CN100565718C - 一种电涌放电器 - Google Patents
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Abstract
一种电涌放电器(1)，包括具有多个圆柱形可变电阻块(10a)的叠加件(10)，电阻块设置成在上端电极(11)和下端电极(12)之间沿可变电阻块(10a)的轴向一个叠置在一个上。围绕叠加件设置了由绝缘材料制成的夹持件(15)，其包括至少三个各由玻璃纤维连续缠绕而成的环件(15a)，所述环件连接上端电极(11)到下端电极(12)，各所述环件(15a)整体位于所述叠加件(10)的侧面并且包括第一边和第二边，所述第一边和第二边设置在围绕所述叠加件的在径向上不同的位置；以及形式为多个缠绕纤维环(16a)的防破裂带(16)，和电绝缘的橡胶或其他聚合物材料的围绕外壳。所述第一边的横截面(V)镜面对称于第二边的横截面(H)。
Description
技术领域
本发明涉及一种电涌放电器，包括多个圆柱形可变电阻块的叠加件，电阻决沿可变电阻块的轴向一个叠置在一个上，位于上端电极和下端电极之间。围绕叠加件设置了绝缘材料的夹持件，其包括至少三个连续缠绕的纤维环件，连接所述上端电极到下端电极；和防破裂带，形式为多个缠绕纤维环或带；以及用橡胶或其他聚合物材料制成的电绝缘的围绕外壳。
背景技术
电涌放电器用于保护昂贵的电子装置防止其过压。为此所采用的普通产品是金属氧化物的圆柱块，例如氧化锌，所谓的可变电阻。这些产品的性能是在低压下具有很高的电阻，但在高压下的电阻不高。
当操作电压高于可变电阻承受的电压和要求具有高电阻时，可将多个可变电阻块串联叠置起来。为了叠加组件能够通过很大的电流，各个块之间必须保证足够的接触压力。
美国专利5,291,366(CH 682858)公开了一种带有氧化锌块叠加件的电涌放电器。通过连接两个端电极的两个绝缘件组成的夹持件，将电阻块夹在两个端电极之间。
美国专利5,912,611(SE 504075)公开了一种带有氧化锌块叠加件的电涌放电器，通过连接两个端电极的至少三个绝缘件组成的夹持件，将电阻块夹在两个端电极之间。为了改进对横向机械作用力的抗力，中心枢轴件设置在一个端电极和最接近的叠加件的氧化锌块之间。
电涌放电器的尺寸有严格要求，由于其保护如变压器的功能，要求其在短时间内流过很大的电流，损坏的危险不能完全排除。损坏的发生可能因为可变电阻块内或周围出现离子化和放电，所产生气体造成压力增加，使电涌放电器的壳体破坏。
因此，壳体不适合用内压增加下会破碎的材料制造，而是采用橡胶或类似材料制造。一方面，壳体应当强度高，能够有效地抵抗部分可变电阻的挤压冲出。另一方面，壳体应当能通过释放产生的气体来释放压力，使壳体完全不破坏。
美国专利5,050,032(SE 516 123)在上面提到的要求之间建立了平衡，其中可变电阻块和压力环的径向围绕了绝缘材料防破裂带，防破裂带设有进行压力释放的开口。防破裂带包括多个管状环件，相互之间设置成具有一定轴向间距。可用橡胶制成的壳体是浇注的，所以材料同时还充满可变电阻叠加件和环件之间的空间。防破裂带可包括热硬化树脂，带有连续缠绕的玻璃或芳族聚酸胺纤维，并基本上具有正方形的形状。
在专利SE 516 123和本发明中，已知道环件基本是闭合的曲线，还可以是与圆形偏离的曲线。
实际经验已经证明，根据所述SE 516 123的实施例具有多个关键参数。如果环件离开可变电阻叠加件过远，绝缘空间要增加，这当然提高了成本，但最重要的是，其使得短路性能下降，因为环内的橡胶或相应的材料防止了可变电阻的通风，并形成很大压力。这样导致了更加严重的短路行为。为此，环应当尽可能接近叠加件。另一方面，环不能直接接触电阻块。如果环件和电阻块之间没有间隙，充满了橡胶或类似材料，会出现强大的电阻块爆裂，缠绕件撕裂，电阻块冲出。
自然地，所提出的近似正方形的绕组造成了电阻块和环之间距离的很大变化。为此，连续施加多个绕组压缩环件，减少了最里面绕组的应力，形成松弛。这些绕组将挂在附近的叠加件上，可参考图2。除非绕组设置成具有降低的拉伸应力，否则会带来叠加件中间出现膨胀的危险。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种中电压和高电压的电涌放电器，在破裂时具有预定的性能。
本发明的第二目的是提供一种电涌放电器，与现有放电器相比性能的变化较少。
本发明的主要目的是提供一种电涌放电器，具有改进的短路性能，具有较小的体积，可用比现有技术的放电器更经济的方式来制造。
本发明涉及一种电涌放电器，其包括：具有多个圆柱形可变电阻块的叠加件，电阻块在上端电极和下端电极之间沿可变电阻块的轴向一个接一个叠置。由绝缘材料制成的夹持件围绕叠加件，其包括至少三个各由玻璃纤维连续缠绕而成的环件，所述环件连接所述上端电极到下端电极，各环件整体位于所述叠加件的侧面并且包括第一边和第二边，该第一边和第二边设置在围绕该叠加件的在径向上不同的位置；以及防破裂带，形式为多个缠绕纤维环或带；和电绝缘的围绕外壳，用橡胶或其他聚合物材料制成。
在根据本发明的电涌放电器中，环件是玻璃纤维缠绕件，具有镜面对称的横截面。
本发明的概念来自一个认识，电涌放电器有时承但载荷，使其破裂，这样可对人员和附近设备造成伤害，并根据经验，现在还难以制造出具有均匀质量和可测性能的并具有预定破裂行为的大串联的电涌放电器。
为解决这些问题，本发明提出制造一种电涌放电器，其包括：具有多个位于上端电极和下端电极之间的圆柱形可变电阻块的叠加件。围绕叠加件设置了由绝缘材料制成的夹持件，其包括至少三个各由玻璃纤维连续缠绕而成的环件，连接上端电极到下端电极。
环件用玻璃纤维缠绕而成，显示出具有镜面对称的横截面。这样意味着环件的两边横截面互为镜像，即，如果径向横截面通过电涌放电器，该横截面切过各环件两次，得到的切割表面互相成镜像，但是不转动不能互相覆盖。因此，具有一个或多个对称轴的切割面非常适合用于本发明的范围，只要两个切割面互相成镜像，各对称轴是不平行的。
形式为多个缠绕纤维环或带的防破裂带围绕可变电阻叠加件和夹持件设置。环或带用环氧树脂或乙烯基酯树脂基体的芳族聚酸胺纤维或PBO纤维适当缠绕而成。
环件将接触叠加件，防破裂带将接触环件，使得环件压到叠加件上。
环件的镜面对称横截面增加了与该叠加件的接触面。
此外，环件的镜面对称横截面缩短了环或带在环件上的自由跨距，和/或使得环或带缠绕的接近叠加件。
环件的镜面对称横截面还使得环或带的形状变得为圆形。
在优选实施例中，环件的截面形状基是两个镜面反向的菱形或偏菱形。
附图说明
下面参考附图更详细地解释本发明，附图中：
图1示意性地显示了嵌入电绝缘壳体的电涌放电器；
图2示意性地显示了嵌入电绝缘壳体前的同一电涌放电器；
图3示意性地显示了通过图2所示电涌放电器的轴向部分；
图4示意性地显示了通过图2所示电涌放电器的径向部分；
图5以对应于图4的方式示意性地显示了通过现有技术的电涌放电器的径向部分；和
图6是图3的缩小和简化视图。
具体实施方式
图1显示了电涌放电器1，其带有上端电极11和下端电极12，及电绝缘壳体19。
图2显示了对应的未带电绝缘壳体的电涌放电器1。包括7个圆截面的圆柱形可变电阻块10a的叠加件10设置在上端电极11和下端电极12之间。可变电阻块10a的对称轴重合。可变电阻块10a的直径是60毫米，高度为40毫米。
围绕叠加件10设置了夹持件15，其具有4个环件的形式，图中显示出了3个环件15a。环件15a由连续的玻璃纤维缠绕而成，并用环氧树脂浸渍。环件15a围绕上端电极11的肩部11a和下端电极12的肩部12a，将端部电极11，12夹在叠加件10上，因此在可变电阻块10a之间形成希望的接触压力。环件15a与可变电阻块10a的叠加件10接触。
环件15a的外面设置了防破裂带16，其具有7个环16a的形式，基本设置在各可变电阻块10a高度的中间。环16a用环氧树脂基体的芳族聚酸胺纤维缠绕而成，与环件15a紧密接触，使得环件压到可变电阻块10a上。环16a的高度是20毫米，其厚度为5毫米。两个相邻环16a之间，相对相关可变电阻块10a之间的接触面，存在有环形开口17，高度大约为20毫米，允许压力进行释放。
图3显示了通过图2所示的同一电涌放电器1的轴向截面，即不带有电绝缘壳体。除了图2所显示的特征外，显示出在下端电极12和叠加件10之间设有枢轴转动垫圈14，在上端电极11和叠加件10之间设有长度调节机构13。为了简化，长度调节机构13未详细显示，该机构的目的是延长叠加件，使得环件15a的夹持力向叠加件10的可变电阻块之间提供希望的接触压力。端部电极设置了螺纹孔11b，12b，用于电连接，或者串联两个或更多个电涌放电器1。
通过穿过图2所示的同一未带有电绝缘壳体的电涌放电器1的径向截面，图4显示出电涌放电器1的一部分。该部分显示出可变电阻块10a，带有4个环件15a的夹持件，和围绕的防破裂带，其包括环氧树脂基体的芳族聚酸胺纤维环16a。通过环件15a的部分显示出各环件15a具有成对的镜面反向的菱形V，H。
图5通过与图4相同的方式显示出部分的电涌放电器2，显示出通过现有技术的电涌放电器2的径向部分。电涌放电器2可根据美国专利5,050,032(SE 516 123C2)来制造，其中电阻放电块20a的叠加件被夹持件围绕，其带有四个矩形环件25a，对称的截面部分，夹持件又被防破裂带围绕，防破裂带具有芳族聚酸胺纤维环26a的形式。
在图4和图5，环16a和26a的形状只是通过5道线示意性的显示，其形状有意地未按比例显示，其目的是说明在制造过程可能出现的特殊问题，这些问题本发明打算减少或者希望完全消除。
Claims (7)
1.一种电涌放电器(1)，包括：
具有多个圆柱形可变电阻块(10a)的叠加件(10)，沿可变电阻块(10a)的轴向一个叠置在一个上；
上端电极(11)和下端电极(12)；
由绝缘材料制成的夹持件(15)，其包括至少三个各由玻璃纤维连续缠绕而成的环件(15a)，所述环件(15a)连接所述上端电极(11)到下端电极(12)，其中各所述环件(15a)整体位于所述叠加件(10)的侧面并且包括第一边和第二边，所述第一边和第二边设置在围绕所述叠加件的在径向上不同的位置；
防破裂带(16)，形式为多个缠绕纤维环或带(16a)，所述带在径向上围绕所述叠加件(10)和所述环件(15a)；和
电绝缘的围绕外壳(19)，用橡胶或其他聚合物材料制成；
其特征在于，所述第一边的横截面(V)镜面对称于第二边的横截面(H)。
2.根据权利要求1所述的电涌放电器(1)，其特征在于，所述环件(15a)的镜面对称截面增加了与所述叠加件(10)的接触面。
3.根据权利要求1所述的电涌放电器(1)，其特征在于，所述环件(15a)的镜面对称截面缩短了环或带(16a)在所述环件(15a)上的自由跨距。
4.根据权利要求1所述的电涌放电器(1)，其特征在于，所述环件(15a)的镜面对称截面使得环或带(16a)缠绕的接近所述叠加件(10)。
5.根据权利要求1所述的电涌放电器(1)，其特征在于，所述环件(15a)的镜面对称截面使得环或带(16a)的形状为圆形。
6.根据权利要求1所述的电涌放电器(1)，其特征在于，各环件(15a)的截面(V，H)是两个镜面反向的菱形或偏菱形。
7.根据上述权利要求中任一项所述的电涌放电器(1)，其特征在于，所述环或带(16a)由带有环氧树脂或乙烯基酯树脂基体的芳族聚酸胺纤维或PBO纤维缠绕而成。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Effective date of registration: 20180423 Address after: Baden, Switzerland Patentee after: ABB Switzerland Co.,Ltd. Address before: Zurich Patentee before: ABB TECHNOLOGY Ltd. |
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Effective date of registration: 20210603 Address after: Baden, Switzerland Patentee after: ABB grid Switzerland AG Address before: Baden, Switzerland Patentee before: ABB Switzerland Co.,Ltd. |
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Address after: Swiss Baden Patentee after: Hitachi energy Switzerland AG Address before: Swiss Baden Patentee before: ABB grid Switzerland AG |
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| TR01 | Transfer of patent right |
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| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20091202 |