ES2252772T3 - Descargador de sobretensiones. - Google Patents
Descargador de sobretensiones.Info
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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.
En la invención se parte de una pieza activa para
un descargador de sobretensiones según el preámbulo de la
reivindicación 1.
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.
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.
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.
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.
\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.
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.
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).
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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