Способ определения параметров размыкателя для разрядника защиты от перенапряжения
Изобретение относится к способу определения параметров размыкателя для разрядника защиты от перенапряжения, причем переключающее движение размыкателя происходит с помощью переключающего язычка, который посредством постоянно действующей пружинной силы направлен в направлении, противоположном удерживающей силе, созданной при помощи защитного припоя. Согласно изобретению силу предварительного натяжения, воздействующую на переключающий язычок или на его спай для создания силы распайки или переключающей силы, наряду с постоянно действующей силой предварительного натяжения поддерживают по меньшей мере одной другой действующей независимо от нее силой предварительного натяжения, а также дополняющей переключающей силой с тем же направлением действия, причем распределение этих сил настраивают таким образом, что в состоянии покоя на спай действует небольшая результирующая сила, и по возможности большая результирующая сила совершает переключающее движение во время процесса распайки. Технический результат - возможность увеличения силы предварительного натяжения настолько, что достигается улучшенная коммутационная способность, 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 15 ил.
Область техники
Изобретение относится к размыкателю для разрядника защиты от перенапряжения (далее - разрядника), причем место размыкания разрядника выполнено в виде паяного соединения, которое может подвергаться тепловому воздействию.
Уровень техники
Под влиянием нагрева, тепловой источник которого образует предпочтительно контролируемый блок защиты от перенапряжения, припой размягчается, и вследствие вызванного тем самым переключающего движения детали размыкателя, специально предусмотренной для этого, прерывается электрическое соединение. Узел размыкателя, который выполняет переключающее движение, имеет натяжение, например, по DE 29519313 U1, посредством пружинной силы, направленной в направлении переключения. Переключающее движение достигает своей абсолютной конечной точки, как только будет израсходована сила предварительного натяжения этой пружины.
Согласно уровню техники, у размыкателей известен недостаток, состоящий в том, что сила натяжения, если она постоянно воздействует на спай, даже без теплового воздействия может вызвать чисто механическое, непреднамеренное срабатывание. С другой стороны, требуется определенная сила предварительного натяжения, чтобы достичь соответственно эффективного переключающего движения, то есть требуется, чтобы могли быть достигнуты достаточный ход контакта (расстояние размыкания) и достаточная скорость переключения.
Как величина хода контакта, так и скорость переключения являются параметрами, которые определяют мощность (быстродействие) размыкателя. Так как с увеличением хода контакта быстро уменьшается чисто механическая сила предварительного натяжения, то очень трудно, с одной стороны, гарантировать достаточную скорость переключения по всему ходу контакта, а с другой стороны, ограничить силу предварительного натяжения, воздействующую на спай, до величины, которая с достаточной надежностью исключает ложное срабатывание, обусловленное чисто механическими причинами. Поэтому на практике нужен компромисс, который в зависимости от выполнения спая, от количества припоя и, наконец, также от состава припоя допускает достаточную силу предварительного натяжения. Это предусматривает стабильный процесс изготовления, который, особенно в связи с введением бессвинцовых припоев, должен быть определен заново и, как правило, делает необходимым дальнейшее уменьшение силы предварительного натяжения.
Раскрытие изобретения
Поэтому задачей изобретения является нахождение решения, которое с помощью простых средств может быть настроено на эти вышеуказанные измененные условия. К тому же сила предварительного натяжения должна иметь возможность быть увеличенной настолько, что, с одной стороны, достигается улучшенная переключающая (коммутационная) способность посредством хода контакта и скорости переключения и тем не менее, с другой стороны, нет опасности вызванного этим чисто механического срабатывания.
Решение предложенного изобретением размыкателя для разрядника с расширенным функциональным диапазоном ориентируется на следующие вводные:
- сила F1 предварительного натяжения, которая в нормальном состоянии контролируемого элемента воздействует на спай, в идеальном случае должна быть равна нулю или по меньшей мере должна быть очень небольшой, и таким образом в этом состоянии припой не нагружается длительно механическим образом или нагружается незначительно;
- другая сила F2 предварительного натяжения должна, напротив, ускорять начавшийся процесс распайки, чтобы как можно быстрее прервать паяное соединение с контролируемым элементом посредством того, что эта сила будет усиливать предварительное натяжение F1 по мере увеличения температуры спая или начиная с определенного значения температуры спая;
- коммутирующая сила F3 должна поддерживать силы F1/F2, которые при известных условиях затухают во время процесса переключения, посредством того, что она идеальным образом увеличивается с увеличением хода контакта в той мере, в какой мере уменьшается результирующая сила F1/F2.
Силы F1/F2 и F3 могут быть созданы в качестве организованных независимо друг от друга отдельных сил из одного или из множества одинаковых или различных аккумуляторов энергии.
Согласно изобретению общая сила предварительного натяжения, которая действует на спай, образуется по меньшей мере из двух составляющих, силовые воздействия которых (направления воздействия) усиливаются соответственно потребностям дополняющим образом в направлении переключающего движения.
Наряду с первой силой F1 предварительного натяжения, которая постоянно действует на спай, одна или несколько сил действуют, к тому же соответственно потребностям таким образом, что они при нормальной температуре спая почти неэффективны и только с увеличением температуры спая или во время процесса размыкания или переключения осуществляют свое воздействие. Это развитое соответственно потребностям силовое воздействие или силовое распределение может, в зависимости от состояния или от температуры, постоянно или начиная с определенного положения выключателя, и/или начиная с определенной температуры, быть осуществлено скачкообразно.
Предпосылкой для этого является то, что векторы всех силовых составляющих направлены так, что они в их силовом воздействии дополняют друг друга в нужный, предназначенный для этого момент времени. К тому же изобретение основывается на усиленном силовом воздействии на размыкающий элемент во время всего процесса размыкания, то есть во время фазы распайки и следующей за ней фазы переключения, которая поддерживается дополнительными тепловыми и/или механическими эффектами. Это имеет место, например, в том случае, когда переключающий язычок, используемый в качестве размыкающего элемента, сам поддерживает тепловое силовое воздействие, или если эта сила образуется из самого переключающего язычка посредством того, что он изготовлен из материала, который обладает необходимыми механическими/тепловыми свойствами.
Решение, использованное в данном изобретении, требует определенного выполнения такого переключающего язычка, причем нижеописанные варианты реализации оказались в этой связи в этом отношении преимущественными.
Переключающий язычок может быть выполнен из фасонной детали, на первом конце которой выполнена контактная скоба для внешнего контактирования с подключаемым узлом, а на втором конце которой имеется специально сформированное или выполненное с возможностью формирования паяное острие. Это паяное острие соединяется через определенное место пайки с активной частью разрядника, в случае неисправности служащей в качестве источника тепла, и таким образом создает электрическое/тепловое соединение, которое распаивается с помощью описанной силы F1 предварительного натяжения при соответствующем влиянии температуры, выполняет движение переключения.
Посредством движения переключения цепь тока через неисправный разрядник надолго разрывается.
Так как сила F1 предварительного натяжения сама по себе оказывает только небольшое силовое воздействие на спай, вторая сила F2 предварительного натяжения должна участвовать в процессе размыкания соответственно потребностям. С одной стороны, она может быть вызвана тепловым образом посредством того, что, например, уже в то время, когда спай «нагревается», она постоянно или скачкообразно увеличивается и таким образом поддерживает процесс распайки. С другой стороны, применяемый после распайки процесс размыкания может поддерживаться силой F2 предварительного натяжения посредством того, что она действует так, что процесс размыкания претерпевает дополнительное «ускорение» благодаря тому, что, например, ход контакта увеличивается посредством другого раскрытия участка размыкания вследствие деформации переключающего язычка. Благодаря этому улучшается электрическое разделение, что является преимуществом особенно при более высоких напряжениях системы.
Оба предложенных решения могут применяться преимущественно по одному или в комбинации друг с другом. Из такой комбинации следует дополнительно определенная избыточность процесса размыкания, так как обе силы независимо друг от друга поддерживают начавшийся процесс размыкания, а именно процесс распайки, с одной стороны, и заключительный процесс переключения, с другой стороны.
Далее, сила предварительного натяжения, действующая вместе с первой силой F1 предварительного натяжения и предпочтительно термически обусловленная, обозначается F2, а сила предварительного натяжения, действующая предпочтительно механическим образом после процесса распайки вместе с F1, обозначается F3.
Для создания термически обусловленной силы F2 предварительного натяжения переключающий язычок выполнен из металлического, электропроводящего материала с возможностью деформации под воздействием тепла. Такие металлы содержат, согласно уровню техники, два различных стабильных состояния формы, которые настраиваются в зависимости от температуры. В случае переключающего язычка первое стабильное состояние, которое получается при нормальных условиях, соответствует закрытому состоянию размыкателя. Силовое воздействие такого состояния в данном положении направлено так, что оно не создает никакой силы предварительного натяжения или создает только небольшую дополнительную силу предварительного натяжения. Второе стабильное состояние, которое настраивается под воздействием тепла, соответствует, напротив, открытому состоянию размыкателя, и, таким образом, с увеличением нагрева возрастает предварительное натяжение (непрерывно или скачкообразно), и, тем самым, усиливается механическое предварительное напряжение на спае. Таким образом создается соответствующее потребностям предварительное натяжение, которое в конечном счете само по себе приводит к высоким скоростям переключения также при больших значениях хода контакта.
Для создания такой функции предназначены, например, так называемые биметаллы или металлы с эффектом памяти формы. В то время как биметаллы составлены из двух металлов, которые под воздействием тепла различным образом расширяются и, тем самым, весь узел деформируется в заданном направлении, металлы с эффектом памяти формы состоят из металлического сплава (например, никелево-титанового). В противоположность биметаллам, в которых с увеличением температуры постоянно увеличивается стремление перейти во второе стабильное состояние, металлы с эффектом памяти формы имеют определенную температуру, при которой они скачкообразно в виде переключающего движения переходят из одного состояния в другое и остаются в нем, если температура, которая привела к срабатыванию, снова упала.
В случае варианта реализации с биметаллом для случая охлаждения должно быть при необходимости предусмотрено удержание, которое предотвращает повторное включение размыкателя. Иначе процесс размыкания будет циклически повторяться.
В качестве другого исполнения возможна реализация переключающего язычка, который дополнительно к указанному тепловому эффекту силы F2 предварительного натяжения также создает первую механически обусловленную силу F1 предварительного натяжения посредством того, что переключающий язычок полностью или частично состоит из комбинации одного из указанных термических материалов с упругим материалом. В таком варианте реализации как определенный участок, так и весь переключающий язычок может быть выполнен по принципу сэндвича с термически реагирующим металлом. Механическая натяжная или нажимная пружина для создания силы F1 предварительного напряжения заменяется при этом, при определенных обстоятельствах, упругим свойством материала переключающего язычка. Однако в целом действие, достигаемое такой комбинацией, такое же, как и в случае реализации по первому варианту с функционально разделенными элементами для создания силового воздействия F1/F2. Преимущество может проявиться, например, в таких вариантах применения, в которых, например, имеется опасность того, что механическая навеска пружины отсоединится в случае силы F1 предварительного напряжения (например, вследствие механической тряски), или недостаток места будет требовать более компактной реализации предложенного изобретением размыкателя.
Как уже было сказано, сила F1 предварительного натяжения во время движения переключения постоянно уменьшается с увеличением хода контакта. Этот эффект может быть скомпенсирован силой F2 предварительного натяжения только частично, так как эта силовая составляющая сила проявляется только во время фазы распайки, а после того как в результате размыкания прервется подача тепла, также и эта сила уменьшится более или менее непрерывно. Чтобы избежать того, что посредством этого внесенной силы не будет более достаточно для эффективного движения переключения по всему ходу контакта, согласно изобретению предусмотрена другая сила F3, которая проявляется во время процесса переключения и таким образом по меньшей мере частично компенсирует уменьшенное действие F1 и F2.
Создание этой другой силы происходит исключительно во время процесса переключения и действует относительно сил F1/F2 предварительного натяжения в противоположном направлении, но с временным сдвигом. Она происходит из движения переключающего язычка посредством того, что благодаря постоянному сдвигу точки передачи усилия вдоль переключающего язычка воздействующее соотношение сил вследствие измененных силовых и/или рычажных воздействий меняется таким образом, что результирующая сила F3 постоянно увеличивается с увеличением хода контакта.
Далее изобретение описывается более подробно посредством вариантов реализации и фиг.1-6.
Осуществление изобретения
Нижеследующие примеры реализации, исходя из общей основной версии, относятся к трем вариантам изобретения, на основании которых описываются и представляются важные функции, а также другие подробности.
Изобретение представляет собой размыкатель для разрядника с расширенными функциями, которые состоят в том, что первая сила F1 предварительного натяжения согласно уровню техники соответственно потребностям поддерживается по меньшей мере второй предложенной изобретением силой F2 предварительного натяжения или переключающей силой F3, чтобы улучшить характеристику срабатывания и переключения в той мере, что, с одной стороны, силовое воздействие на спай при нормальной температуре окружающей среды будет уменьшено, а с другой стороны, ход размыкания или скорость размыкания повысится по сравнению с уровнем техники. Средства размыкания размыкателя, предложенного изобретением, находятся вместе с контролируемым элементом защиты от перенапряжения предпочтительно в штекерной верхней части двухчастного корпуса, но могут быть реализованы и на основе одночастной конструкции. К тому же верхняя часть содержит средства для контактирования с нижней частью и индикаторное окно, в котором оптически индицируется состояние переключения размыкателя. Нижняя часть через соответствующие ответные контакты контактирует с верхней частью и, кроме того, содержит подключающие средства для внешнего подключения.
Активный элемент при этом представляет собой ограничивающий перенапряжение или переключающий перенапряжение узел, который контролируется размыкателем на предмет превышения заданных температурных значений. Превышение заданных температурных значений оценивается как неисправное состояние активного узла (например, искрового промежутка и/или варистора), что требует его отключения от источника энергии посредством размыкателя.
Фиг.1а показывает верхнюю часть основополагающего варианта реализации сменного (вставного) разрядника, причем на этом варианте реализации по существу строится изобретение.
Верхняя часть состоит из сменной вставки (1) с приформованными внешними штекерными контактами для контактирования с нижней частью, на которой происходит подвод проводов внешних подключений.
Оба внешних штекерных контакта ведут внутрь корпуса и контактируют там с двух сторон с разрядным элементом (5). При этом важным с точки зрения изобретения будет то, что обе контактных детали (4, 6) выполнены в виде штампованного, тянутого или отчеканенного элемента из цельного, предпочтительно термически деформируемого и/или эластичного и, тем не менее, хорошо проводящего материала, на конце или на выштамповке которого выполнены контактные пружины (4b, 6b) или контактные скобы (6а) для контактирования нижней части или разрядного элемента (5).
Первая из двух контактных деталей (4) выполнена в виде переключающего язычка (4 с) размыкателя; язычок имеет расширенные функции, причем в одном варианте переключающий язычок (4с) выполнен в виде шины без выштамповки, а в другом варианте с выштамповкой, расположенной посередине. При этом существенным является то, что в обоих вариантах контактная деталь (4) выполнена цельной. На конце детали находится паяный контактный участок (4d), паяное соединение (4f) которого в случае перегрузки разрядного элемента (5), сопровождающейся нагреванием, расплавляется на контакте (5а) разрядного элемента (5) в результате теплопередачи и движением переключения переключающего язычка (4с) осуществляется преднамеренное отключение.
Движение переключения переключающего язычка (4с) возникает вследствие упругого усилия, которое косвенно, через размыкающую стойку (2), создает предварительное натяжение на переключающем язычке (4с) и, тем самым, на паяном контактном участке (4d). Это предварительное натяжение соответствует силе F1 предварительного натяжения. Благодаря поворотному движению размыкающей стойки (2) разомкнутый переключающий язычок (4с) выполняет соответственно быстрое движение переключения через большое раскрытие контактов и создает, тем самым, надежное размыкание между разрядным элементом (5) и подводом проводов, образованным переключающим язычком (4с). Одновременно с этим, выполненное размыкающей стойкой (2) поворотное движение в своем конечном положении (1b) индицируется в смотровом окне (1а), и, таким образом, положение размыкающей стойки (2) может быть воспринято снаружи при помощи смотровой поверхности (2d) как состояние срабатывания.
Предварительное упругое натяжение F1 для переключающего язычка (4с) создается пружиной (3), которая имеет свою точку упора в конце паза (4а) корпуса. Толкающая сила, созданная таким образом пружиной, воздействует на размыкающую стойку (2) в точке (2с), которая в свою очередь воздействует на поворотную опору (2а) размыкающей стойки и тем самым способствует вышеуказанному поворотному движению.
Таким образом, сперва упругое предварительное натяжение F1 воздействует через размыкающую стойку (2) на переключающий язычок (4с) и, тем самым, на паяный контактный участок (4d). Дальнейшую поддержку участок (4d) может получить в результате того, что переключающий язычок (4с) сам создает предварительное натяжение, которое может формироваться пружинным зажимом или биметаллической пластиной, или пластиной из металла с эффектом памяти формы. В то время как действие пружинного зажима проявляется в основном во время фазы переключения, термически деформируемые металлы, которые изготовлены так, что они могут принять (по меньшей мере) два стабильных, зависимых от температуры положения или две формы, используются для поддержания процесса распайки. Этот эффект используется в данном изобретении таким образом, что переключающий язычок с увеличением температуры испытывает на себе увеличивающуюся силу F2 растяжения в направлении переключения и, тем самым, дополнительно к пружинной силе F1 увеличивает предварительное натяжение, что положительно влияет на начавшийся процесс распайки и на последующий процесс размыкания или процесс переключения. Предварительное натяжение переключающего язычка, созданное комбинацией F1/F2, имеет не только усиливающее действие на процесс распайки, но и дополнительно повышает надежность срабатывания переключения посредством двух сил, которые действуют независимо друг от друга и направлены в одну и ту же сторону.
Спай, который соединяет переключающий язычок с разрядным элементом, рассчитан и изготовлен так, что размыкание происходит надежно и в тот момент, когда еще не предвидятся никакие тепловые повреждения, вызванные перегретым разрядным элементом. Этот момент времени сперва определяется выбором припоя, причем и описанное механическое предварительное напряжение вносит туда существенный вклад. Далее, должны быть оптимизированы количество припоя на спае (4f) (см. фиг.1b) и распределение тепла на паяном контактном участке.
Для этого паяный контактный участок (4d) выполнен так, что он принимает только ограниченное количество припоя таким образом, что конец переключающего язычка (4с) выполнен в виде контактного ножа (4d'), который погружается в щелевидный проем (5с) в качестве ответного контакта, а своей выступающей частью припаивается к контакту (5а) активного элемента (5). Чтобы достичь оптимального теплового распределения, предпочтительно высокотеплопроводные металлы или металлические сплавы, или покрытия используются по меньшей мере или исключительно в области паяного контактного участка (4d).
Вторая контактная деталь (6) сформирована так, что она посредством соответствующих опор в той половине корпуса, которая выполнена для принятия узлов, оказывает контактное давление через скобу (6а) на контактную поверхность (5b) разрядного элемента (5) или спаяна с этой контактной деталью. Опоры состоят из сопряженных друг с другом перемычек, которые одновременно повышают прочность половины (1) корпуса, и, таким образом, гарантируется непрерывное контактное давление также благодаря соответствующей жесткости несущего корпуса.
Посредством перемычек в несущей половине корпуса обе контактные детали (4, 6) направляются и держатся в их положениях. Одновременно с этим, перемычки действуют на определенных участках в качестве изоляции для контактных деталей или опирают или усиливают их форму и способствуют тому, чтобы контактные детали, например, в области штекерных контактов, могли быть механически нагружены и не деформироваться при этом.
Создание предложенной изобретением силы F3 переключения поясняется с помощью фиг.2-4. Эта сила проявляет свое действие, как только произойдет процесс распайки, и переключающий язычок будет двигаться в направлении конечного положения для открытого состояния. Эта сила, таким образом, действует как и сила F2 предварительного натяжения, востребованно, но с задержкой по времени вместе с F1.
Соответствующие варианты реализации на фиг.2-4 соответствуют, насколько возможно, основной версии согласно фиг.1, отчего здесь показаны только те элементы, которые находятся в непосредственной связи с описанной функцией соответствующей версии. Общими, существенными для данного изобретения признаками этих трех расширенных функций являются следующие:
- точка (2b) опоры на размыкающей стойке, которая переносит силу, создаваемую силами F1/F2 предварительного натяжения и передаваемую через размыкающую стойку, сперва статическую, а после распайки преобразованную в поворотное движение, в зависимости от положения переключения переключающего язычка на определенной точке и, тем самым, создает постоянно увеличивающуюся рычажную силу,
- определенные модификации переключающего язычка, которые преобразуют сохраненную статическую энергию во время движения переключения в равную по направлению кинетическую энергию и таким образом поддерживают силы предварительного натяжения.
Фиг.2а и 2b показывают первый пример изобретения соответственно в закрытом и в сработанном состоянии.
Существенный для данного изобретения признак этого варианта реализации состоит в двух расположенных различным образом точках поворота, первая из которых сопоставлена в точке (4е) переключающему язычку, а вторая сопоставлена в точке (2а) на размыкающей стойке. Силовое воздействие F1 предварительно нагружает переключающий язычок в несработанном состоянии через точку (2b) опоры на размыкающей стойке в направлении движения переключения. После совершенной распайки под воздействием силы F1 через точку (2b) опоры на переключающем язычке начинается размыкание, причем силовое воздействие, которое точка опоры оказывает на переключающий язычок, перемещается с увеличением хода контакта в направлении размыкающего контакта (4d). Это смещение передачи сил способствует изменению распределения силы по длине переключающего язычка между поворотной опорой в точке (4е) и контактом (4d) распайки в результате того, что длина рычажного плеча L с увеличением хода контакта исходя из скомпенсированного среднего положения L1 на фиг.2а проходит в неуравновешенное верхнее положение L2 на фиг.2b.
Таким образом пружинная сила F1, уменьшающаяся при увеличивающемся ходе контакта, компенсируется настолько, что достигается функционально безупречная характеристика процесса размыкания. Посредством скомпенсированного в начале среднего положения L1 передачи сил, через точку опоры может быть существенно уменьшена сила F1 предварительного натяжения, подаваемая на переключающий язычок, по сравнению с размыкателем, известным из уровня техники.
Фиг.3а и 3b показывают второй вариант реализации изобретения соответственно в закрытом и в сработанном состоянии. Процесс распайки до представленного на фиг.3b положения переключающего язычка идентичен тому процессу, который уже был описан для фиг.2а/2b. Кроме того, этот вариант реализации изобретения имеет дополнительную функцию, которая с этого положения, которое представляет собой уже конечное положение поворотного движения через размыкающую стойку, способствует дальнейшему продолжению хода контакта. Это переключающее положение представлено на фиг.3c.
Применяемый в данном случае переключающий язычок (4c) (фиг.3d/3e) выполняется из пружинного материала, который в определенной области содержит выштамповку с выгнутой перемычкой (4h). Выгнутая перемычка действует как встроенный пружинный зажим. Посредством механического предварительного натяжения, которое претерпевает переключающий язычок вследствие перегиба перемычки или пружинного зажима, в спаянном состоянии сперва действует сила (F2') предварительного натяжения в направлении спая, вследствие чего предварительное натяжение уменьшается в направлении переключения посредством пружинной силы F1. После того, как процесс распайки закончен, переключающий язычок под преобладающим влиянием F1 отходит обычным образом от места спая вследствие движения переключения в направлении конечного положения. Начиная с определенного переключающего положения сгиб (4h) претерпевает вследствие этого растяжение, и, таким образом, он скачкообразно опрокидывается в противоположное направление S2'. Вследствие этого, переключающий язычок осуществляет в целом опрокидывающее движение по причине деформации перемычки в направлении конечного положения и, тем самым, дополнительно увеличивает ход контакта за пределы собственного конечного положения движения переключения S1 на величину S2 (фиг.3c).
Фиг.4а/4b показывают третий вариант реализации изобретения соответственно в припаянном и распаянном состоянии. Этот вариант содержит примерно S-образно изогнутый переключающий язычок (4c), как видно на фиг.4b в распаянном состоянии.
В закрытом состоянии по фиг.4а передний участок переключающего язычка согнут U-образно, причем открытый конец (4d') входит в щель (5с) паяного контактного участка (5а) и припаян там. Также и здесь точка (2b) опоры размыкающей стойки переносит силу F1 предварительного натяжения пружины на переключающий язычок и во время размыкающего движения, следующего за распайкой, меняет свою точку приложения силы так, что эта точка поддерживает размыкающее движение. Как следствие этого, спаянный конец переключающего язычка выходит из щели паяного контактного участка и осуществляет размыкание также посредством деформации переключающего язычка тем, что он снова принимает свою изначальную S-образную форму. В то время как распаянный конец заскакивает вследствие этого вверх, движение переключения продолжается до конечного положения (1b) размыкающей стойки.
Фиг.5а показывает в качестве примера взаимодействие отдельных частичных сил F1, F2 и F3 во время процесса распайки посредством нагревания Т контролируемого разрядного элемента с последующим размыканием переключающего язычка и с тем ходом контакта, который переключающий язычок прокладывает назад до концевого упора.
Процесс распайки происходит в области А. Температура Т нагревания разрядника повышается при этом от температуры TU окружающей среды до достижения температуры TA распайки. Благодаря размыканию, начавшемуся от подачи энергии в области В к моменту времени t2, разрядник снова охлаждается за это время. Так предотвращается перегрев всей системы, который в самом неблагоприятном случае или при отсутствии размыкателя может привести к опасности пожара.
Во время процесса распайки силовое воздействие силы F2 предварительного натяжения непрерывно увеличивается, в то время как сила F1 предварительного натяжения постоянно воздействует на переключающий язычок и, тем самым, на спай, который к этому моменту времени еще не припаян.
На границе участка А и участка В к моменту времени t2 процесс распайки завершен. Переключающий язычок сперва двигается в значительной степени под действием сил F1 и F2, которые уменьшаются с увеличением хода контакта, в направлении конечного положения t3, в то время как сила F3 в этой области увеличивается до конечного положения с помощью средств, описанных в пояснениях к фиг.2-4.
Диаграмма на фиг.5а показывает, к тому же, отчетливо, что сила F2 по существу поддерживает процесс распайки (область А). Другая цель изобретения состоит, конечно, также в том, чтобы на процесс переключения (область В) влияла другая сила, которая поддерживает или заменяет на F1 пружинную силу, уменьшающуюся с увеличением хода контакта, чтобы достичь высокой скорости переключения или большого хода контакта. Для этого служит переключающая сила F3, которая создается средствами фиг.2-4.
Фиг.5b показывает график общей силы FRG, результирующей из частичных сил F1, F2 и F3, по сравнению с графиком силы F1 предварительного натяжения. Видно, что дополнительные меры изобретения имеют по сравнению с уровнем техники (представленным здесь графиком F1) явные преимущества.
Поясненные варианты реализации размыкателя для разрядника с расширенными функциями исходят из того, что контролируемый элемент защиты от перенапряжения под влиянием нагрузки или повреждения ведет себя так, что он чрезмерно нагревается. Этот перегрев создает практически предпосылку того, чтобы спай расплавился и в конечном счете описанным образом отделил бы дефектный узел от напряжения питания. Поэтому действующий таким образом размыкатель может быть использован также только тогда, когда относительно инерционное отключение будет достаточным, что в большинстве случаев действительно имеет место, тем более, что большинство предохранителей, предусмотренных во внешней токовой цепи, перенимают на себя быстрое отключение (например, при коротком замыкании).
Однако размыкатель с расширенными функциями должен быть сконструирован так, что и возможное короткое замыкание может быть распознано посредством разрядного элемента и своевременно отключено. Эта мера имеет следующие преимущества:
- не требуется внешней защиты от короткого замыкания, или же применение не зависит от его размера;
- переключающая характеристика встроенной защиты от короткого замыкания может быть согласована (скоординирована) с переключающей характеристикой теплового размыкания;
- тепловое размыкание и размыкание от короткого замыкания могут быть индицированы на разряднике;
- короткое замыкание разрядника не приводит неизбежно к отключению электропитания установки потребителя через предохранитель цепи тока (в зависимости от местонахождения).
Как бы то ни было, посредством другой модификации переключающего язычка имеется возможность установить предохранитель от короткого замыкания. Для этого поперечное сечение переключающего язычка суживается на подходящем для этого месте. Поперечное сечение этого сужения определяет тот ток, который ведет к отключению, обусловленному током.
Возникновение электрической дуги, которая возникает при отключении, обусловленном током, в месте размыкания, тормозится при ее возникновении, чтобы ограничить ее последствия. Для этого в обычных предохранителях предусмотрено наполнение песком для пожаротушения, причем это наполнение окружает участок электрической дуги и охлаждает возникающую электрическую дугу настолько, что она вначале совсем не может расширяться.
Согласно уровню техники, в случае разъединителей, конечно, известно решение, состоящее в том, чтобы добиться охлаждения дуги посредством так называемых дугогасящих камер. В них дуга делится на частичные электрические дуги и охлаждается с помощью охлаждающих пластин.
Другую возможность предлагает дугогасительное устройство, которое под тепловым воздействием электрической дуги высвобождает газ для гашения.
Чтобы управлять электрической дугой на обусловленном током плавком участке переключающего язычка, в изобретении предусмотрены две меры.
Во-первых, размыкающая стойка выполнена так, что она передвигается между разделенными частями переключающего язычка, причем нижняя часть выполнена с полыми стенками и окружает отделенную нижнюю часть переключающего язычка в виде дугогасительной камеры. Тем самым, электрической дуге не предоставляется никакой другой нижней точки, вследствие чего дуга прерывается.
Во-вторых, размыкающая стойка или по меньшей мере полая камера выполнена из материала, который под воздействием дуги высвобождает газ для гашения, который посредством охлаждения дополнительно препятствует расширению дуги.
Фиг.6а и 6b показывают такой предохранитель, встроенный в переключающий язычок.
Фиг.6а показывает переключающий язычок (4с), который в области точки приложения имеет для точки (2b) опоры сужение (4i) поперечного сечения, выполненное отверстием или выштамповкой. Размыкающая стойка образует под точкой опоры дугогасительную камеру (2е), которая отделяет нижний участок переключающего язычка (4i') во время и после обусловленного током размыкания от верхней части (4i”), еще соединенной со спаем. Посредством укрывания нижней части переключающего язычка этот участок электрически отделен от остальных частей посредством удаления на расстояние и посредством изоляции (фиг.6b).
1. Способ определения параметров размыкателя для разрядника защиты от перенапряжения, причем движение переключения размыкателя происходит с помощью переключающего язычка, который посредством постоянно действующей пружинной силы направлен в направлении, противоположном удерживающей силе, созданной при помощи защитного припоя, отличающийся тем, что силу предварительного натяжения, воздействующую на переключающий язычок или на его спай для создания силы распайки или переключающей силы, наряду с постоянно действующей силой предварительного натяжения поддерживают по меньшей мере одной другой действующей независимо от нее силой предварительного натяжения, а также дополняющей переключающей силой с тем же направлением действия, причем распределение этих сил настраивают таким образом, что в состоянии покоя на спай действует небольшая результирующая сила, и наибольшая результирующая сила совершает движение переключения во время процесса распайки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первая силовая составляющая образована силой сжатия или растяжения, действующей механическим и/или тепловым образом.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что вторая силовая составляющая образована результирующей силой сжатия или растяжения, полученной за счет придания переключающему язычку соответствующей формы и/или посредством смещения точки передачи усилия на переключающий язычок.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что первая и вторая силовые составляющие действуют с временным сдвигом.
5. Способ по п.3, отличающийся тем, что смещение точки переноса силы отводят из поворотного движения.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что поворотное движение создают посредством размыкающей стойки, находящейся под предварительным натяжением.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что размыкающая стойка содержит поворотную опору.
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что к размыкающей стойке приформована точка опоры.
9. Способ по п.6, отличающийся тем, что к размыкающей стойке приформован захват.
10. Способ по п.6, отличающийся тем, что к размыкающей стойке приформована переключающая заслонка.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что движение переключения размыкания производят посредством предварительно сформированного переключающего язычка.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что переключающая заслонка содержит индикаторную поверхность.
13. Способ по п.11, отличающийся тем, что переключающая заслонка высвобождает индикаторную поверхность.
14. Способ по п.11, отличающийся тем, что переключающий язычок содержит паяный контактный участок, имеющий форму переключающего ножа.
15. Способ по п.11, отличающийся тем, что переключающий язычок содержит в своей нижней области поворотную опору.
16. Размыкатель, обладающий параметрами и изготовленный по способу, заявленному в одном или нескольких пп.1-15.
