Elemento fusible varistor.

Un elemento fusible varistor, que comprende un varistor cilíndrico (1), cuya resistencia depende de la tensión, así como un fusible cilíndrico

(2), que se conectan eléctricamente entre sí en serie, en el que el mencionado varistor (1) consta de un primer y un segundo electrodo conductor de la electricidad (11, 12), que están separados uno de otro por medio de un cuerpo (10) del varistor que consta de un material que tiene una resistencia que depende de la tensión eléctrica, y en el que el mencionado fusible (2) consta de un cuerpo eléctricamente aislante (20), el mencionado cuerpo (20) aislante está equipado con el primer y segundo medios de contacto (21, 22) que constan de un material eléctricamente conductor y se ubican en las partes extremas (23, 24) de los mismos y se conectan eléctricamente entre sí por medio de un elemento (25) que se funde, que consta de material eléctricamente conductor y está equipado con una parte débil (25) que tiene una sección transversal predeterminada que se ajusta al propósito de fundir e interrumpir el contacto entre los mencionados medios de contacto (21, 22) cuando el fusible (2) se sobrecarga eléctricamente, en el que el fusible (2) comprende el mencionado cuerpo aislante (20), que es un cuerpo tubular redondo, y el varistor (1) que comprende el mencionado cuerpo (10) del varistor, que también es un cuerpo tubular redondo, se insertan uno dentro del otro de tal manera que el varistor (1) se coloca dentro de un pasaje longitudinal en el cuerpo aislante (20) del fusible (2), cuyo pasaje está lleno con material (26) de extinción del arco, y los medios de contacto eléctricamente conductores (21, 22) están en las partes extremas (23, 24) del mencionado cuerpo aislante (20), en el que el primer electrodo (11) en la superficie externa (14) del varistor (1) se interconecta eléctricamente con el primer medio de contacto (21) del fusible, mientras que el segundo medio de contacto (22) del mismo es a través del elemento (25) que se funde, interconectado eléctricamente con el segundo electrodo (12) del varistor (1), que está en la superficie interna (13) del cuerpo de varistor (10).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/SI2011/000030.

Solicitante: ETI ELEKTROELEMENT D.D.

Nacionalidad solicitante: Eslovenia.

Dirección: Obrezija 5 1411 Izlake ESLOVENIA.

Inventor/es: KOPRIVSEK,MITJA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > RESISTENCIAS > Resistencias fijas constituidas por una o varias... > H01C7/10 (sensibles a la tensión, p. ej. varistores)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > RESISTENCIAS > Resistencias fijas constituidas por una o varias... > H01C7/12 (Resistencias de protección contra sobretensiones; Pararrayos)

PDF original: ES-2530770_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Elemento fusible varistor La invención se refiere a un elemento fusible varistor, que comprende al menos un varistor y un elemento que se funde y se puede integrar en cada circuito eléctrico apropiado de CC o CA.

Según la Clasificación Internacional de Patentes, tales invenciones pertenecen a la electricidad, específicamente a los elementos eléctricos básicos, en particular a los componentes de protección contra sobretensiones sobre la base de varistores. Además, tal invención también puede pertenecer a las medidas de los circuitos de protección de emergencias, que se adaptan para interrumpir el circuito de forma automática, tan pronto como se producen desviaciones no deseadas con respecto a las condiciones de funcionamiento habituales y/o cuando se produce tensión transitoria.

La invención descansa sobre el problema de cómo disponer un elemento fusible varistor que comprende una combinación de un varistor y un elemento que se funde, que de una manera sencilla y cuando sea posible sin introducir piezas adicionales, componentes y cableados, mantendrá una protección eficaz contra sobretensiones a pesar de posibles variaciones de resistencia si/cuando éstas se produjesen.

En consecuencia, el propósito de la invención es crear tal fusible, el cual debería, en una carcasa única y uniforme comprender una parte de varistor, que debería ser capaz de proteger las instalaciones eléctricas contra impulsos de sobretensión y golpes de corriente, así como un fusible eléctrico, que debería ser capaz de transmitir el golpe de corriente debido al aumento de tensión e interrumpir el circuito en el caso del aumento de la corriente de forma permanente, lo que podría ocurrir debido a daños en la parte del varistor. Al mismo tiempo, tal elemento fusible que esté disponible en la forma de aparatos de protección comúnmente utilizados, en particular de fusibles eléctricos que se funden, y no debería exceder las dimensiones de los mismos.

Un fusible varistor es uno de los aparatos de protección, que están destinados a su integración en los circuitos eléctricos, en particular en semejantes circuitos en los que la probabilidad de generar tensión transitoria o de transición debida a la caída de rayos directa o indirecta en construcciones particulares o en sus alrededores es bastante alta. Tal elemento fusible varistor se puede utilizar tanto en instalaciones de CA como de CC, y también en instalaciones eléctricas utilizadas en la explotación de los recursos energéticos renovables, por ejemplo, en plantas de energía fotovoltaica.

La protección contra sobretensión, concretamente la protección contra impulsos de sobretensión de corta duración, es generalmente conocida por los expertos en la técnica y es una parte estándar en una secuencia de medidas de protección en instalaciones eléctricas de baja tensión. Concretamente, una resistencia que depende de la tensión, la llamada varistor, se utiliza generalmente para tales fines. Los varistores se fabrican normalmente en forma de placas que consiste en un material sinterizado especial, por ejemplo, de óxido de zinc (ZnO) . Gracias a sus propiedades, en circunstancias normales, la resistencia del mismo es muy alta. Cuando se expone a un impulso de sobretensión, por ejemplo, debido a la caída de un rayo, la resistencia de tal varistor se reduce esencialmente, y el golpe de la sobretensión no deseada se transmite a tierra. Tras eso, la resistencia aumenta de nuevo hacia el rango de los aislantes eléctricos.

Como es sabido, tras varios golpes de corriente sucesivos a través del varistor, pueden producirse problemas respecto al cambio de la resistencia del varistor. Por tal cambio, se pueden generar ciertas corrientes más bajas dentro de la resistencia incluso debidas a la tensión nominal. Tales corrientes conducen a un sobrecalentamiento de la resistencia, que se traducen en mayores daños en la resistencia, hasta que se vuelve completamente fuera de orden. De ahí que el varistor se conecte normalmente en serie con un interruptor térmico, que es capaz de funcionar de una manera tal, que debido a la alta temperatura en el cuerpo del varistor, la última se separa del circuito. Tal interruptor térmico se fabrica generalmente en forma de tira elástica, que se suelda en el cuerpo del varistor. Tan pronto como el cuerpo entonces se recalienta, debido a la corriente conducida por la tensión nominal, la soldadura se funde y a continuación el circuito se interrumpe por medio de tal interruptor. La principal deficiencia de tal interruptor es el arco, que puede ocurrir en tal interruptor y no se puede controlar mediante el interruptor, lo que puede ser muy peligroso en instalaciones fotovoltaicas (PV) . En tales casos puede producirse una explosión en el interruptor, por la cual una parte de la instalación se puede dañar o correr riesgo. La situación con las mencionadas instalaciones PV es problemática en particular, porque el arco paralelo no puede extinguirse hasta que el panel se expone a la luz. El mencionado problema no es solo hipotético, y los usuarios se han quejado de que en la actualidad, la protección contra sobretensiones disponible en las instalaciones PV está definitivamente vinculada con tales problemas.

Se conocen varios enfoques en el curso de la resolución de tales problemas en la técnica anterior. La primera posibilidad viene dada por el llamado fusible SRF (Fusible de sobretensión (Surge Rated Fuse) ) , que se conecta en serie al varistor y está simplemente tratando con la cuestión de esencialmente disminuir la resistencia, a través de la cual se puede producir un corto circuito a la tensión nominal. Sin embargo, el umbral de fusión de tal fusible SRF se debe pre-determinar a un nivel suficientemente alto, pues de lo contrario el fusible se fundiría siempre que se produjera el golpe de corriente. En consecuencia, el fusible se establece con respecto a cada valor kA del impulso, que todavía

puede conducirse a través de tal fusible SRF. La principal deficiencia de tal enfoque resulta en dos piezas separadas dentro de dos carcasas independientes, concretamente, un varistor dentro de su carcasa y el fusible SRF en serie en su carcasa o posición, que tienen que integrarse en la instalación. Este enfoque requiere entonces mucho más espacio y cableados, lo que no deseable.

Se describe un elemento fusible varistor en el documento FR 2 629 263 A1. Tal elemento fusible varistor comprende un varistor y un fusible cilíndrico.

Se describe otro enfoque en el documento WO2008/69870 (Ferraz Shawmut) . En este caso, el varistor se interconecta en serie con un interruptor térmico, que se interconecta en paralelo con un fusible. Se suelda una tira elástica del interruptor térmico en el varistor. Cuando debido a una temperatura demasiado alta del varistor se activa el interruptor, la corriente se redirige hacia el fusible, en el que el elemento fundible se funde entonces, y el arco se extingue junto con esto. Tal aparato consiste en tres piezas, lo que es una deficiencia principal, y por otra parte, se realizan sucesivamente dos procesos, en los que en la primera etapa la soldadura se funde en el contacto del interruptor, por lo cual se activa el interruptor, y en los que en la segunda etapa, el elemento que se funde dentro del fusible se debe fundir.

Todavía se describe un enfoque más en el documento WO2004/072992 en el que se prevé el varistor tubular, que sirve simultáneamente como una carcasa para un fusible que tiene un elemento que se funde. Sin embargo, cuando se produce la sobretensión, la carcasa de dicho fusible puede no sirve como una resistencia nunca más, ya que el varistor se vuelve conductor al menos durante un corto período de tiempo, de modo que el elemento que se funde de tal fusible es entonces incapaz de realizar correctamente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un elemento fusible varistor, que comprende un varistor cilíndrico (1) , cuya resistencia depende de la tensión, así como un fusible cilíndrico (2) , que se conectan eléctricamente entre sí en serie, en el que el mencionado 5 varistor (1) consta de un primer y un segundo electrodo conductor de la electricidad (11, 12) , que están separados uno de otro por medio de un cuerpo (10) del varistor que consta de un material que tiene una resistencia que depende de la tensión eléctrica, y en el que el mencionado fusible (2) consta de un cuerpo eléctricamente aislante (20) , el mencionado cuerpo (20) aislante está equipado con el primer y segundo medios de contacto (21, 22) que constan de un material eléctricamente conductor y se ubican en las partes extremas 10 (23, 24) de los mismos y se conectan eléctricamente entre sí por medio de un elemento (25) que se funde, que consta de material eléctricamente conductor y está equipado con una parte débil (25) que tiene una sección transversal predeterminada que se ajusta al propósito de fundir e interrumpir el contacto entre los mencionados medios de contacto (21, 22) cuando el fusible (2) se sobrecarga eléctricamente, en el que el fusible (2) comprende el mencionado cuerpo aislante (20) , que es un cuerpo tubular redondo, y el varistor (1) que comprende el mencionado cuerpo (10) del varistor, que también es un cuerpo tubular redondo, se insertan uno dentro del otro de tal manera que el varistor (1) se coloca dentro de un pasaje longitudinal en el cuerpo aislante (20) del fusible (2) , cuyo pasaje está lleno con material (26) de extinción del arco, y los medios de contacto eléctricamente conductores (21, 22) están en las partes extremas (23, 24) del mencionado cuerpo aislante (20) , en el que el primer electrodo (11) en la superficie externa (14) del varistor (1) se interconecta eléctricamente con el primer medio de contacto (21) del fusible, mientras que el segundo medio de contacto (22) del mismo es a través del elemento (25) que se funde, interconectado eléctricamente con el segundo electrodo (12) del varistor (1) , que está en la superficie interna (13) del cuerpo de varistor (10) .

2. El elemento fusible varistor, que comprende un varistor cilíndrico (1) , que tiene la resistencia que depende de la tensión, así como un fusible cilíndrico (2) , que se interconectan eléctricamente en serie, en el que el mencionado varistor (1) consta de un primer y un segundo electrodos eléctricamente conductores (11, 12) , que están separados entre sí por un cuerpo (10) del varistor que consta de un material que tiene una resistencia que depende de la tensión eléctrica, y en el que el mencionado fusible (2) consta de un cuerpo eléctricamente aislante (20) , que está equipado con medios de contacto primero y segundo eléctricamente conductores (21, 22) que se ubican en las partes extremas (23, 24) del mismo y se conectan eléctricamente entre sí por medio de un elemento (25) que se funde, el cual consta de material eléctricamente conductor y comprende una parte débil que tiene una sección transversal predeterminada que se ajusta a los efectos de fundir e interrumpir el contacto entre los mencionados medios de contacto (21, 22) cuando el fusible (2) se sobrecarga eléctricamente, en el que el fusible (2) que comprende el mencionado cuerpo aislante (20) , que es un cuerpo tubular redondo, y el varistor (1) que comprende el mencionado cuerpo (10) del varistor, que también es un cuerpo tubular redondo, se insertan uno dentro del otro, de modo que el fusible (2) se inserta dentro de un pasaje longitudinal en el cuerpo (10) tubular redondo del varistor, comprendiendo el mencionado varistor (1) el primer electrodo (11) colocado en la superficie externa (14) y al menos parcialmente en una de las superficies frontales (15, 16) del cuerpo (10) del varistor, mientras que el segundo electrodo (12) del varistor (1) se ubica en la superficie interna (13) de dicho cuerpo (10) del varistor, en el que el mencionado fusible (2) se expone al calor generado dentro del varistor (1) debido a la variación de la resistencia del mismo y comprende un pasaje longitudinal que se llena con un material (26) de extinción del arco, así como el elemento (25) que se funde que se extiende a lo largo del mencionado pasaje del fusible y por medio cuyo elemento (25) que se funde el primer y segundo medios de contacto (21, 22) dispuestos en las partes extremas (23, 24) del fusible (2) se conectan 45 entre sí indirectamente por medio de la soldadura (250) apropiada, y en el que el primer medio de contacto (22) del fusible (2) se dispone dentro del mencionado pasaje en el cuerpo (10) del varistor y se interconecta eléctricamente con el segundo electrodo (12) en la superficie interna (13) del cuerpo (10) del varistor, mientras que el segundo medio de contacto (21) se dispone fuera del pasaje del cuerpo (10) del varistor y se incluye en un circuito eléctrico junto con el primer electrodo (11 ) ubicado sobre la superficie externa (14) y una de las 50 superficies frontales (15, 16) del varistor (10) .

3. El elemento fusible varistor según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el elemento (25) que se funde comprende al menos una parte débil (25â?) que tiene una sección transversal predeterminada.

4. El elemento fusible varistor según la reivindicación 1, caracterizado por que el elemento (25) que se funde se conecta eléctricamente mediante la soldadura (250) al segundo electrodo (12) del varistor (1) , que se ubica sobre la superficie interna (13) del cuerpo (10) del varistor.

5. El elemento fusible varistor según la reivindicación 4, caracterizado por que la parte débil (25â?) del elemento 60 (25) que se funde se ubica adyacente a la soldadura.

6. El elemento fusible varistor según la reivindicación 5, caracterizado por que el segundo electrodo (12) del varistor (1) y el elemento (25) que se funde se interconectan ambos, es decir, se recubren con la soldadura (250) hasta que el último se funde. 65

7. El elemento fusible varistor según una de las reivindicaciones 3-6, caracterizado por que el elemento (25) que se funde se pretensa antes de recubrir el mismo mediante la soldadura (250) y tiene una tendencia a desviarse aparte del segundo electrodo (12) del varistor (1) .

8. El elemento fusible varistor según la reivindicación 2, caracterizado por que la temperatura de fusión de la soldadura (250) es inferior que las temperaturas de fusión de los materiales del elemento (25) que se funde y del segundo electrodo (12) del varistor (1) que cooperan con la soldadura.

9. El elemento fusible varistor según la reivindicación 2, caracterizado por que el material de la soldadura (250) se 10 define de tal manera que la resistencia del mismo se incrementa al aumentar la temperatura.

10. El elemento fusible varistor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el material (26) de extinción del arco, que está presente dentro del pasaje del fusible (2) , se constituye de sílice.