SI26151A - Ureditev zaščite v električnem tokokrogu - Google Patents

Abstract

Enosmeren (DC) ali pa izmeničen (AC) električni tokokrog je potrebno učinkovito zavarovati tako pred tokovno preobremenitvijo kot tudi pred prenapetostjo, npr. ob udaru strele, pri tem pa je treba zagotoviti tudi zadostno selektivnost tovrstne zaščite, kar pomeni, da bo v primeru prekinitve električnega tokokroga (1) možno nedvoumno ugotoviti, ali je do prekinitve prišlo zaradi pretalitve varovalke (4) v primarnem vodniku (11, 12) električnega tokokroga (1) ali pa zaradi prekinitve stikala (6) vprenapetostnem zaščitnem sklopu (5). Po izumu je predvideno, da premostitveni električni vodnik (13) prenapetostnega zaščitnega sklopa (5), s katerim sta premoščena omenjena primarna električna vodnika (11, 12) med napetostnim virom (2) in bremenom (3), poleg varistorja (50) s pripadajočim termičnim tipalom (50') vključuje tudi tritočkovno stikalo (6) s prekinjevalnim elementom (60), ki je pri vnaprej določenih pogojih s pomočjo prožilnega sredstva (7) odvihtljiv iz svojega prvega izhodiščnega položaja, vkaterem je omenjen premostitven električni vodnik (13) prenapetostnega zaščitnega sklopa (5) sklenjen, v svoj drug končni položaj, v katerem je omenjen premostitven električni vodnik (13) prenapetostnega zaščitnega sklopa (5) prekinjen, pri tem pa je električni tokokrog skozi vzporedno vejo (13') in varovalko (55) vzpostavljiv šele po prekinitvi stikala (6) v premostitvenem električnem vodniku (13), namreč potem, ko se v svoj drug končni položaj zavihten prekinjevalni element (60) stikala (6) premakne vstik z omenjeno vzporedno vejo (13').

Description

Ureditev zaščite v električnem tokokrogu

Izum se nanaša na ureditev zaščite v električnem tokokrogu, namreč v električnem tokokrogu, ki obsega vsaj vir enosmerne ali izmenične električne napetosti in vsaj en električni porabnik, obenem pa tudi ustrezno zaščito za zagotavljanje prekinitve električnega tokokroga ob pojavi prekomernega toka ali napetostnega udara, ki vključuje vsaj en varistor. Po mednarodni patentni klasifikaciji so tovrstni izumi s področja elektrotehnike, namreč osnovnih električnih komponent za prenapetostno zaščito enosmernih električnih tokokrogov, namreč za samodejno prekinitev kot odziv na neželene spremembe v tokokrogu glede na običajne delovne razmere, razvrščeni v razred H 01 H3/087.

Pri tem je izum osnovan na problemu, kako bodisi enosmeren ali pa izmeničen električni tokokrog učinkovito zavarovati tako pred tokovno preobremenitvijo kot tudi pred prenapetostjo, npr. ob udaru strele, ter se pri tem po eni strani ob zagotavljanju ustrezne odzivnosti zlasti v primeru izpostavljenosti tokokroga enosmerni električni napetosti izogniti generiranju električnega obloka in s tem povezanim negativnim učinkom, po drugi strani pa zagotoviti tudi zadostno selektivnost tovrstne zaščite, kar pomeni, da bo v primeru prekinitve električnega toka možno nedvoumno ugotoviti, ali je do prekinitve prišlo zaradi tokovne ali napetostne preobremenitve.

Tovrsten električni tokokrog običajno obsega vsaj vir enosmerne električne napetosti in vsaj en električni porabnik, ki sta med seboj električno povezana preko električnih vodnikov. Z omenjenim virom in porabnikom je v enem izmed omenjenih vodnikov zaporedno vezana električna varovalka s talilnim elementom, ki je prirejena za prekinitev električnega tokokroga v primeru nadtoka. Razen tega je v omenjenem tokokrogu z omenjenim virom, porabnikom in omenjeno varovalko vzporedno vezan prenapetostni zaščitni sklop, ki ga tvorita vsaj med seboj zaporedno vezana nadaljnja varovalka s talilnim elementom in varistor. V ta namen primeren prenapetostni zaščitni sklop je opisan v WO 2012/026888 Al oz. EP 2 609 600 BI.

Tovrsten prenapetostni zaščitni sklop, strokovnjakom znan kot varistorska varovalka, predstavlja kombinacijo klasične varovalke s talilnim vložkom in varistorja, ki sta vsak zase cevasto zasnovana in vstavljena drug v drugem. Omenjena varovalka s talilnim vložkom sestoji iz električno neprevodnega cevastega okrova, ki je na konceh zaprt z električno prevodnima pokrovoma, ki sta s tem v funkciji kontaktov za prevajanje električnega toka skozi varovalko. Varistor sestoji iz cevastega okrova, ki sestoji iz materiala, katerega električna prevodnost je odvisna od električne napetosti in se poveča, če napetost preseže vnaprej določeno vrednost. Na notranji in zunanji površini omenjenega okrova varistorja sta na voljo med seboj ločeni prevleki iz električno prevodnega materiala, ki predstavljata elektrodi varistorja. Talilni element varovalke je po eni strani električno povezan z enim izmed električno prevodnih pokrovov varovalke in po drugi strani prispajkan na eno izmed elektrod varistorja, preostala elektroda varistorja pa je električno povezana s preostalim pokrovom varovalke, tako da je skozi varistor in varovalko vzpostavljen električni tokokrog, v katerem sta varovalka in varistor zaporedno vezana. V primeru napetostne preobremenitve se zaradi povečane napetosti poveča prevodnost varistorja, preko katerega se v takem primeru električni naboj odvede v zemljo. V primeru nadtoka se tudi v primeru poškodovanega ali že vsaj deloma okvarjenega varistorja prevodnost varistorja poveča v vsakem primeru, četudi ne pride do napetostne preobremenitve. Glede na jakost toka je možno računati z različnimi situacijami. V primeru, če skozi varistor steče šibek tok velikostnega reda nekaj mA do približno 1 A, se okrov varistorja začne pregrevati, spajka med varistorjem in talilnim elementom se stali, s tem pa se prekine stik med elektrodo varistorja in talilnim elementom varovalke. V primeru, če skozi varistor steče tok srednje jakosti velikostnega reda približno 1A do nekaj 10A, se na oslabelem mestu talilnega elementa zaradi prisotnosti spajke pojavi tkzv. M-efekt, ki izkorišča toploto, dovedeno z oslabljenega mesta talilnega elementa in od pregretega varistorja, temu ustrezno pa se potem proces izklopa izvrši znatno hitreje kot bi se sicer brez pregretega varistorja. V tretji situaciji, kadar skozi varistor začne teči tok velikostnega reda od nekaj 100 A do nekaj 1000 A, sam varistor ne predstavlja velike upornosti, zato pa talilni element deluje v čistem kratkem stiku, tako daje čas taljenja celotnega preseka talilnega elementa v kratkostičnem delu dokaj kratek in znaša nekaj ms. Prekinitev talilnega elementa, še zlasti, ker je ta obdan s sipkim materialom, zlasti kremenčevim peskom, v izmeničnih tokokrogih lahko predstavlja dovolj zanesljiv način prekinitve tokokroga. Zlasti v visokonapetostnih enosmernih električnih tokokrogih pa je tendenca pojavljanja in gorenja obloka med prekinjenima deloma izjemno visoka, pri čemer pa se med gorenjem obloka sproščajo tudi plini, kar lahko privede do poškodb okrova varovalke ali celo do eksplozije. Še celo po tistem pa lahko oblok še naprej gori, in sicer v takem primeru celo v navzven popolnoma nezaščitenem okolju.

V stanju tehnike je sicer znano, da je tudi v enosmernem električnem tokokrogu, obsegajočem vir električne energije in vsaj en električni porabnik, za prekinitev v primeru kratkega stika ali nadtoka pa tudi klasično električno varovalko s talilnim elementom, in sicer primarno varovalko, ki je v omenjenem tokokrogu vezana zaporedno z omenjenim bremenom, prenapetostno zaščito tovrstnega tokokroga možno zagotoviti v vgradnjo prenapetostnega zaščitnega sklopa, ki pa je v tokokrogu vezan vzporedno z bremenom in omenjeno primarno varovalko.

Naprava za prekinitev električnega tokokroga, ki je opisana v EP 2 208 208 BI, obsega varistor, s katerega se tok v primeru preobremenitve oz. pregrevanja letega preusmeri na vzporedno vezano varovalko. S tem naj bi bilo preprečeno, da bi npr. zaradi pojava obloka prišlo do poškodbe oz. okvare same naprave. Vendar pa v takem primeru električni tok v vsakem primeru teče skozi varistor. Prav tako v omenjenem dokumentu problematika glede zagotavljanja selektivnosti niti ni omenjena, kje šele upoštevana.

Nadaljnja naprava za prekinitev električnega tokokroga, ki je opisana v EP 2 537 163 BI, poleg vrste komponent PTC, GDT, L je zaradi samega prekinjanja opremljena z rotirajočim diskom, kar znatno poveča kompleksnost izvedbe in otežuje realizacijo.

Še nadalje je v US 2019/0252142 opisan večfazni energetski sistem, pri katerem je v vsaki fazi na voljo prenapetostni odvodnik, ki sestoji iz zaporedno vezanih varistorja, prekinjevalnega sklopa in varovalke. Tudi rešitev iz omenjenega dokumenta problemu selektivnosti ne posveča nikakršne pozornosti.

Najbolj relevantna doslej znana ureditev tovrstnega tokokroga je shematično ponazorjena na Sl. 1. Prenapetostni zaščitni sklop sestoji iz med seboj zaporedno vezanih varistorja in sekundarne varovalke s talilnim elementom. Varistor ščiti breme pred prenapetostjo, sekundarna varovalka pa je namenjena za kratkostično zaščito varistorja v primeru njegove odpovedi, npr. zaradi tkzv. termičnega pobega. Tovrstna zasnova električnega tokokroga je povezana s problemom selektivnosti med primarno in sekundarno varovalko. Vsakokrat primerne tehnične značilnosti primarne varovalke so določene v odvisnosti od preseka električnega vodnika do porabnika, medtem ko so vsakokratne tehnične značilnosti sekundarne varovalke določene v odvisnosti od varistorja in velikosti prenapetostnih impulzov, kar je v stroki znano pod izrazom »surge rating«. Zahteve, ki jih narekujeta izbiri primarne in sekundarne varovalke, so v medsebojni kontradikciji oz. se medsebojno izključujejo. Pri primarni varovalki zahteve v smislu odpornost proti prenapetostnim impulzom narekujejo izbiro čim večjega preseka talilnega elementa, medtem ko je učinkovitost izklopa boljša pri čim manjšem prečnem preseku talilnega elementa Zaradi zahteve po čim večjem preseku talilnega elementa je potem hitrost delovanja primarne varovalke oz. njena odzivnost na motnje v tokokrogu omejena s presekom talilnega elementa. Kot je bilo omenjeno, je termična zaščita varistorja izvedena preko prožnega kontaktnega elementa, ki je prispajkan na elektrodo na okrovu varistorja. Ker tok teče skozi vzmetni kontakt, je hitrost delovanja navzdol omejena z velikostjo toka, kar pomembno vpliva na hitrost delovanja. Velikost toka pogojuje velikost vzmetnega kontakta in s tem termično vztrajnost in hitrost odklopa. Ko se spajka segreje na določeno temperaturo in se stali, se kontakta razkleneta. V primeru visoke napetosti v enosmernem električnem tokokrogu se zaradi razmeroma majhne hitrosti odmikanja kontakta in prav tako razmeroma majhne medsebojne oddaljenosti med kontaktoma po razmikanju pojavi velik problem v zvezi z možnostjo pojava električnega obloka. Povrhu vsega so varistorji z vidika temperature razmeroma občutljive komponente, pri katerih kritična oz. naj višja še dopustna temperatura za regularno delovanje lahko znaša približno 100°C.

V električnem tokokrogu obravnavane vrste je v kontekstu zagotavljanja omenjene selektivnosti torej vsekakor zaželeno in pričakovano, da bi v primeru električne preobremenitve, četudi bi bil tok skozi sekundarno varovalko manjši od toka skozi primarno varovalko, sekundarna varovalka pregorela, primarna pa ne. Ob pojavu prenapetosti se električni naboj preko varistorja odvede v zemljo, v primeru poškodbe ali okvare varistorja pa naj bi prišlo do prekinitve zgolj sekundarne varovalke, medtem ko naj bi primarna varovalka ostala nepoškodovana.

Izum se nanaša na ureditev zaščite v električnem tokokrogu, ki obsega vir enosmerne električne napetosti, ki je preko primarnih električnih vodnikov električno povezan z bremenom, pri čemer je v enem izmed omenjenih primarnih električnih vodnikov integrirana električna uporovna varovalka s talilnim elementom, pri tem pa sta primarna vodnika premeščena s premostitvenim sekundarnim vodnikom, ki vključuje prenapetostni zaščitni sklop z vsaj enim varistorjem in z njim v toplotno prevodnem stiku nahajajočim se termičnim odklopnim elementom, kot tudi z vsaj eno z omenjenim varistorjem električno povezano in sodelujočo nadaljnjo električno uporovno varovalko s talilnim elementom.

Po izumu je predlagano, da omenjen sekundarni oz. premostitveni električni vodnik prenapetostnega zaščitnega sklopa, s katerim sta premoščena omenjena primarna električna vodnika med napetostnim virom in bremenom, poleg omenjenega varistorja s pripadajočim termičnim odklopnikom vključuje tudi tritočkovno stikalo s prekinjevalnim elementom, ki je pri vnaprej določenih pogojih s pomočjo prožilnega sredstva odvihtljiv iz svojega prvega izhodiščnega položaja, v katerem je omenjen premostitven električni vodnik prenapetostnega zaščitnega sklopa sklenjen, v svoj drug končni položaj, v katerem je omenjen premostitven električni vodnik prenapetostnega zaščitnega sklopa prekinjen, medtem ko je električna uporovna varovalka vgrajena v vzporedni veji premostitvenega električnega vodnika, ki poteka od enega izmed primarnih vodnikov električnega tokokroga in je razporejena na odmiku od vsakokrat preostalega primarnega vodnika, obenem pa tudi na primerni in vnaprej določeni oddaljenosti od omenjenega prekinjevalnega elementa stikala, pri čemer pa je omenjena oddaljenost tako izbrana, da je električni tokokrog skozi omenjeno vzporedno vejo in varovalko vzpostavljiv šele po prekinitvi stikala v premostitvenem električnem vodniku, namreč potem, ko se v svoj drug končni položaj zavihten prekinjevalni element stikala premakne v stik z omenjeno vzporedno vejo.

Pri prednostni izvedbi izuma je poleg doslej navedenega še nadalje predvideno, da omenjeno prožilno sredstvo, s pomočjo katerega se pri vnaprej določenih pogojih izvrši premik prekinjevalnega elementa stikala v smislu zavihtenja iz njegovega prvega izhodiščnega položaja, v katerem je premostitveni vodnik sklenjen, v njegov drug končni položaj, v katerem je premostitveni vodnik prekinjen, pri tem pa se prekinjevalni element stikala nahaja v električno prevodnem stiku z vodnikom uporovne varovalke, predstavlja pirotehnično stikalo z aktuatorjem, ki je sprožljiv na osnovi signala, prejetega s strani magnetnega Reed (NO) stikala, ki je v pripadajoči električno prevodni veji vgrajeno med omenjeno premostitveno vejo in aktuatorjem, oziroma s strani termičnega tipala, ki se nahaja v toplotno prevodnem stiku z varistorjem in je v pripadajoči električno prevodni veji vzporedno s prej omenjeno vejo magnetnega Reed (NO) stikala vgrajeno med omenjeno premostitveno vejo in aktuatorjem. Pri tem pa je omenjeno Reed (NO) stikalo v pogojih regularnega delovanja električnega tokokroga razklenjeno, ob pojavu motnje pa sprememba magnetnega polja privede do njegove sklenitve in temu ustreznega vpliva na aktuator v smislu proženja le-tega in posledično premika prekinjevalnega elementa stikala, in pri čemer je tudi omenjeno termično tipalo med regularnim delovanjem tokokroga razklenjeno, v primeru preseženja vnaprej določene temperature varistorja pa se sklene.

Reed (NO) stikalo smiselno predstavlja stikalo s časovno zakasnitvijo vsaj 1 ms, vendar ne več kot 2 ms, medtem ko vir električne napetosti lahko predstavlja bodisi vir enosmerne (DC) električne napetosti ali pa vir izmenične (AC) električne napetosti.

Izum bo v nadaljevanju podrobneje obrazložen s primerom izvedbe, ki je shematično ponazorjen na priloženi skici, kjer kaže

Sl. 1 shematično ponazoritev že obravnavane zaščite električnega tokokroga iz stanja tehnike;

Sl. 2 pa shematično ponazorjen primer enega izmed možnih primerov izvedbe izuma v stanju po prekinitvi tritočkovnega stikala, pri čemer je za prekinitev tokokroga v primeru preobremenitve uporabljeno pirotehnično stikalo.

Kot rečeno, se izum nanaša na ureditev prenapetostne zaščite v električnem tokokrogu 1. Tudi električni tokokrog po Sl. 2 obsega vir 2 enosmerne električne napetosti, ki je preko primarnih električnih vodnikov 11, 12 električno povezan z bremenom 3, pri tem pa je v enem izmed omenjenih primarnih električnih vodnikov 11,12 integrirana električna uporovna varovalka 4 s talilnim elementom. Podobno kot pri rešitvi iz stanja tehnike (Sl. 1) sta tudi v tem primeru primarna vodnika 11, 12 premoščena s sekundarnim vodnikom 13, ki vključuje prenapetostni zaščitni sklop 5 z varistorjem 50 s termičnim tipalom 50' kot tudi z vsaj eno z omenjenim varistorjem 50 električno povezano in sodelujočo nadaljnjo električno uporovno varovalko 55 s talilnim elementom.

Po izumu pa je predvideno, da električni vodnik 13 prenapetostnega zaščitnega sklopa 5, s katerim sta premoščena omenjena primarna električna vodnika 11, 12 med napetostnim virom 2 in bremenom 3, poleg omenjenega varistorja 50 s pripadajočim termičnim tipalom 50' vključuje tudi tritočkovno stikalo 6 s prekinjevalnim elementom 60, ki je pri vnaprej določenih pogojih s pomočjo prožilnega sredstva 7 odvihtljiv iz svojega prvega izhodiščnega položaja, v katerem je omenjen premostitven električni vodnik 13 prenapetostnega zaščitnega sklopa 5 sklenjen, v svoj drug končni položaj, v katerem je omenjen premostitven električni vodnik 13 prenapetostnega zaščitnega sklopa 5 prekinjen oz. razklenjen. Pri tem pa je omenjena električna uporovna varovalka 55 vgrajena v vzporedni veji 13' premostitvenega električnega vodnika 13, ki poteka od enega izmed primarnih vodnikov 11, 12 tokokroga 1, in je na odmiku od z vsakokrat preostalega primarnega vodnika 11, 12 voljo na primerni in vnaprej določeni oddaljenosti od prekinjevalnega elementa 60 stikala 6. Omenjena oddaljenost veje 13' od prekinjevalnega elementa 60 stikala 6 je tako izbrana, da je električni tokokrog skozi omenjeno vzporedno vejo 13' in varovalko 55 vzpostavljiv šele po prekinitvi stikala 6 v premostitvenem električnem vodniku 13, namreč potem, ko se v svoj drug končni položaj zavihten prekinjevalni element 60 stikala 6 premakne v stik z omenjeno vzporedno vejo 13', in je obenem tolikšna, da je po prekinitvi premostitvenega vodnika 13 še zlasti v primeru enosmernega električnega vira 2 preprečeno formiranje obloka.

Pri prednostni izvedbi izuma je zlasti zaradi zahtevane odzivnosti na električne preobremenitve predvideno, da omenjeno prožilno sredstvo 7, s pomočjo katerega se pri vnaprej določenih pogojih izvrši premik prekinjevalnega elementa 60 stikala 6 v smislu zavihtenja iz njegovega prvega izhodiščnega položaja, v katerem je premostitveni vodnik 13 sklenjen, v njegov drug končni položaj, v katerem je premostitveni vodnik 13 prekinjen, pri tem pa se prekinjevalni element 60 stikala 6 nahaja v stiku z vodnikom 13' uporovne varovalke 55, predstavlja pirotehnično stikalo z aktuatorjem 71. Ta aktuator 71 pa je sprožljiv na osnovi signala, prejetega s strani magnetnega Reed (NO) stikala 75, ki v pripadajoči električno prevodni veji 13 vgrajeno med premostitveno vejo 13 in aktuatorjem 71, oz. s strani termičnega tipala 50', ki se nahaja v toplotno prevodnem stiku z varistorjem 50 in je v pripadajoči električno prevodni veji 13' vzporedno s prej omenjeno vejo 13 magnetnega Reed (NO) stikala 75 vgrajeno med premostitveno vejo 13 in aktuatorjem 71. Pri tem je omenjeno Reed (NO) stikalo 75 v pogojih regularnega delovanja električnega tokokroga 1 razklenjeno, ob pojavu motnje v električnem tokokrogu 1 pa sprememba magnetnega polja privede do njegove sklenitve in temu ustreznega vpliva na aktuator 71 v smislu proženja le-tega. Prav tako je tudi omenjeno termično tipalo 50' med regularnim delovanjem tokokroga 1 razklenjeno, v primeru preseženja vnaprej določene temperature varistorja 50 pa se sklene in spusti tok proti aktuatorju 71 stikala 6.

Pri tem pa omenjeni vir 2 električne napetosti lahko predstavlja bodisi vir enosmerne (DC) električne napetosti ali pa vir izmenične (AC) električne napetosti, omenjeno reed (NO) stikalo (75) pa prednostno predstavlja stikalo s časovno zakasnitvijo vsaj 1 ms in prednostno ne več kot 2 ms.

Zahvaljujoč opisanim značilnostim je odzivanje tovrstne ureditve zaščite tokokroga na različne motnje neprimerno boljše kot pri rešitvah iz stanja tehnike.

Ob pojavu prenapetosti v tokokrogu 1 je tokovna pot sklenjena preko premostitvenega vodnika 13, namreč preko prekinjevalnega elementa 60 sklenjenega stikala 6 in varistorja 50. Presek kontaktov v območju omenjenega stikala 6 je bistveno, namreč za najmanj desetkrat, večji od preseka talilnega elementa uporovne varovalke 55, zato ni nevarnosti, da bi prišlo do nenamerne prekinitve omenjene tokovne poti. Trajanje tokovnega impulza v primeru udara strele običajno znaša do 1 ms, zato se za omenjeno Reed (NO) stikalo 75 smiselno stikala 6 je bistveno, namreč za najmanj desetkrat, večji od preseka talilnega elementa uporovne varovalke 55, zato ni nevarnosti, da bi prišlo do nenamerne prekinitve omenjene tokovne poti. Trajanje tokovnega impulza v primeru udara strele običajno znaša do 1 ms, zato se za omenjeno Reed (NO) stikalo 75 smiselno izbere stikalo s časovno zakasnitvijo vsaj 1 ms, največ pa do 2 ms, s čimer se prepreči delovanje nadtokovne zaščite v primeru pojava kratkotrajne prenapetosti.

Ob pojavu kratkega stika na varistorju 50 se okoli vodnika 13 pojavi razmeroma močno magnetno polje, ki povzroči sklenitev Reed stikala 75, zato skozi Reed stikalo 75 steče tok proti prožilnemu sredstvu 7, ki potem premakne prekinjevalni element 60 stikala 6 iz njegovega prvega izhodiščnega položaja, v katerem je vodnik 13 skozi varistor 50 sklenjen, v njegov drug končni položaj v stiku z vzporedno vejo 13' z integrirano varovalko 55, po tistem pa vodnik 13 skozi varistor 50 ostane prekinjen. Varovalka 55 potem zaradi preobremenitve in pretalitve v njej razpoložljivega talilnega elementa prekine tokokrog skozi omenjeno vzporedno vejo 13'. Kratkostični tok v tem primeru ne teče skozi tokovni senzor, zato je hitrost delovanja velika, pa tudi samo Reed stikalo 75 ima majhno vztrajnost. Zato za razliko od rešitve s klasično talilno varovalko po stanju tehnike po Sl. 1 v tem primeru nazivna vrednost toka prenapetostnega impulza ne pogojuje velikosti tokovnega senzorja.

Če pride do segrevanja varistorja 50, termično tipalo 50', ki je v toplotno prevodnem stiku z varistorjem 50, vzpostavi tokokrog proti aktuatorju 71 prožilnega sredstva 7, ki potem premakne prekinjevalni element 60 stikala 6 iz njegovega prvega izhodiščnega položaja, v katerem je vodnik 13 skozi varistor 50 sklenjen, v njegov drug končni položaj v stiku z vzporedno vejo 13' z integrirano varovalko 55, po tistem pa vodnik 13 skozi varistor 50 ostane prekinjen. Tudi v tem primeru varovalka 55 zaradi preobremenitve in pretalitve v njej

Zahvaljujoč opisanim značilnostim je v primeru motenj delovanja tokokroga 1 zagotovljena nedvoumna selektivnost med varovalko 4 in zaščito varistorja 50 proti nadtoku. Prav tako je zaradi majhne termične vztrajnosti termičnega tipala 50' in majhnosti Reed stikala 75 delovanje zaščitnega sklopa 5 v primerjavi z rešitvami iz stanja tehnike lahko mnogo hitrejše in je sklop 5 torej znatno bolj odziven na motnje v električnem tokokrogu 1. Razen tega je velikost oz. nazivna vrednost varovalke 55 v zaščitnem sklopu 5, ki je vsekakor bistveno nižja od velikosti oz. nazivne vrednosti varovalke 4 v enem izmed primarnih vodnikov 11, 12 tokokroga 1, praktično tudi neodvisna od vrednosti prenapetostnega impulza, pri čemer je tovrstna ureditev s pomočjo opisanega zaščitnega sklopa 5 univerzalna in uporabljiva pri širokem naboru rešitev. Ureditev zaščite tokokroga 1 po izumu se nadalje odlikuje po visoki odklopni zmogljivosti ne glede na zahteve po odpornosti na prenapetostne impulze. Za razliko od uporovne varovalke 4 v zaporedni vezavi z varistorjem 50 po stanju tehnike (Sl. 1) v primeru predlagane rešitve zaščitnega sklopa po izumu (Sl. 2) tudi presek kontaktov v območju prekinjevalnega elementa 60 stikala 6 ne vpliva na izklopno zmogljivost, razen tega pa je odzivni čas zaščite pred nadtokovnimi obremenitvami neodvisen od velikosti prenapetostnega impulza. Zato ureditev zaščite po izumu omogoča obvladovanje tudi zelo visokih vrednosti prenapetostnih impulzov brez nehotenega izklapljanja v primeru prenapetosti, kar omogoča dovolj masiven presek kontaktnega elementa 60 stikala 6, s tem pa je obenem zagotovljena tudi odpornost proti degradaciji v primeru dolgotrajne uporabe.

Claims (6)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Ureditev zaščite v električnem tokokrogu (1), obsegajočem vir (2) električne napetosti, ki je preko primarnih električnih vodnikov (11, 12) električno povezan z bremenom (3), pri čemer je v enem izmed omenjenih primarnih električnih vodnikov (11, 12) integrirana električna uporovna varovalka (4) s talilnim elementom, pri tem pa sta primarna vodnika (11, 12) premoščena s sekundarnim vodnikom (13), ki vključuje prenapetostni zaščitni sklop (5) z vsaj enim varistorjem (50) in z njim v toplotno prevodnem stiku nahajajočim se termičnim tipalom (50'), kot tudi z vsaj eno z omenjenim varistorjem (50) električno povezano in sodelujočo nadaljnjo električno uporovno varovalko (55) s talilnim elementom, označena s tem, da premostitven električni vodnik (13) prenapetostnega zaščitnega sklopa (5), s katerim sta premoščena omenjena primarna električna vodnika (11, 12) med napetostnim virom (2) in bremenom (3), poleg omenjenega varistorja (50) s pripadajočim termičnim tipalom (50') vključuje tudi tritočkovno stikalo (6) s prekinjevalnim elementom (60), ki je pri vnaprej določenih pogojih s pomočjo prožilnega sredstva (7) odvihtljiv iz svojega prvega izhodiščnega položaja, v katerem je omenjen premostitven električni vodnik (13) prenapetostnega zaščitnega sklopa (5) sklenjen, v svoj drug končni položaj, v katerem je omenjen premostitven električni vodnik (13) prenapetostnega zaščitnega sklopa (5) prekinjen, medtem ko je električna uporovna varovalka (55) vgrajena v vzporedni veji (13') premostitvenega električnega vodnika (13), ki poteka od enega izmed primarnih vodnikov (11, 12) tokokroga (1) in je zaključena na odmiku od vsakokrat preostalega primarnega vodnika (11, 12) in na primerni in vnaprej določeni oddaljenosti od prekinjevalnega elementa (60) stikala (6), pri tem pa je omenjena oddaljenost tako izbrana, daje električni tokokrog skozi omenjeno vzporedno vejo (13') in varovalko (55) vzpostavljiv šele po prekinitvi stikala (6) v premostitvenem električnem vodniku (13), namreč potem, ko je svoj drug končni položaj zavihten prekinjevalni element (60) stikala (6) premaknjen v stik z omenjeno vzporedno vejo (13').
2. 2. Ureditev po zahtevku 1, označena s tem, da omenjeno prožilno sredstvo (7), s pomočjo katerega se pri vnaprej določenih pogojih izvrši premik prekinjevalnega elementa (60) stikala (6) v smislu zavihtenja iz njegovega prvega izhodiščnega položaja, v katerem je premostitveni vodnik (13) sklenjen, v njegov drug končni položaj, v katerem je premostitveni vodnik (13) prekinjen, pri tem pa se prekinjevalni element (60) stikala (6) nahaja v stiku z vodnikom (13') uporovne varovalke (55), predstavlja pirotehnično stikalo z aktuatorjem (71), ki je sprožljiv na osnovi signala, prejetega s strani magnetnega Reed (NO) stikala (75), ki je v pripadajoči električno prevodni veji (13) vgrajeno med premostitveno vejo (13) in aktuatorjem (71), oziroma s strani termičnega tipala (50'), ki se nahaja v toplotno prevodnem stiku z varistorjem (50) in je v pripadajoči električno prevodni veji (13') vzporedno s prej omenjeno vejo (13) magnetnega Reed (NO) stikala (75) vgrajeno med omenjeno premostitveno vejo (13) in aktuatorjem (71), pri čemer je omenjeno Reed (NO) stikalo (75) v pogojih regularnega delovanja električnega tokokroga (1) razklenjeno, ob pojavu motnje pa sprememba magnetnega polja privede do njegove sklenitve in temu ustreznega vpliva na aktuator (71) v smislu proženja le-tega in posledično premika prekinjevalnega elementa (60) stikala (6), in pri čemer je tudi omenjeno termično tipalo (50') med regularnim delovanjem tokokroga (1) razklenjeno, v primeru preseženja vnaprej določene temperature varistorja (50) pa se sklene.
3. 3. Ureditev po zahtevku 1 ali 2, označena s tem, da Reed (NO) stikalo (75) predstavlja stikalo s časovno zakasnitvijo vsaj 1 ms.
4. 4. Ureditev po zahtevku 3, označena s tem, da Reed (NO) stikalo (75) predstavlja stikalo s časovno zakasnitvijo do največ 2 ms.
5. 5. Ureditev po katerem koli od zahtevkov 1-4, označena s tem, da vir (2) električne napetosti predstavlja vir enosmerne (DC) električne napetosti.
6. 6. Ureditev po katerem koli od zahtevkov 1-4, označena s tem, da vir (2) električne napetosti predstavlja vir izmenične (AC) električne napetosti.