Elemento de protección contra sobretensiones.

Elemento de protección contra sobretensiones con una carcasa (2),

con al menos un componente (3) delimitación de sobretensiones que está dispuesto en la carcasa (2), con elementos de conexión para la conexióneléctrica del elemento de protección contra sobretensiones (1) en la trayectoria de la corriente o trayectoria de laseñal a proteger y con una representación de estado (5), que presenta un elemento de representación (4), para larepresentación del estado del elemento de protección contra sobretensiones (1), caracterizado por que está previstoun material endotérmico (6) activable térmicamente, que está tanto en contacto térmico con el componente (3) delimitación de sobretensiones como también en contacto mecánico con el elemento de representación (4) de larepresentación de estado (5), en el que en el caso de un calentamiento del componente (3) de limitación desobretensiones por encima de una temperatura mínima determinada, el elemento de representación (4) lleva a cabo,en virtud de la dilatación del material endotérmico (6) activable térmicamente, una modificación de la posición, cuyamagnitud es una medida para el calentamiento del componente (3) de limitación de sobretensiones.

Elemento de protección contra sobretensiones La invención se refiere a un elemento de protección contra sobretensiones con una carcasa, con al menos un componente de limitación de sobretensiones que está dispuesto en la carcasa, con elementos de conexión para la conexión eléctrica del elemento de protección contra sobretensiones en la trayectoria de la corriente o trayectoria de la señal a proteger y con una representación de estado, que presenta un elemento de representación, para la representación del estado del elemento de protección contra sobretensiones.

Los componentes de limitación de sobretensiones dispuestos en un elemento de protección contra sobretensiones, en particular varistores y distancias de la chispa, están sometidos a una degradación progresiva, es decir, a una modificación condicionada por envejecimiento de los parámetros de los componentes de limitación de sobretensiones. El proceso de degradación puede conducir en este caso en el transcurso del tiempo a un fallo del derivador de sobretensiones durante un proceso de derivación o también en condiciones de la red.

Los varistores “envejecen” tanto cuando existe tensión de funcionamiento como también cada vez que aparece un proceso de derivación. A medida que progresa la degradación se reduce en este caso en primer término la resistencia en el estado “no conductor” del varistor, de manera que se eleva la corriente de fugas aparecida, lo que conduce a un calentamiento del varistor. Este calentamiento del varistor se utiliza en los elementos de protección contra sobretensiones conocidos para disparar, a partir de una temperatura predeterminada, un mecanismo de separación, que separa eléctricamente el varistor de la trayectoria de la corriente o trayectoria de la señal a proteger.

A diferencia de los varistores, las distancias de la chispa “envejecen”, en general, solamente durante el proceso de derivación. El arco voltaico que aparece en el caso de derivación entre los electrodos de una distancia de la chispa conduce, por una parte, a un deterioro de los propios electrodos y, por otra parte, también a un deterioro de las partes de aislamiento que rodean los electrodos. En este caso, en general, no se conoce el estado de los componentes internos de una distancia de la chispa y solamente se puede calcular de forma muy limitada a través de mediciones dentro de determinados ciclos de prueba. No está previsto un mecanismo de separación, en general, en el caso de las distancias de la chispa, como en el caso de los varistores.

Se conoce a partir del documento DE 44 13 057 A1 un procedimiento para la detección de corrientes de rayo o de corriente impulso, en el que se dispone un soporte de datos premagnetizado en la proximidad espacial de un conductor a travesado por la corriente de rayo o la corriente de impulso, lo que conduce a una modificación de la magnetización del soporte de datos. La modificación de la magnetización del soporte de datos se puede detectar y evaluar entonces con la ayuda de un aparato lector, en el que debe insertarse el soporte de datos. Este procedimiento requiere, por una parte, una realización activa a través del personal correspondientemente instruido y, por otra parte, solamente se puede medir y evaluar la magnetización máxima aparecida en cada caso o bien la modificación de la magnetización, de manera que no se reconocen, por ejemplo, varios impulsos más pequeños delante o detrás de la corriente de impulso máxima. Por lo tanto, con este procedimiento solamente se puede calcular la intensidad máxima de la corriente de una corriente de rayo o corriente de impulso; sin embargo, no se puede derivar sin más a partir de ello una manifestación sobre el estado de un derivador.

Se conoce a partir del documento DE 20 2004 006 227 U1 un elemento de protección contra sobretensiones, en el que la supervisión del estado de un varistor se realiza de acuerdo con el principio de un conmutador de temperaturas, de manera que en el caso de un recalentamiento de varistor se separa una unión estañada prevista entre el varistor y un elemento de separación, lo que conduce a una separación eléctrica del varistor. Además, en el caso de la separación de la unión estañada se desplaza un elemento de plástico a través de la fuerza de recuperación de un muelle desde una primera posición hasta una segunda posición, en la que el elemento de separación configurado como lengüeta metálica elástica es separado a través del elemento de plástico térmica y eléctricamente desde el varistor, de manera que se extingue un arco voltaico eventualmente existente entre la lengüeta metálica y el punto de contacto del varistor. Puesto que el elemento de plástico presenta dos marcas de color dispuestas adyacentes entre sí, funciona adicionalmente como representación óptica de estado, con lo que se puede leer el estado del elemento de protección contra sobretensiones directamente en el lugar – funcional (verde) o separado (rojo) -.

El documento DE 10 2007 006 617 B3 publica un elemento de protección contra sobretensiones, con dos componentes de limitación de sobretensiones dispuestos en una carcasa, en el que los dos componentes de limitación de sobretensiones, en los que se puede tratar de dos discos de varistores, se separan individualmente en el caso de recalentamiento. A través de una representación óptica de estado, configurada como representación giratoria, se representa la separación de una o de ambas uniones estañadas. A través de la representación óptica de estado se pueden representar de esta manera los tres estados diferentes – ambos varistores funcionales, un varistor no funcional ya y separado, ambos varistores no funcionales ya -. Sin embargo, también en este elemento de protección contra sobretensiones, a través de la representación óptica de estado, se representa solamente si uno o ambos varistores están funcionales o no. En los elementos de protección contra sobretensiones conocidos no está

prevista una representación más amplia de un varistor todavía funcional.

Por lo tanto, la presente invención tiene el cometido de proporcionar un elemento de protección contra sobretensiones descrito al principio, que permite de una manera lo más sencilla posible una manifestación o bien una deducción del estado del elemento de protección contra sobretensiones.

Este cometido se soluciona en el elemento de protección contra sobretensiones descrito al principio porque está previsto un material endotérmico activable térmicamente, que está tanto en contacto térmico con el componente de limitación de sobretensiones como también en contacto mecánico con el elemento de representación de la representación de estado, en el que en el caso de un calentamiento del componente de limitación de sobretensiones por encima de una temperatura mínima determinada, el elemento de representación lleva a cabo, en virtud de la dilatación del material endotérmico activable térmicamente, una modificación de la posición, cuya magnitud es una medida para el calentamiento del componente de limitación de sobretensiones.

La invención se basa en el reconocimiento de que para un componente de limitación de sobretensiones se puede determinar o establecer una energía máxima, que puede o bien debe transformar el componente durante su vida útil, sin que se produzca una modificación crítica de los parámetros nominales del componente. Si se ha transformado esta energía máxima, entonces se pueden perjudicar parámetros típicos del elemento de protección contra sobretensiones, por ejemplo la resistencia máxima al impulso, el comportamiento de corriente de fugas o el comportamiento de corriente sucesiva de la red, de manera que debería sustituirse el elemento de protección contra sobretensiones. Además, la invención se basa en el reconocimiento de que una conversión de energía en el componente de limitación de sobretensiones conduce siempre a un calentamiento del componente, de manera que el calentamiento representa una medida directa para la conversión interna de energía. A partir de un umbral de temperatura específico del componente, el calentamiento que aparece, por ejemplo, durante la derivación de una corriente de impulso, representa una medida proporcional para la degradación del componente de limitación de sobretensiones.

En el caso del elemento de protección contra sobretensiones de acuerdo con la invención, el calor derivado desde el componente de limitación de sobretensiones en virtud de la energía transformada se utiliza para la activación de un proceso endotérmico químico o físico. El material endotérmico activable térmicamente, que está dispuesto en contacto térmico con el componente de limitación... [Seguir leyendo]

1. Elemento de protección contra sobretensiones con una carcasa (2) , con al menos un componente (3) de limitación de sobretensiones que está dispuesto en la carcasa (2) , con elementos de conexión para la conexión eléctrica del elemento de protección contra sobretensiones (1) en la trayectoria de la corriente o trayectoria de la señal a proteger y con una representación de estado (5) , que presenta un elemento de representación (4) , para la representación del estado del elemento de protección contra sobretensiones (1) , caracterizado por que está previsto un material endotérmico (6) activable térmicamente, que está tanto en contacto térmico con el componente (3) de limitación de sobretensiones como también en contacto mecánico con el elemento de representación (4) de la representación de estado (5) , en el que en el caso de un calentamiento del componente (3) de limitación de sobretensiones por encima de una temperatura mínima determinada, el elemento de representación (4) lleva a cabo, en virtud de la dilatación del material endotérmico (6) activable térmicamente, una modificación de la posición, cuya magnitud es una medida para el calentamiento del componente (3) de limitación de sobretensiones.

2. Elemento de protección contra sobretensiones de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el material endotérmico (6) activable térmicamente está configurado de tal manera que la dilatación del material (6) , realizada en virtud de un calentamiento del componente (3) que limita las sobretensiones por encima de una temperatura mínima determinada es irreversible.

3. Elemento de protección contra sobretensiones de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que la cantidad, la disposición y la naturaleza del material endotérmico (6) activable térmicamente están seleccionadas de tal forma que el material (6) alcanza su dilatación máxima cuando el componente (3) que limita las sobretensiones, ha transformado la cantidad de energía, que puede transformar como máximo el componente (3) que limita las sobretensiones a lo largo de su duración de vida.

4. Elemento de protección contra sobretensiones de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el material endotérmico (6) activable térmicamente es un material intumescente.

5. Elemento de protección contra sobretensiones de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que el material intumescente está compuesto de un plástico que se funde a baja temperatura y de un agente propulsor, de manera que el plástico es líquido o viscoso ya a una temperatura por debajo de la temperatura de expansión del agente propulsor.

6. Elemento de protección contra sobretensiones de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que entre el material endotérmico (6) activable térmicamente y el elemento de representación (4) de la representación de estado (5) está dispuesto un elemento de activación (7) en forma de barra, que está conectado en uno de sus extremos (8) con el elemento de representación (4) de la representación de estado (5) y en su otro extremo (9) está conectado con un pistón (10) , en el que el material endotérmico (6) activable térmicamente está dispuesto en una carcasa (11) , en la que están dispuestos de forma desplazable también el pistón (10) y una parte del elemento de activación (7) .

7. Elemento de protección contra sobretensiones de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que dentro de la carcasa (11) está dispuesto un elemento de resorte (12) , cuya fuerza de resorte se opone a la fuerza de presión, que actúa durante la dilatación del material endotérmico (6) activable térmicamente.

8. Elemento de protección contra sobretensiones de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7, caracterizado por que dentro de la carcasa (11) está dispuesto al menos un elemento termoconductor (14) y está conectado con la carcasa

(11) para la conducción de calor de tal manera que el elemento termoconductor (14) está en contacto térmico con el material endotérmico (6) activable térmicamente, en el que con preferencia la longitud del elemento termoconductor

(14) es mayor que la extensión correspondiente del material endotérmico (6) activable térmicamente en el estado no dilatado.

9. Elemento de protección contra sobretensiones de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que un elemento calefactor activo, en particular un conductor frío, está en contacto térmico con el material endotérmico (6) activable térmicamente, en particular está incrustado en el material (6) , de tal manera que el elemento calefactor activo está conectado en serie con el componente (3) de limitación de sobretensiones.

10. Elemento de protección contra sobretensiones de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que el material endotérmico (6) activable térmicamente está rodeado por una envoltura dilatable (15) .

11. Elemento de protección contra sobretensiones de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que el elemento de representación (4) colabora tanto con una instalación de representación óptica (17) , en particular una escala de representación, como también con una instalación de representación eléctrica (18) , en particular un potenciómetro de corredera.

12. Elemento de protección contra sobretensiones de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que al elemento de representación (4) está asociada una instalación para la digitalización de la modificación de la posición del elemento de representación (4) , en particular un transmisor incremental.

13. Elemento de protección contra sobretensiones de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que cuando el material endotérmico (6) activable térmicamente ha alcanzado su dilatación máxima, se activa un conmutador (19) , con lo que se activa una representación adicional, que representa eléctrica, óptica y/o acústicamente el final de la duración de vida útil del componente (3) de limitación de sobretensiones.