Розрядник для захисту від наднапруг та його активна частина

1. Активна частина розрядника для захисту від наднапруг, що містить два з'єднувачі (10, 20), розташовані по осі (z) на відстані один від одного, принаймні одну циліндричну колонку варисторів (30), розташовану між двома з'єднувачами (10, 20), і принаймні одну діелектричну рамку (40, 41, 42, 43, 411, 412), що спирається або на обидва з'єднувачі (10, 20), або на один із двох з'єднувачів (10, 20), і кріпильну деталь (31), розташовану між двома з'єднувачами (10, 20) у варисторній колонці (30), і утримує разом колонку варисторів (30) або частину колонки варисторів (30), що обмежена опорним з'єднувачем (10, 20), і згадану кріпильну деталь (31), створюючи в такий спосіб контактне зусилля, яка відрізняється тим, що принаймні один із двох з'єднувачів (10, 20) має електрод, що розташований перпендикулярно осі (z) і виконаний у формі пластини (11, 21), а також електричний сполучний елемент (12, 22), що виконаний на пластині (11, 12) як єдине ціле з нею, і засоби для опори одного кінця діелектричної рамки (40, 41, 42, 43, 411, 412), що виконані в пластині (11, 12) і/або виконані на краю пластини (11, 12) як єдине ціле з нею. 2. Активна частина за п. 1, яка відрізняється тим, що електричний сполучний елемент (12, 22) є плоским. 3. Активна частина за п. 2, яка відрізняє ться тим, що електричний сполучний елемент (12, 22) виконаний у формі перфорованої пластини або штекерного контакту. 2 (19) 1 3 85161 Винахід стосується активної частини розрядника для захисту від наднапруг, характеризованої в обмежувальній частині п.1 формули винаходу. Винахід також стосується розрядника для захисту від наднапруг, що містить у собі цю активну частину. Активна частина включає два з'єднувачі, що розташовані уздовж осі на деякій відстані один від одного і до яких може бути прикладена напруга, що знаходиться в діапазоні понад 1кВ. Між цими двома з'єднувачами розташована колонка варисторів, що може бути сформована із одного варисторного елемента, або із двох чи більш послідовно з'єднаних варисторних елементів. Активна частина також містить діелектричну рамку, або, можливо, дві чи більш діелектричні рамки. Ця рамка спирається на обидва з'єднувачі, утримуючи в такий спосіб ці з'єднувачі і колонку варисторів разом і створюючи в такий спосіб контактне зусилля. Рамка може спиратися на один із двох з'єднувачів і на кріпильну деталь, розташовану між двома з'єднувачами у колонці варисторів , і може утримува ти разом частину колонки варисторів, що обмежена опорним з'єднувачем, і згаданою кріпильною деталлю, створюючи в такий спосіб контактне зусилля. Розрядник для захисту від наднапруг сформований із забезпеченням захисту активної частини від безпосереднього контакту чи бруду, наприклад, шляхом закладення її в полімер або шляхом установки її в корпус, можливо, газоізольований. Як зазначено у відмітній частині п.10 формули винаходу, цей винахід стосується області розрядників для захисту від наднапруг, таких, які розкриті в документі [EP 614198 B1] або в документі [US 5942968]. Кожний з розрядників для захисту від наднапруг, що описані в цих патентних публікаціях, містить у собі активну частину, що виконана у формі колонки варисторів і укладена в полімерний корпус, у якому колонка варисторів утримується між двома з'єднувачами. Утримуюче зусилля, що одночасно є також контактним зусиллям в активній частині, прикладене за допомогою однієї чи більш попередньо напружених діелектричних рамок, що спираються на обидва з'єднувачі. Кожний із з'єднувачів отриманий шляхом механічної обробки на верстаті з металевого циліндра і має пази і/або виступи, кожний з який використовується для утримання одного кінця діелектричних рамок. Крім того, з'єднувачі мають отвори в напрямку колонки для розміщення в них електричних сполучних елементів, а також, можливо, порожнину, що теж простирається в напрямку колонки і використовується для розміщення частини колонки варисторів. Отже, з'єднувачі простираються на порівняно велику відстань у напрямку колонки і тим самим збільшують фізичну висоту активної частини, а значить - і самого розрядника для захисту від наднапруг. Слід також зазначити, що в документі [EP 1066640 B1] описаний розрядник для захисту від наднапруг, що має активну частину, що містить колонку варисторів, і при цьому у колонці варисторів розташована кріпильна деталь, що має точки опори, на які спираються попередньо напружені 4 діелектричні рамки, що проходять від верхнього до нижнього з'єднувача активної частини. Ці діелектричні рамки також використовуються для створення утримуючого і контактного зусилля. Кріпильна деталь забезпечує діелектричне навантаженняактивної частини в більшому ступені, ніж у вищезгаданих відомих технічних рішеннях, що веде до одержання розрядника для захисту від наднапруг, який відноситься до класу більш високих напруг. Винахід, характеризований у пунктах формули винаходу, забезпечує рішення задачі створення активної частини того типу, що згадана на початку опису, але відрізняється малою фізичною висотою. У випадку активної частини, що відповідає винаходу, щонайменше, один із двох з'єднувачів має електрод, що розташований перпендикулярно до осі і виконаний у формі пластини, а також електричний сполучний елемент, що виконаний на пластині як єдине ціле із нею, і засобу для опори одного кінця діелектричної рамки, що виконані в пластині і/або виконані на краю пластини як єдине ціле із нею. Таким чином, з одного боку, значно зменшується фізична висота активної частини. З іншого боку, з'єднувачі тепер можна виготовляти, витрачаючи менше матеріалу і з меншими трудовитратами, тим самим істотно знижуючи виробничі витрати на активну частину. Щоб заощадити матеріал, рекомендується робити плоским електричний сполучний елемент, що виконується як єдине ціле із пластиною. Такий електричний сполучний елемент може бути приєднаний до пластини під будь-яким бажаним кутом відносно площини пластини, у залежності від компонування і конфігурації провідника, який потрібно з'єднати з цією пластиною. Щоб забезпечити простоту з'єднання провідника, переважно виконувати електричний сполучний елемент у формі перфорованої пластини або штекерного контакту. В одному конкретному варіанті здійснення активної частини, контактне зусилля створюється за допомогою, щонайменше, однієї тарілчастої пружини, цю пружину можна центрувати із додержанням заданої фізичної висоти за допомогою осьової симетричної центруючої бобишки, що виступає з тієї поверхні пластини, що звернена до колонки варисторів. Ця бобишка може бути виконана на пластині, але може бути виконана й у формі вставної деталі і може бути закріплена у виїмці в пластині. Бобишка проходить крізь отвір у тарілчастій пружині, що у загальному випадку виконана у формі конічного кільцевого диска. Щоб запобігти надмірного розтягання тарілчастої пружини під час установки або під час роботи активної частини, діаметр центруючої бобишки і внутрішній діаметр кільцевого диска повинні відповідати один одному, перешкоджаючи сплющуванню тарілчастої пружини. У випадку активної частини, що відповідає винаходу, опорні засоби переважно мають, щонайменше, один виступ який виконаний на краю пластини як єдине ціле із нею і є більш вузьким, ніж діаметр колонки варисторів. Вузький виступ кращий, зокрема для виготовлення активних частин із великими діаметрами. Два чи більш таких вузьких 5 85161 6 виступів і відповідна кількість діелектричних рамок 23, 24. Бобишка 15 чи 25, відповідно, яка виконана дають можливість виготовляти механічно міцну у формі диска, виступає відповідно із нижньої грані активну частину із додержанням малої фізичної пластини 11 чи із верхньої грані пластини 21. Ця висоти, яка також визначається товщиною пластибобишка 15 чи 25, відповідно, оточує вісь z із дони. триманням симетрії обертання і використовується Якщо опорні засоби мають виступ, виконаний для центрування і направлення однієї чи більш у пластині і що проходить крізь вісь колонки варитарілчастих пружин 16 чи 26, кожна із яких виконасторів, то можна досягти механічної міцності і бана у формі конічного кільцевого диска і виготовлежаного контактного зусилля активної частини із на із електропровідного матеріалу. додержанням малої фізичної висоти і за допомоВідповідна бобишка 15 чи 25, відповідна тагою єдиної діелектричної рамки. Ме ханічна міцрілчаста пружина 16 чи 26 і циліндрична варистоність додатково збільшується опорними засобами, рна колонка (30), виконана із матеріалу з нелінійщо мають два виступи, кожний з яких виконаний ною характеристикою питомого опору, наприклад, на одному із двох ділянок краю пластини, що прона основі оксиду металу, зокрема, такого, як ZnO, ходить по прямої лінії. Незалежно від того, тільки розташовані коаксиально між з'єднувачами 10, 20. один, два чи, можливо навіть більше виступів пеЯк можна помітити, колонки варисторів 30 виконаредбачено на пластині, для забезпечення прийняна із єдиного варисторного елемента, але може тної механічної міцності і рівномірного контактного також містити в собі два чи більш елементи, потиску із додержанням малої фізичної висоти кракладених стопою один поверх іншого. Верхня чи ще, щоб кожен виступмав поверхню, яка параленижня торцева поверхня колонки варисторів 30, льна поверхні пластини на більшості довжини відповідно, вступає в контакт із струмовим контакпластини, і щоб відповідна рамка була виконана у тним елементом 17 чи 27, відповідно. Між відповіформі прямокутника і спиралася зсередини за додною тарілчастою пружиною 16 чи 26 і струмовим помогою однієї із прямокутних граней на поверхконтактним елементом 17 чи 27 відповідно передню. бачена електропровідна пружина 18 чи 28, що Далі наводиться пояснення винаходу із посиамортизує тиск. ланнями на 5 прикладені креслення, на яких: Як можна побачити з Фіг.2 і 3, активна частина Фіг.1 зображує перший конкретний варіант виконана у формі колонки. Основа колонки утвоздійснення активної частини відповідно до винарена пластиною 21, а голівка утворена пластиною ходу; 11. Як показано на Фіг.1, між ними послідовно розФіг.2 - перший конкретний варіант здійснення ташовані тарілчаста пружина 26, пластина 28, що активної частини, вид спереду; амортизує тиск, струмовий контактний елемент 27, Фіг.3 - перший конкретний варіант здійснення колонки варисторів 30, струмовий контактний елеактивної частини, вид збоку; мент 17, пластина 18, що амортизує тиск, і тарілФіг.4 - конкретний варіант здійснення розрядчаста пружина 16. Таким чином, колонка утримуника для захисту від наднапруг, що призначений ється разом зі згаданими елементами за для застосування в приміщеннях і містить у собі допомогою двох прямокутних діелектричних рамок активну частину, показану на Фіг.1-3; 41 і 42. Колонка попередньо напружена впливом Фіг.5 - конкретний варіант здійснення розрядзусилля тарілчастих пружин 16, 26 під час виготоника для захисту від наднапруг, що призначений влення активної частини. У процесі виготовлення, для застосування поза приміщеннями і містить у тарілчасті пружини відцентровані на двох бобишсобі активну частин у, показану на Фіг.1-3; ках 15 і 25. Діаметри центруючих бобишек 15 і 25, Фіг.6 - др угий конкретний варіант здійснення відповідно, і діаметри тарілчастих пружин 16 і 2 6, активної частини відповідно до винаходу, що привідповідно, виконаних у формі кільцевих дисків, значена для високого діелектричного навантаженвідповідають один одному для запобігання сплюня; щування тарілчастих пружин, отже, і запобігання на Фіг.7 - третій конкретний варіант здійснення пов'язаного із цим неприйнятного надлишкового активної частини відповідно до винаходу в штекерозтягання. Коли здійснюють попередню механічрному виконанні; ну напругу колони, діелектричні рамки 41 і 42, відФіг.8 - четвертий конкретний варіант здійсненповідно, надягають на відповідні виступи 13, 23 і ня активної частини відповідно до винаходу; і 14, 24, а потім знімають механічну напругу колонФіг.9 - п'ятий конкретний варіант здійснення ки. Переміщення пружин, характерне для тарілчаактивної частини відповідно до винаходу. стих пружин, передбачене таким, що зусилля, що Однакові позиції на всіх кресленнях позначаприкладається ними й амортизується діелектричють однакові елементи. Активна частина, що зоними рамками, виявляється достатнім для утрибражена на Фіг.1-3, має два з'єднувачі 10, 20, що мання колонки разом із усією активною частиною. виконані з електропровідного матеріалу, такого, як Оскільки активній частині доводиться тимчасово алюміній, і відстоять один від одного уздовж осі z проводити струм у визначених робочих умовах, (Фіг.1). Кожний із з'єднувачів 10 і 20 має електрод, зусилля вибирають досить великим, щоб підтрищо розташований перпендикулярно до осі і викомувати контактні опори малими на шляху протінаний у формі пластини 11 чи 21, відповідно, а кання струму, що проходить від з'єднувача 10 четакож відповідний електричний сполучний елерез варисторну колонку 30 до з'єднувача 20. мент 12 чи 22, що виконаний на відповідній пласЯк можна побачити з Фіг.3, виступи 13, 23 матині 11 чи 21 як одне ціле із нею. На ділянках краю ють поверхню, що в основному паралельна до пластин, що проходять по прямій лінії, на протиповерхні пластини на основній ділянці пластини, а лежних гранях пластин виконані виступи 13, 14 і прямокутна діелектрична рамка 41 спирається 7 85161 8 зсередини двома взаємно протилежними гранями Діелектричні рамки не обов'язково повинні на ці поверхні. Ця конфігурація виступів і діелектспиратися на обидва з'єднувачі. Як можна побачиричної рамки дозволяє підтримувати розміри з'єдти із конкретного варіанта здійснення, представнувачів 10, 20 малими і зменшеними до товщини леного на Фіг.6, у колонці варисторів в активній пластин 11 і 21. Крім малої фізичної висоти активчастині, що може знаходитися під високою напруної частини, це також гарантує її механічну міцгою, може бути розташована металева кріпильна ність і її струмопровідну здатність. деталь 31. Тоді діелектричні рамки 41, 42 спираЩоб зменшити витрати матеріалів і виробничі ються на верхню пластину 11 з'єднувача 10 і на витрати, електричні сполучні елементи 12, 22 викріпильну деталь 31, що забезпечує підтримуюче і конані плоскими. На практиці, вони можуть бути контактне зусилля на верхній ділянці активної часвиконані під будь-яким бажаним кутом на пластитини. На кріпильну деталь 31 і на пластину 32 нинах 11, 22 як єдине ціле з ними. Якщо ці сполучні жнього з'єднувача 20 спираються діелектрична елементи орієнтовані в напрямку осі z, виконані по рамка 43 і інша діелектрична рамка, яку не видно центрі на пластинах як єдине ціле з ними й у форна кресленні, причому ці рамки створюють підтримі перфорованої пластини, як показано в можлимуюче і контактне зусилля на нижній ділянці активому конкретному варіанті здійснення, представвної частини. леному на Фіг.1-3, то навіть провідник важкого У конкретному варіанті здійснення активної кабелю, на який може бути подана висока напруга, частини, показаному на Фіг.9, як опорні засоби можна пригвинтити до сполучного елемента 12, а передбачені лише два виступи 200 і 201, сформовідповідний провідник, що заземлює, можна привані в пластинах 11, 21 і які проходять через вісь z гвинтити до сполучного елемента 22 із забезпеколонки варисторів. Це гарантує, що діелектрична ченням економії місця. В альтернативному варіанрамка 40, що також виконана у формі прямокутниті, як показано на Фіг.7, сполучні елементи 12, 22 ка, утримується по центру в області осі 2, а також можуть бути орієнтовані в напрямку пластин 11, 21 гарантує рівномірне утримуюче і контактне зусилі можуть бути виконані, наприклад, у формі штекеля в активній частині. Це забезпечує рівномірну рних з'єднань. щільність струму для струму розсіювання, що проЯк можна побачити з Фіг.4 і 5, колонки варисходить по активній частині, коли настає наднапруторів , пластини з'єднувачів і діелектричних рамок га. можуть бути оточені ізоляційним матеріалом, наЯк показано на Фіг.8, як опорні засоби на краях приклад, полімером на силіконовій чи епоксидній пластин 11, 21 можуть бути виконані виступи 131, основі. У залежності від призначення навколиш132, 231, 232, і ці виступи є більш вузькими, ніж нього діелектричного компаунда, це приводить до діаметр колонки варисторів. Без збитку перевазі одержання розрядника для захисту від наднапруг, малої фізичної висоти й економії матеріалів, можщо придатний для застосування в приміщеннях на забезпечити потрібне утримуюче і контактне (Фіг.4) чи поза приміщеннями (Фіг.5) і має електризусилля в активній частині за допомогою порівнячні сполучні елементи 12, 22, що виходять із діено великої кількості вузьких діелектричних рамок лектричного корпуса 50. 411, 412. 9 85161 10 11 Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко 85161 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601