Dispositivo de protección contra sobretensiones con una construcción simplificada y una fiabilidad aumentada.

Dispositivo de protección (1) de una instalación eléctrica contra sobretensiones que incluye:



- una carcasa (2) que delimita en su seno un 5 alojamiento (3),

- un varistor (4) dispuesto dentro de dicho alojamiento (3) y que presenta, por una parte, un primer y unsegundo polo (9, 10) y, por otra parte, una primera y una segunda cara opuestas (5, 6) de las que emergenrespectivamente dichos primer y segundo polo (9, 10),

- un medio de mantenimiento en posición (17) del varistor (4) dentro de dicho alojamiento (3),

en el que dicho medio de mantenimiento (17) se extiende entre, por una parte, una primera extremidad (17A) cerca de lacual el medio de mantenimiento (17) se agrega a la carcasa (2) y,

por otra parte, una segunda extremidad (17B) cerca de la cual el medio de mantenimiento (17) se agrega a dichaprimera cara (5), dicho medio de mantenimiento (17) se extiende entre dichas extremidades (17A, 17B), sensiblementefuera del espacio (18) situado a la derecha de cada una de las primera y segunda caras (5, 6),caracterizado por el hecho de que el varistor (4) está suspendido en el alojamiento (3) por dicho medio demantenimiento (17).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07356027.

Solicitante: ABB FRANCE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 3 avenue du Canada, Immeuble Athos - Les Ulis 91978 Courtaboeuf Cedex FRANCIA.

Inventor/es: LAGNOUX,Alain,René,Robert.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01C7/12 ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01C RESISTENCIAS.H01C 7/00 Resistencias fijas constituidas por una o varias capas o revestimientos; Resistencias fijas constituidas de un material conductor en polvo o de un material semiconductor en polvo con o sin material aislante (constituidas de material pulverulento o granular H01C 8/00; resistencias con barrera de potencial o barrera de superficie, p. ej. resistencias de efecto de campo, H01L 29/00; dispositivos semiconductores sensibles a las radiaciones electromagnéticas o corpusculares, p. ej. células fotorresistentes, H01L 31/00; resistencia controladas por campo magneticos H01L 43/08; dispositivos de resistencia negativa de volumen H01L 47/00). › Resistencias de protección contra sobretensiones; Pararrayos.
  • H01T1/12 H01 […] › H01T ESPINTEROMETROS; LIMITADORES DE SOBRETENSION QUE UTILIZAN ESPINTEROMETROS; BUJIAS DE ENCENDIDO; DISPOSITIVOS DE EFECTO CORONA; PRODUCCION DE IONES PARA SER INTRODUCIDOS EN GASES EN ESTADO LIBRE (circuitos contra la sobretensión H02H). › H01T 1/00 Detalles de los espinterómetros. › Medios estructuralmente asociados con un espinterómetro para registrar su funcionamiento.
  • H01T1/14 H01T 1/00 […] › Medios estructuralmente asociados con un espinterómetro para protegerle contra la sobrecarga o para desconectarlo en caso de fallo (H01T 1/15, H01T 1/16, H01T 1/18 tienen prioridad; disposiciones del circuito protector de emergencia para espinterómetros de chispa H02H 7/24).

PDF original: ES-2399654_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo de protección contra sobretensiones con una construcción simplificada y una fiabilidad aumentada [0001] La presente invención se refiere al campo técnico general de la protección de equipos o de instalaciones eléctricas, tipo aparatos eléctricos, circuitos o redes de distribución, contra las perturbaciones de alimentación eléctrica.

La presente invención se refiere de forma más particular al campo técnico de los dispositivos de protección contra las perturbaciones de tensión, tales como sobretensiones, en particular las sobretensiones transitorias particularmente debidas a los rayos.

La presente invención se refiere a un dispositivo de protección de una instalación eléctrica contra sobretensiones tal y como se define en la reivindicación 1 que incluye:

- una carcasa que delimita en su seno un alojamiento,

- un varistor dispuesto dentro de dicho alojamiento y que presenta, por una parte, un primer y un segundo polo y, por otra parte, una primera y una segunda cara opuestas desde las que emergen respectivamente dichos primer y segundo polo,

- un medio de mantenimiento en posición del varistor dentro de dicho alojamiento.

La presente invención se refiere igualmente a un varistor tal y como se define en la reivindicación 16 que incluye:

- un primer y un segundo polo, el primer polo incluye una primera pata de conexión concebida para conectarse a un medio de desconexión,

- una primera y una segunda cara opuestas desde las que emergen respectivamente dichos primer y segundo polos,

- una pared lateral que se extiende entre la primera y la segunda cara, dicha pared lateral está inscrita en un cilindro ficticio cuya generatriz es la pared lateral.

La presente invención se refiere además a un proceso de fabricación de un dispositivo de protección de una instalación eléctrica contra sobretensiones tal y como se define en la reivindicación 19 que incluye:

- una etapa de fabricación o de suministro de una carcasa que delimita en su seno un alojamiento,

- una etapa de suministro o de fabricación de un varistor que presenta, por una parte, un primer y un segundo polo y, por otra parte, una primera y una segunda cara opuestas desde las que emergen respectivamente dichos primer y segundo polo, dicho varistor está concebido para situarse dentro de dicho alojamiento,

- una etapa de mantenimiento en posición del varistor dentro de dicho alojamiento.

Los dispositivos de protección de equipos eléctricos contra sobretensiones, en particular sobretensiones transitorias, particularmente debidas a los rayos, son bien conocidos.

Tales dispositivos, que a veces se denominan protectores contra sobretensiones o pararrayos, tienen por objetivo conducir a tierra las corrientes de defecto (particularmente las corrientes de rayos) y cortar las sobretensiones inducidas a niveles compatibles con la estabilidad de los equipos y materiales enlazados en sentido descendente de los dispositivos de protección. Para ello, estos dispositivos de protección suelen estar conectados entre la o las fases que alimentan el equipo que hay que proteger, por una parte, y la tierra, por otra parte.

Se conocen, en particular, los dispositivos de protección que utilizan, como componente de protección contra sobretensiones, al menos un varistor, es decir, un componente eléctrico cuyo valor de resistencia (o de impedancia) varía significativamente en función de la tensión aplicada en sus polos. Más precisamente, los varistores presentan una resistencia (o impedancia) muy elevada mientras la tensión en sus polos no alcance un valor umbral; más allá de este umbral, la impedancia cae fuertemente. Preferiblemente se utilizan los varistores de óxido metálico (o "MOV") . De este modo, en funcionamiento normal (es decir en ausencia de corriente de defecto tal como una corriente de sobretensión) , el varistor presenta una impedancia suficientemente elevada para no provocar un cortocircuito entre la fase que alimenta la instalación que hay que proteger y la tierra. Cuando se produce una sobretensión, por ejemplo debido a una corriente de defecto tal como una corriente de rayo, la resistencia (o impedancia) del varistor cae para permitir el flujo a tierra de la corriente de defecto. Cuando acaba el episodio de sobretensión, el varistor recobra automáticamente su impedancia elevada inicial. [0009] De este modo, en funcionamiento normal, es decir, en los niveles de tensión normales, la impedancia del varistor es suficientemente elevada para que la corriente que lo atraviesa para pasar a tierra, llamada corriente de pérdidas, sea insignificante (por ejemplo, de una intensidad inferior a un miliamperio) .

Sin embargo, el envejecimiento del varistor bajo tensión, que además se puede acelerar por choques de rayo, provoca una disminución gradual de esta impedancia y, por lo tanto, un aumento de la intensidad de la corriente de pérdidas. Este aumento de la corriente de pérdidas genera un calentamiento importante del varistor por el efecto Joule, calentamiento que contribuye a la disminución de la impedancia y, por lo tanto, al aumento de la intensidad de la corriente de pérdidas. Este fenómeno, llamado fuga térmica, tiene como consecuencia un aumento considerable de la temperatura de la superficie del varistor, que puede, por ejemplo, ser superior a 150°C. El calor liberado por el varistor al final de su vida útil se puede transmitir a los equipos y materiales cercanos, lo que puede inducir a graves riesgos de incendio y / o de cortocircuito.

Por esta razón, las normas internacionales que regulan la concepción de dispositivos de protección contra sobretensiones, tipo pararrayos, obligan a que los varistores montados en estos dispositivos estén equipados con un medio de desconexión térmico que desconecte el dispositivo de protección del equipo que hay que proteger cuando la temperatura del varistor supere una temperatura crítica predeterminada. Esta desconexión suele ir acompañada de una señal visual, obtenida con ayuda de un medio de visualización, que indica al usuario que el dispositivo de protección tiene que reemplazarse. En ciertos dispositivos de protección conocidos, la desconexión térmica se consigue, por ejemplo, por la fusión de una soldadura, lo que libera una lámina elástica cuyo gatillo abre el circuito eléctrico en el que está insertado el varistor del dispositivo de protección.

Los varistores conocidos utilizados habitualmente en la fabricación de pararrayos se presentan habitualmente en forma de componente sensiblemente paralelepípedo, con una primera y una segunda cara opuestas, espaciadas mutuamente por una distancia correspondiente al espesor del varistor y separadas por una pared lateral que se extiende a partir de la periferia de las caras, entre estas últimas.

Una primera y una segunda pata metálica emergen respectivamente de la primera y segunda cara. Dichas patas corresponden respectivamente al primer y segundo polo del varistor. Estas patas se conectan, por lo tanto, eléctricamente a la instalación que hay que proteger contra sobretensiones.

Los dispositivos conocidos comprenden habitualmente una carcasa que delimita en su seno un alojamiento en el que está dispuesto el (o los) varistor. La carcasa incluye, por una parte, una fachada frontal dispuesta sensiblemente en frente y separada de la primera cara del varistor y, por otra parte, una fachada dorsal contra la que se coloca el varistor, la segunda cara se apoya contra dicha fachada dorsal para mantener el varistor en posición dentro de la carcasa. La segunda pata, que emerge de la segunda cara, se conecta directamente a un segundo terminal de conexión que asegura la conexión eléctrica del dispositivo de protección en la instalación que hay que proteger. La primera pata, que emerge de la primera cara, está montada en serie con el medio de desconexión térmico (y, eventualmente, el medio de visualización que se le asocia) , el cual está conectado a su vez a un primer terminal de conexión.

Tales dispositivos, aunque habitualmente son satisfactorios, presentan un cierto número de inconvenientes.

En primer lugar, el hecho de que la segunda cara del varistor esté pegada a la fachada dorsal de la carcasa crea un puente térmico directo entre el varistor y la carcasa. De este modo, en caso de fuga térmica del varistor, el calor liberado por el varistor, antes de que sea desconectado por el medio de desconexión térmico, se transmite directamente a la carcasa, lo que incrementa el riesgo de daño, incluso de incendio.

Además, el varistor utilizado en un pararrayos se dimensiona específicamente, desde el punto de vista de sus características eléctricas, en función de las características... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de protección (1) de una instalación eléctrica contra sobretensiones que incluye:

- una carcasa (2) que delimita en su seno un alojamiento (3) ,

- un varistor (4) dispuesto dentro de dicho alojamiento (3) y que presenta, por una parte, un primer y un segundo polo (9, 10) y, por otra parte, una primera y una segunda cara opuestas (5, 6) de las que emergen respectivamente dichos primer y segundo polo (9, 10) ,

- un medio de mantenimiento en posición (17) del varistor (4) dentro de dicho alojamiento (3) ,

en el que dicho medio de mantenimiento (17) se extiende entre, por una parte, una primera extremidad (17A) cerca de la cual el medio de mantenimiento (17) se agrega a la carcasa (2) y, por otra parte, una segunda extremidad (17B) cerca de la cual el medio de mantenimiento (17) se agrega a dicha primera cara (5) , dicho medio de mantenimiento (17) se extiende entre dichas extremidades (17A, 17B) , sensiblemente fuera del espacio (18) situado a la derecha de cada una de las primera y segunda caras (5, 6) , caracterizado por el hecho de que el varistor (4) está suspendido en el alojamiento (3) por dicho medio de mantenimiento (17) .

2. Dispositivo (1) según la reivindicación 1, en el que el primer polo y el segundo polo (9, 10) del varistor (4) están concebidos para conectarse eléctricamente a la instalación eléctrica que se va a proteger sin la intervención de dicho medio de mantenimiento (17) .

3. Dispositivo (1) según la reivindicación 1 o 2 caracterizado por el hecho de que el varistor (4) incluye una pared lateral

(7) que se extiende entre la primera y la segunda cara (5, 6) , dicha pared lateral (7) está inscrita en un cilindro ficticio (8)

cuya generatriz es la pared lateral (7) , dicho medio de mantenimiento (17) sobresale desde dicho cilindro ficticio (8) hacia el exterior de este último.

4. Dispositivo (1) según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que el medio de mantenimiento (17) se extiende, al menos en parte, sensiblemente perpendicular a la pared lateral (7) . 30

5. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado por el hecho de que el medio de mantenimiento (17) se extiende, al menos en parte, sensiblemente en un plano tangente a la primera cara (5) .

6. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por el hecho de que el medio de mantenimiento 35 (17) está unido al primer polo (9) .

7. Dispositivo según la reivindicación 6 caracterizado por el hecho de que el medio de mantenimiento (17) forma parte del primer polo.

8. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado por el hecho de que el primer polo (9) incluye al menos una primera placa de conexión (9A) que se extiende contra la primera cara (5) , sensiblemente paralela a esta última, el medio de mantenimiento (17) incluye al menos una pata de soporte (21, 22) que se extiende desde dicha primera placa sensiblemente en el mismo plano que esta última.

9. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado por el hecho de que la carcasa (2) incluye un soporte (23) contra el que el medio de mantenimiento (17) se apoya cerca de su primera extremidad (17A) .

10. Dispositivo (1) según la reivindicación 9 caracterizado por el hecho de que la carcasa (2) incluye un medio de bloqueo (24) que se apoya contra el medio de mantenimiento (17) , de tal manera que el medio de mantenimiento se 50 interpone entre el soporte (23) y el medio de bloqueo (24) .

11. Dispositivo (1) según la reivindicación 10 caracterizado por el hecho de que la carcasa (2) incluye una media carcasa inferior (2A) y una media carcasa superior (2B) unidas para delimitar el alojamiento (3) , el soporte (23) es portado por la media carcasa inferior (2A) mientras que el medio de bloqueo (24) es portado por la media carcasa 55 superior (2B) .

12. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones 1 a 11 caracterizado por el hecho de que la carcasa (2) incluye una fachada superior (26) dispuesta en frente de la primera cara (5) y una fachada inferior (25) dispuesta en frente de la segunda cara (6) , el medio de mantenimiento (17) mantiene el varistor (4) separado de dichas fachadas inferior (25) y

superior (26) para conservar un espacio sensiblemente libre a la derecha (18) de dichas primera y segunda caras (5, 6) .

13. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones 1 a 12 caracterizado por el hecho de que éste comprende un medio de desconexión eléctrico (12) del varistor (4) , conectado al primer polo (9) .

14. Dispositivo (1) según la reivindicación 13 caracterizado por el hecho de que el varistor (4) incluye una primera pata de conexión (9B) conectada a dicho medio de desconexión eléctrico (12) , dicha primera pata de conexión (9B) se extiende sensiblemente a la derecha de la primera cara (5) .

15. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado por el hecho de que éste constituye un pararrayos.

16. Varistor (4) que incluye:

- un primer y un segundo polos (9, 10) , el primer polo (9) incluye una primera pata de conexión (9B) concebida para conectarse a un medio de desconexión (12) ,

- una primera y una segunda caras (5, 6) opuestas desde las que emergen respectivamente dichos primer y segundo polo (9, 10) ,

- una pared lateral (7) que se extiende entre la primera y el segunda cara (5, 6) , dicha pared lateral (7) estando 15 inscrita en un cilindro ficticio (8) cuya generatriz es la pared lateral (7) ,

- al menos una pata de soporte (21, 22) unida a la primera cara (5) y que sobresale desde dicho cilindro ficticio

(8) hacia el exterior de este último,

caracterizado por el hecho de que al menos una pata de soporte es distinta de dicha primera pata de conexión (9B) . 20

17. Varistor (4) según la reivindicación 16 caracterizado por el hecho de que la primera pata de conexión (9B) se extiende sensiblemente perpendicular a la primera cara (5) , mientras que la pata de soporte (21, 22) se extiende sensiblemente tangencial a la primera cara (5) .

18. Varistor (4) según la reivindicación 16 o 17 caracterizado por el hecho de que incluye dos patas de soporte (21, 22) conectadas a la primera cara (5) y que sobresalen desde dicho cilindro ficticio (8) hacia el exterior de este último, en sentidos respectivos opuestos.

19. Proceso de fabricación de un dispositivo de protección (1) de una instalación eléctrica contra sobretensiones que 30 incluye:

- una etapa de fabricación o de suministro de una carcasa que delimita en su seno un alojamiento (3) ,

- una etapa de suministro o de fabricación de un varistor (4) que presenta, por una parte, un primer y un segundo polos (9, 10) y, por otra parte, una primera y una segunda cara (5, 6) opuestas desde las que

emergen respectivamente dichos primer y segundo polos (9, 10) , dicho varistor (4) está concebido para colocarse dentro de dicho alojamiento (3) ,

- una etapa de mantenimiento en posición del varistor (4) dentro de dicho alojamiento (3) ,

en el que la etapa de mantenimiento en posición del varistor dentro del alojamiento (3) se efectúa con ayuda de un medio de mantenimiento (17) que se extiende entre al menos, por una parte, una primera extremidad (17A) cerca de la cual el medio de mantenimiento (17) está unido a la carcasa (2) y, por otra parte, una segunda extremidad (17B) cerca de la cual el medio de mantenimiento (17) está unido a dicha primera cara (5) , dicho medio de mantenimiento (17) se extiende, entre dichas extremidades (17A, 17B) , sensiblemente fuera del espacio (18) situado a la derecha de cada una de las caras primera y segunda (5, 6) ,

caracterizado por el hecho de que la etapa de mantenimiento en posición del varistor dentro del alojamiento (3) incluye el hecho de suspender el varistor (4) en el alojamiento (3) por dicho medio de mantenimiento (17) .

20. Procedimiento según la reivindicación 19 caracterizado por el hecho de que la etapa de fabricación o de suministro de la carcasa (2) incluye una primera subetapa en la que se fabrica o se proporciona una media carcasa inferior (2A)

que incluye un soporte (23) contra el que el medio de mantenimiento (17) está concebido para apoyarse cerca de su primera extremidad (17A) , la etapa de mantenimiento en posición incluye una primera subetapa en la que se dispone el varistor (4) con respecto a la media carcasa inferior (2A) de manera que el medio de mantenimiento (17) se apoye, hacia su primera extremidad (17A) , contra el soporte (23) .

21. Procedimiento según la reivindicación 20 caracterizado por el hecho de que la etapa de fabricación o de suministro de la carcasa (2) incluye una segunda subetapa en la que se fabrica o se proporciona una media carcasa superior (2B) que incluye un medio de bloqueo (24) concebido para apoyarse contra el medio de mantenimiento (17) , la etapa de mantenimiento en posición incluye una segunda subetapa en la que se lleva la media carcasa superior (2B) sobre la media carcasa inferior (2A) de manera que el medio de bloqueo (24) se apoye contra el medio de mantenimiento (17) ,

este último quedando, de este modo, interpuesto entre el soporte (23) y el medio de bloqueo (24) .


 

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