变阻器组件和用于保护变阻器组件的方法技术

提供了一种故障安全性得以改进的变阻器组件。该变阻器组件包括变阻器和第二外接触部。如果热敏元件的温度超过临界温度，则变阻器与第二外接触部之间的电流路径可以由闸主动地阻断。

Rheostat assembly and method for protecting rheostat assembly

A varistor assembly with improved fault safety is provided. The rheostat assembly includes a rheostat and a second contact portion. If the temperature of the thermal element exceeds the critical temperature, the current path between the rheostat and the second contact part can be actively blocked by the gate.

【技术实现步骤摘要】
变阻器组件和用于保护变阻器组件的方法
本专利技术涉及故障安全得以提高的变阻器组件以及用于在异常操作条件下保护变阻器组件的方法。
技术介绍
变阻器组件是具有取决于施加至该组件的电压的电阻的电气组件。该电阻可以随着所施加的电压的增加而减小。当向变阻器组件施加正常操作条件的电压时，该组件可以具有在kΩ、MΩ或GΩ范围内的电阻。如果所施加的电压超过临界电压，则该组件的电阻可能降低至几欧姆的范围。这样的变阻器组件可以被用作电路中的补偿元件或者用于保护敏感电路免受过电压。当用作保护装置时，变阻器组件可以电连接在电路与接地电位之间，并且分流潜在有破坏性的电功率。因此，当变阻器组件在高电压下电阻变低时变阻器组件中耗散的电力可能会超过临界值，并且所耗散的电力可能会损坏变阻器组件或者甚至损坏整个电路，包括具有变阻器组件的整个电气装置。当超过临界电压条件时，变阻器组件甚至可能会着火。根据美国2001/0055187A1，已知分别受保护的金属氧化物变阻器组件。变阻器组件包括保险丝，并且当离开正常操作条件时，可以产生绝缘间隙。根据美国2009/0027153A1，已知其他金属氧化物变阻器组件。此外，当离开正常操作条件时，使用保险丝来断开电路以防止进一步的损害。然而，具有构成保险丝的可熔材料的已知变阻器组件不能保证保险丝的材料在熔化之后保持断开电连接。特别地，在变阻器组件的定位或组件经受加速的环境条件下，保险丝的材料将流至的位置是未知的，并且存在保持电连接的危险。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有安全性得到改进的变阻器组件。特别地，本专利技术的目的是提供一种提高了在异常操作条件下获得开路的可能性并且降低了保险丝的材料保持电接触的可能性的变阻器组件。此外，本专利技术的目的是提供一种在超过正常操作条件的情况下保护变阻器组件的方法。因此，提供了根据独立权利要求所述的变阻器组件和保护变阻器组件的方法。从属权利要求提供了有益的实施例。变阻器组件包括第一外接触部和第二外接触部。此外，变阻器组件包括电连接至第一外接触部的变阻器。该组件还具有变阻器与第二外接触部之间的路径。此外，变阻器组件具有主动释放装置(activereleasingdevice)，该主动释放装置具有闸(shutter)和热敏元件。在异常操作条件下，热敏元件释放闸。然后，闸沿直线移动并且关断变阻器与第二外接触部之间的路径。变阻器可以是任何类型的变阻器，例如，金属氧化物变阻器。第一外接触部和第二外接触部被设置为将变阻器组件电连接至外部电路环境，例如作为在地电位与敏感电路之间以保护敏感电路免受高电压脉冲的分流元件。变阻器与第二外接触部之间的路径是在正常操作条件下电流应当流动的路径，即，在向变阻器施加相应电压时第一外接触部与第二外接触部之间的路径。变阻器和在变阻器与第二外接触部之间的路径串联地电连接。主动释放装置使该变阻器组件与上述的变阻器组件相区分，原因是提供了闸和热敏元件并且释放装置是主动装置。不必依赖于保险丝的熔融材料在非有害的位置处凝结。释放装置主动地关断闸并且优选地防止变阻器与第二外接触部之间的电流连接。对于每个变阻器组件，例如根据要满足的已知规格来限定正常操作条件。以如下方式来构造热敏元件并且以如下方式来选择热敏元件的材料(特别是该材料的熔融温度)：如果超过所限定的正常操作条件，则闸关断变阻器与第二外接触部之间的路径，并且优选地，与凝结的材料后来的静止位置无关，关断的路径防止了进一步的电流并且将变阻器与第二外接触部电流分离。正常操作条件与导致释放装置激活的异常操作条件之间的临界值可以参考下述文献：UL1449，章节44.4，Limitedcurrentabnormalovervoltagetest(受限电流异常过压测试)，2015年3月26日有效。热敏元件可以布置在该路径中并且建立变阻器与第二外接触部之间的电连接。然后，通过关断路径并且将变阻器与第二外接触部电分离，变阻器与外部电路环境电解耦，并且可以不进一步耗散电功率并大大降低了变阻器组件着火的潜在危险。然而，在正常操作条件期间，热敏元件充当变阻器与第二外接触部之间的电链路，并且将变阻器耦接至可连接至第二外接触部的外部电路环境，使得变阻器组件的变阻器能够充当保护元件以保护相应的外部电路环境。热敏元件在所选温度以下是固体并且在临界温度以上熔融(即，液化)。可以通过自身具有有限欧姆电阻的热敏元件内的能量消散来产生导致热敏元件的相变的热量。然而，由于在物理地布置在热敏元件的附近的变阻器中产生的热量，热敏元件也可以或另外可以作出反应。此外，变阻器组件还可以包括在达到异常操作条件时产生使热敏元件熔融的热量的另外的散热元件，诸如欧姆电阻器。因此，热敏元件可以是保险丝，并且包含具有熔点的导电材料。该熔点可以低于230℃。具体地，热敏元件可以包括具有相应熔融温度的焊接材料(soldermaterial)。优选的熔融温度可以处于185℃与230℃之间。优选的相应材料成分是SnBi合金或SnAgCu焊膏或焊丝。变阻器组件还包括向闸施加力的功能元件，尤其在离开正常操作条件时。功能元件可以是弹簧、热膨胀材料或记忆金属。在正常操作条件下，弹簧在张力下布置在变阻器组件内。热敏元件在正常操作条件下是固体，并且阻挡闸。因此，弹簧推动以关断闸，但是固体的热敏元件使闸保持打开，并且弹簧通过路径而建立变阻器与第二外接触部之间的电连接。当在热敏元件附近的温度达到预先指定的阈值时，则热敏元件经历至液相的转变，并且无法进一步抵抗弹簧的力。相应地，在热敏元件熔融的情况下，闸被弹簧移动至关断位置，并且获得变阻器与第二外接触部之间的电流隔离。与引力能量被用于使在熔融的材料无法流走的情况下可能根本不会移位的、保险丝的材料移位的传统变阻器组件相比，在几乎任何时候以及在任何位置处都确保了变阻器组件的释放装置的功能，并且显著地降低了释放装置的响应时间。变阻器组件还可以进一步包括线性导轨。闸可以布置在导轨中。导轨确保沿直线的正确平移并且防止闸在移动时偏离。导轨可以将闸限制于与变阻器的侧平面平行的平面，此外，导轨可以实现将闸限制于一维路径的通道(tunnel)。通道可以具有大体上圆形的横截面或矩形横截面(诸如二次横截面)。闸可以是滑动器(slider)。热敏元件可以是延伸穿过导轨且穿过闸的金属体，该金属体将变阻器电连接至第二外接触部。热敏元件可以是延伸穿过导轨中的孔的金属体，例如，粗体或圆柱形主体。此外，热敏元件将变阻器电连接至第二外接触部。热敏元件可以具有纵向方向并且具有例如杆状。热敏元件可以被布置成使得其纵向方向与限定闸的可能移动方向的直线大体垂直。此外，热敏元件的纵向方向可以与变阻器的侧平面平行。热敏元件可以是电连接至第二外接触部的导体段。热敏元件阻挡由弹簧驱动的闸。当到达临界温度时，则热敏元件熔融并且无法抵抗弹簧的力，并且闸以下述这样的方式沿直线移动：闸即相对于导轨中的孔平移，以使得闸的介电材料完全关闭导轨中的孔。所提及的系统的几何形状较简单。因此，降低了堵塞导轨内的闸的危险。弹簧可以是圈状弹簧(coilspring)或螺旋弹簧。然而，圈状弹簧是优选的。变阻器组件还可以包括第三外接触部。在正常操作条件下，第三外接触部与第一外接触部和第二外接触部电分离。如果离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变阻器组件(VC)，包括：第一外接触部(EC1)和第二外接触部(EC2)；变阻器(V)，电连接至所述第一外接触部(EC1)；所述变阻器(V)与所述第二外接触部(EC2)之间的路径(P)；主动释放装置(ARD)，具有闸(SH)和热敏元件(HSE)，其中，在异常操作条件下，所述热敏元件(HSE)释放所述闸(SH)，所述闸(SH)沿直线移动并且关断所述变阻器(V)与所述第二外接触部EC2)之间的所述路径(P)。

【技术特征摘要】
1.一种变阻器组件(VC)，包括：第一外接触部(EC1)和第二外接触部(EC2)；变阻器(V)，电连接至所述第一外接触部(EC1)；所述变阻器(V)与所述第二外接触部(EC2)之间的路径(P)；主动释放装置(ARD)，具有闸(SH)和热敏元件(HSE)，其中，在异常操作条件下，所述热敏元件(HSE)释放所述闸(SH)，所述闸(SH)沿直线移动并且关断所述变阻器(V)与所述第二外接触部EC2)之间的所述路径(P)。2.根据前一权利要求所述的变阻器组件，其中，所述热敏元件(HSE)布置在所述路径(P)中并且建立所述变阻器(V)与所述第二外接触部(EC2)之间的电连接。3.根据前述权利要求中的一项所述的变阻器组件，其中，所述热敏元件(HSE)是保险丝并且包含具有熔点的导电材料。4.根据前述权利要求中的一项所述的变阻器组件，还包括向所述闸(SH)施加力的元件，所述元件选自弹簧(SP)、热膨胀材料和记忆金属。5.根据前述权利要求中的一项所述的变阻器组件，还包括线性导轨(GR)，其中，所述闸(SH)布置在所述导轨(GR)中。6.根据前一权利要求所述的变阻器组件，其中，所述闸(SH)是滑动器，所述热敏元件(HSE)是延伸通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙绍语，田晓嘉，张荣光，
申请(专利权)人：爱普科斯公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE