Dispositivo de protección conta sobretensión que incluye una plaqueta de material de varistor y un miembro fundible que conecta en puente la plaqueta de material de varistor en caso de sobrecarga térmica.

Un dispositivo de protección contra sobretensión (100; 200) que comprende:



a) primeros y segundos miembros de electrodo eléctricamente conductores (122, 130; 220, 230);

b) un miembro de varistor (110; 210) formado de un material de varistor y conectado eléctricamente con cada uno delos primeros y segundos miembros de electrodo (122, 130; 220, 230);

caracterizado porque comprendeadicionalmente

c) un miembro fundible, eléctricamente conductor (180; 180A, 180B; 280; 381; 481), en donde el miembro fundible(180; 180A, 180B; 280; 381; 481) es sensible al calor en el dispositivo (100; 200) para fundir y formar una ruta deflujo de corriente entre los primeros y segundos miembros de electrodo (122, 130; 220, 230) a través del miembrofundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E06255633.

Solicitante: RAYCAP CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Grecia.

Dirección: TELOU & PETROUTSOU 14 MAROUSSI, 15124 ATHENS GRECIA.

Inventor/es: KAMEL, SHERIF, I., POLITIS,ZAFIRIS, SAMARAS,KONSTANTINOS.

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.

PDF original: ES-2400499_T3.pdf

 

Dispositivo de protección conta sobretensión que incluye una plaqueta de material de varistor y un miembro fundible que conecta en puente la plaqueta de material de varistor en caso de sobrecarga térmica.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo de protección contra sobretensión que incluye una plaqueta de material de varistor y un miembro fundible que conecta en puente la plaqueta de material de varistor en caso de sobrecarga térmica.

Campo de la Invención La presente invención se relaciona con un dispositivo de protección contra sobretensión y un método para proporcionar protección contra sobretensión.

Antecedentes de la Invención Frecuentemente, se aplica excesiva tensión a través de líneas de servicio que suministran energía a residencias e instalaciones comerciales e institucionales. Dicho exceso de tensión o picos de tensión pueden resultar por ejemplo de la caída de rayos. La sobretensión es de preocupación particular en los centros de distribución de telecomunicaciones, hospitales y otras instalaciones donde el daño del equipo provocado por sobretensión y el tiempo de inactividad resultante puede ser muy costoso.

Normalmente, se utilizan uno o más varistores (es decir, resistores dependientes de tensión) para proteger una instalación de sobretensiones. De manera general, el varistor se conecta directamente a través de una entrada CA y en paralelo con el circuito protegido. El varistor tiene una tensión de fijación característica de tal manera que, responde a un aumento de tensión más allá de una tensión prescrita, el varistor forma una ruta de derivación de baja resistencia para la corriente de sobretensión que reduce el potencial de daño a los componentes sensibles. Normalmente, se puede proporcionar un fusible en línea en el circuito protector y este fusible en línea puede estar fundido o debilitado por la corriente de irrupción o la falla del elemento de varistor.

Se han construido varistores de acuerdo con diversos diseños para diferentes aplicaciones. Para aplicaciones de trabajo pesado (por ejemplo, la capacidad de corriente de irrupción en el rango de aproximadamente 60 a 200 kA) tal como protección de instalaciones de telecomunicaciones, se emplean habitualmente varistores de bloque. Un varistor de bloque normalmente incluye un elemento de varistor en forma de disco colocado en una carcasa plástica. El disco de varistor se forma al fundir por presión un material de óxido de metal, tal como óxido de zinc, u otro material adecuado tal como carburo de silicio. El cobre u otro material eléctricamente conductor, se pulveriza por fuego sobre las superficies opuestas del disco. Los electrodos en forma de anillo se unen a las superficies opuestas recubiertas y el montaje de disco y electrodo se encierra dentro de la carcasa plástica. Ejemplos de dichos varistores de bloque incluyen el Producto No. SIOVB860K250, disponible de Siemens Matsushita Components GmbH & Co. KG y el Producto No. V271BA60, disponible de Harris Corporation.

Otro diseño de varistor incluye un disco de varistor de alta energía alojado en una caja de diodo de disco. La caja de diodo tiene placas de electrodo opuestas y el disco de varistor se posiciona entre ellas. Uno o ambos de los electrodos incluyen un miembro de resorte dispuesto entre la placa de electrodo y el disco de varistor para sostener el disco de varistor en la placa. El miembro o miembros de resorte proporcionan solo una relativamente pequeña área de contacto con el disco de varistor.

Otro tipo de dispositivo de protección contra sobretensión que emplea una plaqueta de varistor es el módulo de protección de impulso disponible de Raycap Corporation of Greece, que puede formar parte del sistema de supresión de sobretensión transitorio de Rayvoss™.

Los documentos US 4 085 397 y US 3 813 577 muestran en combinación con aberturas de chispas, miembros fundibles que eliminan por cortocircuito dos miembros de electrodo, cuando se funden, el documento DE 19823446 muestra un dispositivo de protección contra sobretensión que comprende un varistor y una abertura de chispa. La fusión de una tapa fusible en cada uno de los electrodos del varistor activa un mecanismo de cortocircuito mecánico.

Resumen de la Invención La presente invención se dirige a un dispositivo de protección contra sobretensión que puede proporcionar un número de ventajas de seguridad, durabilidad y condiciones de sobretensión de vida con manipulación consistentemente extrema, repetida y/o final.

De acuerdo con la presente invención que se define por las reivindicaciones 1 y 31, el dispositivo de protección contra sobretensión incluye primeros y segundos miembros de electrodo eléctricamente conductores, un miembro de varistor formado de un material de varistor y conectado eléctricamente con cada uno de los primeros y segundos miembros de electrodo, y un miembro fundible, eléctricamente conductor. El miembro fundible es sensible al calor en el dispositivo para fundir y forma una ruta de flujo de corriente entre los primeros y segundos miembros de electrodo a través del miembro fundible.

De acuerdo con algunas realizaciones, la ruta de flujo de corriente formada por el miembro fundible se extiende completamente desde el primer miembro de electrodo hasta al segundo miembro de electrodo con el miembro fundible enganchando cada uno de los primeros y segundos miembros de electrodo.

El miembro fundible se puede formar de metal. De acuerdo con algunas realizaciones, el miembro fundible tiene un punto de fusión en el rango de aproximadamente 110 a 160° C.

De acuerdo con algunas realizaciones, el primer miembro de electrodo incluye una carcasa que define una cámara y el miembro fundible y por lo menos una porción del segundo miembro de electrodo se disponen en la cámara. De acuerdo con algunas realizaciones, el miembro fundible se monta sobre la porción del segundo miembro de electrodo en la cámara.

De acuerdo con algunas realizaciones, un miembro de refuerzo eléctricamente conductor se dispone en la cámara entre los primeros y segundos miembros de electrodo, el miembro de refuerzo se forma de un material que tiene un más alto punto de fusión que el material de la carcasa, y el miembro de refuerzo se posiciona para recibir arcos eléctricos desde el segundo miembro de electrodo. La cámara se puede sellar. De acuerdo con algunas realizaciones, un miembro eléctricamente aislante se dispone en la cámara y se interpone entre los primeros y segundos miembros de electrodo.

De acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención, un dispositivo de protección contra sobretensión incluye un miembro de varistor formado de un material de varistor y un miembro fundible, eléctricamente conductor. El dispositivo se adapta para dirigir una corriente a través del miembro de varistor sensible a un evento de sobretensión. El miembro fundible es sensible al calor en el dispositivo para fundir y forma una nueva ruta de flujo de corriente en el dispositivo para inhibir por lo menos algo del calentamiento inducido eléctricamente del dispositivo. De acuerdo con algunas realizaciones, la nueva ruta de flujo de corriente dirige la corriente lejos del miembro de varistor.

La reivindicación 31 define un método para proporcionar protección contra sobretensión que incluye proporcionar un dispositivo de protección contra sobretensión que incluye primeros y segundos miembros de electrodo eléctricamente conductores, un miembro de varistor formado de un material de varistor y conectado eléctricamente con cada uno de los primeros y segundos miembros de electrodo, y un miembro fundible, eléctricamente conductor. El método incluye adicionalmente, sensibilidad al calor en el dispositivo, fundir el miembro fundible para formar una ruta de flujo de corriente entre los primeros y segundos miembros de electrodo a través del miembro fundible.

Breve Descripción de los Dibujos Los dibujos acompañantes que forman una parte de la especificación, ilustran las realizaciones clave de la presente invención. Los dibujos y descripción juntos sirven para explicar completamente la invención. En los dibujos,

La Figura 1 es una vista en explosión, en perspectiva de un dispositivo de protección contra sobretensión de acuerdo con las realizaciones de la presente invención.

La Figura 2 es una vista en perspectiva superior del dispositivo de protección contra sobretensión de la Figura 1.

La Figura 3 es una vista en sección transversal del dispositivo de protección contra sobretensión de la Figura 1 tomada a lo largo de la línea 3-3 de la Figura 2.

La Figura 4 es una vista en sección transversal del dispositivo de protección contra sobretensión de la Figura 1 tomada a lo largo de la línea 3-3 de la Figura 2, en donde un miembro fundible del dispositivo de protección contra sobretensión se ha reconfigurado al fundirlo en una orientación vertical.

La Figura 5 es una vista en sección transversal... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un dispositivo de protección contra sobretensión (100; 200) que comprende:

a) primeros y segundos miembros de electrodo eléctricamente conductores (122, 130; 220, 230) ;

b) un miembro de varistor (110; 210) formado de un material de varistor y conectado eléctricamente con cada uno de los primeros y segundos miembros de electrodo (122, 130; 220, 230) ; caracterizado porque comprende adicionalmente c) un miembro fundible, eléctricamente conductor (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) , en donde el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) es sensible al calor en el dispositivo (100; 200) para fundir y formar una ruta de flujo de corriente entre los primeros y segundos miembros de electrodo (122, 130; 220, 230) a través del miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) .

2. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 1 en donde la ruta de flujo de corriente formada por el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) se extiende completamente desde el primer miembro de electrodo (122; 220) hasta al segundo miembro de electrodo (130; 230) con el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) enganchando cada uno de los primeros y segundos miembros de electrodo (122, 130; 220, 230) .

3. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 1 en donde el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) se forma de metal.

4. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 3 en donde el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) se forma de metal seleccionado del grupo que consiste de aleación de aluminio, aleación de zinc, y/o aleación de estaño.

5. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 1 en donde el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) tiene un punto de fusión en el rango de aproximadamente 110° C a 160° C.

6. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 1 en donde el primer miembro de electrodo (122; 220) incluye una carcasa (120; 220) que define una cámara (102; 202) y el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) y por lo menos una porción del segundo miembro de electrodo (130; 230) se disponen en la cámara (102; 202) .

7. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 6 en donde el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) se monta sobre la porción (134A) del segundo miembro de electrodo (130; 230) en la cámara (102; 202) .

8. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 7 en donde el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) se funde sobre la porción (134A) del segundo miembro de electrodo (130; 230) en la cámara (102; 202) .

9. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 7 en donde el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) incluye primeras y segundas subpartes separadas (382; 482) aseguradas ente sí sobre la porción (134A) del segundo miembro de electrodo (130; 230) en la cámara (102; 202) mediante un dispositivo de retención (384) .

10. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 7 en donde el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) incluye primeras y segundas subpartes separadas (382; 482) aseguradas ente sí sobre la porción (134A) del segundo miembro de electrodo (130; 230) en la cámara (102; 202) mediante por lo menos una característica de retención integral (484A, 484B) .

11. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 6 que incluye un miembro de refuerzo eléctricamente conductor

(290) dispuesto en la cámara (102; 202) entre los primeros y segundos miembros de electrodo (122, 130; 220, 230) , en donde el miembro de refuerzo (290) se forma de un material que tiene un más alto punto de fusión que un material de la carcasa (120; 220) , y en donde el miembro de refuerzo (290) se posiciona para recibir arcos eléctricos desde el segundo miembro de electrodo (130; 230) .

12. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 6 en donde se sella la cámara (102; 202) .

13. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 6 que incluye un miembro eléctricamente aislante (150) se dispone en la cámara (102; 202) y se interpone entre los primeros y segundos miembros de electrodo (122, 130; 220, 230) .

14. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 6 en donde la carcasa (120; 220) define una abertura (126) y el segundo miembro de electrodo (130; 230) incluye un cabezal (132) posicionado en la cámara (102; 202) y un eje (134) , el dispositivo (100; 200) que incluye adicionalmente:

una tapa de extremo de metal (160) posicionada en la abertura (126) y que tiene un agujero en la tapa de extremo (162) formado allí, en donde el eje (134) se extiende a través del agujero de tapa de extremo (162) ; y

un miembro de anillo eléctricamente aislante (150) se interpone entre el segundo miembro de electrodo (130; 230) y la tapa de extremo (160) , el miembro de anillo eléctricamente aislante (150) que tiene un agujero de anillo (152) formado allí a través del cual se extiende el eje (134) .

15. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 6 en donde:

el segundo miembro de electrodo (130; 230) incluye un cabezal (132) posicionado en la cámara (102; 202) , un eje (134) , y una brida (138) que se extiende desde el eje (134) y separada del cabezal (132) ;

el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) se monta sobre el eje (134) entre el cabezal (132) y la brida (138) ; y

el dispositivo (100; 200) incluye adicionalmente una arandela de resorte (140) montada sobre la brida (138) opuesta al cabezal (132) para aplicar una carga al cabezal (132) .

16. El dispositivo de (100; 200) la reivindicación 1 en donde el miembro de varistor (110; 210) se interpone entre los primeros y segundos miembros de electrodo (122, 130; 220, 230) .

17. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 16 en donde el miembro de varistor (110; 210) es una plaqueta de varistor (110; 210) que tiene superficies de plaqueta opuestas (112) , cada uno de los primeros y segundos miembros de electrodo (122, 130; 220, 230) tienen una superficie de contacto (122A, 132A) en contacto con una respectiva de las superficies de plaqueta (112) , y por lo menos uno de los primeros y segundos miembros de electrodo (122, 130; 220, 230) se desvían contra la superficie de plaqueta (112) contactados por estos.

18. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 16 en donde cada uno de los primeros y segundos miembros de electrodo (122, 130; 220, 230) se desvía contra la superficie de plaqueta (112) contactada por estos.

19. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 1 en donde el material de varistor se selecciona del grupo que consiste de un compuesto de óxido de metal y carburo de silicio.

20. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 1 en donde:

el dispositivo (100; 200) se adapta para dirigir una corriente a través del miembro de varistor (110; 210) sensible a un evento de sobretensión; y

el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) es sensible al calor en el dispositivo (100; 200) para fundir y formar una nueva ruta de flujo de corriente en el dispositivo (100; 200) para inhibir por lo menos algo del calentamiento inducido eléctricamente del dispositivo (100; 200) .

21. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 20 en donde el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) es sensible al calor en el dispositivo (100; 200) para fundir y formar una nueva ruta de flujo de corriente en el dispositivo (100; 200) que evita que el dispositivo (100; 200) se caliente a una temperatura que exceda una temperatura prescrita.

22. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 20 en donde la nueva ruta de flujo de corriente dirige la corriente lejos del el miembro de varistor (110; 210) .

23. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 20 en donde el miembro de varistor (110; 210) se adapta para generar calor desde pérdidas óhmicas en el miembro de varistor (110; 210) y el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) es sensible a dicho calor generado desde las pérdidas óhmicas para fundir y formar la nueva ruta de flujo de corriente.

24. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 23 en donde el miembro de varistor (110; 210) se adapta para generar dicho calos desde las pérdidas óhmicas en el miembro de varistor (110; 210) cuando se somete a un evento de sobrecorriente extendido.

25. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 1 en donde el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) es sensible al calor inducido eléctricamente en el miembro de varistor (110; 210) para fundir y formar la nueva ruta de flujo de corriente.

26. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 25 en donde el miembro de varistor (110; 210) se adapta para

generar calor desde las pérdidas óhmicas en el miembro de varistor (110; 210) cuando el miembro de varistor (110; 210) está en un extremo del modo de vida, y el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) es sensible al calor generado desde las pérdidas óhmicas en el miembro de varistor (110; 210) cuando el miembro de varistor (110; 210) está en su extremo de modo de vida para fundir y formar la nueva ruta de flujo de corriente para evitar la destrucción catastrófica del dispositivo (100; 200) debido a embalamiento térmico.

27. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 1 en donde el dispositivo (100; 200) se adapta para sostener una corriente de 1000 amperios durante por lo menos siete horas sin ocurrencia de una ruptura en la carcasa (120; 220)

o una temperatura de superficie sobre la carcasa (120; 220) en exceso de 170° C.

28. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 1 se configura de tal manera que el miembro fundible (180; 180A,

180B; 280; 381; 481) fluirá alrededor de una circunferencia externa del miembro de varistor (110; 210) cuando se 15 funde para formar la ruta de flujo de corriente.

29. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 1 en donde el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) tiene un punto de fusión que es mayor que una temperatura de operación estándar máxima prescrita, en donde la temperatura de operación estándar máxima prescrita es mayor que la temperatura esperada en el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) durante operación normal pero no en la operación en la que, si no se controla,

resultaría en embalamiento térmico del dispositivo (100; 200) .

30. El dispositivo (100; 200) de la reivindicación 7 en donde:

la carcasa (120; 220) se forma de metal; el segundo miembro de electrodo (130; 230) incluye un cabezal posicionado en la cámara (102; 202) y un eje contiguo al cabezal y posicionado en la cámara (102; 202) ; y

el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) se monta sobre el eje en la cámara (102; 202) .

31. Un método para proporcionar protección contra sobretensión, el método comprende:

proporcionar un dispositivo de protección contra sobretensión (100; 200) que incluye:

primeros y segundos miembros de electrodo eléctricamente conductores (122, 130; 220, 230) ; un miembro de varistor (110; 210) formado de un material de varistor y conectado eléctricamente con cada uno de los primeros y segundos miembros de electrodo (122, 130; 220, 230) ; y

un miembro fundible, eléctricamente conductor (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) ; y

sensible al calor en el dispositivo (100; 200) , que funde el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) para formar una ruta de flujo de corriente entre los primeros y segundos miembros de electrodo (122, 130; 220, 230) a través del miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) .

32. El método de la reivindicación 31 en donde la ruta de flujo de corriente formada por el miembro fundible (180;

180A, 180B; 280; 381; 481) se extiende completamente desde el primer miembro de electrodo (122; 220) hasta al segundo miembro de electrodo (130; 230) con el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) enganchando cada uno de los primeros y segundos miembros de electrodo (122, 130; 220, 230) .

33. El método de la reivindicación 31 que incluye:

dirigir una corriente a través del miembro de varistor (110; 210) sensible a un evento de sobretensión; y

sensible a calor en el dispositivo (100; 200) , que funde el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) para formar una nueva ruta de flujo de corriente en el dispositivo (100; 200) que inhibe por lo menos algo del calentamiento inducido eléctricamente del dispositivo (100; 200) .

34. El método de la reivindicación 33 que incluye: generar calor en el miembro de varistor (110; 210) a partir de pérdidas óhmicas en el miembro de varistor (110; 210) ; y

sensible a dicho calor desde las pérdidas óhmicas, fundir el miembro fundible (180; 180A, 180B; 280; 381; 481) para formar la nueva ruta de flujo de corriente.

35. El método de la reivindicación 34 en donde la etapa de generar dicho calor en el miembro de varistor (110; 210) a partir de pérdidas óhmicas en el miembro de varistor (110; 210) incluye someter el miembro de varistor (110; 210) a un evento de sobrecorriente extendido para generar dicho calor.


 

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