OVERSPANNINGBESCHERMINGSEENHEID
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een overspanning b eschermingseenheid met eerste en tweede elektroden, met een warmtegevoelig middel en met een contactorgaan dat elektrisch met deze eerste elektrode verbonden is en zodanig gemonteerd is dat het met deze tweede elektrode
in contact gebracht wordt als de temperatuur van dit warmte-
<EMI ID=1.1>
eenheid een voorafbepaalde waarde bereikt.
Een dergelijke overspanningseenheid vervaardigd door de Franse firma Compagnie Industrielle de Tubes et Lampes Electriques is op de markt verkrijgbaar. In deze bekende beschermingseenheid zijn de eerste en tweede elektroden gemonteerd in een warmte en elektriciteit geleidend geaard metalen lichaam en respektievelijk daarmee verbonden en daarvan elektrisch geïsoleerd. Het ene uiteinde van het contactorgaan, dat veerkrachtig is, is bevestigd op het lichaam zodat het in staat is om daarvan warmte te ontvangen en een smeltbaar element, dat dit warmtegevoelig middel vormt, is aangebracht tussen het lichaam en het conta ctorgaan teneinde het andere uiteinde van het contactorgaan
op een afstand van de tweede elektrode te houden. Wanneer bijvoorbeeld tengevolge van de aanwezigheid van een doorlopende spanning op de tweede elektrode een doorlopende elektrische vlamboog .teweeg gebracht wordt in de spleet tussen de elektroden en het lichaam van de beschermingseenheid
<EMI ID=2.1>
hierdoor boven de bovengenoemde voorafbepaalde temperatuurwaarde wordt verwarmd, zal het smeltbaar element smelten. Als gevolg daarvan zal het geaarde veerkrachtig contactorgaan dan in contact komen met de tweede elektrode en deze dus aarden zodat de stroom, die in de boogspleet tussen de elektroden vloeit, dan onderbroken zal worden en dat het lichaam van de eenheid niet langer zal opwarmen, waardoor elk gevaar voor brand teniet wordt gedaan.
Andere meer ingewikkelde overspanningbeschermingseenheden van dit algemeen type zijn niet gesteund op de aanwezigheid van een veerkrachtig contact, maar op de werking van een afzonderlijke veer, zie bv. het VSA oktrooi
3 852 539 en de Franse oktrooiaanvrage 2 481 011.
Een doelstelling van de onderhavige uitvinding bestaat erin een overspanningbeschermingseenheid van het hierboven beschreven type te verschaffen, maar waarin geen dergelijk smeltbaar element wordt gebruikt.
Volgens de uitvinding wordt deze doelstelling bereikt doordat dit warmtegevoelig middel gemaakt is uit
een materiaal waarvan de vorm functie is van zijn temperatuur.
Een dergelijk materiaal kan bijvoorbeeld een bimetaal zijn, dat bij het bereiken van de hierboven vermelde voorafbepaalde temperatuur het contactorgaan met de tweede elektrode in aanraking brengt.
Een verdere doelstelling van de uitvinding bestaat erin een nauwkeuriger bepaling te verkrijgen van de voorwaarden waaronder een verbinding tussen de elektroden wordt verwezenlijkt, dan deze die bij het gebruik van een bimetaal verkregen zou worden.
Volgens de uitvinding wordt deze doelstelling bereikt doordat dit materiaal een vormgeheugenlegering is.
Voor een nauwkeuriger werking zal dus een vormgeheugenlegering gekozen worden waarvan één van de algemene eigenschappen bestaat in het feit dat zij een betrekkelijk plotselinge vormverandering ondergaat bij een temperatuur die functie is van de legering. Bij voorkeur zal één van de vormgeheugenlegeringen gekozen worden, die onder de naam PROTEUS (handelsmerk) op de markt worden gebracht.
Er kan gebruik gemaakt worden van een omkeerbare of van een niet-omkeerbare legering, d.w.z. van een legering die automatisch naar zijn aanvangsstand terugkeert of niet. In het eerste geval is geen manuele tussenkomst vereist na een werking van de beschermingseenheid, terwijl in het tweede geval een beschermingseenheid, die gewerkt heeft, dadelijk vereenzelvigd kan worden.
Nog een verdere doelstelling van de onderhavige uitvinding bestaat erin een overspanningbeschermingseenheid te verschaffen van een eenvoudiger "opbouw dan deze die verkregen zou worden door het gebruik van het warmtegevoelig materiaal in samenwerking met het contactorgaan, zoals hierboven voorgesteld.
Volgens de uitvinding wordt deze doelstelling bereikt doordat dit warmtegevoelig middel ook dit contactorgaan vormt,
Aldus wordt het warmtegevoelig middel gebruikt om stroom rechtstreeks van de tweede naar de eerste elektrode te voeren.
De hierboven vermelde en andere doeleinden en kenmerken van de uitvinding zullen duidelijker worden en de uitvinding zelf zal het best begrepen worden aan de "hand van de hiernavolgende beschrijving van een uitvoering en van de bijbehorende tekeningen waarin :
Fig.l een bovenzicht is van een gedeelte van een samenstel van een aantal overspanningbeschermingseenhéden volgens de uitvinding, waarbij dit samenstel getoond is zonder bovendeksel 6 en waarbij er slechts één dergelijke eenheid 17, waarvan het contactorgaan 21 is weggesneden, in detail is voorgesteld; Fig.2 een doorsnede is volgens lijn II-II in Fig.l be schouwd in de r icht ing van de pijlen; Fig.3 een zijzicht is van het contactorgaan 23 dat in Fig.l is getoond.
Het samenstel van overspanningbeschermingseenheden voorgesteld in de figuren omvat een rechthoekige ladevormige steker 1, die gemaakt is uit plastiek materiaal en waarvan slechts een gedeelte is voorgesteld. Deze steker
1 heeft twee opstaande zijwanden 2 en 3, twee opstaande eindwanden waarvan enkel de eindwand 4 die één geheel
vormt met een handvat 5 is getoond, een bovendeksel 6 en een bodemplaat 7 (Fig.2). In Fig.l werd de bovenplaat 6 weggelaten.
Het getoonde gedeelte van de steker 1 kan vijf overspanningbeschermingseenheden opnemen gezien het in vijf naast elkaar afdelingen is verdeeld door vier tussenliggende langswanden, zoals 9, die evenwijdig zijn aan de zijwanden
2 en 3 en uitgesneden zijn, zoals met 10 is aangeduid.
De vijf afdelingen worden ook afgebakend door een tussenliggende dwarswand 8 die evenwijdig is aan de eindwand 4 en slechts één van deze afdelingen is in detail getoond. De dwarswand 8 vormt één geheel met een steunplaat 11 voor elektrische contacten, terwijl de eindwand 4 op gelijkaar-
<EMI ID=3.1>
elektrische contacten.
De plaat 11, die in hetzelfde vlak gelegen is als de plaat 12, ondersteunt de onderste gedeelten van vijf
�
nagenoeg U-vormige elektrische contacten, waarbij elk van de hierboven vermelde vijf afdelingen een dergelijk contact�
<EMI ID=4.1>
op een gemeenschappelijke L-vormige metalen strook 14.
Een gedeelte van deze strook 14 is bovenop de tussenliggende dwarswand 8 gemonteerd en een ander gedeelte strekt zich uit langsheen de zijwand 2 en is aan zijn linkerkant (niet getoond) elektrisch verbonden met een elektrische grond, zoals in Fig.l schematisch is aangeduid. De plaat 12 ondersteunt de onderste gedeelten van vijf nagenoeg U-vormige
<EMI ID=5.1>
een dergelijk contact, bv.15, bevat. Ieder elektrisch contact 15 is bevestigd op een langsgericht metalen strook
16, die langsheen het onderste gedeelte van de langwand 9 gemonteerd is en aan zijn linkerkant (niet getoond) met één van de geleiders van een telefoonlijn is verbonden. De bovenste rand van de strook 14 is in hetzelfde horizontaal vlak gelegen als de bovenste randen van de wanden 9 en deze bovenste randen vormen een steun voor he t bovendeksel 6,.
Op. gelijkaardige wijze liggen de onderste randen van de stroken 16 in hetzelfde horizontaal vlak als de onderste rand van de wand 8 en deze onderste randen vormen een steun voor de bodemplaat 7.
Een overspanningbeschermingseenheid zoals 17 is in elk van de vijf afdelingen gemonteerd. Zij omvat een warmte en elektriciteit geleidend lichaam 18 waarin twee coaxiale elektroden 19 en 20 zijn ondergebracht die door
een boogspleet (niet getoond) van elkaar gescheiden zijn.
De elektrode 19 is elektrisch en thermisch verbonden met
het lichaam 18, terwijl de elektrode 20 van dit lichaam
18 elektrisch geïsoleerd is. Een contactorgaan 21 is overhangend gemonteerd op het lichaam 18 en is nagenoeg evenwij dig met de langas van dit lichaam en op een zekere afstand daarvan gelegen. Zijn linkeruiteinde is elektrisch en thermisch in contact met het bovenste linkergedeelte van
het lichaam 18 en zijn rechtergedeelte is gelegen in de nabijheid van maar op zekere afstand van de elektrode 20 (Fig.
2) .
Om een dergelijke overspanningbeschermings-
<EMI ID=6.1>
voldoende de elektroden 19 en 20 in de overeenkomstige elektrische contacten 13 en 15 vast te k lemmen. Op deze wijze worden deze elektroden elektrisch verbonden respek-
<EMI ID=7.1>
geleider. Ook het lichaam 18 wordt aldus met grond verbonden.
In plaats van een individueel elektrisch contactorgaan 21 per overspanningbeschermingseenheid 17 te verschaffen, wordt in de onderhavige uitvoering gebruik gemaakt van een kamvormige contactplaat 23, zoals getoond in Fig.l en 3, welke voorzien is van vijf contactorganen 21 en van een gepuntlaste metalen bevestigsk-lem 22 waarmee deze plaat op het lichaam van de middenste van de vijf beschermingseenheden geklemd wordt. De linkerrand van deze contactplaat 23 maakt contact met de opstaande randen van de langswanden 9, zoals in Fig.2 is getoond.
Het lichaam 18 en de elektroden 19, 20 vormen
een klassieke beschermingseenheid, die algemeen op de markt verkrijgbaar is. De contactplaat 23 met de organen 21 is vervaardigd uit een vormgeheugenlegering die op de markt wordt gebracht onder de naam PROTEUS (handelsmerk) en
waarvan de vorm bij verwarming boven een welbepaalde werkingstemperatuur plots verandert.
Als een fout er de oorzaak van is dat,een spanning doorlopend gelegd wordt aan de lijngeleider die
met het contact 20 verbonden is en een doorlopende inwendige
vlamboog tussen de elektroden 20 en 19 van de
<EMI ID=8.1> beschermingseenheid 17 teweeg brengt, zal dit lichaam 18 van deze eenheid opwarmen en warmte naar het contactorgaan 21 overdragen. Als de temperatuur van dit contactorgaan 21 de voorafbepaalde werkingstemperatuur van de legering bereikt, verandert deze plotseling van vorm zodat zijn nabij het elektrisch contact 15 gelegen uiteinde dan de werkstand inneemt waarin het daarmee contact maakt. Deze werkstand is in Fig.2 schematisch in streeplijn voorgesteld. In werkelijkheid kan het contactorgaan 21, in werkstand, tegen het lichaam 18 aanliggen tegenaan het uiteinde daarvan welke nabij het contact 15 is gelegen, zonder zijn correcte werking in het gedrang te brengen.
In de werkstand van het contactorgaan 21 wordt de elektrode 20 geaard zodat de stroom die doorheen deze elektrode vloeit dan rechtstreeks naar grond . wordt afgeleid en dat de boog die het lichaam opwarmt onderbroken wordt zodat dit lichaam kan afkoelen. Het contactorgaan 21 blij ft in de werkstand zolang zijn temperatuur boven de werkingstemperatuur blijft, maar komt na afkoeling automatisch in zijn oorspronkelijke stand terug.
Hoewel de principes van de uitvinding hierboven zijn beschreven aan de hand van bepaalde uitvoeringsvormen
en wijzigingen daarvan, is het d uidelijk, dat de beschrijving slechts bij wijze van voorbeeld is gegeven en de uitvinding niet daartoe is beperkt.
OVERVOLTAGE PROTECTION UNIT
The present invention relates to a surge protection unit with first and second electrodes, with a heat-sensitive means and with a contact member electrically connected to this first electrode and mounted in such a way that it is connected to this second electrode
is brought into contact when the temperature of this heat
<EMI ID = 1.1>
unit reaches a predetermined value.
Such a span unit manufactured by the French company Compagnie Industrielle de Tubes et Lampes Electriques is available on the market. In this known protective unit, the first and second electrodes are mounted in a metal body which conducts heat and electricity and are connected to it and electrically insulated therefrom. One end of the contact member, which is resilient, is mounted on the body so that it is able to receive heat therefrom, and a fusible element, which forms this heat-sensitive agent, is disposed between the body and the contact member in order to reach the other end of the contact body
at a distance from the second electrode. For example, when a continuous electric arc is produced in the gap between the electrodes and the body of the protection unit due to the presence of a continuous voltage on the second electrode.
<EMI ID = 2.1>
thereby heating above the predetermined temperature value above, the meltable element will melt. As a result, the grounded resilient contact member will then contact and ground the second electrode so that the current flowing in the arc gap between the electrodes will then be interrupted and the body of the unit will no longer heat up, causing any danger of fire is eliminated.
Other more complex surge protection units of this general type are not based on the presence of a resilient contact, but on the operation of a separate spring, see e.g. the USA patent
3 852 539 and French patent application 2 481 011.
An object of the present invention is to provide a surge protection unit of the type described above, but in which no such fusible element is used.
According to the invention, this object is achieved in that this heat-sensitive agent is made of
a material whose shape is a function of its temperature.
Such a material may, for example, be a bimetal which, when the above-mentioned predetermined temperature is reached, contacts the contact member with the second electrode.
A further object of the invention is to obtain a more precise determination of the conditions under which a connection between the electrodes is effected than those which would be obtained using a bimetal.
According to the invention, this object is achieved in that this material is a shape memory alloy.
Thus, for more precise operation, a shape memory alloy will be chosen, one of the general properties of which is that it undergoes a relatively sudden shape change at a temperature that is a function of the alloy. Preferably, one of the shape memory alloys will be selected, which will be marketed under the name PROTEUS (trademark).
A reversible or a non-reversible alloy can be used, i.e. an alloy that automatically returns to its initial position or not. In the first case, no manual intervention is required after an operation of the protection unit, while in the second, a protection unit that has operated can be readily identified.
Yet a further object of the present invention is to provide an overvoltage protection unit of a simpler construction than that which would be obtained by using the heat sensitive material in conjunction with the contactor as suggested above.
According to the invention, this object is achieved in that this heat-sensitive agent also forms this contact member,
Thus, the heat sensitive means is used to carry current directly from the second to the first electrode.
The above-mentioned and other objects and features of the invention will become more apparent and the invention itself will be best understood from the following description of an embodiment and the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is a top view of a portion of an assembly of a plurality of surge protection units according to the invention, this assembly being shown without top cover 6, and only one such unit 17, with the contact member 21 cut away, shown in detail; Fig. 2 is a section according to line II-II in Fig. 1 considered in the direction of the arrows; Fig. 3 is a side view of the contact member 23 shown in Fig. 1.
The assembly of surge protection units shown in the figures comprises a rectangular drawer-shaped plug 1, which is made of plastic material and only a part of which is shown. This plug
1 has two upright side walls 2 and 3, two upright end walls of which only the end wall 4 which is one
with a handle 5 is shown, a top cover 6 and a bottom plate 7 (Fig. 2). In Fig. 1, the top plate 6 was omitted.
The portion of plug 1 shown can accommodate five surge protection units since it is divided into five adjacent sections by four intermediate longitudinal walls, such as 9, which are parallel to the side walls
2 and 3 and are cut out, as indicated by 10.
The five sections are also delimited by an intermediate cross wall 8 which is parallel to the end wall 4 and only one of these sections is shown in detail. The transverse wall 8 is integral with a support plate 11 for electrical contacts, while the end wall 4 is at equal
<EMI ID = 3.1>
electrical contacts.
The plate 11, which is in the same plane as the plate 12, supports the bottom portions of five
�
nearly U-shaped electrical contacts, each of the above five divisions having such a contact �
<EMI ID = 4.1>
on a common L-shaped metal strip 14.
A portion of this strip 14 is mounted on top of the intermediate transverse wall 8 and another portion extends along the side wall 2 and is electrically connected on its left side (not shown) to an electrical ground, as shown schematically in Fig. 1. The plate 12 supports the bottom portions of five substantially U-shaped
<EMI ID = 5.1>
contains such a contact, eg 15. Each electrical contact 15 is mounted on a longitudinal metal strip
16 mounted along the lower portion of the longitudinal wall 9 and connected to one of the conductors of a telephone line on its left (not shown). The top edge of the strip 14 is in the same horizontal plane as the top edges of the walls 9 and these top edges form a support for the top cover 6.
On. similarly, the bottom edges of the strips 16 lie in the same horizontal plane as the bottom edge of the wall 8 and these bottom edges form a support for the bottom plate 7.
A surge protection unit such as 17 is mounted in each of the five sections. It includes a heat and electricity conducting body 18 which houses two coaxial electrodes 19 and 20 passing through
an arc gap (not shown) separated.
The electrode 19 is electrically and thermally connected to
the body 18, while the electrode 20 of this body
18 is electrically insulated. A contact member 21 is mounted overhanging on the body 18 and is substantially parallel to the longitudinal axis of this body and spaced therefrom. Its left end is electrically and thermally in contact with the upper left portion of
the body 18 and its right portion is located in proximity to but a certain distance from the electrode 20 (Fig.
2).
To protect such a surge protection
<EMI ID = 6.1>
sufficiently to clamp the electrodes 19 and 20 in the corresponding electrical contacts 13 and 15. In this way, these electrodes are electrically connected or
<EMI ID = 7.1>
conductor. The body 18 is thus also connected to soil.
Instead of providing an individual electrical contact member 21 per surge protection unit 17, the present embodiment utilizes a comb-shaped contact plate 23, as shown in Figs. 1 and 3, which includes five contact members 21 and a spot-welded metal fastener. lem 22 with which this plate is clamped on the body of the middle of the five protection units. The left edge of this contact plate 23 makes contact with the upright edges of the longitudinal walls 9, as shown in Fig. 2.
The body 18 and the electrodes 19, 20 form
a classic protection unit, which is widely available on the market. The contact plate 23 with the members 21 is made of a shape memory alloy marketed under the name PROTEUS (trademark) and
whose shape suddenly changes when heated above a specific operating temperature.
If an error causes, a voltage is continuously applied to the line conductor
connected to contact 20 and a continuous interior
arc between electrodes 20 and 19 of the
<EMI ID = 8.1> triggers protection unit 17, this body 18 of this unit will heat up and transfer heat to the contact member 21. When the temperature of this contact member 21 reaches the predetermined operating temperature of the alloy, it suddenly changes shape so that its end near the electrical contact 15 then assumes the operating position in which it contacts it. This working position is schematically shown in broken line in Fig. 2. In reality, the contact member 21, in the working position, can abut the body 18 at the end thereof which is located near the contact 15, without compromising its correct operation.
In the operating position of the contact member 21, the electrode 20 is grounded so that the current flowing through this electrode then directly to ground. is distracted and the arc that warms the body is interrupted so that this body can cool down. The contact member 21 remains in the operating position as long as its temperature remains above the operating temperature, but automatically returns to its original position after cooling.
Although the principles of the invention have been described above with reference to certain embodiments
and modifications thereof, it is understood that the description is given by way of example only and the invention is not limited thereto.