SE443065B - Anordning for att ge skydd mot overhettning i en spenningsbegrensande krets i hendelse av overspenningar - Google Patents

Description

8106947-8 _ 2 amerikanska patentskriften 4.068.277 är det känt att undvika förstörelse genom frånkoppling av den ledning på vilken störningen uppträder i händelse av en effektstörning på t.ex. en sekund eller längre. Den spänningsbegränsande kret- sen i nämnda patentskrift är ett gasurladdningrör. En uppvärmningsspole som vid en effektstörning avbryter kontakten mellan ledning och gasurladdningsröret via en termiskt manövrerad strömställare är ansluten i serie med nämnda gasurladd- ningrör.

En nackdel med dessa anordningar är att uppvärmningsspolen och det spän- ningsbegränsande elementet kan vara belägna vid olika ställen och följaktligen kan arbeta under olika omgivningstemperaturförhållanden, så att situationer kan inträffa där överhettning av det spänningsbegränsande elementet ej resulterar i eller ej tillräckligt snabbt resulterar i frânkoppling av ledningen. En annan nackdel hos nämnda anordning är att en kortslutning i eller över denna uppvärm- ningsspole är möjlig; i detta fall kommer överhettning av det spänningsbe- gränsande elementet inte att resultera i frânkoppling av ledningen.

Ett ändamål med uppfinningen är att eliminera dessa nackdelar på ett sätt, som är ekonomiskt och tillförligligt i praktiken. Uppfinningen ger en skydds- anordning av inledningsvis beskriet slag, vilken är kännetecknad därav att en värmeledande förbindning är anordnad mellan den spänningsbegränsande kretsen och det värmekänsliga strömställarelementet. Denna värmeledande förbindning har den väsentliga fördelen att den gör den spänningsbegränsande kretsens och det - värmekänsliga strömställarelementets temperaturer i huvudsak lika. Således kom- mer överhettning av den spänningsbegränsande kretsen att resultera i strömbe- gränsning i den ledning där strömställarelementet har anslutits.

Att skydda en spänningsbegränsande krets genom att bringa denna krets i e termisk kontakt med ett eller flera värmekänsliga strömställarelement är i och för sig känt genom amerikanska patentskriften 4.068.281. Den anordning som är beskriven i denna amerikanska patentskrift ger emellertid inte något skydd i händelse av överspänning i den utrustning som är ansluten till anordningen.

Seriekopplingen kan innefatta ett andra värmekänsligt strömställarelement som är elektriskt anslutet till den klämma på det förstnämnda spänningsbegrän- sande elementet, som ej är kopplad till det första värmekänsliga strömställar- elementet, varvid anordningen har en andra anslutningklämma för anslutning av utrustningen som skall skyddas, vilken klämma är anordnad vid det ställe-där det andra värmekänsliga strömställarelementet är anslutet till det spänningsbe- gränsande elementet, varfiämte det förstnämnda vännekänsliga strömställarelemen- tet är elektriskt anslutet till den andra kläman på det första spänningsbe- ïpššgšåå QQÉÄÉÄÉÜÉÉÃ 3 8106947-8 gränsande elementet och en värmeledande förbindning är anordnad mellan det spänningsbegränsande elementet och det andra värmekänsliga strömställarelemen- tet. Detta arrangemang möjliggör att det spänningsbegränsande elementet skyddas mot en överspänningsskillnad mellan två klämmor på den spänningsbegränsande kretsen snarare än mellan en klämma och en referensspänning.

Anordningen kan innefatta ett andra och ett tredje spänningsbegränsande element, varvid det andra spänningsbegränsande elementet är elektriskt anslutet till en klämma på det första spänningsbegränsande elementet, medan det tredje spänningsbegränsande elementet är elektriskt anslutet till den andra klämman på det första spänningsbegränsande elementet och en värmeledande förbindning är anordnad mellan det första strömställarelementet och det andra spänningsbegrän- sande elementet och mellan det andra strömställarelementet och det tredje spän- ningsbegränsande elementet.

Fördelen med denna skyddsanordning är att den ger skydd både mot en över- spänningsskillnad mellan tvâ klämmor på den spänningsbegränsande kretsen och mot en skillnad i spänning på klämmorna i förhållande till en referensspänning.

Genom uppfinningen erhålles vidare en anordning av inledningsvis beskrivet slag, vilken kännetecknas därav att seriekopplingen innefattar ett tredje och ett fjärde värmekänsligt strömställarelement, varvid det tredje strömställar- elementet är anslutet till det första strömställarelementet, och det fjärde strömställarelementet är anslutet till det andra strömställarelementet, att anordningen har ett fjärde och ett femte spänningsbegränsande element varvid det fjärde spänningsbegränsande elementet är anslutet till förbindningen mellan de tredje och första strömställarelementen, att det femte spänningsbegränsande elementet är anslutet till förbindningen mellan de fjärde och andra strömstäl- larelementen och att en värmeledande förbindning är anordnad mellan det fjärde strömställarelementet och det femte spänningsbegränsande elementet och mellan det tredje strömställarelementet och det fjärde spänningsbegränsande elementet.

Denna anordning har fördelen att skydd erhålles inte bara mot en överspännings~ skillnad mellan två ändar av det första spänningsbegränsande elementet och utan också mot en överspänningsstörning i förhållande till en referensspänning, t.ex. jord, vilken inträffar på en av de tvâ ändarna av det första spänningsbe- gränsande elementet. En ytterligare fördel med denna skyddsanordning är att en dubbel strömblockerande funktion uppträder i händelse av en överspänning, emedan tvâ värmekänsliga strömställarelement är anordnade i serie.

Genom uppfinningen erhålles vidare en anordning av inledningsvis beskrivet slag, vilken är kännetecknad därav att seriekopplingen innefattar ett sjätte POOR QUALITY -8106947-8 spänningsbegränsande element och ett femte strömställarelement och ett sjunde spänningsbegränsande element samt en tredje anslutningsklämma för anslutning av utrustningen som skall skyddas, att det sjätte spänningsbegränsande elementet är anslutet till det femte strömställarelementet och till det första spännings- begränsande elementet, att det första strömställarelementet är anslutet till det första spänningsbegränsande elementet och att det sjunde spänningbegränsan- de elementet är anslutet till förbindningen mellan de första och sjätte spän- ningsbegränsande elementen, att den tredje anslutningsklämman är anordnad vid förbindningen mellan det femte vänmekänsliga strömställarelementet och det sjätte spänningsbegränsande elementet, varvid en värmeledande förbindning är anordnad mellan det första spänningsbegränsande elementet och det första ström- ställarelementet och mellan det sjätte spänningsbegränsande elementet och det femte strömställarelementet. Fördelen med denna anordning är att den till följd av kombinationen av flera spänningsbegränsande element i den spänningsbegrän- sande kretsen ger en stor frihet vid valet av överspänningens undre gränsvärde, då nämnda gränsvärde kan bildas av tröskelspänningarna för flera seriekopplade spänningsberoende motstånd.

Varje spänningsbegränsande element som bara är termiskt kopplat med en sida till ett värmekänsligt strömställarelement eller till ett annat spännings- begränsande element kan vara försett med en värmesänka på den yta, som ligger mittemot densamma. Denna värmesänka åstadkommer en temperturfördelning inuti det spänningsbegränsande elementet, vilken reducerar sannolikheten för att hela det spänningsbegränsande elementet eller del av detsamma blir överhettat i sådan grad att nämnda element blir skadat innan det värmekänsliga strömställar- elementet har uppnått en tillräckligt hög temperatur för att utföra sin ström- blockerande funktion. Värmesänkan reducerar således risken för skada genom överhettning, i synnerhet i det fall då en stor mängd värme genereras snabbt i det spänningsbegränsande elementet. l Skyddsanordningarna enligt uppfinningen kan innefatta spänningsberoende motstånd (benämnda VDR) såsom spänningsbegränsande element och/eller motstånd med en hög positiv temperaturkoefficient - alternativt betecknade PTC~termisto~ rer (benämnda PTC) - såsom värmekänsliga strömställarelement.

Utföringsformer av uppfinningen kommer nu att beskrivas såsom exempel med hänvisning till bifogade ritningar, där fig_¿ visar en första utföringsfonn av en skyddsanordning enligt uppfinningen, jjg_§ visar en andra utföringsfonn av en skyddsanordning enligt uppfinningen, jjg_§ visar en tredje utföringsfonn av en skyddsanordning enligt uppfinningen, jjg_§ visar en fjärde utföringsform av ..»-- 5 8106947-8 en skyddsanordning enligt uppfinningen, i vilken den spänningsbegränsande kret- sen är skyddad från två sidor, fjg_§ visar en femte utföringsfonn av skydds- anordningen enligt uppfinningen, vilken ger skydd mot överspänningar på en led- ning och på båda ledningarna, fig_§ visar en modifikation av anordningen enligt fig 5 med ett annorlunda arrangemang av elementen, jjg_Z visar en sjätte ut- föringsform av en skyddsanordning enligt uppfinningen, vilken har en dubbel strömblockerande funktion i händelse av en överspänningsstörning på en ledning, jj¿L§ visar en sjunde utföringsform av en skyddsanordning, i vilken den dubbla spänningen kan uppträda över den spänningsbegränsande kretsen,_fjg_g visar en modifikation av skyddsanordningen enligt fig 8 och jjgulg visar en åttonde ut- föringsfonn av skyddsanordningen enligt fig 1, vilken försetts med en värme- sänka.

Anordningen för att ge skydd mot överhettning till följd av överspänning, som är visad i fig 1, innefattar ett spänningsbegränsande element 4. Detta ele- ment har till funktion att begränsa överspänningen som kan uppträda över detta element. Flera typer av element är tillgängliga för detta ändamål, såsom t.ex. ett gasfyllt urladdningsrör, en zener-diod eller ett spänningberoende motstånd (VDR). Att använda ett spänningsberoende motstånd är särskilt fördelaktigt då det är en billig komponent med små dimensioner. I den fortsatta beskrivningen kommer det att antas att ett spänningsberoende motstånd användes såsom spän- ningsbegränsande element. Vid normal driftsspänning har det spänningsberoende otståndet ett sådant högt motstånd att strömmen som flyter genom detsamma kan försummas. Vid händelse av en överspänning ökar spänningen över det spännings- beroende motstånd, vilket gör att dess motstånd minskar och strömmen genom det- samma ökar väsentligt. Denna effekt motverkar överspänningen och utgör elemen- tets spänningsbegränsande funktion. Om den ökade strömmen fortfar fortsätter det spänningeberoende motstândets temperatur att öka och skada på motståndet kan inträffa. För att förhindra en sådan skada är ett strömställarelement 3, som är kopplat till det spänningsberoende motståndet 4 via en värmeledande för- bindning, anordnat i serie med det spänningseberoende motståndet 4. Vid uppträ- dandet av en överspänningsstörning_böifiar det spänningsberoende motståndet att leda ström och blir således uppvärmt och i beroende av värmeöverföringen via den värmeledande förbindningen 5 upphettas det värmekänsliga strömställarele- mentet 3 och kommer därvid att starta sin strömblockerande funktion en kort tid efter början av överspänningen. Den direkta termiska kopplingen mellan det spänningsberoende motståndet 4 och det värmekänsliga strömställarelementet 3 har således den fördelen att överhettning av motståndet 4 förhindras och att läiePooa QUALITY 8106947-8 strömbanan till utrustningen som är ansluten till anslutningsklämman 2 i huvud- sak avbrytes. Strömställarelementet 3 kan t.ex. ha formen av en bimetallström- ställare eller en PTC-termistor. En PTC-tennistor är liten, billig och tillför- litlig i drift. För den fortsatta beskrivningen kommer det att antas att det värmekänsliga strömställarelementet har formen av en PTC-termistor. I samtliga figurer är de spänningsberoende motstånden och PTC-termistorerna visade med sina elektroder anordnade pâ de smala ändarna. I huvuddelen av de kommersiellt tillgängliga utförandena av dessa element är emellertid elektroderna belägna på elementets breda sidor, vilket ej gör någon skillnad vad gäller principen för kretsens funktion.

I en applikation av anordningen för skydd av ytterligare utrustning är PTC-termistorn 3 exempelvis anordnad i serie mellan en ej visad telekommunika- tionsledning, som är ansluten till klämman 1, och utrustningen som skall skyd- das vilken är ansluten till klämman 2. Under ostörda driftsförhållanden ger PTCtermistorn 3 en lâgresistiv förbindelse mellan nämnda ledning och utrust- ningen. Det spänningsberoende motståndet 4 är anslutet mellan klämman 2 och en referensspänning, t.ex. jord. Den termiska kopplingen 5 mellan PTC-termistorn 3 och det spänningeberoende motståndet 4 bringar termistorns 3 temperatur att öka med ökande temperatur hos motståndet 4. Till följd av denna temperaturökning börjar PTC-termistorns 3 motstånd att öka i sådan grad att strömnen genom ter- mistorn 3 och följaktligen genom motståndet 4 begränsas till ett sådant värde att skada på det spänningeberoende motståndet 4 och varje utrustning som är ansluten till klämman 2 förhindras. Minskningen i den ström som flyter genom det spänningsberoende motståndet 4 förhindrar att motståndets 4 temperatur ökar ytterligare. Sedan överspänningen väl har försvunnit kyles PTC-termistorn 3 och det spänningsberoende motståndet 4 ned och de normala driftsförhâllandena, d.v. s. ett relativt lågt motstândsvärde hos termistorn 3 och ett relativt högt mot- stândetvärde hos det spänningsberoende motståndet 4, återställes. Denna skydds- mod är således självâterställande. Den värmeledande förbindningen utgöres av elementet 5. Detta element har en sådan konstruktion att en effektiv värme- överföring mellan det spänningsberoende motståndet 4 och PTC-termistorn 3 är nöjlig. En termiskt ledande och elektriskt isolerande pasta, såsom t.ex. den termiska föreningen D1003, som är saluförd av Schaffner A.G., har visat sig vara lämpad för detta ändamål. Om termistorn 3 och motståndet 4 är monterade sida vid sida så kan denna pasta vara anbringad mellan de två elementen.

En andra utföringsform av en skyddsanordning enligt uppfinningen med en annorlunda ledande förbindningär visad i fig 2. PTC-termistorn 3 och det spän- 7 8106947-8 ningsberoende motståndet 4 är elektriskt sammankopplade genom en ledare 7 och anslutna till klämman 2. Den termiska kopplingen är i denna utföringsform åstadkommen därigenom att komponenterna är inbäddade i den nämnda pastan som i fig 2 har getts hänvisningssiffran 6. En fördel med denna utföringsform är den stora grad av frihet man har vid konstruktion av skyddsanordningen, oberoende av formen på komponenterna. En ytterligare fördel med denna utföringsform är att termistorn 3 drar större nytta av det värme som alstras i det spänningsbe- roende motståndet 4 än i anordningen enligt fig 1. En ytterligare fördel är att uppträdandet av skadliga tenniska krafter reduceras i denna utföringsfonm till följd av en homogenare värnæfördelning och till följd av att komponenterna är inbäddade i ett medium 6 som förblir plastiskt.

En annan utföringsform av en skyddsanordning enligt uppfinningen är visad i fig 3. Både den elektriska och den termiska förbindningen mellan PTC~termis- torn 3 och det spänningsberoende motståndet 4 är här bildad av ett element 8.

Detta är t.ex realiserat såsom en kopparplatta. Klämman 2 för anslutning av apparaten som skall skyddas av det spänningsberoende motståndet 4 är anslutet till elementet 8.

Denna utföringsform har fördelen av en mycket enkel konstruktion. Dessutom tillåter denna konstruktion att elementet 8 har en mycket låg värmekapacitet, t.ex. emedan plattan kan ha en liten tjocklek, eller elementet 8 kan bara inne- fatta ett lödskikt. Om ett termiskt bra ledande material, t.ex. koppar, använ- des i elementet 8 är det möjligt att uppnå en mycket kort reaktionstid för skyddsanordningens funktion.

Fig 4 visar en annan utföringsform av skyddsanordningen enligt uppfin- ningen, vilken ger ett skydd mot överspänningar mellan två ledningar. Det spän- ningsberoende motståndet 4 står i termisk kontakt med PTC-termistorn 3 och en ytterligare PTC-termistor 12 via värmeledande förbindningar 5 respektive 9. Ena sidan av det spänningsberoende motståndet 4 är ansluten till klämman 2, medan den andra sidan av motståndet 4 är ansluten till en klämma 11, till vilken PTC-termistorn 12 också är ansluten. Den andra sidan av PTC-termistorn 12 är ansluten till en klämma 10. En överspänningsskillnad mellan de båda sidorna av det spänningsberoende motståndet 4 resulterar i att strömflödet både genom PTC-termistorn 3 och genom PTC-termistorn 12 blockeras. Detta förorsakas av att en ökning i termistorns 3 och termistorns 12 temperatur, som är förorsakad av ökningen av det spänningsberoende motstândets 4 temperatur, överföras via de värmeledande elementen 5 och 9. Var och en av de värmeledande förbindningarna 5 och 9 kan ha en konstruktion som är beskriven med hänvisning till fig 1 eller Pode oïzztmrv 8lÛ6947==â fig 3. Värmekontakt mellan PTC-termistorerna 3 och 12 och det spänningsberoende motståndet 4 kan också vara etablerat på det sätt som är beskrivet med hänvis- ning till fig 2. g Denna skyddsanordning är särskilt lämplig för att koppla en elektriskt flytande apparat till en flytande telekommunikationsledning. För detta ändamål anslutes apparaten mellan klämmorna 2 och 11 och en tvåtrådstelekommunikations- ledning ansluts till klämmorna 1 och 10.

Den utföringsform av skyddsanordningen enligt uppfinningen, som är visad i fig 5, är en utvidgning av den i fig 4 visade anordningen. Två spänningsbe- roende motstånd 13 och 16 med tillhörande termiska förbindningar 14 och 15 är tillsatta den i fig 4 visade anordningen. Detta resulterar i anordningen enligt fig 5 där det spänningsberoende motståndet 13 är elektriskt anslutet till kläm- man 2 och till en fast referensspänning, i detta fall jord, och termiskt för- bundet med PTC-termistorn 3 via den tenniskt ledande förbindningen 14. Det spänningsberoende motståndet 16 är elektriskt anslutet till klämman 11 och till en fast referensspänning, i detta fall jord, och är termiskt förbundet med PTC- termistorn 12 via den termiskt ledande förbindningen 15. Denna utföringsform ger skydd mot överspänningar på vardera ledningen liksom mellan de båda led- ningarna, En överspänningsskillnad mellan de båda sidorna av det spänningsbe- roende motståndet 4 gör att både termistorn 3 och termistorn 12 utför en spän- ningsblockerande funktion. En överspänningsstörning i förhållande till en fast referensspänning, i detta fall jord, och endera av de två sidorna 2 eller 11 av det spänningsberoende motståndet 4 resulterar i att termistorn 3 eller termis- torn 12 utför den strömblockerande funktionen vid denna sida. Denna anordnings funktion är den kombinerade funktionen hos de anordningar, som är beskrivna med hänvisning till fig 1 och 4. Var och en av de vänneledande förbindningarna 5, 9, 14 och 15 kan vara utbildad på det sätt, som är beskrivet med hänvisning till någon av de föregående figurerna. Telekommunikationsutrustning kan kopplas till telekommunikationsledningar via denna skyddsanordning. Detta kopplingssätt -är mycket lämpligt för att skydda nämnda utrustning både mot överspännings- skillnader mellan ledningarna och mot överspänning med avseende på en fast re- ferensspänning, i detta fall jord, på var och en av ledningarna. Vid detta kopplingssätt svarar förbindningen mellan ledningarna och telekommunikationsut- rustningen som skall skyddas mot den förbindning som är beskriven med hänvis- ning till fig 4. 1 Den utföringsform av anordningen enligt uppfinningen som är visad i fig 6 är en modifikation av den med hänvisning till fig 5 beskrivna utföringsformen.

Den här beskrivna utföringsformen har ett annorlunda arrangemang av elementen, 8106947-8 vilket har den fördelen att en värmefördelning erhålles inom denna anordning vilket ger en svarstid hos anordningen som, beroende på dimensioneringen, kan ha ett annorlunda värde jämfört med värdet hos den i fig 5 visade utföringsfor- men. Detta kan vara fördelaktigt under vissa omständigheter. Den termiska för- bindningen mellan PTC-termistorn 3 och det spänningsberoende motståndet 4 är i föreliggande utföringsform bildad av elementen 5, 13 och 14, vilka är kopplade i serie vad gäller vänneledningen. Pâ samma sätt är den tenniska förbindningen mellan det spänningsberoende motståndet 4 och PTC-termistorn 12 bildad av ele- menten 9, 16 och 15 vilka vad gäller värmeledningen är kopplade i serie.

Den konfiguration av skyddsanordningen enligt uppfinningen, som är visad i fig 7, är sammansatt av en anordning enligt fig 4 och två anordningar enligt fig 1. I fig 7 har en första anordning enligt fig l sin klämma 2 ansluten till klämman 1 på en anordning enligt fig 4 (vars hänvisningsbeteckningar har för- setts med ") och en andra anordning enligt fig 1 (vars hänvisningsbeteckningar har försetts med ') har sin klämma 2' ansluten till klämman 10 på anordningen enligt fig 4. I stället för den i fig 1 visade anordningen kan anordningen en- ligt fig 2 eller 3 alternativt användas. Endera av dessa anordningar kan vara ansluten till den i fig 4 visade anordningen på samma sätt som det som är be- skrivet i det föregående med hänvisning till anordningen enligt fig 1. Om en telekommunikationsapparat är kopplad till telekommunikationsledningar via skyddsanordningen enligt fig 7 erhålles minst ett överspänningsskydd i var och en av ledningarna. Förutom den skyddsfunktion, som är beskriven med hänvisning till de i fig 5 och 6 visade utföringsformerna har nämnda anordning den ytter- ligare fördelen att två strömblockerande PTC-termistorer (3, 3" respektive 3', 12") ligger i serie i en ledning mellan klämmorna 1, 2" respektive 1', 11" om både det spänningsberoende motståndet 4" och ett av de spänningsberoende mot- stånden 4 och 4' eller båda de spänningsberoende motstânden 4 och 4' reagerar vid en överspänningsstörning på ledningarna. Om bara det spänningsberoende mot- ståndet 4" reagerar vid en överspänningsstörning på båda ledningarna så blocke- ras båda ledningarna av minst en PTC-tennistor. _ Den utföringsform av anordningen enligt uppfinningen, som är visad i fig 8, innefattar ett stjärnnät av tre spänningsberoende motstånd 20, 21 och 22, vilkas gemensamma punkt 17 är kopplad till en PTC-tennistor 23 och en PTC-ter- mistor 24 via de spänningsberoende motstånden 20 respektive 21. Termistorn 23 och den ände av det spänningsberoende motståndet 20 som inte är ansluten till den gemensamma punkten är anslutna till en klämma 25. Den ände av det spän- ningsberoende nmtstândet 22 som inte är ansluten till den gemensamma punkten är Pooa QUALITY 8106947-8 10 ansluten till en fast referensspänning, i detta fall jord. Termistorn 24 och den ände av det spänningsberoende motståndet 21 som inte är ansluten till den gemensamma punkten är anslutna till en klänma 26. Den ände av tennistorn 23 som inte är ansluten till klämman 25 är ansluten till en klämma 27 och den ände av termistorn 24 som inte är ansluten till klämman 26 är ansluten till en klämma 28. En värmeledande förbindning 29 är anordnad mellan det spänningsberoende motståndet 20 och PTC-termistorn 23 och en värmeledande förbindning 30 är anordnad nællan det spänningsberoende motståndet 21 och PTC-termistorn 24. De värmeledande förbindningarna 29 och 30 kan var och en vara utförd på det sätt som är beskrivet med hänvisning till fig 1, 2, och 3. Telekommunikationsappara- ten kan kopplas till telekommunikationsledningar via denna skyddsanordning.

Denna utföringsfom ger också ett överspänningsskydd för störningar på en eller - på båda ledningarna. Om ett spänningsberoende motstånd användes såsom det elef ment, som t.ex. begränsar spänningen på en telekommunikationsledning, så defi- nieras driftsspänningen såsom spänningen över det spänningsberoende motståndet som alstras då det spänningsberoende motståndet leder en ström, vars storlek av myndigheten är föreskriven såsom den ström, som vid händelse av överspänning skyddsanordningen måste kunna avleda. Säkerhetsspänningen mellan två punkter definieras vidare såsom en spänning som har ett föreskrivet, värde vilket ej får överskridas av absolutvärdet av spänningsskillnaden mellan dessa punkter.

Om en säkerhetssänning med ett visst värde önskas mellan två punkter så kan detta approximativt uppnås genom att exempelvis koppla dessa två punkter via ett spänningsberoende motstånd som har en driftsspänning lika med denna säker- hetsspänning. Föreliggande utföringsform har den fördelen att säkerhetsspän- ningar approximativt kan realiseras genom anslutning av de spänningsberoende motstånden i serie, vilka skiljer sig från de respektive individuella spän- ningsberoende motståndens driftsspänningar. En annan fördel med denna ut- föringsfor är att den, då den användes såsom ett överspänningsskydd på ett par ledningar, ger möjlighet att få skydd mot en överspänningsskillnad nellan de båda ledningarna, vilken skiljer sig från skillnaden mellan dessa ledningars säkerhetsspänningar med avseende på en fast referens.

Den i fig 9 vi sade anordningen är en variant av 'den anordning som är visad i fig 8. I anordningen enligt fig 9 är en värmeledande förbindning 31 anordad mellan de spänningsberoende motstånden 20, 21 och 22. Det finns också en värme-« ledande förbindning mellan det spänningsberoende motståndet 22 och PTC-termis- torn 23 och mellan motståndet 22 och PTC-termistorn 24. Dessa två sistnämnda n 8106947-8 förbindningar kan bilda en del av elementet 30. Alternativt är det möjligt att dessa två förbindningar bildas av den termiska seriekopplingen av elementen 20, 29, 31 respektive den termiska seriekopplingen av elementen 21, 30 och 31. För- delen med dessa tre termiska förbindningar i den i fig 9 visade utföringsformen är att det värme, som alstras i det spänningsberoende motståndet 22, också ut- nyttjas. Detta extra värme tjänar att åstadkomma en kortare reaktionstid för skyddsanordningen enligt fig 9 jämfört med reaktionstiden hos anordningen en- 119: fig s. ' Den i fig 10 visade utföringsfonmen har en värmesänka 32 som är anbringad på den sida av det spänningsberoende motståndet 4 som är vänd mot den sida som är termiskt förbunden med ett annat element, t.ex. PTC-termistorn 3, i anord- ningen. Ett spänningsberoende motstånd som med en sida (kontaktsidan) är för- bundet med ett annat element och som är kylt på den andra sidan (den sida som är utsatt för luften) av den omgivande luften kommer att nå en avsevärt högre temperatur vid den sida som är utsatt för luften än kontaktsidan, emedan luft har en mycket lägre kylningskapacitet än materialet vid kontaktsidan, då en stor mängd värme genereras i dess inre. Det är således möjligt att det spän- ningsberoende motståndet skadas genom överhettning på den sida, som är utsatt för luften, innan dess kontaktsida - och följaktligen PTC-termistorn - har blivit så varm att termistorn börjar att utföra sin strömbegränsande funktion.

För att begränsa temperaturen är det möjligt att anbringa ett stycke av ett material ned en så stor värmekapacitet och värmeledande kapacitet på den sist- nämnda sidan att temperaturen vid den sida, på vilken materialet har an- bringats, inte ökar i sådan grad att överhettning blir följden. Denna möjlighet att begränsa temperaturen på nämnda sida av ett spänningsberoende motstånd är ej begränsad till den i fig 10 visade utföringsformen utan kan användas i varje utföringsform, där en yta av ett spänningsberoende motstånd, vilken yta ej är i kontakt med något annat element i anordningen, skulle erhålla en högre tempera- tur än den yta av det spänningsberoende motståndet, som är i kontakt med ett annat element i anordningen.

Poøa Quatmr

Claims (9)

8106947-8 12 Patentkrav.

1. Anordning för att ge skydd mot överhettning i en spänningshe- gränsande krets i händelse av överspänningar och för att skydda ut- rustning som är ansluten till denna anordning mot överspänning, inne- fattande en seriekoppling av ett spänningsbegränsande element (4) i den spänningsöegränsande kretsen och ett värmekänsligt strömställar- element (3) som bildar en lâgresistent strömbana vid den normala driftstemperaturen och, då dess temperatur ökar, har en högre resis- tans, vilken anordning också har en första anslutningsklämma (2) för anslutning av utrustningen som skall skyddas, vilken anslutningsklämma är anbringad pá det ställe där det värmekänsliga strömställarelementet (3) är anslutet till det spänningsbegränsande elementet (4), k ä n n e t e c k n a d av att en värmeledande förbindning (5,6,8) är anordnad mellan det spänningsbegränsande elementet (4) och strömställarelemen- tet (3). (Fig 1,2,3).

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att seriekopplingen innefattar ett andra värmekänsligt strömställarelement (12) som är elektriskt anslutet till den klämma på det spänningsbe- gränsande elementet (4) som ej är ansluten till det förstnämnda värme- känsliga strömställarelementet (3), att anordningen har en andra an- slutningsklänma (11) för anslutning av utrustningen som skall skyddas, vilken anslutningsklämma är anbringad på det ställe där det värmekäns- liga strömställarelementet (12) är anslutet till det spänningsbegrän- sande elementet (4), att det första värmekänsliga strömställare1emen~ tet (3) är elektriskt anslutet till den andra klämman på det första spänningsbegränsande elementet (4) och att en värmeledande förbindning (9) är anordnad mellan det spänningsbegränsande elementet (4) och det andra värmekänsliga strömställarelementet (12). (Fig 4).

3. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar ett andra och ett tredje spânningsbegränsande element (13,16), att det andra spänningsbegränsande elementet (13) är elekt- riskt anslutet till en klämma pá det förstnämnda spänningsbegränsande elementet (4), att det tredje spänningshegränsande_elementet (16) är -- ç-»imrnn mvïïåï »'^-_~.-' - ~ 13 8106947-8 elektriskt anslutet till den andra klämman på det första spänningsbe- gränsande elementet (4) och att en värmeledande förbindning (14,15) är anordnad mellan det första strömställarelementet (3) och det andra spänningsbegränsande elementet (13) och mellan det andra strömställar- elementet (12) och det tredje spänningsbegränsande elementet (16). (Fig 5).

4. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att seriekopplingen innefattar ett tredje och ett fjärde värmekänsligt strömställarelement (3,3'), varvid det tredje strömställarelementet (3) är elektriskt anslutet till det första strömställarelementet (3") och det fjärde strömställarelementet (3') är elektriskt anslutet till det andra strömställarelementet (12"), att anordninqen innefattar ett fjärde och ett femte spänningsbegränsande element (4,4'), att det fjärde spänningsbegränsande elementet (4) är elektriskt anslutet till den elektriska förbindningen mellan de tredje och första strömstäl- larelementen (3.3"), att det femte spänningsbegränsande elementet (4') är elektriskt anslutet till den elektriska förbindningen mellan de fjärde och andra strömställarelementen (3',12") och att en värme- ledande förbindning (5',5) är anordnad mellan det fjärde strömställar- elementet (3') och det femte spänningsbegränsande elementet (4') och mellan det tredje strömställarelementet (3) och det fjärde spännings- begränsande elementet (4). (Fig 7).

5. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att seriekopplingen innefattar ett sjätte spänningsbegränsande element (21) och ett femte strömställarelement (24) och att anordningen inne- fattar ett sjunde spänningsbegränsande element (22) och en tredje an- slutningsklämma (26) för anslutning av utrustningen som skall skyddas, på sådant sätt att det sjätte spänningsbegränsande elementet (21) är elektriskt anslutet till det femte strömställarelementet (24) och till det första spänningsbegränsande elementet (20) och att det första strömställarelementet (23) är elektriskt anslutet till det första spänningsbegränsande elementet (20) och att det sjunde spänningsbe- gränsande elementet (22) är elektriskt anslutet till den elektriska förbindningen mellan de första och sjätte spänningsbegränsande elemen- ten (20,21), att den tredje anslutningsklâmman (26) är anbringad vid PO OR QUALITY 8106947-8 11* det ställe där det femte värmekänsliga elementet (24) är anslutet till det sjätte spänningsbegränsande elementet (21), varvid en värmeledande förbindning (29,30) är anordnad mellan det första spänningsbegränsande elementet (20) och det första strömställarelementet (23) och mellan det sjätte spänningsbegränsande elementet (21) och det femte ström- ställarelementet (24). (Fiq.8).

6. Anordning enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a d av att en värmeledande förbindning (31) är anordnad mellan de första, sjätte och sjunde snänningshegränsande elementen (20,21,22). (Fig 9).

7. Anordning enligt något av patentkraven 1-6, k ä n n e t e c k- n a d av att åtminstone ett av de spänningsbegränsande elementen ut- göres av ett spânningsberoende motstånd.

8. Anordning enligt något av patentkraven 1-7, k ä n n e t e c k- n a d av att åtminstone ett av de värmekänsliqa strömställarelementen utgöres av en termistor med en positiv temperaturkoefficient.

9. Anordning enligt något av patentkraven 1-6, k ä n n e t e c k- n a d av att varje spänningsbegränsande element, som bara har en sida termiskt kopplad till ett vârmekänsligt strömställarelement eller till) ett annat spänningsbegränsande element, på den motsatta sidan är för- sedd med en värmesänka. ÃPÖGR QUÄLETY