SK500052009U1

SK500052009U1 - Varistor overvoltage protection

Info

Publication number: SK500052009U1
Application number: SK500052009U
Authority: SK
Inventors: Jaromir Suchy
Original assignee: Saltek S R O
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2009-07-06
Also published as: SI22845A2; DE202009004427U1; CZ18902U1; SK5337Y1

Description

Oblasť technikyTechnical field

Technické riešenie sa týka varistorovej prepäťovej ochrany, ktorá je tvorená varistorom s účinným tepelným odpojovačom umiesteným v puzdre s úchytami, ktoré umožňujú ľahké, rýchle a presné osadenie varistora.The technical solution relates to a varistor overvoltage protection, which consists of a varistor with an effective thermal disconnector placed in a housing with clips that allow easy, fast and accurate mounting of the varistor.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Varistorové prepäťové ochrany musia byť podľa ustanovení európskych štandardov vybavené účinným tepelným odpojovačom, ktorý ich odpojí od napätia.Varistor overvoltage protections must be equipped with an effective thermal disconnector to disconnect them from the voltage in accordance with European standards.

Známe technické riešenie využíva ku konštrukcii tepelného odpojovača pružného pripojovaného kontaktu spojeného priletovaním nízko taviteľnou pájkou na vývod varistora. Silu k odpojeniu vytvára svojou pružnosťou tepelný odpojovač. Pri zmene parametrov varistora, napr. v dôsledku starnutia, začne varistorom pretekať nízky prúd, postupne dôjde k ohriatiu varistora nad eutektickú teplotu pájky, ktorá sa roztaví a pružný kontakt sa odpojí od vývodu varistora a odpojí ho od napätia. Iná situácia nastáva, keď je takýto odpojovač vystavený prechodu vysokého prúdu. Odpor varistora i odpojovača je pri tomto zaťažení rádovo rovnaký, čím v dôsledku prechodu vysokého prúdu dôjde k zahriatiu pružného pripojovacieho kontaktu a ten stratí svoje mechanické vlastnosti, najmä svoju pružnosť a nie je schopný vyvodiť potrebnú silu k odpojeniu od vývodu varistora. Limitovaný prierez pružného pripojovacieho kontaktu tiež vedie k tomu, že dôjde k jeho prerušeniu skôr, ako dôjde k zahriatiu spoja s varistorom, alebo pred odpojením prepäťovej ochrany predradeným ističom alebo poistkou.The known technical solution utilizes a flexible coupled contact connected by soldering by a low-melting solder to the varistor outlet for the construction of a thermal disconnector. The disconnect force creates a thermal disconnector by its flexibility. When changing varistor parameters, e.g. as a result of aging, a low current flows through the varistor, the varistor gradually heats up above the eutectic temperature of the solder, which melts and the resilient contact is disconnected from the varistor outlet and disconnected from the voltage. Another situation occurs when such a disconnector is exposed to a high current passage. The resistance of the varistor and the disconnector is of the same order of magnitude under this load, which causes the flexible connection contact to become hot due to the high current passage and loses its mechanical properties, in particular its elasticity, and is unable to exert the necessary force to disconnect from the varistor terminal. The limited cross-section of the flexible connection contact also causes it to break before the varistor connection heats up or before the surge protector is disconnected by the upstream circuit breaker or fuse.

Iné známe technické riešenie využíva ku konštrukcii tepelného odpojovača priemyslovo vyrábané tepelné poistky. Tieto súčiastky sú primárne určené pre ochranu zariadení pred účinkami tepla. Ich konštrukcia však nie je schopná znášať vysoké impulzné prúdy. Zaťaženie impulzným prúdom môže viesť k zvareniu odpojovaných kontaktov, čím tepelná poistka stratí svoju funkciu. U iných typov môže nastať explózia s následnou devastáciou mechanickej konštrukcie a možnosťou vzniku požiaru.Another known technical solution utilizes industrially produced thermal fuses to design the thermal disconnector. These components are primarily designed to protect equipment from the effects of heat. However, their design is not able to withstand high pulse currents. Impulse current loading can lead to welding of the disconnected contacts, whereby the thermal fuse loses its function. In other types, an explosion may occur with subsequent devastation of the mechanical structure and the possibility of fire.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Uvedené nedostatky odstraňuje varistorová prepäťová ochrana pre prepäťovú ochranu zariadenia podľa predkladaného riešenia. Varistor je tu osadený v puzdre, z ktorého sú vyvedené oba vývody varistora k chránenému zariadeniu, a toto puzdro je namontované na doske plošného spoja. Podstatou nového riešenia je, že na varistor dolieha pliesok, ktorý je na jednej strane vyvedený von z puzdra a tvorí prívod prúdu z chráneného zariadenia. Tento pliesok je elektricky a tepelne spojený s jedným koncom ohybného zlaneného vodiča, ktorého druhý koniec je ukončený pevnou časťou. Táto pevná časť je nízko taviteľnou pájkou spojená s kontaktom prepojeným s jedným vývodom varistora. Medzi pevnou časťou a puzdrom je umiestnená predpružená pružina.The above-mentioned drawbacks are overcome by a varistor overvoltage protection for the overvoltage protection of the device according to the present invention. Here, the varistor is mounted in a housing from which both the terminals of the varistor are led to the protected device, and the housing is mounted on a printed circuit board. The essence of the new solution is that the varistor is supported by a sheet, which on one side is led out of the housing and forms a power supply from the protected device. This sheet is electrically and thermally connected to one end of the flexible stranded conductor, the other end of which is terminated by a fixed portion. This fixed part is connected by a low-melting solder to a contact connected to one of the varistor terminals. Between the fixed part and the bushing there is a spring loaded.

Vo výhodnom prevedení je kontakt tvorený priamo jedným vývodom varistora.In a preferred embodiment, the contact is formed directly by one outlet of the varistor.

V jednom možnom prevedení je ako predpružená pružina použitá tlačná pružina, ktorá sa jedným koncom opiera o puzdro varistora a druhým koncom o pevnú časť obrátenú k puzdru.In one possible embodiment, a compression spring is used as a spring, which bears on one end on the housing of the varistor and on the other end on the fixed part facing the housing.

V inom možnom prevedení je ako predpružená pružina použitá tvarová pružina tvorená pružným drôtom kruhového alebo obdĺžnikového prierezu. Táto tvarová pružina je jedným koncom upevnená k pliesku alebo k puzdru a druhým koncom sa opiera o pevnú časť obrátenú k puzdru.In another possible embodiment, a shaped spring formed by a resilient wire of circular or rectangular cross-section is used as a spring. This shaped spring is fixed at one end to the plate or sleeve and at the other end bears on a fixed part facing the sleeve.

V ďalšom možnom prevedení je predpružená pružina tvorená skrutkovitou valcovou skrutkou pružinou. Táto valcová skrutná pružina je jedným koncom upevnená k pliesku alebo k puzdru a druhým koncom sa opiera o pevnú časť obrátenú k puzdru.In a further possible embodiment, the spring is formed by a helical cylindrical screw by a spring. This cylindrical coil spring is fixed at one end to the plate or sleeve and at the other end bears on a fixed part facing the sleeve.

Je výhodné, keď je na doske plošného spoja proti tej strane pevnej časti, ktorá je odvrátená od puzdra, umiestnený kontakt pre pripojenie k obvodu signalizácie poruchy.Advantageously, a contact is provided on the printed circuit board opposite that side of the fixed portion which faces away from the housing for connection to the fault signaling circuit.

Pevná časť zlaneného vodiča môže byť tvorená paketom (zlisovanie a zvarenie) vytvoreným na voľnom konci zlaneného vodiča.The solid part of the stranded conductor may be a packet (crimping and welding) formed at the free end of the stranded conductor.

V jednom možnom prevedení je puzdro vybavené úchytami, a to minimálne jedným pridržovacím úchytom, prvým zabezpečovacím úchytom pre zabezpečenie polohy jedného prívodu varistora, ktorý je týmto prvým zabezpečovacím úchytom pripevnený k doske plošného spoja, tvarovacím a pridržovacím úchytom, ktorým prechádza druhý prívod varistora a je podľa jeho bočnej steny ohnutý a ďalej prechádza druhým zabezpečovacím úchytom, ktorým je vyústený pre pripojenie k pevnej časti.In one embodiment, the housing is provided with at least one retaining retainer, a first securing retainer for securing the position of one varistor lead which is secured to the circuit board by the first securing retainer, a shaping and retaining fastener through which the second varistor lead passes. according to its side wall, it is bent and further passes through a second securing clip through which it is connected to the fixed part.

Vo väčšine aplikácií je puzdro varistorového zvodiča uzavreté vekom.In most applications, the varistor arrester housing is closed by a lid.

Nové konštrukčné usporiadanie umožňuje prenos výrazne väčších impulzných a skratových prúdov a zároveň zabezpečuje lepší tepelný prenos z tela varistora pomocou tvarovaného pliešku a s výhodou ďalšieho tepelného prenosu pomocou druhého prívodu varistora, takže pri prípadnom tepelnom preťažení tepelný odpojovač odpojuje v kratšom čase ako v súčasnosti jestvujúce riešenie. Ďalšou výhodou je, že varistor je umiestený v puzdre s úchytami, čo umožňuje ľahké, rýchle a presné osadenie varistora.The new design allows the transfer of significantly larger impulse and short-circuit currents while providing better thermal transfer from the varistor body by means of a molded sheath and preferably further thermal transfer via a second varistor supply, so that in case of thermal overload it disconnects the thermal disconnector in less time than the present solution. Another advantage is that the varistor is housed in a housing with grips, which allows for easy, fast and accurate mounting of the varistor.

Prehľad obrázkov na výkreseOverview of the figures in the drawing

Technické riešenie bude bližšie vysvetlené pomocou výkresu, kde na obr. 1 je schematicky zobrazený príklad varistora upevneného v puzdre s účinným tepelným odpojovačom. Na obr. 2 je znázornená funkcia odpojovača s kontaktom signalizácie, kedy odpojovač je vybavený tlačnou pružinou. Obr. 3a, 3b a 4a, 4b znázorňujú obdobne funkciu odpojovača s tým rozdielom, že v jednom prípade je teraz použitá tvarová pružina a v druhom skrutkovitá valcová skrutná pružina. Umiestnenie kompletnej zostavy na doske plošného spoja je uvedené na obr. 5.The technical solution will be explained in more detail by means of the drawing, where in FIG. 1 schematically shows an example of a varistor mounted in a housing with an effective thermal disconnector. In FIG. 2 shows the function of the disconnector with a signaling contact where the disconnector is equipped with a compression spring. Fig. 3a, 3b and 4a, 4b likewise illustrate the function of the disconnector, with the difference that in one case a form spring is now used and in the other a helical cylindrical coil spring. The location of the complete assembly on the circuit board is shown in FIG. 5th

Príklad technického riešeniaExample of technical solution

Jeden možný príklad prevedenia varistorovej prepäťovej ochrany pre prepäťovú ochranu zariadenia je uvedený na obr.1. Varistor 6 je tu uložený v puzdre 1, z ktorého sú vyvedené oba vývody 61 a 62 varistora 6 k chránenému zariadeniu. Toto puzdro 1 sa potom namontuje na dosku plošného spoja, čo nie je na výkrese naznačené. Na varistor 6 dosadá pliešok 8, ktorý môže byť ľubovoľného tvaru.One possible example of an embodiment of a varistor overvoltage protection for overvoltage protection of a device is shown in Fig. 1. The varistor 6 is housed in a housing 1 from which both the terminals 61 and 62 of the varistor 6 are led to the protected device. This housing 1 is then mounted on a printed circuit board, which is not indicated in the drawing. The varistor 6 is supported by a sheet 8, which can be of any shape.

Tento pliesok 8 je na jednej strane vyvedený von z puzdra 1 a tvorí prívod prúdu z chráneného zariadenia. Pliesok 8 je elektricky a tepelne spojený s jedným koncom ohybného zlaneného vodiča 9^ ktorého druhý koniec je ukončený pevnou časťou 12, ktorá je nízko taviteľnou pájkou spojená s kontaktom H prepojeným s varistorom 6. Medzi pevnou časťou 12 a puzdrom i je umiestnená predpružená pružina 10, ktorá je v tomto prípade tvorená tlačnou pružinou, ktorá sa jedným koncom opiera o puzdro 1_ varistora 6 a druhým koncom o pevnú časť 12 obrátenú k puzdru i. Kontakt 1J. je tu tvorený jedným vývodom 62 varistora 6.This sheet 8 is on one side led out of the housing 1 and forms a power supply from the protected device. The plate 8 is electrically and thermally coupled to one end of the flexible stranded conductor 9, the other end of which is terminated by a fixed portion 12, which is connected to a contact H connected to a varistor 6 by a low-fusible solder 6. Between the fixed portion 12 and the housing i In this case, it is formed by a compression spring which bears on one end on the housing 7 of the varistor 6 and on the other end on the fixed part 12 facing towards the housing 1. Contact 1J. there is formed by one outlet 62 of varistor 6.

Puzdro 1 je v uvedenom príklade vybavené štyrmi úchytmi. Je tu vytvorený pridržiavací úchyt 2, prvý zabezpečovací úchyt 3 pre zabezpečenie polohy jedného 61 prívodu varistora 6, ktorý je určený k pripojeniu k doske plošného spoja 14, tvarovacím a pridržiavacím úchytom 4, ktorým prechádza druhý prívod 62 varistora 6 a je podľa jeho bočnej steny ohnutý a ďalej prechádza druhým zabezpečovacím úchytom 5, ktorým je vyústený pre pripojenie k pevnej časti 12.The housing 1 is provided in the example with four grips. There is a retaining tab 2, a first securing tab 3 for securing the position of one of the varistor 6 inlet 61 to be connected to the printed circuit board 14, a forming and retaining tab 4 through which the second inlet 62 of the varistor 6 passes and is in accordance with its side wall. bent and further passes through a second securing clip 5 through which it terminates for connection to the fixed portion 12.

Na puzdro 1 dolieha tvarovaný pliesok 8, a na ktorý je pripevnený zlanený vodič 9 tak, aby bolo zabezpečené elektrické a tepelné prepojenie s tvarovaným plieskomA sleeve 8 is abutted on the housing 1 and onto which a stranded conductor 9 is attached so as to provide electrical and thermal interconnection with the sleeve

8. Na druhom konci zlaneného vodiča 9, ktorý má funkciu pohyblivého kontaktu, je vytvorená pevná časť 12 tvorená s výhodou paketom (zlisovanie a zvarenie). Na túto pevnú časť 12 pôsobí predpružená pružina 10. Zároveň je tento druhý koniec zlaneného vodiča 9 s vytvoreným pevným paketom (zlisovanie a zvarenie) pripájaný na kontakt H, ktorý môže byť tvorený jedným vývodom varistora 6 a druhý kontakt 7 môže slúžiť ako signalizačný kontakt prípadnej poruchy. Puzdro 1 je uzavreté vekom 13 a je namontované na plošnom spoji 14. Túto zostavu znázorňuje obr.5.8. At the other end of the stranded conductor 9, which has the function of a movable contact, there is formed a fixed part 12 preferably formed by a packet (compression and welding). At the same time, the second end of the stranded conductor 9 with the fixed packet (crimping and welding) is connected to the contact H, which can be formed by one outlet of the varistor 6 and the other contact 7 can serve as a signaling contact disorders. The housing 1 is closed by a lid 13 and mounted on a printed circuit 14. This assembly is shown in Fig. 5.

Varistorová prepäťová ochrana je tu tvorená varistorom uloženým v puzdre s úchytmi, ktoré umožňujú ľahké, rýchle a presné osadenie varistora 6. Varistor 6 je vybavený účinným tepelným odpojovačom, tvoreným tvarovaným plieskom 8 doliehajúcim na izolované telo varistora 6 a vytvárajúcim efekt tepelného mosta. Tento pliešok 8 zároveň slúži ako prívod pre pripojenie 6 k fázovému, alebo nulovému kontaktu zariadenia. Na tvarovaný pliešok 8 je elektricky vodivo pripevnený ohybný zlanený vodič 9, ktorý je na druhom konci ukončený pevnou časťou 12, s výhodou zvarenia elektricky alebo ultrazvukovo zlaneného vodiča, tzv. paketem tak, aby bolo možné jeho spojenie pripájaním nízko taviteľnou pájkou na vývod varistora a zároveň bolo možné pôsobenie sily prednapnutej pružiny 10. V prípade ohriatia varistora 6 a prekročení eutektické teploty pájky potom dôjde k rozpojeniu jedného vývodu 61 varistora 6 a pevnej časti tepelného odpojovača a k prípadnému prepnutiu na ďalší kontakt 7 určený k prípadnej signalizácii odpojenia varistora 6 a k indikácií, že pripojené zariadenie už nie je ochránené pred prepätím. Uvedenú funkciu znázorňuje obr.2.The varistor overvoltage protection is here comprised of a varistor housed in a housing with brackets that allow easy, quick and accurate mounting of the varistor 6. The varistor 6 is equipped with an efficient thermal disconnector formed by a shaped sheet 8 resting on the insulated body of the varistor 6 and creating a thermal bridge effect. This plate 8 also serves as a lead for connecting 6 to the phase or neutral contact of the device. An electrically conductive flexible conductor 9 is electrically conductively attached to the shaped plate 8, which is terminated at the other end by a fixed portion 12, preferably by welding of an electrically or ultrasonically conductor conductor, so-called. packet so that its connection is possible by connecting low-melting solder to the outlet of the varistor and at the same time it is possible to apply the force of the pre-tensioned spring 10. If the varistor 6 is heated and the eutectic temperature of the solder is exceeded, then one outlet 61 of the varistor 6 and the fixed part eventually switching to another contact 7 intended to eventually signal the disconnection of the varistor 6 and to indicate that the connected device is no longer protected against overvoltage. This function is shown in FIG.

Na obr. 3a a 3b je uvedený ďalší variant varistorového zvodiča prepätia s naznačením jeho funkcie, ktorá sa od popísaného riešenia líši iba tým, že ako predpružená pružina 10 je použitá tvarová pružina, ktorá je jedným koncom upevnená k pliesku 8 a druhým koncom sa opiera o pevnú časť 12 obrátenú k puzdru 1_. Túto tvarovú pružinu je možné taktiež upevniť jedným koncom k puzdruIn FIG. Figures 3a and 3b show another variant of the varistor surge arrester with indication of its function, which differs from the described solution only in that a spring is used as a pre-spring 10, which is fixed at one end to the plate 8 and supported at the other end 12 facing the housing 1. This shaped spring can also be fixed with one end to the housing

i. Analogicky je možné použiť ako predpruženú pružinu W skrutkovitú valcovú skrutnú pružinu, ktorá je tvorená pružným drôtom kruhového alebo obdĺžnikového prierezu, obr. 4a a 4b. Táto skrutkovitá valcová skrutná pružina môže byť jedným koncom opäť upevnená k pliesku 8 alebo k puzdru 1 a druhým koncom sa opiera o pevnú časť 12 obrátenú k puzdru 1.i. Analogously, a helical cylindrical coil spring, which is formed by a flexible wire of a circular or rectangular cross-section, can be used as a pre-spring W, FIG. 4a and 4b. This helical cylindrical coil spring may be fastened again to the plate 8 or to the sleeve 1 at one end, and on the other end it rests on a fixed part 12 facing the sleeve 1.

Priemyslová využiteľnosťIndustrial usability

Varistorová prepäťová ochrana podľa predkladaného riešenia je využiteľná na ochranu elektrických a elektronických zariadení pripojovaných k rozvodom nízkeho napätia pred účinkami pulzného prepätia. Konštrukcia varistorovej prepäťovej ochrany umožňuje ľahkú inštaláciu k domovým zásuvkám a iným prístrojom a tiež na doskách plošných spojov vstupných obvodov elektronických prístrojov za účelom ich ochrany pred pulzným prepätím.The varistor overvoltage protection according to the present invention is useful for protecting electrical and electronic devices connected to low voltage distribution lines from the effects of pulse overvoltage. The design of the varistor overvoltage protection allows easy installation to house sockets and other devices, as well as printed circuit boards of electronic device input circuits to protect them from pulse overvoltage.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

Varistor overvoltage protection for overvoltage protection of a device, wherein the varistor is mounted in a housing from which both the terminals of the varistor are led to the protected device, and the housing is mounted on a printed circuit board, characterized in that the varistor (6) bears (8), which on one side is led out of the housing (1) and constitutes a power supply from the protected device, and this sheet (8) is electrically and thermally connected to one end of the flexible stranded conductor (9), the other end of which a fixed part (12) which is connected by a low-melting solder to a contact (11) connected to one outlet (61) of the varistor (6) and wherein a biasing spring (10) is located between the fixed part (12) and the housing (1).

Varistor overvoltage protection according to claim 1, characterized in that the contact (11) is formed by one outlet (61) of the varistor (6).

Varistor overvoltage protection according to claim 1 or 2, characterized in that the spring (10) is a compression spring which bears on one end on the housing (1) of the varistor (6) and on the other end on the fixed part (12) facing the housing (1).

Varistor overvoltage protection according to claim 1 or 2, characterized in that the pre-spring (10) is a form spring and is formed by a flexible wire of circular or rectangular cross-section which is fixed at one end to the plate (8) or the housing (1). and the other end is supported on a fixed portion (12) facing the housing (1).

Varistor overvoltage protection according to claim 1 or 2, characterized in that the spring (10) is formed by a helical cylindrical coil spring, which is fixed at one end to the plate (8) or to the housing (1) and is supported by the other end. a fixed portion (12) facing the housing (1).

Varistor overvoltage protection according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a contact (7) for connection to the fault signaling circuit is arranged on the printed circuit board (14) opposite the housing (1) of the fixed part (12).

Varistor overvoltage protection according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the fixed part (12) is formed by a packet formed at the free end of the stranded conductor (9).

Varistor overvoltage protection according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the housing (1) is provided with at least one retaining bracket (2), a first securing bracket (3) for securing the position of one varistor supply (6). ), which is secured to the printed circuit board (14) by this first securing clip (3), by means of a shaping and holding clip (4) through which the second inlet of the varistor (6) passes and is bent according to its side wall. 5) through which it is connected to the fixed part (12).

Varistor overvoltage protection according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the housing (1) is closed by a lid (13).