DISPOSITIVO DE PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES.

Dispositivo de protección contra sobretensiones que comprende un primer electrodo (1),

un segundo electrodo (2), una distancia disruptiva de perforación formada entre ambos electrodos (1, 2) y una carcasa (3) que aloja los electrodos (1, 2), en donde, al encenderse la distancia disruptiva de perforación entre los dos electrodos (1, 2), se produce un arco voltaico (4) dentro de un espacio de descarga (5) que une los dos electrodos (1, 2), caracterizado porque el espacio de descarga (5) está configurado de tal manera que discurra al menos parcialmente en sentido transversal y/u opuesto a la dirección del campo eléctrico de una tensión de red aplicada para que el trayecto entre los dos electrodos (1, 2) que debe ser superado por el arco voltaico (4) al encenderse la distancia disruptiva de perforación presente una componente transversal al campo eléctrico E

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2004/013897.

Solicitante: PHOENIX CONTACT GMBH & CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: FLACHSMARKTSTRASSE 8-28 32825 BLOMBERG ALEMANIA.

Inventor/es: DURTH, RAINER, WETTER, MARTIN.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 7 de Diciembre de 2004.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01T4/12 ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.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 4/00 Limitadores de sobretensión utilizando espinterómetros (H01T 2/00 tiene prioridad; circuitos de protección contra sobretensiones utilizando espinterómetros H02H 9/06). › cerrados herméticamente.

Clasificación PCT:

  • H01T1/22 H01T […] › H01T 1/00 Detalles de los espinterómetros. › por la forma o la composición de los electrodos.
  • H01T4/12 H01T 4/00 […] › cerrados herméticamente.

Clasificación antigua:

  • H01T1/22 H01T 1/00 […] › por la forma o la composición de los electrodos.
  • H01T4/12 H01T 4/00 […] › cerrados herméticamente.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania.

PDF original: ES-2359828_T3.pdf

 

DISPOSITIVO DE PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES.
DISPOSITIVO DE PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES.
DISPOSITIVO DE PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES.

Fragmento de la descripción:

La invención concierne a un dispositivo de protección contra sobretensiones que comprende un primer electrodo, un segundo electrodo, una distancia disruptiva de perforación formada entre los dos electrodos y una carcasa de alojamiento de los electrodos, en donde, al encenderse la distancia disruptiva de perforación entre los dos electrodos, se produce un arco

voltaico dentro de un espacio de descarga que une los dos electrodos.

Los circuitos de medida, control, regulación y mando eléctricos, pero especialmente los circuitos electrónicos de esta clase, sobre todo también los equipos e instalaciones de telecomunicaciones, son sensibles frente a sobretensiones transitorias como las que pueden presentarse especialmente debido a descargas atmosféricas, pero también debido a manipulaciones de mando o cortocircuitos en redes de suministro de energía. Esta sensibilidad ha aumentado en la medida en que se emplean componentes electrónicos, especialmente transistores y tiristores; sobre todo, los circuitos de mando integrados crecientemente utilizados están amenazados en fuerte medida por sobretensiones transitorias.

Los circuitos eléctricos trabajan normalmente sin perturbaciones con la tensión especificada para ellos, la tensión nominal (en general la tensión  de la red). Esto no rige cuando se presentan sobretensiones. Como sobretensiones se consideran todas las tensiones que están por encima del límite de tolerancia superior de la tensión nominal. A éstas se suman sobre todo las sobretensiones transitorias que pueden presentarse debido a descargas atmosféricas, pero también debido a manipulaciones de mando o cortocircuitos en redes de suministro de energía, y que pueden acoplarse galvánica, inductiva o capacitivamente con circuitos eléctricos. Para proteger ahora los circuitos eléctricos o electrónicos, especialmente los circuitos electrónicos de medida, control, regulación y mando, sobre todo también equipos e instalaciones de telecomunicaciones, donde quiera que éstos se utilicen, contra sobretensiones transitorias, se han desarrollado dispositivos de protección contra sobretensiones y éstos son conocidos desde hace más de veinte años.

Un constituyente esencial de un dispositivo de protección contra sobretensiones de la clase aquí comentada es al menos una distancia disruptiva que reaccione a una sobretensión determinada, la tensión de reacción, y, por tanto, impida que en el circuito protegido por un dispositivo de protección contra sobretensiones se presenten sobretensiones que sean superiores a la tensión de reacción de la distancia disruptiva.

Se ha indicado al principio que el dispositivo de protección contra sobretensiones según la invención presenta dos electrodos y una distancia disruptiva de perforación formada entre los dos electrodos. En la práctica, tales distancias disruptivas de perforación se denominan frecuentemente también distancias disruptivas de perforación del aire, debiéndose entenderse también con distancia disruptiva de perforación en el marco de la invención una distancia disruptiva de perforación del aire. Sin embargo, se tiene aquí que, aparte de aire, puede estar presente también otro gas entre los electrodos. La zona del dispositivo de protección contra sobretensiones en la que se forma el arco voltaico al encenderse la distancia disruptiva deperforación se denomina seguidamente espacio de descarga. Éste es en general el espacio comprendido entre los dos electrodos.

Aparte de dispositivos de protección contra sobretensiones con una distancia disruptiva de perforación, existen también dispositivos de protección contra sobretensiones con una distancia disruptiva de salto de chispa en la que se presenta una descarga deslizante durante la reacción.

Los dispositivos de protección contra sobretensiones con una distancia disruptiva de perforación tienen frente a los dispositivos de protección contra sobretensiones con una distancia disruptiva de salto de chispa la ventaja de una mayor capacidad portante de corriente de choque, pero la desventaja de una tensión de reacción más alta – y también no particularmente constante -. Por este motivo, se han propuesto ya diferentes dispositivos de protección contra sobretensiones con una distancia disruptiva de perforación que han sido mejorados en lo que respecta a la tensión de reacción. En este caso, en la zona de los electrodos o de la distancia disruptiva de perforación operativa entre los electrodos se han materializado ayudas de encendido de diferentes maneras, por ejemplo de tal modo que se ha previsto entre los electrodos al menos una ayuda de encendido que desencadena una descarga deslizante y que penetra al menos parcialmente en la distancia disruptiva de perforación, está configurada a manera de puente y consiste en plástico (véanse, por ejemplo, los documentos DE 41 41 681 A1 o DE 44 02 615 A1).

Las ayudas de encendido anteriormente comentadas, previstas en los dispositivos de protección contra sobretensiones conocidos, pueden denominarse, por así decirlo, “ayudas de encendido pasivas”, llamándose “ayudas de encendido pasivas” porque no reaccionan ellas mismas “activamente”, sino que solo reaccionan por efecto de una sobretensión que se presente en los electrodos principales.

El documento EP 0 251 010 A1 revela un dispositivo de protección contra sobretensiones según el preámbulo de la reivindicación 1.

Se conoce también por el documento DE 198 03 636 A1 un dispositivo de protección contra sobretensiones que presenta dos electrodos, una distancia disruptiva de perforación operativa entre los dos electrodos y una ayuda de encendido. En este dispositivo de protección contra sobretensiones conocido la ayuda de encendido, al contrario que las ayudas de encendido anteriormente descritas que desencadenan una descarga deslizante, está configurada como “ayuda de encendido activa”, concretamente debido a que, aparte de los dos electrodos – denominados allí electrodos principales – están previstos todavía dos electrodos de encendido. Estos dos electrodos de encendido forman una segunda distancia disruptiva de perforación que sirve como distancia disruptiva de encendido. En este dispositivo de protección contra sobretensiones conocido se tiene que, además de la distancia disruptiva de encendido, pertenece también a la ayuda de encendido un circuito de encendido con este elemento de mando de encendido. Al aplicarse una sobretensión al dispositivo de protección contra sobretensiones conocido, el circuito de encendido con el elemento de mando de encendido proporciona una reacción de la distancia disruptiva de encendido. La distancia disruptiva de encendido o los dos electrodos de encendido están dispuestos con respecto a los dos electrodos principales de tal manera que, debido a que ha reaccionado la distancia disruptiva de encendido, reacciona la distancia disruptiva de perforación entre los dos electrodos principales, llamada distancia disruptiva principal. La reacción de la distancia disruptiva de encendido conduce a una ionización del aire presente en la distancia disruptiva de perforación, de modo que, después de la reacción de la distancia disruptiva de encendido, reacciona entonces también – de golpe – la distancia disruptiva de perforación entre los dos electrodos principales, o sea, la distancia disruptiva principal.

En las formas de realización conocidas anteriormente descritas de dispositivos de protección contra sobretensiones con ayudas de encendido se tiene que estas ayudas de encendido conducen a una tensión de reacción mejorada, concretamente más baja y más constante.

En dispositivos de protección contra sobretensiones de la clase comentada – con o sin empleo de una ayuda de encendido – se tiene que, al encenderse la distancia disruptiva de perforación, se origina por el arco voltaico producido una unión de baja impedancia entre los dos electrodos. A través de esta unión de baja impedancia circula primero – la corriente instantánea que se debe derivar. Sin embargo, al aplicarse la tensión de la red circula luego a través de esta unión de baja impedancia del dispositivo de protección contra sobretensiones una corriente secundaria de red no deseada, de modo que se aspira a extinguir el arco voltaico lo más rápidamente posible después de concluido el proceso de derivación. Una posibilidad para alcanzar este objetivo consiste en aumentar la longitud del arco voltaico y, por tanto, la tensión de dicho arco.

Una posibilidad de extinguir el arco voltaico después... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de protección contra sobretensiones que comprende un primer electrodo (1), un segundo electrodo (2), una distancia disruptiva de perforación formada entre ambos electrodos (1, 2) y una carcasa (3) que aloja los electrodos (1, 2), en donde, al encenderse la distancia disruptiva de perforación entre los dos electrodos (1, 2), se produce un arco voltaico (4) dentro de un espacio de descarga (5) que une los dos electrodos (1, 2), caracterizado porque el espacio de descarga (5) está configurado de tal manera que discurra al menos parcialmente en sentido transversal y/u opuesto a la dirección del campo eléctrico de una tensión de red aplicada para que el trayecto entre los dos electrodos (1, 2) que debe ser superado por el arco voltaico (4) al encenderse la distancia disruptiva de perforación presente una componente transversal al campo eléctrico E.

2. Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 1, caracterizado porque el espacio de descarga (5) presenta al menos tres zonas (7, 8, 9), de las que la primera zona (7) está unida con el primer electrodo (1), la segunda zona (8) está unida con el segundo electrodo (2) y la tercera zona (9) está unida, por un lado, con la primera zona

(7) y, por otro, con la segunda zona (8).

3. Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 2, caracterizado porque la tercera zona

(9) discurre sustancialmente en sentido perpendicular a la dirección del campo eléctrico de una tensión aplicada de la red.

4. Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 2, caracterizado porque la tercera zona

(9) discurre en sentido oblicuo a la dirección del campo eléctrico de una tensión aplicada de la red.

5. Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 2, caracterizado porque la tercera zona

(9) discurre parcialmente en sentido contrario a la dirección del campo eléctrico de una tensión aplicada de la red.

6. Dispositivo de protección contra sobretensiones según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el lado (10) del primer electrodo (1) que queda vuelto hacia el segundo electrodo (2) y el lado (11) del segundo electrodo (2) que queda vuelto hacia el primer electrodo (1) están cubiertos parcialmente con un material (12, 13) aislante o de alto ohmiaje, estando decaladas entre ellas la zona (14) del primer electrodo (1) no cubierta con el material (12) aislante o de alto ohmiaje y la zona (15) del segundo electrodo (2) no cubierta con el material (13) aislante o de alto ohmiaje.

7. Dispositivo de protección contra sobretensiones según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el lado (10) del primer electrodo (1) que queda vuelto hacia el segundo electrodo (2) y el lado (11) del segundo electrodo (2) que queda vuelto hacia el primer electrodo (1) están cubiertos parcialmente con un material aislante (12, 13), estando decaladas entre ellas la zona (14) del primer electrodo (1) no cubierta con el material aislante (12) y la zona (15) del segundo electrodo (2) no cubierta con el material aislante (13), y porque el lado del material aislante (12) que queda vuelto hacia el segundo electrodo (2) y el lado del material aislante (12) que queda vuelto hacia el primer electrodo (1) están cubiertos al menos parcialmente con un material (17, 18) de alto ohmiaje, estando unido el primer electrodo (1) de manera eléctricamente conductora con el material (17) de alto ohmiaje a cierta distancia de la zona (14) y estando unido el segundo electrodo (2) de manera eléctricamente conductora con el material (18) de alto ohmiaje a cierta distancia de la zona (15).

8. Dispositivo de protección contra sobretensiones según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque está prevista una ayuda de encendido activa.

9. Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 8, caracterizado porque está conectado a los dos electrodos (1, 2) el circuito en serie de un elemento de mando de tensión y un elemento de encendido, estando situada la tensión de reacción del elemento de mando de tensión por debajo de la tensión de reacción de la distancia disruptiva de perforación y circulando inicialmente una corriente de derivación por el elemento de encendido al reaccionar el elemento de mando de tensión.

10. Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 9, caracterizado porque está previsto como elemento de mando de tensión un varistor, un diodo supresor o un derivador de sobretensión lleno de gas.

11. Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque el elemento de encendido consiste en un plástico conductivo, en un material metálico o en una cerámica conductiva y está en contacto mecánico con el segundo electrodo (2).

12. Dispositivo de protección contra sobretensiones según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la carcasa (3) está configurada como una carcasa de presión metálica y presenta una carcasa aislante interior (16).


 

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