CZ238694A3 - Device for protection against overload - Google Patents

Description

Oblast techniky

Tento vynález se týká zařízeni na ochranu před přetížením nadproudem v elektrických obvodech, přičemž toto zařízení obsahuje alespoň jedno elektricky vodivé těleso a dvě elektrody, jejichž funkcí je napájet proud obvodu přes řečené vodivé těleso a jež leží proti tomuto tělesu v odpovídajících pozicích bud.' přímo anebo skrze medium nějaké vložené části, a dále zahrnuje tlačné prostředky pro vyvíjení bočního opěrného tlaku. Zařízení je v prvé řadě zamýšleno pro použiti v systémech s nízkým napětím, s provozním napětím nejvýše 1 000 V.

Dosavadní stav techniky proud omezující současnému stavu

Prvky omezováni proudu, či použijeme-li terminologii současného stavu techniky, zkratové chrániče, hlavně zahrnují pojistky a jističe, jež mají nejčastěji příslušné schopnosti, Daná technika je známá techniky a bylo již zavedeno několik standardů, jako například IEC 269, pokud jde o pojistky a IEC 947-2, pokud jde o jističe. Zkratový jistič je nabuzen pomoci zkratového proudu, který jím protéká. Zkratové jističe jsou buzeny podle dvou hlavních principů a jsou zde tudíž rozděleny do následujících skupin 1 a 2:

1. Pojistky, termistory s pozitivními teplotními koeficienty a samočinné do základní polohy se vracející zkratové chrániče, popsané ve specifikaci patentu U.S. 3 836 551, jež jsou buzeny, když jimi protéká zkratový proud jako výsledek vývoje zvýšené odporové energie v daném chrániči. Pokud aplikovaná elektrická energie způsobila zvýšeni teploty v chrániči, korespondující s bodem taveni rozhodujícího materiálu v chrániči, dochází ke zvýšeni odporu a začíná omezení zkratového proudu.

2. Na oblouku založené, proud omezující samočinné vypínače, například jističe jsou buzeny přímo prostřednictvím přeměny magnetické energie v mechanickou energii, pomocí elektrodynamických sil proudu, k nimž dochází v systému elektrického kontaktu obsaženého v daném jističi, či nepřímo skrze příslušné médium nějakého odděleného budícího zařízení složeného z elektromagnetického uvolňovacího zařízení, zvaného plunžr anebo schlagstiftanordnung, jež je rovněž buzeno proudem hlavního vedení. Kotva obsažená v magnetickém obvodě působí na systém elektrického kontaktu a/nebo na uvolňovací zařízeni pružinového mechanismu, jež provádí funkci zapnuto/vypnuto. Používá se rovněž dálkového řízení, například u stykačů, pro udržováni dvou stabilních mechanických stavů rovnováhy, respektive zapnuto/ vypnuto. Systémy elektrického kontaktu, v nichž elektrodynamické síly proudu působí přímo na dané elektrické kontakty, jsou již dříve známy současnému stavu techniky, a to například ze specifikací patentu GB 1 519 559, GB 1 489 010 a GB 1 405 377.

Hybridy, v nichž se tyto dva principy používají jsou popsány ve specifikaci patentu GB 1 472 412 a článku Nový odpor PTC pro elektrické aplikace, od R.S. Perkins, et at, zveřejněný v časopise IEEE Transactions on Components, Hybrids and Manufacturing Technology, Vol. CHMT-5, No. 2, June 2, 1982, na straně 225-230 a publikace U.S. 3 249 810 a DE 35 446 47, mezi jinými.

Jeden vážný nedostatek zkratových jističů podle skupin 1 a 2 výše, obzvlášrě v případě vysokého a strmého (= rychle narůstajícího) zkratového proudu, spočívá v jejich vysoké vnitřní inercii. Termální inercie má omezující účinek na zkratové chrániče popsané ve skupině 1 výše, přičemž v případě na oblouku založených jističů je to mechanická energie, t.j. inercie hmoty, jež se stává důležitou, chceme-li rychle oddělit elektrické kontakty. Jako následek hmotnostní inercie je na elektrických kontaktech v na oblouku založených jističích daný oblouk zpožděn a následně napětí oblouku, důležité při dosahování omezení proudu, nedosahuje hodnot, při nichž je jinak jednotvárně rostoucí zkratový proud omezen, než uteče relativně dlouhý čas zpoždění (ms). Navíc, je vyžadován velmi vysoký kontaktní tlak, proporcionální ke čtverci jmenovitého nebo nominálního proudu daného zařízení, aby byly příslušné elektrické kontakty schopné přenášet jmenovitý proud na základě normálních provozních proudů. Toto rovněž zabraňuje, aby se elektrické kontakty rychle oddělily, protože kontaktní tlak působí proti elektrodynamickým, odpuzujícím a rozdružujícím silám.

Možnost nastavení citlivosti zkratových chráničů popsaných v kategoriích 1 a 2 je velmi omezená. Následně, u chrániče hlavního vedeni a podřízených chráničů se vyžaduje detailní koordinační spolupráce. Byly tudíž vypracovány standardy, například DIN 57 636 Teil 21/VDE 0636 Teil 21 § 7, 12 a IEC 947-2, poněvadž chybná koordinace může, mimo jiné, způsobit problémy se selektivitou, jež se v existujících systémech obtížné opravují (nastavují).

Jako výsledek výše uvedených nedostatků, a obzvláště inercie, 2kratové chrániče používané na základě principů uvedených v kategoriích 1 a 2 výše, jsou méně vhodné jako zkratové chrániče nebo proudové přechodové chrániče pro tyristory nebo elektrické vybaveni, protože jsou citlivé jak vůči derivátům velkého proudu, tak zkratovým proudům, jež se mohou taks přihodit v kapacitních obvodech a obvodech induktivního motoru s velkými předpokládanými zkratovými proudy. Typické hodnoty předpokládaných zkratových proudů jsou Ik = 50-100 kA a korespondující časové deriváty proudu od 22-44 kA/ms. U jmenovitého proudu 100 A dovolí konvenčni pojistka průchod proudu s vrcholem okolo 16 kA a / i².dt~2O kA , což značné přesahuje povolené hodnoty korespondujících tyristorů. Následně, v tyristorových obvodech jsou často obsaženy tlumivky, aby redukovaly deriváty proudu, čímž umožňují použiti výše popsaného zkratového chrániče.

Samočinný, do základní polohy se vracející zkratový chránič se hlavně skládá z tak zvaných termistorů. Výraz prvek PTC je přijatým označením termistorů, jejichž měrný odpor má pozitivní teplotní koeficient (Positive Temperature Coef f icient).

Elektricky vodivé polymerové směsi, obzvláště kompozice PCT, a zařízení, jež obsahuji směsi PCT, jsou známé současnému stavu techniky. V tomto ohledu může být proveden odka2 na patenty U.S. s čísli 2 978 665, 3 351 882, 4 017 715, 4 177 376 a 4 246 468 a rovněž na patent U.K. čís lo 1 534 715. Pozdější vývoj je popsán, například, v patentu Německa číslo 2 948 350, 2 948 281, 2 949 174 a 3 002 721 a rovněž v různých patentových žádostech, jako například U.S. pořadové číslo 41 071 (MPO 295), 67 207 (MPO 299 ) a 83 344 patentových žádostí ? jako například U.S. 141 984 (MP = 712), 141 987 (MPO 713), 141

988 (MPO 714), 141 989 (MPO 715), 141 991 (MPO 720) a 142 054 (MPO 725).

(MPO 701) a pořadové číslo

Jedním z problémů u prvků PTC je, že když jsou zahřívány proudem, který přes ně protéká a dosáhne se teploty, při niž se prvky PTC stávají samočinné nastavujícími, příslušné napětí je přebíráno nějakým fragmentem prvku PTC a tento fragment je podroben vysokému napětí, jež hro2i zničit prvek PTC. Ztvárnění PTC, v nichž je tento problém odstraněn, jsou známy, například, z evropského patentu EP 0 038 716. Prvky PCT pro chrániče před přetížením jsou často sestaveny z polymerického materiálu, jako je například vysokotlaký polyetylén, obsahující částice elektricky vodivého materiálu, například lampové saze anebo saze, a vykazují měrný odpor s vysokým pozitivním tepelným koeficientem.

Keramické termistorx, jež vykazují charakteristiky PCT jsou známy ze zveřejnění patentu GB-A - 1 570 133. Nejběžnejsi keramické termistory jsou založeny na BaTiO^ anebo na ^V2°3Jednou výhodou, jíž poskytuje termistor na polymerovém základě, ve srovnání s keramickým termistorem, je, že jeho resistence stoupá jednotvárné s teplotou. Jeho výroba je rovněž levná. Avšak, komerčně dostupné termistory polymerového typu jsou projektovány pro relativné nízké jmenovité nebo nominální napětí a nemohou být tudíž snadno použity například v distribučních sítích. Navíc, konfigurace a spojení termistorů jsou normálně taková, že termistory jsou podrobeny velkým repulzním silám při vysokých zkratových proudech, jako výsledek aniparalelních drah proudu, čímž dochází k roztržení elektrod na kusy.

Je rovněž známo, že na polymeru založené prvky PCT, sandwichového typu, se nenavrací do původní resistence potom, co přešly od nízkého odporového stavu do vysokého odporového stavu. Ve vážnějších případech, když jsou prvky PCT podrobeny vysokým elektrickým napětím jako jsou zkratové proudy, v centrálních částech nebo jiných částech polymerové kompozice prvku PCT se vytváří bubliny a trhliny, takže daný prvek není dále funkční, t.j. je zničen.

Z těchto důvodů až dosud nebyly na polymeru založené termistory používány v žádném významném rozsahu v praxi v rámci technologií elektrické energie, ale byly zatím hlavně používány k ochraně elektrického zařízeni, ačkoli příslušná termální inercie omezuje pole možné aplikace.

Podstatný rozdíl mezi termistory a pojistkami je v tom, že termistory se samočinně vrací do základní polohy po zkratu, t.j. termistory mohou být po zkratu opět použity, což se vztahuje rovněž na chrániče obvodu.

Elastomery jsou složeny ze všech polymerů, jež vykazují elastické vlastnosti podobné těm, jež vykazuje přírodní kaučuk. Elastomery mohou být stlačeny nebo roztaženy uvnitř relativně velkého elastiku vymezeného prostoru a navracet se do svého původního stavu, když je dané zatížení odstraněno. Elektricky vodivé elastomery jsou třídou kaučuku a plastik, jež byla učiněna elektricky vodivými, bud' přidáním kovových směsí nebo orientováním kovových vláken pod vlivem elektrických polí, či přidáním různých uhlíkových směsí nebo keramiky, například materiálu V2O3 , rozptýleného způsobem, jenž je popsán v článku Termistory kompozitu V2O3, od D. Moffata, et al, zveřejněném v jednáních 6. Mezinárodního sympozia IEEE o apliacích feroelektrik, 1986, strany 673-676. V kaučuku se používá několik druhů uhlíkové černi, například grafitu, acetylénové černi, lampových sazí a retortových sazí s částicemi o průměru pohybujícím se od 10-300 nm. Příklady vhodných kaučukových materiálů, jež se stávají vodivými po přidání kovových směsi anebo uhlíkových směsi, jsou butyl, naturál, polychloroprén, neoprán, EPDM a nejdůležitějsi silikonový kaučuk. Aditiva kovů a kovových slitin v práškové formě, vhodná jako elastomerická aditiva, jsou stříbro, nikl néď, postříbřena měď, postříbřený nikl a postříbřené aluminium.

Elektricky vodivé elastomery se používají jako měniče elektromotorického napéti v rámci technologie měničů. Elektrické vlastnosti jsou změněny, když jsou elektricky vodivé elastomery deformovány, například, jako výsledek podrobení tlaku nebo napětí, jež se projeví ve změně resistence.

Nejbéžnějšími druhy uhlíkových nebo kovy plněných plastik jsou polyetylén a polypropylén. Tyto jsou v současnosti používány pro zahřívání kabelů a pro chrániče před přetíženém, například dříve uvedených na polymer; založených termistorů PTC.

Avšak inkluze elektricky vodivých plniv poškozuje mechanické vlastnosti daného plastika. Materiál se stává křehkým a tvrdým a tímto se ne snadno deformuje. Tyto materiály jsou tudíž nevhodné jako měniče a rovněž vyžaduji poměrně komplikovanou techniku spojování pro aplikace PTC. Další omezení uhlíkem plněných plastik spočívá v jeiich poměrně vysokém měrném odporu, který je typicky 1 Ohmem a vyšší. Na druhé straně, kovem plněná plastika mohou být produkována se značné menším měrným odporem, nižším než 0,5 Ohmem, ačkoli voltáž a stabilita napětí se stávají velmi špatnými a následně tyto materiály nejsou vhodné jako chrániče před přetížením.

Elektricky vodivým elastomerům mohou být uděleny velmi nízké odpory, například odpory 2 mOhmcn nebo nižší, pomocí přidání kovového prachu. Jedna výhoda, již poskytuji elastomery je, že jsou velmi měkké ve srovnání s uhlíkem plněným polyetylénem a polypropylénem, i když obsahuji velká kvanta elektricky vodivého plniva. Tyto elastomery máji typické číslo dle Shorea mezi 20-80, podle amerického Standardu D224O (Q/C).

Podstata vynálezu

Cílem tohoto vynálezu je zajistit poměrně jednoduchý a ne drahý chránič před přetížením, který má schopnost omezit nejvšší zkratové proudy, jež se vyskytují v síti nízké vysokého proudu, a jehož jeho citlivost odpovědi může objektu, který má chránit.

voltáže, i při derivátech charakteristika uvolnění, t.j. být snadno adaptována podle

Tohoto cíle je dosaženo podle tohoto vynálezu pomoci ochranného zařízení, jež má charakteristické rysy uvedené v následujícím nároku 1.

Deformováním alespoň jednoho zakřiveného nebo konvexně definovaného povrchu elektricky vodivého elastomerického tělesa obsaženého v prvku omezujícím proud s pomocí tlačného zařízeni a integrováním elektrod, jež jsou aktivní při vedení proudu skrze prvek omezující proud, je dosaženo podstatně účinnějšího omezení proudu, než se docílí pomocí tradičních zkratových jističů, popsaných pod hlavičkou Dosavadní stav techniky. To vede ke značným úsporám nákladů, zejména na straně ve směru proudu od daného prvku omezování proudu. Zařízení může být nahrazeno jak tradičními pojistkami, tak tak zvanými automatickými jističi (MCB) a má v sobě výhody poskytované oběma těmito typy jističů a to bez jejich nevýhod, jako je omezená délky životnosti pojistky a omezené schopnosti automatického jističe při výskytech krátkého spojeni.

Zařízení, jež funguje jako prvek omezující proud, obsahuje nejméně jedno elektricky vodivé elastomerické těleso a dvě elektrody. Polymerová kompozice elastomerického tělesa může být jakéhokoli známého druhu a netvoří žádnou část tohoto vynálezu. Příkladem vhodných elastomerů v tomto zřeteli je obzvláště butyl, naturál, polychlorpropén, neoprén, EPDM a silikonový kaučuk. Elektrovodivý práškový elastomerickém a sousedící materiál je přednostně složený ze stříbra, niklu, kobaltu, postříbřené mědi, postříbřeného niklu, postříbřeného aluminia, lampových sazí, vodivých sazi nebo sazí. Práškový materiál bude mit vhodně částice velikosti od 0,01 do 10 mikrometrů a práškové plnidlo je vhodně přítomné v množství odpovídající 40-90% spojené váhy práškového plnidla a elastomerického materiálu. Měrný odpor elektrického elastomerického tělesa bude přednostně ležet v rozmezí od 0,1 mohmcm do 10 Ohmem. Pokud zařízení obsahuje více než jedno elektricky vodivé elastomerické těleso, tato tělesa mohou být vyrobena ze vzájemné stejných nebo odlišných eiastomerú a pak se vzájemně stejnými nebo odlišnými plnivy a měrným odporem. Elektrody jsou tradičního typu, například postříbřená med'. Elektrody jsou přednostně orientovány tak, že mezi těmito elektrodami vzninou repulzni síly, když jimi procházejí vysoké proudy. Tlak dosažený na elektrodách, například pomocí známého tlačného zařízení, popsaného v U.S. 3 914 727, či tradičním pružinovým mechanismem pro funci zapnuto/vypnuto elektrického vypínače, deformuje konvexní dosedající povrch elastomerického tělesa, když zařízeni obsahuje takový povrch dosednutí. Tato deformace dosahuje přednostně nejméně 5%. Deformace 5-30% je obzvláště přednostní, když je definována počátečním bodem ze vzdáleností mezi dvěma tělesy, jež hraničí na uvažovaném tělese, t.j. vzdálenost, když je tlak tělesa leží v dosednuti s tělem elastomerického tělesa a jestliže se daná vzdálenost mění do 0,7.d po aplikaci tlaku, těleso bude deformováno pomocí 30%. Obzvláště upřednostňovanými elastomerickými tělesy jsou ty, jež máji tvrdost mezi 30-50 IRHD v souladu s Britským standardem BS9O3/A26, ačkoli materiály mající jak nižší, tak vyšší tvrdost, mohou být představitelně použity.

Podle jednoho obzvláště přednostního ztělesněni tohoto vynálezu, tlakové zařízeni je opatřeno tlak vyvíjejícími prostředky, jež mají pružinové vlastnosti. Pružinové zařízeni tohoto přednostního sestavení značné usnadňuje odděleni a tím redukci průchozí plochy mezi povrchem konvexního dosednuti elastomerickych těles, pokud jsou takové plochy obsaženy, a sousedícím tělesem.

Podle jednoho zvlášť přednostního ztvárnění tohoto vynálezu, když je v proud omezujícím prvku obsažen pouze jedno elektricky vodivé elastomerické těleso, toto elastomerické těleso je vloženo mezi štěrbinovou elektricky izolující desku. Elastomerické těleso je umístěno ve štěrbině a je rozšířeno tak, aby vyplnilo danou štěrbinu, když je tato podrobena napětí. Tímto způsobem je získán elsktrický izolátor, který brání elektrickému vzníceni v případě zkratu.

Podle ještě dalšího ztvárnění tohoto vynálezu je jedno elastomerické těleso přiloženo na další elastomerické těleso dle tohoto vynálezu ve stejném tlačném zařízení.

Podle ještě jednoho ztvárnění tohoto vynálezu je elastomerické těleso s dutinou a může být deformováno vice než 30%, kde rozsah deformace závisí na průměru dutiny. Výhodou tohoto řešení je, že může být použit poměrně tvrdý elastomerický materiál a stále ještě umožňuje tělesu, aby bylo značně deformováno.

Pomocí tohoto vynálezu bylo shledáno možným čelit nebo zcela odstranit nedostatky popsané pod hlavičkou Dosavadní stav techniky, jako je insensitivita atd. chrániče před přetížením. Odpor prvku omezujícího proud se mění, když dojde ke zkratovým proudům při vývoji nízké energie, čímž se redukuje termální a mechanická inercie. Dále, následně k tomu, že prosel z nízkého odporového do vysokého odporového stavu, proud omezující prvek se navrací do originální resistence a je tímto znova použitelný potom, co byl podroben účinkům zkratových proudů. Jeden myslitelný důvod pro výsledek dosažený tímto vynálezem může být následující: u normálního průtoku proudu je udržován nízký transitní odpor mezi těmi prvky, jež jsou v kontaktu jeden s druhým skrze transitní povrch, který je vytvořen když má dané těleso povrch konvexního dosednutí anebo tělesa, jsou-li obsaženo více než jednoho takové těleso, jsou deformována vnějším tlačným zařizenim. Když se vyskytnou vysoké zkratové proudy, elektrody se oddělí jako výsledek sil proudu. Navíc se vyskytnou tak zvané sily sevřeni v přechodu mezi povrchem konvexního dosednutí elastomerických těles, když existuje jeden takový povrch, a sousedících těles, v důsledku konfigurace přednostního povrchu dosednutí. To vede k omezeni povrchu dosednutí, částečně proto, že elastomerické těleso s konvexním povrchem dosednuti může být deformováno a částečně proto, že se dané elektrody oddělí. Jako výsledek dojde dojde k rychlejšímu zvýšeni energetického vývoje ve zmenšujícím se povrchu přechodu, což způsobí značné zvýšení odporu elastomerického tělesa v přechodovém povrchu bez toho, aby byl zbytek elastomerického tělesa podroben nedovoleně vysokým napětím. Navíc, jako výsledek průřezové konfigurace přednostního elastomerického tělesa, hustota proudu je největší podél linie symetrie průřezového povrchu mezi elektrodami, což znamená, že daný materiál je v této oblasti pod největším namáháním, čímž se brání vytváření bublin a prasklin v průřezu v pravých úhlech ke směru proudu.

Mezi jinými věcmi se v zařízení omezujícím proud docílí následujících výhod, když dojde ke kombinaci fyzických vlastnosti, popsaných v Dosavadním stavu techniky, například takových schopností jako je tlaková odpověď elektricky vodivých elastomerů, přechodových povrchů a elektrodynamický repulzni efekt, dosažený vhodnou geometrickou konfigurací elektricky vodivých elastomerických těles a elektrod, spolu s vhodným výběrem materiálu e lek trouy:

a) značně zvýšená citlivost při derivátech vysokého proudu a zkratových proudech v důsledku pružných prostředků tlaku a přednostních konfiguraci elektrody, jež spolu se zvláště konfigurovaným elektricky vodivým elastomerickým tělesem odpuzuje elektrody,

b) zařízení může být vyrobeno velmi nízkoohmické, v důsledku deformace kontaktního přechodu mezi elektricky vodivým elastomerickýmn tělesem a elektrodou,

c) menší problémy se selektivitou v elektrických obvodech, obsahujících chránič hlavního přívodu a podřízené chrániče,

d) prvek se navrací do své původní resistence potom, co projde od nízkého odporového stavu do stavu vysokého odporového stavu,

e) jednoduché obvod přerušující zařízení, jež podle svých možnosti nevyžaduje opatření krytů oblouku, když jsou elektrody mechanicky připojeny k tradičnímu mechanismu zapnuto/vypnuto u jističů, jež v nastaveni zapnuto udržují požadovaný tlak mezi elektrodou (= kontakt) a elektricky vodivým elastomerickýmn tělesem,

f) odstraněni rizika svářeni, když je obsaženo uspořádáni jističe podle bodu e) výše,

g) k vibracím a odrazu necitlivou funkcí zapnuti,

h) možnost nastavení příslušné citlivosti zařízení, když tlak udržovaný tlačným zařízením může být upraven a méněn známým způsobem, čímž se umožni aby jeden a týž chránič přetíženi byl použit v rozšířeném rozpětí jmenovitého proudu,

i) velmi malé vnější rozměry, protože elektricky vodivému

e]astoraerickému materiálu může být dán velmi malý měrný odpor < 1 mohmcm,

j) tyristorové obvody se mohou vyhnout opatřování zvláštních tlumivek.

Přehled obrázků na výkrese

Tento vynález bude dále podrobněji popsán s pomocí odkazů na příklady jeho ztvárněni a referencemi k příslušným doprovodným výkresům, z nichž:

Obrázky la-c - znázorňují pohledy středním řezem třech přednostních ztvárnění jedné části tohoto vynálezu, přičemž tato část se hlavně skládá z elektricky vodivých elastomerických těles a elektrod,

Obrázek 2 - znázorňuje odpor R jako funkci vzdálenosti d mezi dvéma elektrodami, mezi nimiž je stlačeno elektricky vodivé elastomerické těleso semicylindrického průřezu o poloměru r,

Obrázek 3 obrázek 4

Obrázek 5 znázorňuje jedno ztvárněni vynálezeckého prvku omezujícího proud, zapojeného v nějakém elektrickém obvodě, znázorňuje průběh proudu v případě krátkého spojeni pomocí prvku podle Obr. 3, / i².dt proud pojistka znázorňuje srovnání mezi křivkami za vynalezený prvek omezující a tradičním chráničem, jako je a jistič, MCCB,

Obrázek 6-7 - znázorňuje pohledy středním řezem elastomerickým tělesem vynálezu a sdruženými elektrodami a také repulsní prostředky, a

Obrázky 3-19 - znázorňují další varianty prvků omezování proudu tohoto vynálezu.

Příklady provedeni vynálezu

Obr. 6 znázorňuje prvek omezeni proudu v souladu s uspořádáním analogickým s uspořádáním zobrazeným na Obr. lb. Prvek omezeni proudu obsahuje centrálně usazené těleso 10 ve formě homogenního válce s průměrem 3 mm a délky 10 mm a vyrobeného z deformovatelného elektricky vodivého elastomerického materiálu, například obsahujícího 80 procent váhy stříbrného prásku a 20 procent váhy silikonového plastu a dvě vzájemně paralelní elektrody 11, 12 , jež jsou tečnové k danému tělesu 10 na jeho protilehlých stranách. V případě zobrazeného ztvárněni má elastomerickě těleso 10 číslo dle Shorea 40 podle BS 9O3/A26. Elektrody 11, 12 se skládají z úhlových, postříbřených měděných desek s tlouštkou 0,7 mm. Elektrody jsou drženy v dosednutí s tělesem 10 pomoci pružinového zařízení 14 , jez vyvíjí tlak na elektrody 11, známýn způsobem a tím deformují povrchy dosednutí 10 , 10 daného tělesa proti příslušným elektrodám, přičemž tato deformace je asi 30%. Citlivost nebo reakce daného uspořádáni může být zvýšena zařazením repulzního zařízení druhu popsaného výše, například, v GB 1 519 559 nebo GB

489 010, či elekcrody mohou být sestaveny tak, že ony samy dají vzniknout odpuzujícím elektrodynamickáým silám proudu.

Alternativně, repulsní zařízeni 13 může být sebeaktivující magnetický obvod, druhu dříve popsaného v U.S. 4 513 270, který je zamýšlen k fungováni výhradně na jedné elektrodě a který je nasměrován tak, aby se dané elektrody oddělily jedna od druhé na základě činnosti magnetických sil, nebo elekt.rodynamických sil proudu. Odpor zařízení je 2 mOhm. Když je toto zařízení podrobeno velkým přednostně proudům nad 50 A a více, A, hustota proudu se v deformovaných zkratovým proudům, obzvláště nad 500 površích dosednutí 10 ,10 zvýší, kde tímto odpor daného To je postačující prvku stoupne na 100 Ohmu anebo více, k omezení zkratových proudů v systémech s nízkou voltáži, jež prostřednictvím přednostního uspořádání na obr. 6 a obvodu zobrazeném na Obr. 3, omezují zkratové proudy a produkují křivku závislosti proudu na čase, znázorněnou na Obr. 4.

Obr. 7 zobrazuje prvek omezení proudu, který je stejný kalo prvek znázorněný na Obr. 5 a Obr. 1c, s výjimkou toho, že elastomerickě těleso 20 není homogenním tělesem. Tudíž, těleso ze ztvárnění na Obr. 7 obsahuje dutinu 9, jež umožňuje aby se deformace elastomerickěho tělesa zvýšila na

30% či výše, v závislosti na rozměrech dutiny. To umožňuje, aby bylo použito materiálu s relativně vysokým číslem dle Shorea, například číslem 80. Těleso 20 je přednostně deřormovatelné tak, aby výsledný povrch konvexního dosednutí byl ve fyzickém kontaktu s povrchem dosednutí 9_.

Obr. 8 znázorňuje ztvárněni vynálezu, v němž dvě elektricky vodivá elastomerická tělesa 10a, 10b byla nakupena jedno na druhé, přičemž elektricky vodivá elastomerická tělesa 10a, 10b ve ztvárnění Obr. 9 byla umístěna bok po boku.

Obr. lOa-b znázorňují zařízení vynálezu, v němž je elektricky vodivé elastomerická těleso 10 podle Obr. 7 umístěno mezi dvě elektrody 11. 12, jež jsou prodlouženy podélně paralelné s tímto tělesem 10. Tlak aplikovaný na elektrody a povrchy dosednuti elastomerického tělesa ,10 je získán pomocí působení dříve popsaného pružného tlačného zařízení.

Obr. 11 znázorňuje zařízení vynálezu, v němž je elektricky vodivé elastomerické těleso 10 umístěno mezi dvěmi elektrodami 11, 12 , podle Obr. lOa-b. Obvod feromagnetické repulse 13 obklopuje podélně natažené elektrody 11, 12 a elastomerické těleso 10 a zesiluje repulsní účinek elektrody 11, když proud omezujícím prvkem protéká nadproud. Na dané elektrody a plochy dosednuti elastomerického tělesa 10 , 10 je aplikován tlak pomocí výše popisovaného pružného tlačného zařízení.

Obr. 12 znázorňuje zařízení, jež je analogické zařízení zobrazenému v Obr. lOa-b, s výjimkou, že elektricky vodivé elastomerické těleso 10 je semicylindrické v tvaru a může být pevně ukotveno k dané elektrodě 12 pomoci elektricky vodivého adhesiva, či může volně ležet.

Obr. 13 znázorňuje vynalezené zařízeni, v němž dvě elektricky vodivá tělesa 10a, 10b jsou umístěna mezi dvěmi elektrodami 11 , 1 2, mezi něž byly umístěny další dvě elastomerická tělesa 10c respektive lod, přičemž tato další tělesa obklopuji elektrody 11, 12. Na elektrody je aplikován tlak a zbzvlášoé na elastomerická tělesa opatřená konvexně zakončenými povcrhy pomocí výše řečeného tlačného zařízeni.

Obr. 14 znázorňuje další ztělesněni tohoto vynálezu podle ztvárnění Obr. 12 a Obr. 9, v němž elastomerická tělesa 10c, 16a, respektive lOe, 16b, obklopující elektrody

11, 12, jsou složena z příslušného elektricky vodivého elastomerického materiálu 10c, lOe a elektricky izolujícího elastomerického materiálu 16a, 16b. Příslušná elastomerická tělesa 10c,16a a lOe, 16b jsou výhodně tvarována ve tvaru ze dvou částí tak, že elastomerická tělesa jsou vzájemně spojena a elektrody jsou elektricky izolovány. Elektrické připoje k daným elektrodám nejsou na tomto obrázku znázorněny.

Obr. 15 znázorňuje vynalezené zařízeni dle Obr. 6 a 7, v nichž jsou dvě elektricky izolující, polyetylénová tělesa 15a, 15b uspořádána paralelně s elektricky vodivým elastomerickým tělesem 10. Když je zařízení podrobeno tlaku, jak je symbolizováno silou F, působícího na elektrody ll,

12, toto těleso je deformováno a tímto bude ležet proti definujícím povrchům 15a a 15b elektricky izolačních těles. Tímto způsobem se docílí elektrické izolace, jež brání ve stejném momentě vzníceni v případě krátkého spojeni, protože elektricky vodivé elastomerické těleso se neroztéká směrem ven, což je jinak běžný problém.

Obr. 16 znázorňuje zařízení vynálezu, v němá elektricky vodivé těleso 10 obsahuje několik konvexních, deformovatelných povrchů dosednuti 10a , 10b , 10c , lOd , zahrnujících několik integrovaných elastomerických téles podle předchozích obrázků. Eleastomerické těleso 10 je koherentní a homogenní.

- 18 Obr. 17 znázorňuje vynalezené zařízení, v němž elektricky vodivé elastomerické těleso 10 má konvexní, deformovatelný povrch dosednutí v drážkové konfiguraci, zahrnující několik integrovaných, elastomerickych těles dle dřívějších obrázků.

skládá ze 20a, 20b,

Elastomerické těleso 10 je tudíž koherentní a může být aktivováno několik povrchů, například zvýšením tlaku pomocí tlačného zařízení 14.

Obr. 18a-b znázorňuji vynalezené zařízení, jež se dvou elektricky vodivých elastomerickych těles jež mají konvexní, deformovatelné povrchy dosednutí 20a , 20b a dvě elektrody 11, 12. Elektrody jsou obklopeny koncentrickými, elektricky vodivými elastomerickými tělesy 20a, 20b, jejichž povrchy dosednutí 20a , 20b jsou ve fyzickém dosednutí jedno s druhým.

Povrchy dosednutí 20a , 20b jsou deformovány tlakem vyvíjeným tlačným zařízením 14. Elektrody 11, 12 jsou opatřeny prostředky elektrického spojeni 31, respektive 32.

Obr. 19 znázorňuje zařízení vynálezu, v němž elektricky vodivá, elastomerická tělesa IQal, 10a2, 10a3, a 10a 4 mají konvexně definované povrchy, které jsou orientovány kolmo ke konvexně definovaným povrchům elektricky vodivých těles 10bl, 10b2, 10b3, a 10b4. Zařízení obsahuje dvě elektrody 11, 12 pro vedení proudu skrze ně, elektrody, na něž vyvíjí tlak tlačné zařízeni tak, že to deformuje povrch dosednuti IQal... IQbl....

Je pochopitelné, že tento vynález není omezen na jeho zobrazená ztvárnění a že je myslitelné více variant v rámci následujících patentových nároků. Například, množství vzájemně uložených vodivých elastomerickych těles podle Obr. 8 může být značně větší, než jež bylo zatím zobrazeno.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení na ochranu před přetížením nadproudem v elektrických obvodech, obsahující alespoň jedno elektricky vodivé těleso /10/, jež je složeno z elastomerického materiálu a dvě elektrody /11, 12/, jejichž funkcí je napájet proud obvodu přes řečené těleso a jež každá dosedá k tomuto tělesu 10 v odpovídajících pozicích buď přímo anebo přes spojovací člen nějaké vložené části, a v němž je tlak dosednut:·, získáván skrze médium tlačnéhc zařízeni /14/, vyznačující se tím, že elektrody /11, 12/ jsou sestaveny tak, aby odpuzovaly jedna druhou na základě vlivu nadproudu, a tím, že povrch dosednutí se zmenšuje, když nadproud protéká daným tělesem /10/ a/nebo alespoň jedna elektroda/vložená část je konvexní ve stavu bez tlaku známým způsobem, ale je deformována tlačným zařízením v příslušných místech dosednutí tlakem na né vyvíjeným.
2. 2. Zařízeni podle nároku 1, vyznačující se l i m, že příslušná vložená část je rovněž složena z elastomerického materiálu.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že elastomerická tělesa obsažená v tomto zařízení mají číslo dle Shorea mezi 20-80.
4. 4. Zařízení podle nároku 1, 2, nebo 3, vyznačující se t í m, že tlačné zařízení /14/ je pružné.
5. 5. Zařízeni podle jakéhokoli nároku 1-4, vyznačující se tím, že pérové zařízeni /14/ je pérovým mechanismem, který má dva mechanicky stabilní rovnovážné stavy, zapnuto respektive vypnuto a že aspoň jedna elektroda /lla/ je mechanicky koherentní s daným pérovým mechanismem /14/ pro galvanickou separaci mezi elektrodami /11/ a /12/.
6. 6. Zařízeni podle jakéhokoli nároku 1-5, v y z n a č ující se tím, že příslušné tlačné zařízení /14/ může být nastaveno tak, aby se přizpůsobovalo aplikovanému tlaku dosednuti.
7. 7. Zařízení podle jakéhokoli nároku 1-6, vyznačují c i se tím, že elektrody /11, 12/ jsou opatřeny feromagnetickými obvody /13/, jejichž funkcí je zesilovat odpuzující sílu mezi řečenými elektrodami.

   3. Zařízení podle jakéhokoli nároku 1-7, vyznačuj i c í se tím, že elastomerická tělesa /20a, 20b/ jsou expandovaná přes elektrody /11, 12/.
8. 9. Zařízení podle jakéhokoli nároku 1 až 8, vyznačující se tím, že těleso /10/ je stlačováno tlačným zařízením /14/ do alespoň 5%, kdy toto těleso existuje jako homogenní.
9. 10. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že tlačné zařízení /14/ působí ke stlačeni tělesa /10/ do 5 %-40 %, kdy toto těleso existuje jako homogenní.
10. 11. Chránič před přetížením podle jakéhokoli z nároků 1-8, vyznačující se tím, že elastomerické těleso má centrální dutinu /9/.