РАЗРЯДНИК ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ Российский патент 2005 года по МПК H01C7/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к разряднику для защиты от перенапряжений согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Уровень техники

Ограничительная часть п.1 формулы изобретения основывается на уровне технике, известном из DE 19545505 С1. В раскрытом там разряднике для защиты от перенапряжений установок низкого напряжения варистор находится с тепловым отключающим устройством из предохранительной ленты и теплового расцепителя с эвтектическим легкоплавким сплавом в теплопроводном соединении, за счет которого недопустимый нагрев варистора приводит к отсоединению теплового расцепителя и за счет усилия пружины включается указатель неисправности. При этом устойчивая к импульсам тока предохранительная лента с заданными местами разрушения расположена внутри корпуса предохранителя и расплавляется в случае отключения, при этом она разрушает средство крепления показателя неисправности внутри корпуса предохранителя. Расположенный вне корпуса предохранителя тепловой расцепитель состоит из плавкого проволочного элемента, средства для указания срабатывания предохранителя, который удерживает указатель неисправности в положении "нет указания", а при плавлении предохранительной ленты отсоединяется или расплавляется за счет короткого замыкания. Этот разрядник для защиты от перенапряжений является относительно сложным в изготовлении.

Сущность изобретения

Изобретение, как оно определено в п.1 формулы изобретения, решает задачу создания разрядника для защиты от перенапряжений, указанного в начале типа, который можно просто и экономично изготовлять и который, несмотря на это, отличается высокими рабочими свойствами.

В разряднике для защиты от перенапряжений согласно изобретению варистор имеет неметаллизированную активную часть, а также два прижимаемых к торцевым сторонам с образованием электрического контакта упругих контактных элемента, которые выполнены предпочтительно из графита. За счет этих мер обеспечивается хорошее прохождение тока при, по существу, равномерной плотности тока с активной части в создающие контактное давление жесткие контактные элементы, которые соединены электрически с токоподводами разрядника для защиты от перенапряжений. Даже если торцевые стороны активной части не являются полностью плоскими, а при некоторых обстоятельствах слегка вогнуты внутрь или наружу или наклонены относительно друг друга под небольшим углом, всегда обеспечивается безупречная работа.

Для некоторых вариантов выполнения разрядника для защиты от перенапряжений достаточно, если активная часть не пассивирована со стороны края.

Долговременная стабильность разрядника для защиты от перенапряжений обеспечивается, когда активная часть варистора пассивирована со стороны края, что может быть реализовано путем нанесения на край электрической изоляции из стекла или эпоксидного лака или надевания на край варистора резинового или силиконового кольца. Если пассивация имеет кольцо и это кольцо выполнено выше, чем активная часть, и/или если кольцо имеет ярко выраженный профиль, то его можно одновременно использовать для задания положения упруго выполненных контактных элементов.

Если разрядник для защиты от перенапряжений согласно изобретению содержит реализованный в виде плавкого соединения токопрерыватель и нагружаемое с предварительным натяжением при замкнутом токопрерывателе и видимое при разомкнутом токопрерывателе устройство для показания неисправности, то рекомендуется включить плавкое соединение в шайбообразный элемент токопрерывателя, прижимаемый с образованием контактного усилия к одному из обоих упругих контактных элементов варистора, поскольку при этом обеспечивается хороший перенос тепла с варистора на плавкое соединение и, тем самым, также хорошее срабатывание токопрерывателя.

Очень экономичное изготовление разрядника для защиты от перенапряжений согласно изобретению обеспечивается, когда корпус разрядника в основном выполнен осесимметричным и имеет две соединенные друг с другом с силовым замыканием с образованием контактного давления и предварительного натяжения части корпуса, в первой из которых выполнено отверстие для прохождения первого токоподвода и содержащей сигнальную поверхность части устройства указания неисправности, а во второй - отверстие для прохождения второго токоподвода. При изготовлении этого разрядника только предварительно изготовленные части, такие как токоведущая арматура или деталь, содержащая эту токоведущую арматуру, устройство указания неисправности и предварительно нагруженный токопрерыватель, один из упругих контактных элементов, активную часть, другой контактный элемент, в данном случае соединенный с этим контактным элементом передающий ток элемент и создающую контактное усилие пружину сжатия вставляют в выполненную, по существу, в виде трубки часть корпуса, и вставленные части с образованием контактного усилия фиксируют за счет защелкивания выполненной в виде колпачка части корпуса, содержащей вторую токоподводящую арматуру.

Поэтому выполненный таким образом разрядник для защиты от перенапряжений можно очень быстро и с помощью очень простых средств изготавливать, в частности, на месте.

Краткое описание чертежей

Ниже приводится подробное описание примеров выполнения изобретения со ссылками на чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - поперечный разрез разрядника для защиты от перенапряжений для установок низкого напряжения с токопрерывателем с точечным тепловым расцепителем; и

фиг.2 - расцепитель тока с кольцеобразным тепловым расцепителем для разрядника для защиты от перенапряжений согласно фиг.1.

Пути реализации изобретения

На фиг.1 и 2 одинаковые детали обозначены одинаковыми позициями. На фиг.1 показан поперечный разрез разрядника для защиты от перенапряжений, имеющего состоящий из двух частей, преимущественно, осесимметричный корпус из пластмассы, такой как механически упрочненный полиамид, предпочтительно, стабилизированный против фотоокисления. Хорошее упрочнение может быть обеспечено посредством наполнителя, предпочтительно, в виде стеклянных шариков. В выполненной преимущественно в виде трубки детали 2 корпуса сформировано углубление 18 для сцепления с защелкивающимся фиксирующим устройством 1а выполненной в виде изолирующего колпачка детали 1 корпуса, которая, с одной стороны, жестко соединена с металлическим токоподводом 16, а с другой стороны, посредством выполненного в виде кольца круглого сечения уплотнительного кольца герметично соединена с деталью 2 корпуса. Выполненный преимущественно в виде шайбы токопроводящий элемент 7 находится в электропроводящем соединении под давлением с токоподводом 16 посредством металлической, проводящей электрический ток пружины 4 сжатия. Пружина 4 сжатия оказывает на токопроводящий элемент 7 заданное усилие, равное, например, 200 Н; для короткого замыкания своей индуктивности она с наружной стороны шунтирована гибкими элементами 4а из оцинкованной меди.

Выполненная в виде внутреннего кольцевого выступа опора 19 в детали 2 корпуса обеспечивает краевое прилегание выполненного, преимущественно, в виде шайбы токопроводящего элемента 8 токопрерывателя, который через центральное точечное, соответственно, круглоцилиндрическое легкоплавкое соединение 15, предпочтительно серебряный припой, с предварительно заданной температурой плавления обычно в диапазоне температур 140-300°С, например 180°С, жестко соединен с выполненной в виде резьбового штифта 8а деталью токопрерывателя. Штифт 8а ввинчен в резьбовое отверстие 17а токоподвода 17 и тем самым соединен с ним электрически. Вместо этого резьбового контакта может быть предусмотрен также неподвижный, выполненный как единое целое, электрически проводящий контакт (не изображен). Внутри детали 2 корпуса между токопрерывателем и токоподводом 17 расположено электрически изолированное в виде тела вращения устройство 3 для показания неисправности с наружной сигнальной поверхностью 3а, предпочтительно с фосфоресцирующим и/или флюоресцирующим материалом, для обеспечения однозначного обнаружения неисправности даже при плохих условиях видимости. Это устройство для показания неисправности в рабочем состоянии разрядника для защиты от перенапряжений, с одной стороны, прилегает со стороны ободка одним фланцем к токопроводящему элементу 8 токопрерывателя; с другой стороны, оно прилегает через выполненное в виде кольца круглого сечения уплотнительное кольцо 10 водонепроницаемо к концевой детали 2 корпуса и к токоподводящему контакту 17. В углублении устройства 3 для показания неисправности расположена пружина 5 сжатия с меньшей силой сжатия, чем пружина 4 сжатия, например 50 Н. Эта пружина сжатия опирается с одной стороны на устройство 3 для показания неисправности и с другой стороны - на часть токопрерывателя 8.

Токопроводящий элемент 7 через рифленую поверхность и через выполненный преимущественно в виде графитовой шайбы упругий контактный элемент 11 находится в электрически хорошо проводящем прижимном соединении с торцевой поверхностью 12а, выполненной в виде шайбы активной части 12 варистора. Токопроводящий элемент 8 через рифленую поверхность и через выполненный также в виде графитовой шайбы упругий контактный элемент 13 находится в электрически хорошо проводящем прижимном соединении с торцевой поверхностью 12b активной части 12. При этом пружина 4 сжатия прижимает активную часть варистора через токопроводящий элемент 7 к опоре 19 на детали 2 корпуса. Рифленые контактные поверхности токопроводящих элементов 7, 8 обеспечивают равномерную передачу усилия на контактные элементы 11, 13 и хороший перенос тепла с активной части 12 на токопроводящий элемент 8 токопрерывателя. Токопроводящий элемент 7 в центре своей рифленой поверхности неподвижно соединен с упругим контактным элементом 11 с помощью капли 14 мгновенно действующего клея.

Состоящая предпочтительно из оксида металла, в частности на основе оксида цинка, активная часть 12 по своим торцевым поверхностях 12а, 12b не металлизирована. Со стороны края она покрыта диэлектрическим пассивирующим средством, таким как электрическая изоляция из стекла или стеклопластика, соответственно, кольцом 6, предпочтительно из диэлектрического эластомера, такого как, в частности, силикон. Кольцо 6 немного выше, чем активная часть 12 варистора, так что оно одновременно образует центрирующее средство для упругих контактных элементов 11, 13 и активной части 12.

В нормальном рабочем состоянии разрядник для защиты от перенапряжений является высокоомным. При опасных перенапряжениях, вызванных, например, атмосферными разрядами или процессами переключения, при увеличении электрического напряжения уменьшается сопротивление варистора и ограничивает его. Если температура варистора из-за перегрузки увеличивается и при этом достигает температуры плавления легкоплавкого соединения 15, то последнее открывается. В этом случае пружина 5 сжатия оказывает сжимающее действие на устройство 3 для показания неисправности вместе с токоподводящим контактом 17 в направлении стрелки 21 вправо, пока расположенный со стороны края фланец устройства 3 для показания неисправности, который перед этим прилегал к части токопрерывателя 8, не будет прилегать к опорной поверхности, соответственно, к опоре 20 детали 2 корпуса. За счет этого прерывается нежелательно большой ток через варистор, и сигнальная поверхность За устройства 3 становится видимой снаружи детали 2 корпуса (не изображена). Это прерывание тока приводит к длительному, заданному состоянию, в котором не могут возникать свободно качающиеся концы и последующие повреждения после прерывания. Разрядник для защиты от перенапряжений выполнен с возможностью установки в любом положении в подлежащую защите установку, при этом, по меньшей мере, один из обоих токоподводящих контактов 16, 17 должен быть присоединен гибко.

На фиг.2 показан токопроводящий элемент 8 токопрерывателя с расположенным в виде кольца вокруг его центра легкоплавким соединением 15а вместо выполненного в виде точки легкоплавкого соединения 15 согласно фиг.1. Снабженный этим легкоплавким соединением токопрерыватель имеет преимущество возможности точного регулирования тока прерывания, поскольку легкоплавкая зона соединения 15а не соединена непосредственно с действующим в качестве теплоотвода резьбовым штифтом 8а.

Понятно, что разрядник для защиты от перенапряжений может быть также снабжен несколькими варисторами 12 (не изображены). Их торцевые стороны 12а, 12b могут быть выполнены вместо плоскопараллельных, например, выпуклыми или вогнутыми (не изображены). Упругие контактные элементы 11, 13 и неметаллизированные торцевые поверхности 12а, 12b обеспечивают их соответствующее хорошее электрическое контактирование.

Перечень позиций

1, 2 - детали корпуса

1а - защелкивающееся фиксирующее устройство

3 - устройство для показания неисправности

3а - сигнальная поверхность

4, 5 - пружины сжатия

4а - элементы короткого замыкания

6 - кольцо

7, 8 - токопроводящие элементы

8а - резьбовой штифт

9, 10 - уплотнительные кольца

11, 13 - упругие контактные элементы

12 - активная часть

12а, 12b - торцевые поверхности

14 - капля

15, 15а - легкоплавкие соединения

16, 17 - токоподводы

17а - резьбовое отверстие

18 - углубление

19, 20 - опоры

21 - стрелка

Изобретение относится к области электротехники. Разрядник для защиты от перенапряжений имеет корпус, а также два выходящих из корпуса токоподвода и, по меньшей мере, один расположенный в корпусе разрядника шайбообразный варистор с двумя предусмотренными на торцевых поверхностях местами контактирования. Каждое из мест контактирования находится в электрически проводящем соединении с одним из обоих токоподводов. Варистор содержит неметаллизированную активную часть, а также два упругих контактных элемента, прижимаемых посредством жестких токопроводящих элементов к неметаллизированным торцевым поверхностям активной части с образованием электрического контакта. Торцевые поверхности могут быть не плоскопараллельными, а выпуклыми или вогнутыми или при желательном плоскопараллельном выполнении образовывать между собой небольшой угол. Технический результат заключается в том, что упругие контактные элементы и неметаллизированные торцевые поверхности обеспечивают хорошее контактирование даже при неполностью планарном расположении друг относительно друга или при наличии выпуклой или вогнутой кривизны. Кроме того, разрядник для защиты от перенапряжений можно изготовлять чрезвычайно экономичным образом, так как при изготовлении варистора допуски на геометрические размеры активной части могут быть большими. 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Разрядник для защиты от перенапряжений, содержащий корпус, два выходящих из корпуса разрядника токоподвода (16, 17), один расположенный в корпусе разрядника шайбообразный варистор с двумя торцевыми поверхностями (12а, 12b), и два токопроводящих элемента (7, 8), которые электрически контактируют соответственно с одной из двух торцевых поверхностей (12а, 12b) варистора и соответственно электропроводно соединены с одним из двух токоподводов (16, 17), причем токопроводящие элементы (7, 8) являются жесткими контактными элементами, создающими контактное давление, отличающийся тем, что варистор содержит неметаллизированную активную часть (12) с неметаллизированными торцевыми поверхностями (12а, 12b), а также два упругих контактных элемента (11, 13), которые посредством жестких токопроводящих элементов (7, 8) прижаты к неметаллизированным торцевым поверхностям (12а, 12b) активной части (12) с образованием электрического контакта и за счет этого обеспечено хорошее электрическое контактирование также у торцевых поверхностей (12а, 12b) с не полностью планарным расположением относительно друг друга или с вогнутой, или с выпуклой кривизной.2. Разрядник для защиты от перенапряжений по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один из двух контактных элементов (11, 13) является графитной шайбой.3. Разрядник для защиты от перенапряжений по любому п.1 или 2, отличающийся тем, что активная часть (12) варистора не пассивирована.4. Разрядник для защиты от перенапряжений по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что активная часть (12) варистора пассивирована со стороны края.5. Разрядник для защиты от перенапряжений по п.4, отличающийся тем, что активная часть (12) варистора со стороны ободка имеет кольцо (6).6. Разрядник для защиты от перенапряжений по п.5, отличающийся тем, что кольцо (6) выше, чем активная часть (12) варистора, так, что оно со стороны края образует ограничение для расположения контактных элементов (11, 13).7. Разрядник для защиты от перенапряжений по любому из п.5 или 6, отличающийся тем, что кольцо (6) выполнено из диэлектрического эластомера, в частности силикона.8. Разрядник для защиты от перенапряжений по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что в нем предусмотрены токопрерыватель, который расположен с электрическим соединением между одним первым (13) из двух контактных элементов (11, 13) и одним первым (17) из обоих токоподводов (16, 17) и выполнен в виде легкоплавкого соединения (15, 15а), и устройство (3) для показания неисправности, которое при закрытом токопрерывателе нагружено предварительным натяжением, а при открытом токопрерывателе становится видимым.9. Разрядник для защиты от перенапряжений по п.8, отличающийся тем, что легкоплавкое соединение (15, 15а) заделано в шайбообразном токопроводящем элементе (8) токопрерывателя, прижатого к первому контактному элементу (13) с образованием контактного усилия.10. Разрядник для защиты от перенапряжений по п.9, отличающийся тем, что шайбообразный токопроводящий элемент (8) рифленой поверхностью прижат к контактной поверхности контактного элемента (13).11. Разрядник для защиты от перенапряжений по любому из п.9 или 10, отличающийся тем, что легкоплавкое соединение (15, 15а) выполнено точечным или кольцеобразным.12. Разрядник для защиты от перенапряжений по любому из пп.9-11, отличающийся тем, что корпус разрядника выполнен преимущественно осесимметричным и имеет соединенные друг с другом с силовым замыканием с образованием контактного давления и предварительного натяжения детали (1, 2) корпуса, первая (2) из которых имеет отверстие для прохода первого токоподвода (17) и содержит сигнальную поверхность (3а) части устройства (3) для показания неисправности, а вторая (1) - отверстие для прохождения второго токоподвода (16).13. Разрядник для защиты от перенапряжений по п.12, отличающийся тем, что обе детали (1,2) корпуса защелкнуты друг с другом.14. Разрядник для защиты от перенапряжений по п.13, отличающийся тем, что предварительное натяжение создается посредством первой пружины (5) сжатия, установленной между шайбообразньм токоподводящим элементом (8) и устройством (3) для показания неисправности, а контактное усилие - посредством второй пружины (4) сжатия, воздействующей на второй контактный элемент (11).15. Разрядник для защиты от перенапряжений по п.14, отличающийся тем, что вторая пружина (4) сжатия шунтирована гибкими элементами (4а) короткого замыкания.16. Разрядник для защиты от перенапряжений по любому из пп.11-15, отличающийся тем, что корпус разрядника состоит из стабилизированного против фотоокисления, механически усиленного полиамида.