predpokladá, že výhody tohto vynálezu sa dajú realizovať s použitím alternatívnych tvarov, t. j. nevalcových tvarov kostry 20, vrátane, ale neobmedzujúc sa na eliptické tvary prierezov, mnohouholníkové, rebro vité alebo hviezdicovité tvary prierezov. Ešte ďalej, bude zrejmé, že vynález sa dá použiť na kostre 20 s v podstate konštantný alebo nemenný prierez, hoci si všimneme, že medzi zostavou 14 poistkových prvkov a izolujúcim poistkovým telesom 12 môže vzniknúť nerovnomerná medzera, pokiaľ sa teleso 12 primerane neupraví.

Elektricky vodivé prípojky 28, 30 sú na protiľahlých stranách spojené s kostrou 20 na každom konci izolujúcej kostry 20, t. j. na príslušných koncoch prvej časti 22 kostry a druhej časti 24 kostry, umiestnené preč od miesta 26 stupňovito zväčšeného prierezu. Každá prípojka 28, 30 môže zahrnovať výbežok 31, ktorý vytvára elektrický kontakt s koncovými čiapočkami 16. Teda elektrický obvod sa dá uzavrieť cez poistkové prvky, ktoré vysvetlíme ďalej, ktoré sú navinuté okolo izolujúcej kostry 20 a sú elektricky spojené s prvou prípojkou 28 a druhou prípojkou 30.

Okolo prvej časti 22 kostry sú navinuté viaceré poistkové prvky 32, na prerušenie nízkeho prúdu, ktoré špirálovitým spôsobom prebiehajú pozdĺž od prípojky 28 smerom miestu 26 stupňovito zväčšeného prierezu, kostry. Každý poistkový prvok 32, ktorý prerušuje nízky prúd, je vyrobený zo zliatiny alebo kovu s pomerne nízkou teplotou topenia, ako je napríklad cín, alebo alternatívne napríklad tvorený zo striebra alebo medi, ktorá má na sebe prekrývajúcu vrstvu 34 s M efektom (zliatina s nízkou teplotou topenia) alebo M bod a je umiestnená medzi prípojkou 28 a miestom 26 stupňovito zväčšeného prierezu.

Konkrétnejšie, v príkladnom uskutočnení je každý poistkový prvok 32 na prerušenie nízkeho prúdu prinajmenšom čiastočne pokrytý prekrývajúcou vrstvou 34 z vodivého materiálu, ktorý sa líši od zloženia poistkového prvku 32. Napríklad v jednom ilustratívnom uskutočnení sú poistkové prvky 32 vyrobené z medi alebo striebra a prekrývajúca vrstva 34 je vyrobená z cínu. Keďže cín má nižšiu teplotu topenia než meď alebo striebro, prekrývajúca vrstva 34 sa v podmienkach nadprúdu zahreje na teplotu topenia pred medeným poistkovým prvkom 32. Roztavená prekrývajúca vrstva 34 potom reaguje s medeným alebo cínovým poistkovým prvkom 32 a vytvorí zliatinu cín-meď, ktorá má nižšiu teplotu topenia než ktorýkoľvek z týchto kovov samotných. Sama osebe sa prevádzková teplota poistkového prvku 32 v nadprúdových podmienkach zníži a zabráni sa tomu, aby ktorýkoľvek poistkový prvok 32 dosiahol vyšší bod topenia striebra alebo medi. Teda vodivostné charakteristiky a výhody medi alebo striebra sa využijú, pričom sa zabráni nežiaducim prevádzkovým teplotám. V alternatívnych uskutočneniach sa na výrobu poistkových prvkov 32 a prekrývajúcej vrstvy 34 môžu použiť iné vodivé materiály, vrátane, ale neobmedzujúc sa na zliatiny medi a striebra a zliatiny cínu, aby sa dosiahli podobné výhody. V ďalších alternatívnych uskutočneniach je prekrývajúca vrstva 34 vyrobená z antimónu alebo india.

Prekrývajúca vrstva 34 sa aplikuje na príslušné poistkové prvky 32 s použitím známych metód, vrátane napríklad plynového plameňa a spájkovacích metód. Alternatívne sa môžu použiť iné metódy, vrátane, ale neobmedzujúc sa na kúpele na elektrolytické pokovovanie, metódy depozície tenkých vrstiev a procesy naparovania. S použitím týchto metód sa v rôznych uskutočneniach prekrývajúca vrstva 34 aplikuje na niektoré alebo na všetky poistkové prvky 32. Napríklad v jednom uskutočnení len stredná časť poistkového prvku 32 zahrnuje prekrývajúcu vrstvu 34, zatiaľ čo v inom uskutočnení zahrnuje prekrývajúcu vrstvu 34 celá plocha povrchu poistkového prvku 32. V ďalšom uskutočnení sa prekrývajúca vrstva 34 aplikuje len na jednu stranu poistkového prvku 32, zatiaľ čo v odlišnom uskutočnení obe strany poistkového prvku 32 zahrnujú prekrývajúcu vrstvu 34 s M efektom.

Každý poistkový prvok 32 ďalej zahrnuje prvú zúženú alebo oslabenú časť 36 t. j. časť so zmenšeným prierezom, v ktorej je poistkový prvok 32 konštruovaný tak, aby sa roztavila, otvorila alebo ináč prerušila elektrické spojenie cez poistku 10. V dôsledku zmenšeného prierezu zoslabenej časti 36 vzhľadom na zvyšok poistkového prvku 32 sa prvá zoslabená časť 36 zahreje na vyššiu teplotu, keď cezeň preteká prúd, ktorý preteká aj cez zvyšok poistkového prvku 32, a preto dosiahne bod topenia poistkového prvku 32 skôr než zvyšok poistkového prvku 32. Teda poistkový prvok 32 sa predvídateľné otvorí v prvej zoslabenej časti 36 skôr než v zostávajúcej časti poistkového prvku 32. Odborníkom v tejto oblasti bude zrejmé, že prvá zoslabená časť 36 by sa alternatívne mohla vytvoriť podľa iných známych metód a postupov, ktoré sú známe v doterajšom stave techniky, ako napríklad vytvorením otvorov v poistkových prvkoch 32 namiesto zúžených častí.

Každý poistkový prvok 32 je ďalej zapuzdrený do ohybnej, tepelne izolujúcej objímky 38, ktorá má o niečo väčšie rozmery, než je šírka každého poistkového prvku 32. Izolačné objímky 38 sú vyrobené z materiálov, ktoré sú schopné odolať vysokým teplotám, keď je poistka 10 v činnosti, a tiež majú dostatočný elektrický odpor na účely izolácie. V príkladnom uskutočnení sú objímky 38 vyrobené zo silikónového kaučuku. V alternatívnych uskutočneniach sa na výrobu objímok 38 namiesto silikónového kaučuku použijú iné materiály. V ďalších uskutočneniach sú vložky (neznázomené), napríklad zo silikónovej vazelíny, umiestnené na príslušných koncoch otvorených objímok 38 v blízkosti prípojky 28 a miesta 26 stupňovito zväčšeného prierezu kostry, aby sa zabránilo vstupu média 18 na zhášanie oblúka do objímok 38, pričom sa stále umožní ionizovanému plynu uniknúť z objímok 38, keď sa poistka uvedie do činnosti.

Treba upozorniť, že na rozdiel od bežných celorozsahových poistiek je prvá zoslabená časť 36 každého poistkového prvku 32, na prerušenie nízkeho prúdu, umiestnená bližšie k miestu 26 stupňovito zväčšeného prierezu izolujúcej kostry 14 poistkovej zostavy alebo v smere k stredu poistky 10. Inými slovami, v jednom uskutočnení sú prvé zoslabené časti 36 poistkových prvkov 32, na prerušenie nízkeho prúdu, umiestnené čo najďalej od prípojky 28 a koncovej čiapočky 16, ako je len praktické, ale stále vnútri príslušných objímok 38. Keďže sa poistkové prvky 32 otvoria blízko zoslabenej časti 36, elektrický oblúk sa vytvorí cez prerušenie v zoslabenej časti 36 vnútri objímok 38. Výsledný nápor ionizovaného plynu vyfúkne z objímky 38 prevažne cez bližší koniec objímky 38, umiestnený oproti prípojke 28 a smerom k stredu poistky 10, t. j. v ilustrovanom uskutočnení v blízkosti skokového zväčšenia 26 prierezu kostry. Preto len malá časť ionizovaného plynu prejde cez objímky 38 na ich konce v susedstve prípojky 28, a nadmerný výfukový tlak, vytvorený v objímkach 38, sa primáme a neškodne rozptýli v médiu 18 na zhášanie oblúka, obklopujúcom zostavu 14 tavnej poistkovej vložky, v oblasti odľahlej od prvej prípojky 28 a koncovej čiapočky 16, alebo ilustrovanom uskutočnení priľahlej k miestu 26 stupňovito zväčšeného prierezu. Len malá časť výfukového tlaku prechádza pozdĺžne cez objímky 38 a vystupuje z objímok 38 v blízkosti prípojky 28 a koncovej čiapočky 16. Teda na rozdiel od známych celorozsahových poistiek sa zvýšená energia výbuchov ionizovaného plynu z vložiek 32, ktoré pracujú pri vyšších prúdoch, t. j. až do 100 A, a vysokých napätiach, t. j. 12 kV až 38 kV, dá bezpečne a efektívne rozptýliť bez prasknutia telesa 12 poistky v blízkosti koncovej čiapočky 16 v susedstve prípojky 28 a bez poškodenia alebo posunutia koncovej čiapočky 16.

Predpokladá sa, že výhody vynálezu by sa mali dať dosiahnuť v alternatívnych uskutočneniach umiestnením prvej zoslabenej časti 36 každého poistkového prvku 32 v oblasti polôh smerom k stredu poistky 10 a preč od stredovej oblasti príslušných poistkových prvkov 32. Konkrétnejšie, niektoré alebo všetky opísané výhody vzrastajú pri poistkových prvkoch 32, ktoré majú zoslabené časti 36 umiestnené do asi 25 % celkovej dĺžky objímky 38, meranej od konca prípojky 28, protiľahlého k objímke, t. j. konca objímky 38, umiestneného najbližšie k stredu poistky 10.

V znázornenom uskutočnení sa používa na izolačných objímkach 38 vystužovacie médium 40, aby sa zabránilo poškodeniu objímok 38 výfukovým tlakom v objímkach 38, keď sa poistka 10 uvedie do činnosti. V jednom uskutočnení je vystužovacím médiom páska zo sklených vlákien, hoci v alternatívnych uskutočneniach sa na dosiahnutie podobných cieľov používajú iné známe vystužovacie médiá, ktoré sú známe v doterajšom stave techniky. Je však zrejmé, že umiestnenie zoslabujúcich častí 36 každom poistkovom prvku 32, na prerušenie nízkeho prúdu, preč od prípojky 38 a smerom k stredu poistky 10, môže odstrániť potrebu vystužovacieho média 40 pri určitých výkonoch poistky účinnejším rozptýlením výfukového tlaku v objímkach 38 preč od prípojky 28 a koncovej čiapočky 16, kde je poistka 10 menej náchylná na poškodenie, čím sa zjednoduší výroba poistky 10 a znížia sa výrobné náklady.

Okolo druhej časti 24 kostry sú navinuté viaceré prúdové poistkové prvky 44, na obmedzenie vysokého prúdu, a sú elektricky spojené s prípojkou 30 na konci izolujúcej kostry 20, protiľahlom k prípojke 28. Každý poistkový prvok 44, obmedzujúci vysoký prúd, je vyrobený z materiálu, ktorý má pomerne vysoký bod topenia, ako je striebro alebo meď, a prechádza špirálovým spôsobom od prípojky 30 k miestu 26 stupňovitého zväčšenia prierezu izolujúcej kostry 22 zostavy poistkového prvku. Každý poistkový prvok na obmedzenie vysokého prúdu je zapojený paralelne cez prípojku 30 a zahrnuje množinu druhých zoslabených častí 46 alebo zúžené oblasti so zmenšeným prierezom, ktoré sú umiestnené v odstupoch medzi druhou prípojkou 30 a poistkovými prvkami 32, na prerušenie nízkeho prúdu. Pre odborníkov v tejto oblasti je zrejmé, že zoslabené časti 46 by mohli byť alternatívne vytvorené inými metódami a postupmi, známymi v doterajšom stave techniky, ako napríklad vytvorením otvorov v poistkových prvkoch 44 namiesto zúžených oblastí.

Každý poistkový prvok 44, ktorý obmedzuje vysoký prúd, je spojený s príslušným jedným z poistkových prvkov 32, na prerušenie nízkeho prúdu, aby sa vytvorili viaceré spojito sa rozprestierajúce poistkové prvky, ktorými sú čiastočne poistkové prvky 44, na obmedzenie vysokého prúdu, a čiastočne poistkové prvky 32, na prerušenie nízkeho prúdu. Spojito sa rozprestierajúce poistkové prvky sú ovinuté okolo kostry 22 špirálovým spôsobom a sú navzájom spojené paralelne medzi prípojkami 28, 30.

V alternatívnom uskutočnení sú poistkové prvky 32, na prerušenie nízkeho prúdu, a poistkové prvky 44, ktoré obmedzujú vysoký prúd, spojené s prepojovacím členom (neznázomený), umiestneným medzi poistkovými prvkami 32, na prerušenie nízkeho prúdu, a tavnými poistkovými vložkami 44, ktoré obmedzujú vysoký prúd, v blízkosti miesta 26 stupňovito zväčšeného prierezu izolujúcej kostry. Ako také sa rôzne počty poistkových prvkov 32, na prerušenie nízkeho prúdu, vzhľadom na poistkové prvky 44, ktoré obmedzujú vysoký prúd, dajú použiť na zmenu napäťového a prúdového výkonu poistky 10. Samy osebe odborníkom v tejto oblasti zrejmé, aktuálne napäťové a prúdové výkony poistky 10 sa dajú ďalej meniť zmenou rozmerových charakteristík poistkových prvkov 32, na prerušenie nízkeho prúdu, a tavných poistkových vložiek 44, ktoré obmedzujú vysoký prúd.

Poistka 10 pracuje nasledovne. Počas podmienok nízkeho nadprúdu, napríklad menšieho, než je šesťnásobok prúdového výkonu zostavy 14 poistkového prvku, sú poistkové prvky 44, ktoré obmedzujú vysoký prúd, chladené médiom 18 na zhášanie oblúka a poistkové prvky 32, na prerušenie nízkeho prúdu, sa prerušia v prekrývajúcich vrstvách 34 vnútri izolujúcich objímok 38. Ionizovaný plyn s nízkym tlakom z výsledného oblúka je vypudený z objímok 38 na ktoromkoľvek konci objímky 38 bez toho, aby poškodil teleso 12 poistky alebo koncovú čiapočku 16 priľahlej k prvej prípojke 28.

Pri podmienkach vyššieho prúdu, tesne pod bodom, kde poistkové prvky 44, ktoré obmedzujú vysoký prúd, preberú zodpovednosť za prerušenie pri poruche, poistkové prvky 32 prerušia v zoslabených miestach 36 v dôsledku tepelných efektov z tepelne izolujúcich objímok 38 predtým, než prekrývajúce vrstvy 34 s M efektom budú mať dostatočný čas na uvedenie do činnosti a prerušia prúd cez poistkové prvky 32. Výsledný oblúk generovaný pri prerušení zoslabených miest 36 sa zahasí v izolujúcich objímkach 38 opísaným procesom vypudenia ionizovaného plynu v objímkach 38. Pretože plyn sa prevažne neškodne rozptýli do média 18 na zhášanie oblúka, v oblasti priľahlej k stredu poistky 10 a odľahlej od prípojky 28 a koncovej čiapočky 16, zabráni sa škodlivým účinkom vysokého tlaku výfuku v blízkosti prípojky 28. Správnym dimenzovaním zoslabených častí 36 sa dá zabezpečiť, že k činnosti poistkových prvkov 32 dôjde v zoslabených častiach 36 pred otvorením poistkového prvku 32 v blízkosti M bodov prekrývajúcich povrchov 38 pri vopred určených prúdových úrovniach, ktoré dosahujú prúdové hodnoty, dostatočné na uvedenie do činnosti poistkových prvkov 44, ktoré obmedzujú vysoký prúd.

Pri ešte vyšších hodnotách prúdu pri preťažení dochádza k prerušeniu poistkových prvkov 32 v prvých zoslabených častiach 36 a prerušenie poistkových prvkov 44 v zoslabených častiach 46 sa uskutoční v podstate súčasne. V dôsledku toho sa energia oblúka rozptýli v každej z jednotlivých zoslabených častí 36 poistkových prvkov 32. Ale pri takom vyššom prúde môže vnútri objímok 38 vzniknúť ešte väčšia explózia plynu. Teda umiestnenie zoslabenej časti 36 príslušných poistkových prvkov 32, na prerušenie nízkeho prúdu, bližšie k stredu poistky a v blízkosti miesta 26 stupňovito zväčšeného prierezu izolujúcej kostry má väčší význam pre nasmerovanie explózií plynu preč od prípojky 28 na konci poistky 10.

Preto je vytvorená poistka 10, ktorá kontroluje explózie ionizovaného plynu v objímkach 38 v celom rozsahu poruchových prúdov, vrátane preberacích prúdových hodnôt, kedy sa povinnosť prerušiť prúd prenáša z poistkových prvkov 32, na prerušenie nízkeho prúdu, na poistkové prvky 44, ktoré obmedzujú vysoký prúd. Preto je poistka 10 schopná pôsobiť pri vyšších napäťových a prúdových výkonoch než známe celorozsahové poistky. V dôsledku kontrolovaného výbuchu ionizovaného plynu v objímkach 38 je preto na použitie poistky 10 k dispozícii oveľa širší okruh aplikácií. Napríklad celorozsahová poistka 10 s napäťovým výkonom 10 kV a prúdovým výkonom 100 A sa môže použiť na ochranu transformátora s 1 000 kVA alebo väčšieho. Podobne sa dajú skonštruovať celorozsahové poistky 10 s napäťovými výkonmi až 38 kV.

Navyše, umiestnením zoslabených častí 36 poistkových prvkov 32, na prerušenie nízkeho prúdu, na konci izolačných objímok 38 oproti prípojke 28, a preto usmernením výbuchov ionizovaného plynu prevažne do stredu poistky 10 a nie na konce poistky 10, je poistka 10 schopná dosiahnuť vyššie napäťové a prúdové výkony bez zväčšenia rozmerov komponentov poistky. Teda v porovnaní so známymi celorozsahovými poistkami sa poskytuje celorozsahová poistka 10 s lepším výkonom s kompaktnou konštrukciou šetriacou priestor.

Obr. 2 je schematický pohľad v reze na druhé uskutočnenie celorozsahovej poistky 60, kde sú spoločné znaky s poistkou 10 (znázornenou na obr. 1 a opísanou skôr) označené rovnakými vzťahovými značkami. Pri porovnávaní poistky 10 s poistkou 60 možno vidieť, že poistka 60 zahrnuje prekrývajúcu vrstvu 62, umiestnenú v blízkosti zoslabenej časti 36 každého poistkového prvku 32, ktorý prerušuje nízky prúd, na rozdiel od prekrývajúcej vrstvy 34 (znázorneného na obr. 1), umiestneného v stredovej časti každého poistkového prvku 32. Preto okrem opísaných výhod, keď sa poistkové prvky 32 otvoria v zoslabených častiach, ionizovaný plyn, generovaný pri činnosti poistkových prvkov 32 v prekrývajúcej vrstve 34, sa tiež neškodne rozptýli do média, ktoré zháša oblúk, cez objímky 38 smerom k stredu poistky 60. Poistka 60 ináč funguje v podstate tak, ako sme opísali vzhľadom na poistku 10, a výhody, opísané vo vzťahu k obr. 1, sa tiež dosiahnu. Umiestnenie prekrývajúcej vrstvy 34 buď v strede príslušných objímok 38 (ako je znázornené na obr. 1) alebo v blízkosti zoslabujúcej časti 36 (ako je znázornené na obr. 2) sa riadi tepelnými parametrami špecifických materiálov komponentov poistky.

Je zámerom, aby sa výhody vynálezu mohli dosiahnuť pri nižších výkonoch poistky s použitím jediného poistkového prvku 32, ktorý prerušuje nízky prúd, a jediného poistkového prvku 44, ktorý obmedzuje vysoký prúd. Navyše v alternatívnych uskutočneniach môžu poistkové prvky 32, na prerušenie nízkeho prúdu, využívať viac než jednu zoslabujúcu časť 36, umiestnenú bližšie k stredu poistky 10 a ďalej od stredovej oblasti poistkových prvkov 32. Ešte ďalej, v alternatívnych uskutočneniach sú poistky elektricky spojené s koncovými čiapočkami 16 bez toho, aby boli špirálovité navinuté okolo kostry 20, ako napríklad s použitím v podstate lineárnych poistkových prvkov medzi koncovými čiapočkami 16 s kostrou 20 alebo bez nej.

Zatiaľ čo sme vynález opísali pomocou rozličných špecifických uskutočnení, odborníci v tejto oblasti rozpoznajú, že vynález sa dá realizovať so zmenami v rámci ducha a rámca nárokov.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (20)

1. Zostava poistkových prvkov pre celorozsahovú poistku, vyznačujúca sa tým, že zahrnuje izolujúcu kostru (20) majúcu prvý koniec a druhý koniec protiľahlý k prvému koncu, prvú elektricky vodivú prípojku (28), spojenú s uvedeným prvým koncom izolujúcej kostry (20), druhú elektricky vodivú prípojku (30), spojenú s druhým koncom izolujúcej kostry (20); najmenej jeden poistkový prvok, rozprestierajúci sa medzi prvou prípojkou (28) a druhou prípojkou (30) okolo izolujúcej kostry (20), pričom tento aspoň jeden poistkový prvok zahrnuje časť na prerušenie nízkeho prúdu, vychádzajúcu z prvej prípojky (28), časť na obmedzenie vysokého prúdu, vychádzajúcu z druhej prípojky (30), pričom časť na prerušenie nízkeho prúdu, a časť na obmedzenie vysokého prúdu, sú navzájom spojené medzi prvou (28) a druhou prípojkou (30); a izolujúcu objímku (38), obklopujúcu časť na prerušenie nízkeho prúdu, pričom táto izolujúca objímka (38) má prvý koniec priľahlý k prvej prípojke (28), a druhý koniec priľahlý k časti poistkového prvku (44) na obmedzenie vysokého prúdu, pričom časť poistkového prvku (32) na prerušenie nízkeho prúdu zahrnuje zoslabenú časť (36), priľahlú k druhému koncu izolujúcej objímky (38).

2. Zostava poistkových prvkov podľa nároku 1,vyznačujúca sa tým, že izolujúca kostra (20) zahrnuje prvú časť, ktorá má prvý prierez, a druhú časť, ktorá má druhý prierez, pričom druhý prierez je väčší než prvý prierez.

3. Zostava poistkových prvkov podľa nároku 2, vyznačujúca sa tým, že izolujúca kostra (20) ďalej zahrnuje miesto (26) stupňovito zväčšeného prierezu medzi prvou časťou kostry a druhou časťou izolujúcej kostry (20).

4. Zostava poistkových prvkov podľa nároku 3, vyznačujúca sa tým, že najmenej jeden poistkový prvok prechádza špirálovité okolo uvedenej izolujúcej kostry (20).

5. Zostava poistkových prvkov podľa nároku 1,vyznačujúca sa tým, že zahrnuje viaceré poistkové prvky, pričom tieto poistkové prvky sú zapojené paralelne.

6. Zostava poistkových prvkov podľa nároku 1,vyznačujúca sa tým, že časť poistkového prvku (32) na prerušenie nízkeho prúdu ďalej zahrnuje prekrývajúcu vrstvu (34) s M efektom.

7. Zostava poistkových prvkov podľa nároku 6, vyznačujúca sa tým, že uvedená prekrývajúca vrstva (34) s M efektom je priľahlá k zoslabenej každej časti (36) poistkového prvku (32), na prerušenie nízkeho prúdu.

8. Zostava poistkových prvkov pre celorozsahovú poistku, vyznačujúca sa tým, že uvedená zostava poistkového prvku zahrnuje izolujúcu kostru (20) majúcu prvý koniec a druhý koniec protiľahlý k prvému koncu, prvú elektricky vodivú prípojku (28), spojenú s uvedeným prvým koncom izolujúcej kostry (20); druhú elektricky vodivú prípojku (30), spojenú s uvedeným druhým koncom izolujúcej kostry (20); viaceré poistkové prvky (32) na prerušenie nízkeho prúdu, rozprestierajúce sa od prvej prípojky (28) smerom k druhej prípojke (30); pričom každý z uvedených poistkových prvkov (32) na prerušenie nízkeho prúdu zahrnuje zoslabenú časť (36); viaceré z poistkových prvkov (44) na obmedzenie vysokého prúdu, prechádzajúce z druhej prípojky smerom k prvej prípojke, pričom každý z uvedených poistkových prvkov (44) na obmedzenie vysokého prúdu, zahrnuje viaceré zoslabené časti (36), a poistkové prvky (32) na prerušenie nízkeho prúdu, a poistkové prvky (44) na obmedzenie vysokého prúdu, sú navzájom spojené uprostred medzi prvou prípojkou (28) a druhou prípojkou (30); a viaceré izolujúce objímky (38), z ktorých každá obklopuje jeden z poistkových prvkov (32) na prerušenie nízkeho prúdu, pričom každá z uvedených objímok má prvý koniec, priľahlý k prvej prípojke, a druhý koniec priľahlý k tomuto prvému koncu, pričom druhý koniec každej objímky je umiestnený bližšie k príslušnej zoslabenej časti (36) príslušného jedného z uvedených poistkových prvkov (32) na prerušenie nízkeho prúdu.

9. Zostava poistkových prvkov podľa nároku 8, vyznačujúca sa tým, že každý z poistkových prvkov (32) na prerušenie nízkeho prúdu je zapojený paralelne.

10. Zostava poistkových prvkov podľa nároku 9, vyznačujúca sa tým, že každý z poistkových prvkov (32) na prerušenie nízkeho prúdu prechádza špirálovité okolo izolujúcej kostry (20).

11. Zostava poistkových prvkov podľa nároku 8, vyznačujúca sa tým, že izolujúca kostra (20) zahrnuje prvú časť, druhú časť a miesto stupňovito zväčšeného prierezu medzi prvou časťou kostry a druhou časťou kostry, pričom druhý koniec izolujúcej objímky je priľahlý k miestu (26) stupňovito zväčšeného prierezu.

12. Zostava poistkových prvkov podľa nároku 8,vyznačujúca sa tým, že každá z poistkových prvkov (32) na prerušenie nízkeho prúdu zahrnuje prekrývajúcu vrstvu (34) s M efektom.

13. Zostava poistkových prvkov podľa nároku 12, vyznačujúca sa tým, že prekrývajúca vrstva (34) s M efektom je priľahlá k zoslabenej časti (36) na každom poistkovom prvku (32) na prerušenie nízkeho prúdu.

14. Celorozsahová poistka, vyznačujúca sa tým, že obsahuje: teleso (12), zahrnujúce prvý a druhý koniec protiľahlý k prvému koncu, prvú koncovú čiapočku (16), spojenú s prvým koncom telesa; druhú koncovú čiapočku (16) spojenú s druhým koncom telesa; zostavu poistkových prvkov, rozprestierajúcu sa medzi koncovými čiapočkami (16), pričom zostava poistkových prvkov zahrnuje izolujúcu kostru (20), majúcu prvý koniec a druhý koniec, viaceré poistkové prvky (32) na prerušenie nízkeho prúdu, prechádzajúce z prvého konca izolujúcej kostry (20) smerom k druhému koncu izolujúcej kostry (20), a viaceré poistkové prvky (44) na obmedzenie vysokého prúdu, prechádzajúce od uvedených poistkových prvkov (32), na prerušenie nízkeho prúdu, k druhému koncu izolujúcej kostry (20), pričom každý z poistkových prvkov (32) na prerušenie nízkeho prúdu zahrnuje zoslabenú časť, priľahlú k poistkovým prvkom (44) na obmedzenie vysokého prúdu.

15. Poistka podľa nároku 14, vyznačujúca sa tým, že zostava poistkových prvkov ďalej zahrnuje viaceré izolujúce objímky (38), pričom každá objímka (38) obklopuje každý z viacerých poistkových prvkov (32) na prerušenie nízkeho prúdu, pričom každá izolujúca objímka (38) zahrnuje prvý a druhý koniec protiľahlý k prvému koncu, pričom jeden z týchto koncov je umiestnený bližšie k zoslabenej časti (36) každého poistkového prvku (32) na prerušenie nízkeho prúdu.

16. Poistka podľa nároku 15, vyznačujúca sa tým, že izolujúca kostra (20) zahrnuje prvú časť, druhú časť a miesto (26) stupňovito zväčšeného prierezu medzi prvou a druhou časťou, pričom zosla bené časti (36) každého z poistkových prvkov (32) na prerušenie nízkeho prúdu sú priľahlé k miestu (26) stupňovito zväčšeného prierezu.

17. Poistka podľa nároku 14, vyznačujúca sa tým, že viaceré poistkové prvky (32) na prerušenie nízkeho prúdu sú navinuté okolo izolujúcej kostry (20).

18. Poistka podľa nároku 14, vyznačujúca sa tým, že viaceré poistkové prvky (32) na prerušenie nízkeho prúdu sú zapojené paralelne.

19. Poistka podľa nároku 14, vyznačujúca sa tým, že ďalej zahrnuje médium (18) na zhášanie oblúka, obklopujúce zostavu poistkových prvkov vnútri telesa (12).

20. Celorozsahová poistka, vyznačujúca sa tým, že obsahuje: teleso (12) majúce prvý koniec a druhý koniec protiľahlý k prvému koncu; prvú koncovú čiapočku (16) spojenú s prvým koncom telesa a druhú koncovú čiapočku (16), spojenú s druhým koncom telesa; viaceré poistkové prvky (32) na prerušenie nízkeho prúdu, spojených s jednou z viacerých, zahŕňajúcu prvú koncovú čiapočku (16) a druhú koncovú čiapočku a rozprestierajúce sa smerom k druhej z viacerých, zahŕňajúcu prvú koncovú čiapočku (16) a druhú koncovú čiapočku (16), pričom poistkové prvky (32) na prerušenie nízkeho prúdu sú zapojené navzájom paralelne, pričom každý z poistkových prvkov (32) na prerušenie nízkeho prúdu zahrnuje zoslabenú časť (36); a viaceré izolačné objímky (38), pričom každá z objímok zahŕňa jeden z poistkových prvkov (32) na prerušenie nízkeho prúdu, a zahrnuje protiľahlý prvý a druhý koniec, pričom zoslabená časť (36) každého z poistkových prvkov (32) na prerušenie nízkeho prúdu je priľahlá k jednému z množiny, zahŕňajúci prvý a druhý koniec izolujúcej objímky (38) na rozptýlenie ionizovaného plynu preč od koncových čiapočiek (16).