CN102132467B - 具有至少一个放电元件的过电压放电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有至少一个放电元件(例如压敏电阻)及将放电元件从网络分离的分离装置的过电压放电器，分离装置包括集成在放电器内部电气连接通路内的热分离部位，通过该分离部位，可移动的导体段或可移动的导电桥一方面和放电元件连接，另一方面和放电器的第一电气外端子连接；包括生成预应力的装置-例如弹簧，相关力矢量通过可移动的分离块直接或间接在分离方向上作用于导体段或桥，在导体段或桥的运动路径内或末端设置导电元件，导电元件在分离装置触发时和导体段或桥接触，并和第二电气外端子连接，以便形成短路联接器。根据本发明设置可移动的隔离部件，其在出现短路状态时或紧邻之前直接沉入导体段或桥的运动线路中以便阻止或抑制导电元件和分离部位之间再次点燃电弧。

Description

具有至少一个放电元件的过电压放电器

技术领域

本发明涉及一种具有至少一个放电元件-例如压敏电阻-的过电压放电器，以及用于将放电元件从网络分离的分离装置，其中该分离装置包括集成在放电器内部电气连接通路内的热分离部位，通过该分离部位，一方面可移动的导体段或可移动的导电桥和放电元件连接，另一方面导体段或桥和放电器的第一电气外端子连接；以及包括生成预应力的装置-例如弹簧，其中与此有关的力矢量通过可移动的分离块直接或间接地在分离的方向上作用于导体段或桥，此外在导体段或桥的运动路径内或尽头处设置导电元件，在分离装置被触发时该导电元件和导体段或桥接触，并和第二电气外端子连接，以便形成短路联接器。 

背景技术

具有短路功能的分离装置也是已知的，其中在分离装置的分离或触发的连接状态时，电流通路经过损坏的放电元件而处于短路中，使得电流从放电元件转向接通的旁路。 

如此接通的低欧姆的短路路径例如可以用于确认前置连接的、调节所涉及网络的短路电流的开关元件，或者用于生成经定义的持续短路，这种持续短路在特定的用途中被定义为所谓的自动防故障状态(Fail-Safe-Zustand)。 

针对现有技术应当例如参看文献EP0860927A1。其中描述了一种非常昂贵的机电装置，该装置通过压敏电阻监控电流，并在超过预先给定的阈值后，通过机电接触接通到通向压敏电阻路径的旁路。 

根据文献DE3734214C2所述，可热触发的分离装置属于现有技术，其开关元件为转换触头。该转换触头以公知的方式通过焊点闭合压敏电阻回路。如果开关元件被触发，则闭合另一个接点，该接点可以要 么作为内部要么作为外部的错误显示或经过相应的外部连接作为短路而被误接。尤其在光电设备中，由于供给源的特征，那里的工作电流近似等于短路电流。在这种直流电压应用中，通过加热压敏电阻得到的经典的分离及其分离装置并非主要目的，因为光电设备的系统电压达到1000V，中断1000V的直流电路只有靠巨大的结构或设备的花费才有可能实现。 

文献DE102006052955A1公开了一种改进的、具有外壳和至少一个放电元件-例如压敏电阻-的过电压放电器，其中设置有一个分离装置，并且还可能可后期改装地构造放电器，使其可以可靠地引导短路电流。 

对此为用于过电压放电器的分离装置配备附加的连接，该附加的连接为现有的分离功能扩展了短路功能。具体地，附加的连接可以构造为各种形式，使得在相应的已实现的过电压放电器上可以根据需要从外部激活。 

对此在弹簧预紧的导体或桥的运动轨迹内设置至少一个导电元件，其第一端点在分离装置触发的情形下与导体段或桥接触。导电元件的第二端点与第二电气外端子连接。此外还设置装置，用于防止四溅的焊剂残渣或焊接材料或者熔化的材料落到导体段或桥与导电元件之间的接触部位。 

在这种公知的理论中，原则上存在可靠地引导短路电流的可能性。但在接通以及打开分离装置时会在分离部位的元件之间形成电火花或电弧。这种电弧直到通过相应的开关舌片(Schaltzunge)实现短路连接才逐渐消失。由于电弧的热效应，位于固定的压敏电阻接点和开关舌片或短路接点之间的路径在电弧刚消失之后抗电强度很低，之后抗电强度的提升也非常地缓慢。如果要通过相应的开关装置-例如保险装置-非常快速地中断短路路径中的短路电流，则该开关装置迅速地形成加载在压敏电阻接点和开关舌片或短路接点之间的电气平行的路径上的高电压。 

如果这路径由于前述的电弧负载还不具备足够的抗电强度，则其由于电压负载而再次电火并在放电器中再次形成电弧。在这种情况下，分 离装置就失效了。 

发明内容

因此，基于前述本发明的任务在于，提供一种改进的、具有至少一个放电元件和短路功能的过电压放电器，其中在切断短路路径中的开关装置之前提高了分离路径的抗电强度，以便有效地阻止放电元件出现停止运转或过负载的情况。 

本发明任务通过按照根据本发明的特征组合的具有至少一个放电元件-尤其是压敏电阻，以及分离装置的过电压放电器得以解决。 

因此由具有至少一个放电元件-例如压敏电阻，以及分离装置的过电压放电器出发，其中所述分离装置用于将所述至少一个放电元件从网络分离。 

分离装置包括集成在放电器内部电气连接通路内的公知的热分离部位。通过该分离部位，一方面可移动的导体段或可移动的导电桥和放电元件连接，另一方面导体段或桥和放电器的第一电气外端子连接。此外还包括生成预应力的装置-例如至少一个弹簧，其中弹簧的力矢量通过可移动的分离块直接或间接地在分离的方向上作用于导体段或桥。此外在导体段或桥的运动路径内或尽头处设置导电元件，该导电元件在分离装置被触发时和导体段或桥接触，并且该导电元件和第二电气外端子连接，以便形成短路联接器。此外还可以设置用于中断短路支路中的短路的装置-例如保险装置。 

根据本发明设置可移动的隔离部件，其在出现短路状态时或之前直接沉入导体段或桥的运动路径中，以便对导电元件和分离部位之间再次点燃电弧产生反作用，或者阻止或抑制导电元件和分离部位之间再次点燃电弧。 

通过根据本发明的解决方案，可以在电弧消失后明显地提高分离路径的强度，更确切地说是在前置连接的断路装置-例如保险装置形式的短路装置-产生否则造成分离路径再次点火的电压之前。 

在第一实施方式中，可移动的隔离部件构造为薄板，在静止位置中其纵向范围延伸至运动路径。 

在实际的分离过程中，薄板由可移动的桥带离其静止位置。可移动的桥到达短路位置时，薄板弹回其静止位置，因此分离路径被相应的延长。在这种情形下，分离路径通过隔离部件被可靠地阻挡了。 

根据本发明的第一实施方式所述的薄板可以一端固定而具有弯曲回弹的属性。 

作为替代地，所述薄板可以是刚性的，然而可以绕着一个端点旋转。这里优选地使得薄板依靠弹簧的弹力保持静止。在分离过程中通过可移动的桥的动能使薄板离开其静止位置，所述的动能通过相应的弹簧预应力传输到桥。 

在第二实施方式中，可移动的分离块在分离情况下作用于桥，其中隔离部件集成在分离块中或分离块包括这样的隔离部件。 

此外带有隔离部件的分离块还可以表现为一种具有两个柄的类似飞去来器的形式，其中产生预应力的装置作用于第一柄，第二柄构成隔离部件，而旋转轴在两个柄之间。 

在根据本发明的第三实施方式中，可移动的分离块与作为隔离部件的旋转滑阀协同作用，其中在分离过程中旋转滑阀由分离块带动，并在出现短路状态时侵入运动路径。 

旋转滑阀安置于旋转轴处，该旋转轴与分离块的旋转点不同。 

在本发明的第四实施方式中，可移动的隔离部件例如管状地、可滑动地安置于桥旁或桥上，其中隔离部件由分离块带动，以便最迟在短路状态时沉入或侵入运动路径中。 

前述的过电压放电器的特征尤其在于其应用于具有在短路电流水平上的高系统电压和工作电流的直流电压设备中，尤其是应用于光电设备中。 

附图说明

下面将结合实施例和附图对本发明进行详细地说明，其中， 

图1示出了具有隔离薄板的第一实施方式的示意性示图； 

图2a示出了具有特别成型的分离块的本发明的第二实施方式的示图，其中分离块具有集成的隔离部件，所示为分离过程之前的状态； 

图2b示出了与图2a类似的示图，但所示为分离和实现短路之后的状态； 

图3a示出了具有旋转滑阀的本发明的另一实施方式，其中旋转滑阀至少部分地由可旋转的分离块带动，所示为分离过程之前的状态； 

图3b示出了与图3a类似的示图，但所示为分离和已实现的短路的状态； 

图4a示出了具有构造为滑阀的隔离部件的本发明的第四实施方式，所示为分离之前的状态；以及 

图4b示出了与图4a类似的示图，但所示为已分离并短路的状态。 

具体实施方式

为了提高分离路径的抗电强度，在各实施例中都在切断短路路径中的外部开关装置之前使用隔离部件或滑阀。 

该由绝缘材料制作的滑阀在分离部位c或固定的压敏电阻连接脚和短路接点b之间滑动，这样接点c和b之间的路径被延长并使再次点火变得困难。 

所述隔离部件或滑阀优选地在可移动的开关舌片3到达短路接点b之后才被引入。这就确保了滑阀不会因电弧而损坏，并且电弧由于烧损或从旁桥接滑阀可能为再次点火提供一条可能的替代的路径。为此将隔离部件或滑阀时间上协调地与开关舌片3的运动相关联是主要的。 

上述的情形的区别在于滑阀，其在分离装置打开时直接进入接点之间，从而消除此处存在的电弧。在这种解决方案中，不具有短路路径的放电器的开关能力通过滑阀而直接得以提高。在低负载的情况下或应用于交流电网中时，这种方法绝对适合。而在高负载或应用于直流电领域中时，借助于滑阀直接消除电弧还存在问题。 

在本发明中有一点很重要，即滑阀与部件3和c之间的电弧尽可能不接触或只是稍微接触，以便不对这些部件造成损害并且在短路之前避免不必要的能量输入的延伸和提高。 

在部件3和b之间形成短路之后，滑阀或隔离部件应尽量可靠地阻止分离路径并且明显延长部件3和c之间的路径。从时间上看，这应当在切断短路路径中的短路电流之前可靠地完成，即在部件3和c之间的路程被加载开关元件的开关电压之前。 

在根据图1的第一实施方式中描述了具有两个端子部件或连接通路A和B的压敏电阻放电器2。 

可移动的导体段或可移动的导电桥3绕接触点a转动。固定的压敏电阻端子c例如通过低熔点的焊料与舌片3的相应端连接，由此在这里形成所希望的热分离部位。 

在过负载的情况下，该分离部位熔化并且舌片3或可移动的导电桥3运动到位置3’(如箭头所示)。这样，当舌片3的自由端到达与连接通路B连接的导电元件b，则实现了所希望的短路。 

如图1所示，在可移动的导电桥3的运动路径中设置例如弹性的隔离薄板100，该薄板例如可以固定于位置101。 

作为替代的，还可以使用固定的隔离薄板100，其通过预应力可转动或可返回地固定于位置101。 

当桥3运动时，薄板100被移动或轻微地弯曲。在舌片到达短路联接器(即导电元件b)时或不久前，薄板100快速返回其静止位置或出发位置，即在部件b和c之间，因此这两个接点之间不会再有可能出现电弧的直接路径。 

在图2a和2b所示的实施例中，设置了可绕固定点转动的分离块(部件13内的箭头)。该分离块13的造型与飞去来器类似。其第一端通过弹簧1而预拉伸。 

分离块13的第二端构成了实际的隔离部件102。 

在预过载的情况下，热分离部位熔化，然后桥3(如箭头所示)运动到导电元件b(位置3’)，由此出现所希望的短路情况。这时隔离部件 102出现在c和b之间的路径中，其结果是如所希望地阻断了此处的分离路径。 

分离块13的隔离部件102可以通过开槽引导，这样部件c和b之间不存在连续的滑面。作为替代地或者附加地，也可以相对于由绝缘材料构成、用于覆盖压敏电阻2(未示出)的面提升部件c和b或桥3。 

图2b示出了在短路和分离情况下，隔离部件102所到达的位置。 

在图3a和3b所示的实施例中，分离组建13通过此处未示出的弹簧而预拉伸，其中形成了组件13中箭头所指方向的预应力。 

在分离块13和桥3之间设置旋转滑阀103作为隔离部件。 

该旋转滑阀可转动地保持在转轴处，转轴的轴位置不同于分离块13的转轴。 

在热过负载的情况下，桥3从位置c运动到位置b-即导电元件b，从而形成所希望的短路状态(3’所示位置)。 

图3b示出了短路状态和旋转滑阀103改变了的位置。这里，旋转滑阀又进入到部件c和b之间的路径并扩大了分离距离。 

如果需要，与部件13和103相关的位置可以构造为可返回的。 

旋转滑阀103的运动与分离块13的运动及其施加于桥3上的影响相协调。 

旋转滑阀还可以构造为铲状或U状，以便可以侧面分离接点区域。 

在如图4a和4b所示的实施例中，隔离部件作为滑阀104直接固定于桥3处或桥3上。 

此外可移动部件104形式决定地与分离块13连接，因此可移动部件104传输分离块的旋转运动(如组件13内的箭头所示)并将其转化为纵向位移运动。 

如果桥3到达短路位置，图中隔离部件104已向下运动，其中，凸出的一端侵入部件b和c之间的分离路径并增大了隔离距离。 

隔离部件104可以构造为管或凹口的管，其在接点分离后直接或有延时地完全或部分地在桥3上滑动。 

通过部件104的移动和射击可以影响是否需要消除电弧功能或只有 实现短路之后才侵入。 

附图标记 

1                   弹簧 

2                   压敏电阻 

3                   可移动的桥 

3’                 可移动的桥的短路位置 

a                   可移动的桥的固定的端子连接点 

b                   导电元件 

c                   热隔离部位或固定的压敏电阻端子 

A；B                连接通路 

13                  分离块 

100、102、103、104  可移动的隔离部件 

101                 可移动的隔离部件的固定点或旋转点 

Claims (14)

1.一种过电压放电器，具有至少一个放电元件（2）以及用于将放电元件（2）从网络分离的分离装置，其中该分离装置包括集成在过电压放电器内部电气连接通路内的热分离部位（c），通过所述分离部位（c），一方面可移动的导体段或可移动的导电桥（3）与放电元件（2）连接，另一方面所述导体段或所述导电桥（3）和过电压放电器的第一外部电气端子（A）连接；该分离装置还包括生成预应力的装置，其中相关的力矢量直接地或者通过可移动的分离块（13）间接地在分离方向上作用于所述导体段或所述导电桥（3）上，此外在所述导体段或所述导电桥（3）的运动路径内或末端设置导电元件（b），该导电元件在分离装置被触发的情况下与所述导体段或所述导电桥（3）接触，并且该导电元件和第二外部电气端子（B）连接，以便形成短路联接器，其特征在于，设置可移动的隔离部件（100；102；103；104），所述隔离部件在达到短路状态时或紧邻之前侵入到所述导体段或所述导电桥（3）的运动线路中，以便阻止或抑制导电元件（b）和分离部位（c）之间再次点燃电弧。

2.如权利要求1所述的过电压放电器，其特征在于，放电元件是压敏电阻。

3.如权利要求1所述的过电压放电器，其特征在于，所述生成预应力的装置是弹簧（1）。

4.如权利要求1所述的过电压放电器，其特征在于，所述可移动的隔离部件构造为薄板（100），所述薄板的纵向范围在静止位置中延伸至所述运动线路中，其中在分离过程中，所述薄板（100）由所述可移动的导电桥（3）带离其静止位置，并且在所述可移动的导电桥（3）到达短路位置时，所述薄板返回其静止位置。

5.如权利要求4所述的过电压放电器，其特征在于，所述薄板（100）一端固定，并且所述薄板（100）具有弯曲回弹的属性。

6.如权利要求4所述的过电压放电器，其特征在于，所述薄板（100）是刚性的并能绕着一端旋转。

7.如权利要求6所述的过电压放电器，其特征在于，所述薄板（100）在弹力支持下保持在其静止位置。

8.如权利要求1所述的过电压放电器，其特征在于，所述可移动的分离块（13）在分离情况下作用于所述导电桥（3），其中所述分离块（13）包括所述隔离部件（102）。

9.如权利要求8所述的过电压放电器，其特征在于，具有隔离部件（102）的所述分离块表现为具有两个柄的类似飞去来器的形状，其中所述产生预应力的装置作用于第一柄，第二柄构成所述隔离部件（102），而旋转轴在这两个柄之间，使得分离块（13）在达到短路状态时或紧邻之前绕旋转轴转动，以使第二柄侵入到所述导体段或所述导电桥（3）的运动线路中。

10.如权利要求1所述的过电压放电器，其特征在于，所述可移动的分离块（13）与作为隔离部件的旋转滑阀（103）协同作用，其中在分离过程中所述旋转滑阀（103）由所述分离块（13）带动，并在达到短路状态时侵入到所述运动线路中。

11.如权利要求10所述的过电压放电器，其特征在于，所述旋转滑阀（103）安置于旋转轴处，所述旋转轴与所述分离块（13）的旋转点不同。

12.如权利要求1所述的过电压放电器，其特征在于，所述可移动的隔离部件（104）可位移地安置于所述导电桥（3）旁或上，其中所述隔离部件（104）由所述分离块（13）带动，以便最迟在短路状态中侵入到所述运动线路中。

13.如前述权利要求之一所述的过电压放电器，其特征在于，所述过电压放电器应用于短路电流水平上系统电压和工作电流高的直流电压设备中。

14.如权利要求13所述的过电压放电器，其特征在于，所述过电压放电器应用于光电设备中。

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