ES2252772T3 - Descargador de sobretensiones. - Google Patents

Descargador de sobretensiones.

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ES2252772T3 ES97810222T ES97810222T ES2252772T3 ES 2252772 T3 ES2252772 T3 ES 2252772T3 ES 97810222 T ES97810222 T ES 97810222T ES 97810222 T ES97810222 T ES 97810222T ES 2252772 T3 ES2252772 T3 ES 2252772T3
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    • H01C7/10Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
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  • Electromagnetism (AREA)
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Abstract

EL PARARRAYOS CONTIENE DOS ARMADURAS DE CONEXION (1, 2) A LO LARGO DE UN EJE (Z) Y SEPARADAS UNA DE LA OTRA, ENTRE LAS CUALES SE DISPONE AL MENOS UN ELEMENTO DE VARISTOR (8) DE FORMA CILINDRICA. LAS ARMADURAS DE CONEXION (1, 2) Y EL ELEMENTO DE VARISTOR (8) COMO MINIMO ESTAN TENSADOS POR LA FORMACION DE UNA FUERZA DE CONTACTO CON UNA PIEZA ACTIVA DEL PARARRAYOS, ESTABLE DESDE EL PUNTO DE VISTA MECANICO. LA PIEZA ACTIVA ESTA RODEADA DE UNA CARCASA DE FUNDICION DE MATERIAL AISLANTE. EN CADA UNA DE LAS DOS ARMADURAS DE CONEXION (1, 2) SE HA PRACTICADO UNA ESCOTADURA DE MATERIAL CON UNA SECCION (15, 16) DISEÑADA EN FORMA DE RENDIJA QUE EN ESENCIA ES PERPENDICULAR AL EJE (Z) Y QUE SE EXTIENDE DESDE LA SUPERFICIE EXTERIOR DE LA ARMADURA (1, 2) HASTA ENCIMA DEL EJE (Z). UN PASADOR (5) QUE ADMITE LA FUERZA DE CONTACTO SE INTRODUCE POR LA ZONA DEL EXTREMO DEL PASADOR A TRAVES DEL EJE (Z) EN LA SECCION (15, 16) Y DESCANSA CON CADA UNO DE LOS DOS EXTREMOS DEL PASADOR EN UNA DE LAS SUPERFICIES LIMITADORAS (17, 18) DE LA SECCION (15, 16) EN FORMA DE RENDIJA. EL PARARRAYOS SE CARACTERIZA POR SUS BUENAS PROPIEDADES MECANICAS Y ELECTRICAS Y PUEDE FABRICARSE A COSTE MUY FAVORABLE.

Description

Descargador de sobretensiones.
Campo de la invención
En la invención se parte de una pieza activa para un descargador de sobretensiones según el preámbulo de la reivindicación 1.
Estado de la técnica
La invención hace referencia a un estado de la técnica como el que se desprende del documento EP 0 614 198 A2. Un descargador de sobretensiones descrito en este estado de la técnica contiene varios elementos de resistencia de forma cilíndrica con comportamiento de varistor, que, apilados uno sobre otro en forma de columna, están dispuestos entre dos armaduras de acometida de corriente. Una pieza de sujeción que mantiene unidos los varistores y las dos armaduras de acometida formando una fuerza de apriete axialmente actuante presenta al menos dos bucles que descansan con sus extremos sobre las armaduras de acometida. Una carcasa de fundición hecha de un plástico resistente a la intemperie rodea a los varistores, los bucles y la parte predominante de las armaduras de acometida.
La fabricación de un descargador de sobretensiones de esta clase es relativamente costosa, ya que se necesitan dos o incluso más bucles para fijar la pieza activa del descargador de forma de columna que contiene los varistores y las armaduras de acometida y para generar fuerza de contacto.
Breve exposición de la invención
La invención, como se indica en la reivindicación 1, se basa en el problema de crear una pieza activa de la clase citada al principio que, a pesar de una estructura sencilla, se caracterice por buenas propiedades mecánicas y eléctricas y al mismo tiempo se pueda fabricar de una manera especialmente económica.
La pieza activa según la invención presenta frente al estado de la técnica la ventaja de que necesita solamente un único bucle para fijar y afianzar dos armaduras de acometida y al menos un varistor retenido entre las armaduras. Por tanto, esta pieza puede fabricarse de manera especialmente económica. Para su montaje se necesita únicamente una plantilla prefabricada que garantiza provisionalmente un guiado axial y en la que primero se apilan las armaduras de acometida y el al menos un varistor en forma de una columna y a continuación se unen aplicando el bucle con formación de un pretensado con respecto a la parte activa mecánicamente estable del descargador de sobretensiones. Dado que aquí el eje de la pieza activa configurada en forma de columna atraviesa los extremos del bucle en forma sustancialmente simétrica, el bucle genera en toda la pieza activa una fuerza de contacto uniforme. Al presentarse una sobretensión, se asegura así una densidad uniforme de una corriente del descargador conducida en la pieza activa y, por tanto, se evita con gran seguridad un calentamiento local inadmisiblemente alto de transiciones de contacto de la pieza activa.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, haciendo referencia a unos dibujos se explican con más detalle un ejemplo de realización preferido de la invención y las ventajas adicionales que pueden lograrse con el mismo. Muestran en el dibujo:
La figura 1, una alzado lateral de una forma de realización de la pieza activa según la invención, la cual está montada en una carcasa de fundición representada en forma transparente e insinuada con línea de trazos, formando un descargador de sobretensiones,
La figura 2, una vista en planta de una sección tomada a lo largo de la línea II-II a través de la pieza activa según la figura 1, representada ahora en perspectiva, y
La figura 3, una representación de despiece de la pieza activa según la figura 1.
Modos de realización de la invención
En todas las figuras los mismos símbolos de referencia designan también partes equivalentes. La pieza activa representada en las figuras 1 a 3 presenta dos armaduras de acometida 1, 2 hechas preferiblemente de aluminio y espaciadas una de otra a lo largo de un eje z. La armadura de acometida 1 está provista de un dispositivo de fijación configurado como un taladro de atornillamiento 11 para un conductor eléctrico no representado que puede ponerse a un potencial de alta tensión. La armadura de acometida 2 puede ponerse a potencia de tierra con un dispositivo de fijación configurado como un taladro de atornillamiento 12. Presenta un taladro roscado 3 axialmente orientado en el que se extiende un tornillo de presión 4 en forma desplazable en dirección axial. El símbolo de referencia 5 designa un bucle de una cinta arrollada, reforzada con fibra de vidrio y empotrada en una matriz de plástico. El bucle 5 está guiado con sus dos extremos en tramos de forma de hendidura de unos rebajos de material 6, 7 que están conformados en las armaduras de acometida 1, 2.
Entre las armaduras de acometida 1, 2 está dispuesto, formando una pieza activa de descargador de forma de columna, un elemento varistor 8 de forma cilíndrica hecho de un material de resistencia no lineal, por ejemplo a base de óxido metálico, tal como especialmente ZnO. Como alternativa, en lugar de un elemento 8 pueden estar previstos también dos o más elementos varistores apilados uno sobre otro en forma de columna.
En una escotadura de forma de disco conformada en la armadura de acometida 1 están alojadas unas piezas eléctricamente conductoras en forma desplazable en dirección axial (figura 2), concretamente dos elementos de muelle 9 generadores de presión de contacto y configurados cada uno de ellos como un muelle de platillo y un disco de presión 10 hecho preferiblemente de aluminio o cobre o una aleación de aluminio o de cobre. En una escotadura de forma de disco de la armadura de acometida 2 está alojado también en forma desplazable en dirección axial (figura 2) un disco de presión 13 hecho del mismo material que la pieza 10. Entre el disco de presión 10 y el elemento varistor 8 y entre el disco de presión 13 y el elemento varistor 8 están dispuestos unos elementos de paso de corriente 14 que están configurados cada uno de ellos como un disco con estrías conducidas concentricamente alrededor del eje y conformadas en las dos superficies frontales del disco (figura 3). Los elementos de paso de corriente 14 están formados ventajosamente por aluminio sometido a un recocido de ablandamiento.
En la figura 2 se puede apreciar que cada uno de los tramos de forma de hendidura identificados con los símbolos de referencia 15, 16 se extiende en dirección sustancialmente transversal al eje z desde la superficie exterior de la armadura de acometida de corriente 1 ó 2 hasta más allá del eje z. Cada uno de los dos extremos del bucle 5 está introducido en el tramo 15 ó 16 de forma de hendidura hasta más allá del eje z y descansa sobre una respectiva superficie 17 ó 18 que limita el segmento 15 ó 16 de forma de hendidura (figura 3). Se asegura así que el bucle 5 esté sujeto centralmente en la zona del eje z y garantice una presión de contacto uniforme en la pieza activa del descargador. Se garantiza así una densidad uniforme de la corriente del descargador conducida en la pieza activa de dicho descargador al presentarse una sobretensión. Al mismo tiempo, se evitan calentamientos locales inadmisiblemente altos en la pieza activa del descargador.
Se proporciona una seguridad incrementada contra un desplazamiento del bucle transversalmente al eje z cuando las hendiduras 15, 16 están inclinadas con respecto al eje en algo más de 90º, por ejemplo en hasta 95º, y/o cuando las hendiduras 15, 16 presentan entrantes socavados que fijan los extremos del bucle y que pueden estar conformados en las superficies de apoyo 17, 18.
Ventajosamente, las superficies de apoyo 17, 18 presentan un perfil sustancialmente en forma de arco de círculo. Los extremos del bucle descansan entonces sobre las armaduras de acometida 1, 2 con una curvatura uniforme relativamente pequeña. De este modo, se evitan en amplio grado esfuerzos de flexión y de cizalladura indeseablemente grandes de los bucles.
Un perfil de sección transversal rectangular, especialmente un perfil de sección transversal cuadrado del bucle 5 con una anchura relativamente pequeña en dirección transversal al eje z es especialmente ventajoso, ya que entonces el tramo 15 ó 16 configurado en forma de hendidura tiene que extenderse solamente en medida poco importante hasta más allá del eje z. La armadura de acometida 1 ó 2 presenta entonces una alta resistencia mecánica.
Las armaduras de acometida 1, 2 están rodeadas en parte y los elementos varistores 8, las placas de presión 10, 13 y el bucle 5 están rodeados completamente por una carcasa de fundición 19 provista de pantallas, hecha de un material aislante, preferiblemente de una silicona elastómera (figura 1).
Para fabricar la pieza activa se apilan sucesivamente, unos sobre otros, la armadura de acometida 2, la placa de presión 13, uno de los elementos de paso de corriente 14, el elemento varistor 8, otro elemento de paso de corriente 14, la placa de presión 10, los dos elementos de muelle 9 y la armadura de acometida 1 en una plantilla y se solicitan estos componentes con una fuerza de pretensado. Las armaduras de acometida 1, 2 son orientadas entonces de modo que los dos tramos 15, 16 de forma de hendidura vengan a quedar superpuestos en forma coincidente uno con otro (figuras 2 y 3). Seguidamente, se introduce en las hendiduras 15, 16 un bucle prefabricado 5 - que consiste preferiblemente en un material preimpregnado en forma de cinta arrollada que se ha endurecido después del arrollamiento - hasta una profundidad tal que los extremos del bucle sean atravesados por el eje z. Se anula entonces la fuerza de pretensado y se termina así la pieza activa del descargador. Haciendo girar el tornillo de presión 4 se puede generar adicionalmente una fuerza de contacto y de retención en la pieza activa del descargador.
En lugar de un bucle prefabricado se puede emplear también un bucle que se forme durante la fabricación del descargador de sobretensiones. A este fin, se arrolla una cinta solicitada con una fuerza de pretensado alrededor de la pieza activa del descargador y se la deposita sobre las dos superficies de apoyo 17, 18. Se afianzan entonces firmemente entre sí las dos armaduras de acometida 1, 2 con formación de una fuerza de contacto y se forma así una pieza activa mecánicamente estable del descargador de sobretensiones que se quiere fabricar. Este afianzamiento es en general ya completamente suficiente para lograr una buena resistencia mecánica de la pieza activa del descargador. Por tanto, empleando una cinta con elasticidad suficiente, tal como la que presenta, por ejemplo, una cinta fabricada con fibras de vidrio, se pueden suprimir eventualmente los elementos de muelle 9.
Preferiblemente, esta cinta es un material preimpregnado, especialmente a base de fibras de vidrio y epóxido. Un material preimpregnado presenta una buena acción de adherencia. Por tanto, un bucle arrollado a partir de un material preimpregnado pretensado es estable después del arrollamiento incluso sin un dispositivo de fijación adicional y puede endurecerse entonces a elevadas temperaturas. En este caso, se forma entonces un bucle constituido por fibras de vidrio y una matriz de plástico endurecido que empotra las fibras de vidrio.
Afianzando las dos armaduras de acometida 1, 2 se tiene que, además de conseguir un buen contactado de las distintas piezas situadas en la vía de corriente entre las dos armaduras de acometida, se consigue al mismo tiempo también que las estrías de los elementos de paso de corriente 14 se ciñan ajustadamente a las superficies frontales del elemento varistor 8 y de los discos de presión 10, 13. Durante el revestimiento subsiguiente de la pieza activa del descargador con material aislante colado, preferiblemente a base de una silicona elastómera, se evita así la penetración de material aislante líquido entre las distintas piezas situadas en la vía de corriente.
Lista de símbolos de referencia
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 1, 2 \+ Armaduras de acometida\cr  3 \+ Taladro roscado\cr  4 \+
Tornillo de presión\cr  5 \+ Bucle\cr  6, 7 \+ Rebajos del
material\cr  8 \+ Elemento varistor\cr  9 \+ Elementos de muelle\cr 
10 \+ Disco de presión\cr  11, 12 \+ Taladros de atornillamiento\cr 
13 \+ Disco de presión\cr  14 \+ Elementos de paso de corriente\cr 
15, 16 \+ Tramos de forma de hendidura\cr  17, 18 \+ Superficies de
apoyo\cr  19 \+ Carcasa de fundición\cr  z \+
Eje\cr}

Claims (11)

1. Pieza activa para un descargador de sobretensiones con dos armaduras de acometida (1, 2) espaciadas una de otra a lo largo de un eje (z), al menos un elemento varistor (8) de forma cilíndrica dispuesto entre las dos armaduras de acometida (1, 2) y una pieza de sujeción con un bucle (5) de material aislante que mantiene unidas las armaduras de acometida (1, 2) y el al menos un elemento varistor (8), formando una fuerza de contacto, caracterizada porque en cada una de las dos armaduras de acometida (1, 2) está conformado un respectivo rebajo de material (6, 7), con un tramo (15, 16) configurado en forma de hendidura, que discurre en dirección sustancialmente transversal al eje (z) y que se extiende desde la superficie exterior de la armadura (1, 2) hasta más allá del eje (z), y porque el bucle (5) está introducido, en la zona de los extremos de dicho bucle, en los tramos (15, 16) de forma de hendidura de las dos armaduras de acometida (1, 2) hasta más allá del eje (z) y descansa con cada uno de los dos extremos del bucle sobre una respectiva superficie (17, 18) que limita el tramo (15, 16) de forma de hen-
didura.
2. Pieza activa según la reivindicación 1, caracterizada porque la superficie de apoyo (17, 18) presenta un perfil sustancialmente de forma de arco de cír-
culo.
3. Pieza activa según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque en al menos una de las dos armaduras de acometida (1, 2) está conformada una escotadura de forma de disco para recibir al menos un elemento de muelle (9) generador de la fuerza de contacto y/o un disco de presión (10, 13).
4. Pieza activa según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el bucle (5) contiene una cinta arrollada.
5. Pieza activa según la reivindicación 4, caracterizada porque la cinta arrollada está empotrada en una matriz de plástico.
6. Pieza activa según la reivindicación 5, caracterizada porque la matriz de plástico se ha formado por endurecimiento de plástico endurecible antes de colocar el bucle (5) sobre las superficies de apo-
yo (17, 18).
7. Pieza activa según la reivindicación 5, caracterizada porque la matriz de plástico se ha formado por endurecimiento de plástico endurecible después de colocar el bucle (5) sobre las superficies de apoyo (17, 18).
8. Pieza activa según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el bucle (5) presenta un perfil de sección transversal rectangular.
9. Pieza activa según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque en la vía de corriente entre las dos armaduras de acometida (1, 2) está previsto al menos un elemento de paso de corriente (14) que puede ser deformado al producirse la fuerza de contacto.
10. Pieza activa según la reivindicación 9, caracterizada porque el elemento de paso de corriente (14) está configurado como un disco y presenta unas estrías conducidas concentricamente alrededor del eje (z) y conformadas en superficies frontales del disco.
11. Descargador de sobretensiones con una pieza activa según una de las reivindicaciones 1 a 10 y con una carcasa de fundición (9), hecha de material aislante, que envuelve al menos en parte a las armaduras de acometida (1, 2), al al menos un elemento varistor (8) y a la pieza de sujeción.
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