Разрядник для защиты от перенапряжений

 

Разрядник содержит две расположенные вдоль оси на расстоянии друг от друга присоединительные арматуры, между которыми расположен по меньшей мере один варисторный элемент. Присоединительные арматуры и по меньшей мере один варисторный элемент сжаты друг с другом при образовании контактного усилия в механически стабильную активную часть разрядника для защиты от перенапряжений. Активная часть окружена литым корпусом из изолирующего материала. Зажатие активной части достигается с помощью по меньшей мере двух петель, соответственно воздействующих независимо друг от друга на присоединительные арматуры. Петли расположены на определенном удалении относительно по меньшей мере одного варисторного элемента. Присоединительные арматуры содержат соответственно опорные поверхности, соответствующие количеству петель и азимутально равномерно распределенные вокруг оси, на которых установлен соответственно конец петли. Технический результат - простота конструкции при хороших механических и электрических свойствах и возможность изготавливаться требующим меньше затрат способом. 11 з.п.ф-лы, 6 ил.

Область техники В изобретении исходят из разрядника для защиты от перенапряжений в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.

Уровень техники Изобретение при этом ссылается на уровень техники, который вытекает, например, из Европейской заявки на патент N 0335480 B1. Описанный в этом уровне техники разрядник для защиты от перенапряжений содержит несколько собранных в стопку друг над другом нелинейных элементов сопротивлений с варисторными характеристиками, которые расположены между двумя токопроводящими арматурами. Выполненная вокруг элементов сопротивлений и части присоединительной арматуры обмотка из непроводящего материала зажимает присоединительную арматуру и элементы сопротивлений с образованием действующей в осевом направлении силы. Эта сила необходима для образования токопроводящего тракта, который при появлении перенапряжения должен кратковременно проводить высокие токи. Литой корпус из устойчивого против атмосферных воздействий синтетического материала окружает элементы сопротивлений, обмотку и преимущественную часть присоединительной арматуры.

Изготовление такого разрядника для защиты от перенапряжений являются дорогостоящим, так как элементы сопротивлений расположены в трубе из синтетического материала, и к тому же относительно сложным является наложение обмотки.

Раскрытие изобретения В основе изобретения, как это указано в пункте 1 формулы изобретения, лежит задача создания разрядника для защиты от перенапряжений, который несмотря на простую конструкцию имеет хорошие механические и электрические свойства и который можно изготавливать требующим меньших затрат способом.

Разрядник для защиты от перенапряжений в соответствии с изобретением отличается от разрядников для защиты от перенапряжений в соответствии с уровнем техники тем, что он несмотря на хорошие механические и электрические свойства прост по конструкции и поэтому может изготавливаться особенно экономичным способом. Для его сборки требуется лишь заранее изготовленный и временно обеспечивающий осевое направление шаблон, в котором присоединительная арматура и по меньшей мере один варисторный элемент вначале укладываются в стопку и затем путем размещения петель и образования предварительного напряжения в механически стабильную активную часть разрядника для защиты от перенапряжений. Так как при этом петли размещаются на расстоянии от, по меньшей мере, одного варисторного элемента, активная часть при последующем изготовлении литого корпуса с большой надежностью заливается без зазоров и усадочных раковин. Поэтому разрядник для защиты от перенапряжений в соответствии с изобретением имеет не только хорошие механические, но и хорошие электрические свойства, Петли могут быть изготовлены уже заранее и при сборке их необходимо только насадить на опорные поверхности присоединительной арматуры. Особенно стабильные и тем не менее меньших размеров петли содержат намотанную в виде петель ленту, которая с преимуществом заделана в матрицу из синтетического материала. В этом случае механическая стабильность активной части может достигаться путем дополнительного заклинивания уложенных в стопку при монтаже в шаблоне элементов, например, с помощью предусмотренного в одной из двух присоединительных арматур зажимного устройства, или с помощью пружинных элементов, которые вмонтированы в расположенный в шаблоне стопке и подвергаются предварительному напряжению при установке петель с образованием желательного контактного усилия и тем самым необходимой механической стабильности.

Дополнительное зажимное устройство или дополнительные пружинные элементы могут быть сэкономлены, если петли образуются соответственно с помощью эластично деформируемой ленты, например, из стекловолокон. В этом случае лента при создании контактного усилия и тем самым механической стабильности активной части наматывается с заранее заданным с помощью контактного усилия предварительным напряжением вокруг присоединительной арматуры и при этом опирается на одну из опорных поверхностей каждой присоединительной арматуры.

Целесообразным образом намотанную ленту следует заделывать в матрицу из синтетического материала, которая после надевания петель на опорные поверхности образована в результате отверждения отверждаемого синтетического материала. Лента преимущественно пропитана предварительно застывшим синтетическим материалом, например, на основе эпоксидной смолы, (препарат), который отверждается после выполненной под предварительным напряжением намотки. Так как подобного рода лента имеет хорошие свойства сцепления, при ее использовании отпадает надобность в крепежных устройствах для конца ленты.

Опорные поверхности на присоединительной арматуре должны иметь предпочтительно участок с полукруглым профилем поверхности по возможности большого диаметра окружности, так как в этом случае оказываемое лентой зажимное усилие особенно равномерно воспринимается присоединительной арматурой и передается как однородно действующее контактное усилие, по меньшей мере, на один варисторный элемент. Опорные поверхности могут быть расположены на насадках или в углублениях присоединительной арматуры, которые выполнены в виде буртика или паза. Вариант выполнения в виде паза является при этом особенно предпочтительным, так как паз бед проблем может быть сформован в применяемой обычно цилиндрической присоединительной арматуре и одновременно обеспечивает особенно надежную опору для сопряженной петли.

Для хорошей механической стабильности активной части достаточно в общем случае иметь на каждой присоединительной арматуре две расположенные диаметрально друг относительно друга опорные поверхности, на которые соответственно опирается одна из двух петель. Дополнительная стабильность достигается благодаря применению трех расположенных со смещением примерно на 120^o азимутально вокруг оси опорных поверхностей, на которые соответственно опирается одна из трех петель. Стабильность при необходимости еще незначительно улучшается с помощью четырех или большего количества опорных поверхностей в расчете на одну присоединительную арматуру, однако это обуславливает дополнительные технологические затраты.

В токопроводящем тракте между присоединительными арматурами целесообразным образом предусмотрен по меньшей мере один деформируемый при образовании контактного усилия токовый переходной элемент. Благодаря этому обеспечивается особенно надежное контактирование и тем самым хорошая токовая несущая способность токового перехода между двумя варисторными элементами или присоединительной арматурой и варисторным элементом, или возможно предусмотренной в токопроводящем тракте опорной пластиной. Очень благоприятным оказалось то, что токовый переходной элемент выполнен в виде диска и расположен концентрично вокруг оси и имеет в торцевых поверхностях диска сформованные желобки. Именно выполненный таким образом токовый переходной элемент герметизирует токовые переходные зоны в активной части от проникновения жидкого изолирующего материала при отливке корпуса разрядника для защиты от перенапряжений.

Предпочтительные примеры выполнения изобретения и достигаемые с их помощью другие преимущества более подробно поясняются ниже с помощью чертежей.

На чертежах в упрощенном виде представлены примеры выполнения изобретения.

На фиг 1- вид сбоку первого варианта выполнения разрядника для защиты от перенапряжений в соответствии с изобретением, в котором удалена обращенная к наблюдателю часть литого корпуса.

На фиг. 2 - вид выполненного вдоль линии II-II разреза варианта выполнения разрядника для защиты от перенапряжений в соответствии с фиг. 1.

На фиг. 3 - вид сверху присоединительной арматуры представленного на фиг. 1 варианта выполнения разрядника для защиты от перенапряжений в соответствии с изобретением.

На фиг. 4 - вид сверху присоединительной арматуры второго варианта выполнения разрядника для защиты от перенапряжений в соответствии с изобретением.

На фиг. 5 - вид сверху присоединительной арматуры третьего варианта выполнения разрядника для защиты от перенапряжений в соответствии с изобретением, и На фиг. 6 - вид сверху присоединительной арматуры четвертого варианта выполнения разрядника для защиты от перенапряжений в соответствии с изобретением.

Варианты выполнения изобретения Представленный на фиг. 1 - 3, выполненный в основном в виде симметричного цилиндра разрядник для защиты от перенапряжений имеет две состоящие предпочтительно из алюминия и удаленные друг от друга вдоль оси цилиндра присоединительные арматуры 1, 2. Присоединительная арматура 1 оснащена не показанным на чертеже крепежным устройством для электрического провода. В заземляемой присоединительной арматуре 2 предусмотрено ориентированное в осевом направлении резьбовое отверстие 3, в котором расположен с возможностью перемещения в осевом направлении нажимной винт 4. Позицией 5 обозначены две петли из намотанной, армированной стекловолокном и заделанной в матрицу из синтетического материала ленты. Концы петель введены в пазы 6, которые сформованы в присоединительных арматурах 1 и 22. Пазы 6 образуют в основании соответственно опорные поверхности с участком полукруглого профиля поверхности, к которому примыкают два простирающихся в осевом направлении участка (фиг. 2).

Между присоединительными арматурами 1, 2 расположены варисторные элементы 7 из материала с нелинейным сопротивлением, например, на основе окиси металла, в частности, окиси цинка ZnO. В углублении присоединительной арматуры 1 вложена дискообразная опорная пластина 8 из алюминия. Между этой пластиной и смежным варисторным элементом 7, между смежными варисторными элементами 7 и между другой опорной пластиной 9 из алюминия и другим варисторным элементом 7 расположены токовые переходные элементы, которые соответственно выполнены в виде диска 10 с концентрично расположенными вокруг оси и выполненными в обеих торцовых поверхностях диска желобками. Диски преимущественно выполнены из не полностью отожженного алюминия.

Присоединительные арматуры 1, 2 частично, варисторные элементы 7, опорные пластины 8, 9 и петли 5 полностью окружены оснащенным козырьком 11 литым корпусом 12 из изолирующего материала.

Для изготовления разрядника для защиты от перенапряжений в шаблоне стопкой друг на друга поочередно укладываются присоединительная арматура 2, опорная пластина 9, попеременно диски 10 и варисторные элементы 7, опорная пластина 3 и присоединительная арматура 1. Пазы 6 обеих присоединительных арматур 1, 2 при этом ориентированы таким образом, что они устанавливаются в одну линию (фиг. 1). Затем две заранее изготовленные петли 5, которые предпочтительно состоят соответственно из намотанного ленточного препрега, который после намотки отвержден, вводятся в установленные в одну линию пазы 6 и путем вращения нажимного винта 4 усилие воздействует на опорную пластину 9 и тем самым через сжимающиеся петли 5 также на все остальные детали активной части разрядника. Петли 5 действуют в качестве зажимных элементов зажимного устройства, зажимающего вместе присоединительные арматуры 1, 2, опорные пластины 8, 9, диски 10 и варисторные элементы 7 с образованием контактного усилия.

Вместо двух заранее изготовленных петель можно использовать также две петли, которые образуются во время изготовления разрядника для защиты от перенапряжений. Для изготовления этих петель две соответственно нагруженные усилием предварительного напряжения ленты наматываются вокруг обеих присоединительных арматур 1, 2 и укладываются на опорные поверхности обоих установленных в одну линию пазов 6. При этом обе присоединительные арматуры 1, 2 при образовании контактного усилия прочно сжимаются друг с другом и благодаря этому образуется стабильная активная часть изготавливаемого разрядника для защиты от перенапряжений. В общем случае для хорошей механической прочности активной части разрядника уже полностью достаточно этой затяжки. При использовании лент с достаточной эластичностью, которую имеют уже, например, ленты, изготовленные из стекловолокон, активная часть разрядника может состоять лишь из обеих присоединительных арматур 1, 2, по меньшей мере одного варисторного элемента 7 и петель 5.

Предпочтительно эти ленты являются препрегами, в частности, на основе стекловолокон и эпоксидной смолы. Препреги имеют хорошую сцепляемость. Поэтому намотанные из предварительно напряженных препрегов петли после намотки являются стабильными даже без дополнительного крепежного устройства и могут отверждаться при повышенных температурах. При этом образуются петли 5, которые способствуют созданию контактного усилия и тем самым механической стабильности активной части и которые состоят из намотанной ленты и отвержденной матрицы из синтетического материала, в которую заделана лента.

При использовании дисков 10 благодаря затяжке обеих присоединительных арматур 1, 2 наряду с хорошим контактированием отдельных находящихся в токовом тракте между обеими присоединительными арматурами деталей одновременно достигается также прилегание желобков дисков 10 к торцевым поверхностям варисторных элементов 7 и присоединительных арматур 1, 2, а также предусматриваемых при необходимости опорных пластин 8, 9. Таким образом при последующей заливке активной части разрядника изолирующим материалом, предпочтительно на основе силикона, в значительной степени удается избежать проникновения жидкого изолирующего материала между отдельными находящимися в токовом тракте деталями.

Как видно из фиг. 4, присоединительные арматуры могут иметь вместо двух пазов также два выполненных в виде буртиков 13 уступа. Такие уступы могут быть легко сформованы в присоединительных арматурах 1, 2 и облегчают установку петель 5.

Из фиг. 5 и 6 видно, что присоединительные арматуры при необходимости могут иметь также три паза 6 или буртика 13, соответственно расположенных со смещением на 120^o. Благодаря установке таких присоединительных арматур 1, 2 при заранее заданном контактном усилии дополнительно может быть повышена механическая стабильность активных частей разрядника.

Перечень условных обозначений: 1, 2 - присоединительные арматуры, 3 - резьбовое отверстие, 4 - нажимной винт,
5 - петли,
6 - пазы,
7 - варисторные элементы,
8, 9 - опорные пластины,
10 - диски,
11 - козырьки,
12 - литой корпус,
13 - буртики.

Формула изобретения

1. Разрядник для защиты от перенапряжений, содержащий две расположенные на расстоянии друг от друга вдоль оси присоединительные арматуры 1, 2, по меньшей мере один расположенный между обеими присоединительными арматурами 1, 2 цилиндрический варисторный элемент 7, зажимное устройство, зажимающее присоединительные арматуры 1,2, и по меньшей мере один варисторный элемент 7 с образованием контактного усилия, и литой корпус из изолирующего материала, по меньшей мере частично окружающий присоединительные арматуры 1, 2, по меньшей мере один варисторный элемент 7 и зажимное устройство, отличающийся тем, что зажимное устройство имеет по меньшей мере два воздействующих соответственно независимо друг от друга на присоединительные арматуры 1, 2 и соответственно выполненных в виде петель 5 зажимных элемента, петли 5 расположены на расстоянии от по меньшей мере одного варисторного элемента 7, и присоединительные элементы 1,2 соответственно имеют опорные поверхности, соответствующие количеству петель 5 и азимутально распределенные равномерно вокруг оси, на которых соответственно установлен конец петли.

2. Разрядник по п. 1, отличающийся тем, что опорные поверхности имеют соответственно участок с полукруглым профилем поверхности.

3. Разрядник по п. 1 или 2, отличающийся тем, что опорные поверхности расположены на выполненных в виде буртиков 13 уступах по меньшей мере одной из двух присоединительных арматур 1,2.

4. Разрядник по п. 1 или 2, отличающийся тем, что опорные поверхности расположены в выполненных в виде паза 6 углублениях по меньшей мере одной из двух присоединительных арматур 1, 2.

5. Разрядник по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что на каждой из двух присоединительных арматур 1, 2 предусмотрены две расположенные диаметрально относительно друг друга опорные поверхности.

6. Разрядник по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что на каждой из двух присоединительных арматур 1, 2 предусмотрены три опорные поверхности, расположенные азимутально со смещением вокруг оси примерно на 120^o.

7. Разрядник по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из петель 5 содержит намотанную ленту.

8. Разрядник по п.7, отличающийся тем, что намотанная лента заделана в матрицу из синтетического материала.

9. Разрядник по п. 8, отличающийся тем, что матрица из синтетического материала образована до накладывания петли 5 на опорные поверхности путем отверждения отверждаемого синтетического материала.

10. Разрядник по п.8, отличающийся тем, что матрица из синтетического материала образована после накладывания петли 5 на опорные поверхности путем отверждения отверждаемого синтетического материала.

11. Разрядник по одному из пп.1-10, отличающийся тем, что в токовом тракте между обеими присоединительными арматурами 1, 2 предусмотрен по меньшей мере один деформируемый при образовании контактного усилия токовый переходный элемент.

12. Разрядник по п.11, отличающийся тем, что токовый переходный элемент выполнен в виде диска 10 и имеет концентрично расположенные вокруг оси и сформированные в торцовых поверхностях диска желобки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:
АББ Асеа Браун Бовери Лтд (CH)

(73) Патентообладатель:
АББ Швайц АГ (CH)

Договор № РД0001935 зарегистрирован 05.09.2005

Извещение опубликовано: 20.11.2005        БИ: 32/2005

---